[发明专利]用于防火的陶瓷化组合物

说明书

本申请是国际申请号为PCT/AU2005/000465，国际申请日为2005年3月31日的PCT国际申请进入中国国家阶段后的申请，申请号为200580010552.X，发明名称为“用于防火的陶瓷化组合物”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及阻火组合物，该组合物的作用是在火灾产生的高温下形成陶瓷。本发明还涉及这种组合物的制备及其应用，例如将所述组合物成形，形成具有要求的阻火性质的制品。本发明将参照电缆应用进行描述，电缆是本发明的特别优选的实施方式，但是，应理解所述组合物还可用于为各种制品提供阻火性质。

背景技术

建筑材料的阻火性质以及在火灾情况下保持电力供应和通讯畅通，对居民安全和有效消防非常重要。因此，许多国家制订了建筑物在火灾情况下的性能标准。例如，要求用于重要应用的电缆能在火灾情况下持续运行，以确保电力供应和通讯畅通。为满足某些标准，电缆在加热到特定温度(如，650℃、750℃、950℃或1000℃)后，电缆必须能在特定时间内保持电路完整。有必要考虑到，为能有效防火，可能需要通过隔绝火焰来提供保护，以避免火灾中喷射的水以及气体湍流的影响。

还要求用来提供阻燃性的材料在处于火灾中很可能达到的高温时，具有目的应用所能接受的机械强度，使得材料在可能发生的火灾中受到机械冲击和/或作用力(如来自强气流)时，它能保持在原位。

一种提高绝缘电缆的高温性能的方法是用玻璃纤维制成并涂覆了云母的带包封电缆的导体。在制造电缆时将这种带缠绕在导体上，然后施涂至少一层绝缘层。暴露于升高的温度时，外层降解并剥落，但是，玻璃纤维使云母保持在原位。已经发现，这些带在火灾中能有效维持电路的完整性，但是这些带成本很高。此外，在导体上缠绕带的工艺与电缆的其他制造步骤相比更耗时。在导体上缠绕带使电缆的总生产速度减慢，再次增加成本。希望能在制造电缆时施用阻燃涂层(例如，通过挤出)，从而可避免使用上述的带。

使用各种材料为包括电缆在内的结构和部件提供阻燃性。曾报道使用基于硅弹性体的组合物。但是，硅弹性体较贵，且机械性质较差，并且较难通过(例如)挤出方法进行加工。此外，这些组合物容易形成相关的缺陷，在暴露于火焰时由于硅弹性体的有机组分热解或燃烧而转变为粉末状物质。热解或燃烧的产物挥发后留下无机残余物或灰烬(二氧化硅)，这些残余物和灰烬的固有强度很低。这些残余物通常不是粘在一起的，也不是自支撑的，并且确实很容易破碎、被移除或塌陷。这种性能减少了硅弹性体在被动防火中的应用。这意味着，例如，用于电缆绝缘的有机硅聚合物必须用物理支撑体进行保护并固定在位，所述物理支撑体如无机带和编织物或金属护套。

我们已经发现，基于有机硅聚合物或其他聚合物的某些材料与各种无机添加剂组合，在暴露于火焰时能保持其完整性并形成自支撑的陶瓷，其中的某些材料被认为可用于不含物理支撑体的电缆的绝缘层。

国际申请PCT/AU03/00968描述了一种阻燃组合物，该组合物包含有机硅聚合物与以所述组合物总重量为基准的5-30重量％的云母和0.3-8重量％的玻璃添加剂。

国际申请PCT/AU03/01383(其内容被参考结合于本文)描述了一种包含有机聚合物、硅酸盐矿物填料和助熔剂(或产生助熔剂的前体)的组合物，助熔剂占火灾情况下形成的残余物重量的1-15重量％。

其他阻火组合物试图通过使用无机材料来满足燃烧额定要求，所述无机材料受到化学膨胀剂在燃烧期间的作用而发泡。例如，Horacek(US Pub2003/0031818和2003/0035912)描述了一种用于电线和电缆的膨胀带和护套，这些膨胀带和护套在火灾情况下形成阻燃的玻璃泡沫体。该膨胀组分是诸如二季戊四醇、三聚氰胺和多磷酸铵按特定比例的混合物，该混合物占总组合物重量的20-35重量％。Keogh(US Pub2002/0098357)描述了一种用于电缆等的膨胀带，该膨胀带中有50:50的磷酸铵和三聚氰胺的混合物。Thewes(US Pub No2004/0051087)和Rodenberg等(DE103 02 198)揭示了一种防火材料，这种材料同样依靠三聚氰胺作为发泡剂，在火灾情况下提供泡沫体。诸如三聚氰胺和季戊四醇的膨胀剂与多磷酸反应，形成短暂存在的磷酸盐物质，这种物质能水解，提供有机泡沫体。