[发明专利]耐火建筑树脂材料

说明书

技术领域

本发明涉及可以用于建筑设计应用的耐火树脂材料的方法和组合物。

背景技术

近年来建筑设计将目光集中在合成聚合物树脂上，其可以用作办公室和家庭的窗户、隔板、墙等。具体而言，与装饰性铸造或层压玻璃材料相比，装饰性聚合物树脂材料(或“树脂”)现在特别流行，因为可以将装饰性树脂制造的更有弹性，并且与铸造或层压玻璃具有相同的透明、半透明或有色外观，但成本更低。与玻璃相比，装饰性树脂进一步在颜色、织构度、标准规格和抗冲击性方面提供了更大灵活性。此外，由于可以形成多种艺术性色彩和图象的装饰性树脂，因此其具有相当广泛的应用。这种灵活性适用于制造阶段以及后制造或最终使用阶段。

通常用来制造装饰性树脂板的现有聚合物树脂材料包含聚氯乙烯或“PVC”；聚丙烯酸酯材料例如丙烯酸、聚(甲基丙烯酸甲酯)或“PMMA”；聚酯材料例如乙烯-对苯二甲酸环己烷1，4-二甲醇酯共聚物或“PET”；乙烯-环己烷1，4-二甲醇对苯二甲酸乙二醇共聚物(poly(ethylene-co-cyclohexane1，4-dimethanol terephthalate glycol))或“PETG”；二醇改性的聚对苯二甲酸亚环己基二亚甲酯或“PCTG”以及聚碳酸酯材料。虽然前面提到的树脂材料可以作为适当的玻璃替代品，但是各种树脂材料在物理特性上各自不同。例如，聚碳酸酯和聚酯(例如PETG、PCTG和PET，还称作“共聚多酯”)通常以固态、挤出片形式使用。挤出树脂片通常是固态预成型的片，例如固态4’×8’树脂片(作为选择，3’×5’片、6’×10’片等)，其最终可以形成最终形态为装饰性树脂板的表面。

挤出材料例如挤出聚碳酸酯、挤出PCTG或挤出PETG的一个优点是可以以一种或多种方式处理挤出树脂片从而实现各种设计效果。例如，可以通过将一种或多种透明或半透明挤出树脂片与一种或多种有色的或有织纹的织物结合以制造适用于建筑材料的有色的或有织纹的装饰板。作为选择，也可以通过在两个或多个透明或半透明挤出树脂片之间嵌入某种三维物体来制造适合用作建筑材料的装饰板。通常，这些类别的设计改进不妨碍装饰板作为建筑材料的强度。同样地，挤出树脂材料可以既在视觉上吸引人又在结构上有用。不幸的是，由于涉及防火安全在一些情况下不愿使用树脂材料。

在一些情况下，合成树脂材料可以通过在挤出前向树脂材料中加入阻燃剂使其具有一些耐火特性。通常，阻燃剂添加物(或“阻燃剂”)可以通过三种基本机制来分类。例如，气相阻燃剂在气相中通过自由基火焰中毒(poisoning)工作，除去进一步促进放热反应的活性自由基。气相阻燃剂实例包含卤化材料(加入或不加入锑增效剂)。固相阻燃剂促进固相中炭的形成以构成绝缘层。绝缘层保护可燃性基材免于着火，并减少挥发性可燃气体散发到火中。固相阻燃剂实例包括磷和硅化合物。散热阻燃剂通过释放熄灭火的水和/或二氧化碳在吸热反应中工作。

制造具有某种添加剂的树脂材料阻燃剂的一些实例包括美国专利No.5,258,432和5,204,394，其公开了将磷-基化合物(固相)与树脂材料例如聚碳酸酯混合物来组合。美国专利No.5,109,044公开了将阻燃剂例如卤代芳基磷酸酯与树脂材料例如碳酸酯聚合物共混物来组合。美国专利No.5,663,260公开了在树脂材料例如聚碳酸酯树脂中使用低水平(小于约1％)磷化合物和碱金属盐来得到的UL-94(V2)。不幸的是，如从在前的或其它实施例中所理解，向树脂材料加入阻燃剂化合物通常涉及给树脂材料增添一些耐火特性，但这是以其它重要建筑设计特性为代价，例如强度或半透明度。

例如，可以通过在挤出树脂材料(即形成挤出树脂片)之前加入相对大量(约5％-约60％)的阻燃剂使树脂材料至少在某种程度上耐火。然而，大量阻燃剂还可以具有降低树脂材料熔点而不是升高其熔点的作用。对于优选的建筑设计材料PCTG或PETG，这具有结构和设计影响，这限制挤出PCTG或PETG板在室内使用或只在相对冷的气候中室外使用。此外，如前所述，较低的熔点可增加与树脂材料相关的火灾风险。另外，大多数固体阻燃剂是不透明的，使得大多数耐火板对于建筑用途来说不够透明或半透明。相反，那些对建筑应用充分有用的树脂材料不具有足够的耐火特性，以使树脂材料能够适用于“A级”建筑环境。