不含异氰酸酯的阻燃涂料组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种非膨胀型水性阻燃涂料组合物，其包含：(a)至少一种基料树脂，其具有包含羟基和羧基的反应性官能团，其中基料树脂具有按固体计低于40mg KOH/g树脂的酸值和按固体计高于30mg KOH/g树脂的OH值，(b)能够与基料树脂(a)的至少一些官能团反应的交联剂，其中交联剂含有碳二亚胺官能，和(c)至少一种阻燃剂。所得涂层具有对各种基底的良好附着力、延长的适用期并符合飞机制造业中的耐火性要求。求。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】不含异氰酸酯的阻燃涂料组合物
专利

[0001]本专利技术涉及一种非膨胀型水性阻燃涂料组合物，其是无异氰酸酯的(NISO)。
[0002]背景
[0003]已经开发出阻燃涂料以通过各种手段控制火焰，包括提高燃烧温度、降低燃烧速率、减轻火焰传播和减少烟雾发生。阻燃涂料用于各种领域，并且在汽车和飞机应用中特别重要。
[0004]在商用飞机工业中，飞机内部组件通常是夹层结构，其包含夹在外皮之间的芯结构板。这样的内部组件，如地板、侧壁、面板覆盖件、窗户包围件、隔板、舱壁、天花板和积载舱必须耐火并在燃烧期间排放最少量的烟和其它有毒烟雾。
[0005]联邦航空管理局(Federal Aviation Administration)建立了美国的耐火标准。对于飞机内部组件，规章FAR 25.853包括对于在美国运营的许多飞机中使用的材料的可燃性要求。特别地，FAR 25.853要求材料的火焰时间不超过15秒，燃烧长度不超过6英寸，并且熔滴燃烧不超过3秒。
[0006]通常，用于飞机应用的阻燃涂料是双组分(2K)涂料组合物，其通常包含含多异氰酸酯的交联剂。但是，由于它们的高毒性，异氰酸酯交联剂的使用要求在这些材料的操作和使用中采取安全措施。希望减少它们在涂料中的使用并寻找替代性的毒性较低的类似物。但是，开发满足FAR热释放速率的有效且不含异氰酸酯的阻燃涂料是具有挑战性的。
[0007]希望提供不含异氰酸酯的水性阻燃涂料组合物。还希望该涂料组合物是与常规2K制剂相比具有延长的适用期的双组分(2K)组合物。还希望该涂料组合物具有对各种基底的良好附着力并符合FAR 25.853的要求。
[0008]专利技术概述
[0009]为了解决上述期望，本专利技术在第一个方面提供一种非膨胀型水性阻燃涂料组合物，其包含：
[0010](a)至少一种基料树脂，其具有包含羟基和羧基的反应性官能团，其中基料树脂具有按固体计低于40mg KOH/g树脂的酸值和按固体计高于30mg KOH/g树脂的OH值，
[0011](b)能够与基料树脂(a)的至少一些官能团反应的交联剂，其中交联剂含有碳二亚胺官能，和
[0012](c)至少一种阻燃剂。
[0013]在另一个方面，本专利技术提供一种涂布基底的方法，其包括将本专利技术的涂料组合物施加到基底上，并允许涂料组合物固化。
[0014]在再一个方面，本专利技术还提供被本专利技术的涂料组合物涂布的基底。
[0015]专利技术详述
[0016]根据本专利技术的涂料组合物是非膨胀型水性阻燃组合物。
[0017]该涂料组合物是非膨胀型涂料组合物。膨胀型涂料当暴露于热或火焰时在基底表面上形成厚的高度隔热的碳质层(木炭)。这使用成炭剂(例如多元醇，如(二)季戊四醇)和发泡剂(如三聚氰胺或脲)实现。本涂料组合物因此不含成炭剂和发泡剂。
ISO 3682测量酸值。
[0030]基料树脂优选具有高于30mg KOH/g树脂固体，优选高于40mg KOH/g树脂固体，再更优选高于50mg KOH/g树脂固体的OH值(羟值)。通常，羟值小于100mg KOH/g树脂固体。可使用TSI方法通过电位滴定测量羟值，例如根据ASTM E1899
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08。
[0031]基料树脂分散体优选具有5至60重量％，更优选10至50重量％的固含量。
[0032]合适的商业聚氨酯分散体是例如来自Allnex的Daotan系列，特别是Daotan TW 1225/40WANEP、TW 1252/42WA、TW 2229/40WANEP、TW6425/40WA、TW 6464/36WA、TW 7000/40WA、TW 7010/36WA。
[0033]基料树脂(a)优选以涂料组合物固含量的小于20重量％的量存在。
[0034]当包括交联剂、添加剂和任选存在的聚合物阻燃剂的所有基料组分计入考虑时，总基料含量优选为涂料组合物固含量的小于50重量％，更优选小于20重量％。当仅使用无机阻燃剂时，总基料含量可低至按总固体计5
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15重量％。在另一些情况下，总基料含量可为30
