[发明专利]用于防火保护的聚合物泡沫材料和泡沫材料制品

说明书

技术领域

本发明涉及基于聚氨酯的泡沫材料组合物以及包含基于聚氨酯的泡沫材料的制品。具体来说，本发明涉及用来提供被动防火保护的聚氨酯泡沫材料组合物和制品。本发明还涉及该组合物的制备及其应用。

背景技术

结构和部件的被动防火保护是越来越多地受到人们关注的领域。在本文中，术语″被动″表示一些能够提供阻挡火焰以及火焰造成的结果(例如强烈的热量)的材料的应用。被动防火保护系统被广泛应用于建筑物和结构，采矿和基础结构，国防和运输工业，通常是通过以下方式发挥功能：阻止热量和/或烟的移动，密封孔，延长施加了所述系统的结构的稳定性以及/或者对火焰、热量和烟雾的通过产生热阻挡和/或物理阻挡。

通常，在一些被动防火保护应用中，例如，对结构中的通道空间填缝，在管道和导管的墙壁贯穿处中填缝，面板之间填缝，膨胀连接件，导管和管道的隔热，门芯，各种应用中的密封件，建筑面板上的涂层，各种应用上的防渗涂层，需要使用在火焰中经历的高温下显示最小的收缩和良好的强度的材料。泡沫材料优于固体材料的优点包括使用泡沫材料的时候具有较低的密度，可以减轻重量，具有更佳的隔音和隔热性质以及更高的挠性。

当聚氨酯泡沫材料接触火焰的时候(通常温度高达和超过1000℃)，聚氨酯会变软，崩塌，最终热解，什么都不留下，或者仅留下非常少的碳质残余物。因此聚氨酯泡沫材料不能继续填满其着火之前所占据的体积，使该泡沫材料不能起有效的阻火层的作用。一种制造聚氨酯基底的阻火材料的方法是加入一些添加剂，所述添加剂使其能够形成并保持接近相同形状和尺寸的固体残余物，而且在着火的所有阶段具有足够的内聚性和强度。因此聚氨酯泡沫材料必须包含无机组分，通过对火焰通过提供多孔陶瓷阻挡层，使该泡沫材料具有所需的阻火层性质。

用于被动防火保护应用的泡沫材料可以通过三种方法制备。

一种方法包括用能够在着火时产生耐火残余物的无机组分浸渍聚氨酯泡沫材料结构。英国专利第2251623号(Wexler等)描述了一种用包含无机填料、烧结剂和任选的其他添加剂的组合物浸渍聚氨酯泡沫材料之类的泡沫材料制备的耐火密封材料。这种方法是昂贵的，因为浸入法包括独立的操作，需要随后除去用于浸渍无机组分的水性载体。通过这种方法制备的泡沫材料可以是湿而粘的，并且难以进行处理。

例如美国专利第6 313 186号和第6 610 756号中描述的另一种方法包括形成包含物理结合的聚氨酯的无机泡沫材料。这些材料往往会具有高密度，低压缩性和固有的脆性。

另一种方法包括在无机化合物的存在下制备聚氨酯，所述无机化合物能够在着火时反应形成具有所需性质的陶瓷泡沫材料。本发明人的国际专利公开第WO 2004/035711号描述了一种这样的方法，其中耐火聚合物组合物包含至少15重量％(以组合物的总重量为基准计)的含有至少50重量％的有机聚合物的聚合物基组合物；至少15重量％的(以组合物的总重量为基准计)硅酸盐矿物填料；以及至少一种造渣(fluxing)氧化物源，在置于火焰条件下经历的升高的温度之后，造渣氧化物在残余物中的含量为1-15重量％。

在低密度聚氨酯泡沫材料的情况下，在着火条件下保持阻火层性质的需求极难满足。使用的膨胀型泡沫材料在着火条件下会发生膨胀，但是不会造成任何另外的密度损失，所述密度损失通常会在着火条件下造成产品分裂，或者形成具有很差强度的残余物，无法对火焰的通过提供显著的阻挡作用。

仅仅为了提供本发明的内容，在本说明书中包括本文所讨论的文献、作用、材料、装置、制品等。并不是提出或表示任意或者所有的这些内容构成现有技术基础的一部分，或者是本申请优先权日以前已有的本发明相关领域的公知常识。

发明内容

我们已发现含有组合聚氨酯、无机磷酸盐、以及包括可热膨胀的固体材料的填料的某些组合的泡沫材料组合物能够形成极佳的泡沫材料，所述泡沫材料具有较低的密度，其性能足以对火焰通过含有该组合物的结构和建筑物贯穿处蔓延形成有效的阻挡层。本发明的发泡组合物通过在着火时逐渐转化为具有足够的内聚性和强度的陶瓷泡沫材料，同时保持与初始泡沫材料类似的形状和尺寸，形成有效的阻挡层，来提供阻火层。

因此，我们提供了一种用来形成多孔泡沫材料的组合物，其能够在燃烧条件下转化为多孔陶瓷，所述组合物包含：

以所述组合物的总重量为基准计，至少40重量％的聚氨酯；

以所述组合物的总重量为基准计，10-40重量％的硅酸盐矿物填料；

以所述组合物的总重量为基准计，5-20重量％的至少一种无机磷酸盐，该无机磷酸盐在不高于800℃的温度下形成液相；