[发明专利]高耐热组合物

说明书

本发明涉及一种组合物，其可用于改善用该组合物涂覆的基材或结构的耐火性和耐高热性，特别地涉及在暴露于高热或火焰条件时膨胀以形成基本稳定且具有保护性的碳质炭的组合物。

许多材料如钢由于在火焰中丧失结构完整性而迅速失去其强度并失效。由火焰引起的“高层”办公大楼、油气设施或其他基础结构的结构塌陷、以及工艺容器或管道破裂在事故升级、财产损坏、甚至失去生命方面可能是灾难性的。

在许多结构上使用膨胀型涂层以延迟火焰效应。所述涂层减缓了施加有该涂层的基材的升温速率。因此，所述涂层使在结构因火焰热量而失效前的时间增加。该额外时间使得更有可能使消防队员能够熄灭火焰或至少在结构失效之前施加冷却水。

膨胀型涂料通常含有一些形式的树脂基料，例如交联高温聚合物，例如环氧树脂或乙烯基甲苯/苯乙烯丙烯酸系聚合物。树脂基料形成硬涂层。如果基料中存在环氧树脂，则所述基料也提供在火焰中转化成炭的碳源。

本领域已知用于处理可燃性或热敏性基材，例如建筑材料(例如结构木材或钢结构)、内部装饰材料(例如胶合板或中密度和高密度纤维板)或绝缘电线的各种方法。GB2159522公开了烧蚀性涂料体系，其包含环氧树脂和多硫化物树脂、胺固化剂、无机材料和碳质pre-ox纤维的反应性混合物。所述涂料可在高温、腐蚀性环境中提供热保护。

US4965296公开了阻燃剂涂料，其包含不同尺寸的流体膨胀型材料和导电颗粒。

US5925457公开了包含两种不同发泡组分的膨胀型涂料体系。所述两种发泡组分以层压型排布方式提供，这限制了该体系可施加至需要防火的表面的方式。

US6096812公开了密度低于约1.10g/cc的低密度环氧基膨胀型耐火涂层及其形成方法。该方法包括形成其中分散有无定形二氧化硅的微小颗粒的环氧基膨胀型厚浆涂料的步骤。然后将所述厚浆涂料以液滴形式喷涂于基材的至少一个表面上，从而在该表面上形成低密度厚浆涂层。然后使所述低密度厚浆涂层固化以形成低密度膨胀型耐火涂层。该公开文献描述了型涂料组合物。

WO91/11498公开了基于如下物质的组合的体系：相对较小量(例如3-20重量%)的可剥离层状矿物质(如可膨胀石墨)与一种或多种基料以及一种或多种一系列膨胀型成炭材料，例如成碳化合物、酸和产酸催化剂、发泡剂、成炭剂和稳定剂。

WO97/01596公开了用于保护基材以抵抗火焰和极端热的薄膜膨胀型组合物，其包含聚合物基料、溶剂、成碳化合物、发泡剂、催化剂和至少一些选自如下组的添加剂：碳源、细碎的元素硼、金属硬脂酸盐与氧化铝的加合物及共轭脂肪酸。所述组合物提供具有如下性质的炭：大大提高的功效、更高的厚度、更好的物理性能(包括泡孔结构和物理韧性)以及对由火焰以及存在火焰中的化学物质所引起的氧化具有更高的耐受性。

WO97/19764公开了热烧蚀涂料组合物，其包含环氧硅烷树脂、环氧树脂、聚硅氧烷中间体、硅改性的聚醚、氨基硅烷、有机金属催化剂、有机溶剂、水和填料。该涂料在环境温度下需要约一周来固化，该时间相对长。

WO98/03052公开了膨胀型涂料组合物，其包括非聚硅氧烷基聚合物作为基料以及少量铂。所述组合物还包含四氟硼酸盐。在优选实施方案中，所述基料为环氧多硫化物树脂。

WO2010/054984公开了膨胀型组合物，其包含：A)基料，其包含(i)包含聚硅氧烷链或所述链的前体的树脂；(ii)任选的有机树脂；和(iii)至少一种选自如下组的官能团：环氧基、胺、硫醇、羧酸、丙烯酰基、异氰酸酯基、烷氧基甲硅烷基和酸酐基团，所述官能团以侧链和/或端基形式存在于所述包含聚硅氧烷链或所述链的前体的树脂上、和/或存在于所述有机树脂上，条件是如果基料含有烷氧基甲硅烷基作为所述官能团的唯一类型，则这些烷氧基甲硅烷基存在于所述有机树脂上；B)能够与所述官能团反应或催化所述官能团间反应的化合物；和C)发泡剂和成炭助剂。

除US6096812外，上述公开专利均不能获得性能等于或者甚至优于目前市售的最佳实施体系(即7和8(二者均获自International Protective Coatings/AkzoNobel))之一的任何涂料体系7为环氧基防火涂料，其主要用作隔离涂料以防止钢基材腐蚀。在火焰中，该涂层使钢免于达到临界失效温度。目前，7是唯一能达到防护性涂料标准Norsok M501(第5版)且无需施加单独面漆的防火涂料，这意味着该产品/体系1)提供最佳的装置保护，2)具有最低的维护需求(因此具有维护友好性)，和3)具有应用友好性。该Norsok M501测试也称为耐候性或耐久性测试。