用于防火保护的聚合物泡沫材料和泡沫材料制品制造技术

本发明专利技术提供了一种多孔聚氨酯泡沫材料的组合物，其用于在燃烧条件下形成多孔陶瓷，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；以所述组合物的总重量为基准计，０．１－１０重量％的可热膨胀的固体材料；其中，无机组分的总比例占所述组合物总重量的２０－６０重量％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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，本专利技术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。
技术介绍
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°C )，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。本专利技术人的国际专利公开第W0 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。仅仅为了提供本专利技术的内容，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专利技术相关领域的公知常识。
技术实现思路
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°C的温度下形成液相；以所述组合物的总重量为基准计，0. 1-10重量％ (优选0.5-10重量％)的可热膨 胀的固体材料；其中，无机组分的总比例占所述组合物重量的20-60重量％。在本专利技术的另一个方面，我们提供了一种形成多孔聚氨酯材料的方法，该方法包 括，在无机组分的存在下形成多元醇组分和异氰酸酯组分的混合物，任选在发泡剂的存在 下，使所述组合物发泡，形成聚氨酯泡沫材料，以所述发泡的组合物的重量为基准计，所述 无机组分占发泡组合物的20-60重量％，所述泡沫材料组合物包含一定量的多元醇和异氰酸酯，以提供以最终组合物总重量为基准计的至少40重 量％的聚氨酯；以最终组合物的总重量为基准计，10-40重量％的硅酸盐矿物填料；以最终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°C的温度下形成液相；以最终组合物的总重量为基准计，0. 1-10重量％ (优选0. 5-10重量％ )的可热膨 胀的固体材料(solid material)。通常至少大部分的无机组分与多元醇组分混合。在本专利技术的另一个方面，提供了一种用于填缝、隔热和阻火层的应用的包含上述 聚氨酯泡沫材料的制品。这些应用的例子包括用于建筑物中通道空间的填缝，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，管道和导管的隔热，门芯，各种应用中 的密封件，建筑面板的涂层和各种应用的防渗涂层。具体实施例方式在本专利技术中，使用术语“无机填料”表示在室温下为固态且没有C-H键的化合物。 有时候错误地将所有的碳化合物看做有机化合物，但是将C-H键归入有机化合物的要求可 适用于本申请。因此许多包含碳的化合物包括在无机化合物的定义之内。不含C-H键的无 机含碳化合物的一些主要例子包括石墨、碳酸盐、富勒烯。在本专利技术中，使用术语“泡沫材料”表示聚氨酯，其中考虑气相物质通过本领域已 知的方法，例如机械法引入气体，或者原位形成气相。在本申请的全部描述和权利要求书中，词语“包括”以及该词语的变化说法，如“包 含”和“含有”并不是用来排除其他的添加剂、组分、整数或步骤。以组合物的总量为基准计，本专利技术的组合物包含0. 1-10重量％ (优选0.5-10重 量％)的可热膨胀的固体材料。以泡沫材料组合物的总重量为基准计，可热膨胀固体材料 的含量更优选为1-10重量％，更加优选为1-7重量％，最优选为1-5重量％。在泡沫材料 转化为陶瓷的过程中，所述可热膨胀的固体材料通过膨胀并补偿有机基质的损失，帮助保 持体积和形状。可热膨胀固体材料的含量超过组合物总重量的大约10重量％，会在陶瓷残 余物结构中产生过多的强度弱的区域，使其很容易在高温下分裂。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来在燃烧条件下形成多孔陶瓷的多孔聚氨酯泡沫材料组合物，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；　　以所述组合物的总重量为基准计，０．１－１０重量％的可热膨胀的固体材料；　　其中，无机组分的总比例占所述组合物总重量的２０－６０重量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：PDD偌德瑞格，SWY翁，YB陈，KW托马斯，RA尚克斯，V帕萨诺威克祖久，
申请(专利权)人：陶瓷聚合物控股有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]