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50重量％，例如当使用聚合物阻燃剂时。低基料含量使得能够包括耐火性试验所必需的高量阻燃剂。尽管在本专利技术中基料仅构成涂料组合物中的小部分固体，但如实施例中证实，令人惊讶地对最终涂层的优异干和湿附着力是足够的。
[0035]交联剂
[0036]该涂料组合物进一步包含能够与上述基料树脂的至少一些官能团反应的交联剂。对本专利技术而言必不可少的是，交联剂是非异氰酸酯(NISO)交联剂。优选地，交联剂包含碳二亚胺官能。碳二亚胺交联剂优选是涂料组合物中的唯一交联剂。
[0037]交联剂可以是碳二亚胺单体，或优选聚碳二亚胺。聚碳二亚胺是含有平均两个或更多个碳二亚胺基团的低聚物或聚合物。碳二亚胺基团具有以下通式：
[0038]R1N＝C＝NR2[0039]其中R1和R2可以相同或不同并选自氢、脂族或芳族基团。脂族基团可以例如是包含1
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20个碳原子的烷基或环烷基。这样的碳二亚胺的一个实例是二环己基碳二亚胺。在一些实施方案中，交联剂可以是多官能聚碳二亚胺，这意味着可包含对树脂中的官能团或对相应基团具有反应性(即通过自缩合或自加成)的附加官能团。可用的市售碳二亚胺进一步包括例如Stahl的聚合碳二亚胺，如XL
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701、XL
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702、XL
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725、XL
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732。低聚或聚合碳二亚胺是理想的，因为它们具有较低毒性。优选使用水分散性碳二亚胺交联剂。
[0040]该涂料组合物优选包含该组合物的总重量的0.1至20重量％的碳二亚胺交联剂，更优选1至10重量％。
[0041]阻燃剂
[0042]该涂料组合物进一步包含至少一种阻燃剂。可使用可并入水性涂料组合物的任何已知阻燃剂。阻燃剂可以是无机的和聚合的。
[0043]阻燃剂也可分成含卤素阻燃剂和无卤素阻燃剂的类别。含卤素阻燃剂包括例如有机氯，如氯菌酸衍生物和氯化石蜡，有机溴，如十溴二苯醚(decaBDE)、十溴二苯乙烷、聚合溴化化合物，如溴化聚苯乙烯、溴化碳酸酯低聚物(BCOs)、溴化环氧低聚物(BEOs)、四溴邻苯二甲酸酐、四溴双酚A(TBBPA)和六溴环十二烷(HBCD)。优选的含卤素阻燃剂包括聚合溴化化合物，如可获自ICL Industrial的TexFRon 4002。
[0044]替代性地或附加地，可优选使用无卤素阻燃剂。在一些实施方案中，可优选仅使用无卤素阻燃剂，并且整个涂料组合物无卤素。“无卤素”是指组合物不含任何含卤素的化合物，即含氟、含氯、含溴、含碘的化合物。
[0045]无卤素阻燃剂包括氢氧化镁(MDH)、氢氧化铝、硼酸锌、羟基锡酸锌、硅酮树脂、多磷酸铵。优选使用无机无卤素阻燃剂。更优选使用氢氧化铝和/或硼酸锌。
[0046]在一个优选实施方案中，使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种非膨胀型水性阻燃涂料组合物，其包含：(a)至少一种基料树脂，其具有包含羟基和羧基的反应性官能团，其中基料树脂具有按固体计低于40mg KOH/g树脂的酸值、按固体计高于30mg KOH/g树脂的OH值，(b)能够与基料树脂(a)的至少一些官能团反应的交联剂，其中交联剂含有碳二亚胺官能，和(c)至少一种阻燃剂。2.根据权利要求1的组合物，其中基料树脂(a)是聚氨酯。3.根据权利要求1或2的组合物，其中基料树脂(a)以涂料组合物固含量的小于20重量％的量存在。4.根据权利要求1
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3中任一项的组合物，其具有0.5
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10的颜料/基料比。5.根据权利要求1
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4中任一项的组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：阿克佐诺贝尔国际涂料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：