[发明专利]用于膨胀型泡沫稳定化的表面活性剂

说明书

本发明公开了水性膨胀型涂料组合物和涂覆有该涂料组合物的基材，所述水性膨胀型涂料组合物包含亲水亲油平衡值(HLB)为9‑20的非离子表面活性剂。发现与缺少所述非离子表面活性剂的相同涂料相比，在涂料组合物中包含非离子表面活性剂可减少炭开裂并改进机械强度、泡孔尺寸和泡孔密度(对于当由涂料组合物沉积的涂料暴露于明火和/或升高的温度时形成的膨胀炭)。

相关申请

本申请要求2016年11月10日提交的在先美国临时申请No.62/420,013的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

发明领域

本发明总体涉及膨胀型涂料组合物，更具体地涉及用非离子表面活性剂配制的水性膨胀型涂料组合物。

发明背景

可以以具有相对低的膜厚度的涂层的方式将膨胀型涂料组合物施涂在基材上，例如金属、木材和其他材料。在暴露于火、热或火焰时，膨胀型涂层在厚度方面显著膨胀，以产生发泡的碳质炭的隔热层。也就是说，在加热时，膨胀型涂层将释放气体并分解以形成碳质炭，其然后通过释放的气体膨胀成泡沫。这种热稳定的、发泡的多泡孔残余物被称为“膨胀炭”，并且用作隔热层，其通过降低加热速率来保护下面的基材，并因此延长基材达到临界失效温度的时间。

例如，结构钢，即建筑业中常用的基材，当其温度超过500℃时，例如在火中，会损失其承载能力的约40％。这主要归因于钢的高导热率，低比热，以及屈服强度和弹性模量的快速降低。当加热到大约800℃时，钢的承载能力进一步降低到其正常值的约10％。因此，涂覆有膨胀型涂料的结构钢(所述膨胀型涂料形成膨胀炭，其使钢隔热并减慢火灾事件中的加热速率)，可以为结构和建筑物提供改进的阻燃性并且可以防止或至少延迟结构坍塌。

期望提供膨胀型涂料组合物，其产生具有改进的防火性能和/或隔热特性的膨胀炭，因此进一步延长涂覆的基材达到其临界失效温度的时间。

概述

本发明提供了水性膨胀型涂料组合物，其包含成膜树脂，酸源和亲水亲油平衡值(HLB)为9-20的非离子表面活性剂。

本发明还提供了水性膨胀型涂料组合物，其包含成膜树脂，酸源和非离子有机硅表面活性剂，所述非离子有机硅表面活性剂包含10-50重量％的硅氧烷，30-90重量％的环氧烷，和重均分子量为500-12,000g/mol，其中所述重量百分比基于涂料组合物中非离子有机硅表面活性剂的总重量。

本发明还提供了涂覆有水性膨胀型涂料组合物的基材，以及通过加入HLB为9-20的非离子表面活性剂改进由水性膨胀型涂料组合物沉积的涂层的耐火性能的方法。

详述

本发明人已经发现，在膨胀型涂料组合物中包含非离子表面活性剂相对于缺少所述非离子表面活性剂的相同涂料改进了涂料的防火性能。如本文所用，“防火性能”与膨胀炭由于热作用的形成有关，膨胀炭在其涂覆的基材上作为常规隔热体起作用，增加了涂覆结构由于火灾事件的热和/或火焰而失效所需的时间。因此，膨胀型涂料的防火性能的改进可能导致涂层结构由于火灾事件的热和/或火焰而失效所花费的时间增加。这可能是由于膨胀炭中泡沫的稳定性、完整性和机械强度(例如，炭粘附性，炭开裂，炭塌陷，炭密度，气穴尺寸和/或均匀性，炭膨胀比)的改进。

在整个说明书和所附权利要求书中，除非另外特别说明，否则单数的使用包括复数和复数包括单数。例如，尽管本文提到“一种”成膜树脂，“一种”酸源，“一种”气体源，“一种”非离子表面活性剂，“一种”水性载体和“一种”碳源，但是可以使用这些组分和/或本文所述的任何其他组分中的任何一种或多种。