基于多异氰酸酯的膨胀型涂料制造技术

膨胀型涂料组合物，其包含多异氰酸酯、异氰酸酯反应性多官能化合物和膨胀成分，其中所述膨胀成分含有至少一种或多种含磷、氮和硼原子的化合物且所述膨胀成分中磷与氮的重量比为0.5/1至1.5/1，且硼的量为1至5重量%，基于所述涂料组合物计。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及膨胀型涂料组合物，其特别但非排它性地用于在火灾情况下保护钢结构。具体而言，本专利技术涉及膨胀型聚氨酯涂料，其包含含多元醇的粘合剂和多异氰酸酯组分、膨胀添加剂和任选无机填料。钢是广泛用于建造工业（桥梁、建筑、汽车）中的材料并还在其它市场例如航海、军事和海上平台中起重要作用。结构钢是对于所有这些应用可选择的材料并通常是建筑和工程中的第一选择。它提供设计灵活性且是不可燃材料。但在火灾情况下，其高导热性导致结构性能随着升高的温度而迅速丧失。在约500℃下，其显著部分的负载能力丧失。为了在火灾期间使居住者安全疏散或使急救服务人员安全进入建筑物中，使钢组件能保持其承载强度的时间量最大化是至关重要的。耐火梁所需的耐火期在建筑法规中通常以30、60、90或120分钟的防火来规定（这是指当梁暴露于火灾中时在该时间段内不失效）。例如，通常可要求高达三层的钢结构在屈服前具有至少60分钟，甚至高达120或180分钟的防火。设法实现所需使用寿命的一种方式是通过向钢结构施涂膨胀型涂料（例如膨胀型漆料）。这样的涂料包含被各种膨胀成分“染色”的树脂，这些膨胀成分在热作用下共同反应以产生具有低导热性的隔热泡沫或“炭层(char)”，其具有多倍于初始涂料的体积。基于丙烯酸类的膨胀型涂料在暴露于热时典型地膨胀50至100倍并形成使钢保持冷却的耐热屏障；环氧基膨胀型涂料在暴露于热时典型地膨胀5至10倍。所述炭层保护下面的结构组件免于受热，由此延迟结构组件达到其临界失效温度（CFT）的时间。CFT是钢组件的结构完整性受损时的温度。如果上述组件构成建筑物结构的一部分，则这可导致建筑物坍塌。延迟达到CFT能够确保建筑物的安全疏散并同时增加消防队可用于灭火的时间，由此大大减小建筑物坍塌的风险。膨胀型涂料经设计以在严苛条件下起作用并在环境温度超过1100?C时保持钢完整性高达三小时。膨胀成分通常由提供下列功能的三种活性组分构成：酸源（催化性酸性物类的前体）、碳源和起泡或气体源。优选还存在无机“成核剂”。可任选地添加可为固体或液体性质的添加剂，以在燃烧时辅助炭层形成和/或强化炭层。在第一阶段中，发生酸性物类与碳化剂的反应并形成酯混合物，随后进行碳化过程。在第二阶段中，起泡剂分解以产生致使炭层膨胀的气态产物。典型现有技术的膨胀填料包（package）包括二氧化钛、季戊四醇或二季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺或含三聚氰胺的化合物例如磷酸三聚氰胺和氰脲酸三聚氰胺。优选的膨胀填料包可具有如下组成：·二氧化钛（整个涂料组合物的5-15重量%）·季戊四醇（整个涂料组合物的5-15重量%）·聚磷酸铵（整个涂料组合物的20-40重量%）·三聚氰胺（整个涂料组合物的5-15重量%）。膨胀型涂料组合物通常用于保护钢组件免受包括纤维素（纸张、木材等的燃烧）、烃类（石油化学液体和气体）和/或喷射火（在高压下射出的烃类燃料）的本领域中已知的着火条件的影响。用于纤维素火灾的现有技术膨胀型涂料倾向基于热塑性树脂体系例如丙烯酸酯或乙烯基树脂；典型厚度为250μm至5mm。然而，烃类防火主要基于热固性环氧树脂技术并要求厚度为3mm至18mm。然而，丙烯酸类体系的耐气候性差，且环氧体系需要较长的干燥时间。传统上，将膨胀型涂料在建筑物建造阶段原位施涂到钢结构上。近来，店内（in-shop）施涂已成为更常见的做法，因为可以更好地控制施涂条件。目前可得的膨胀型涂料通常经由标准无气喷涂设备，即用于工业漆料施涂的标准技术以液体形式施涂。根据结构组件的类型和尺寸以及在火灾情况下所需的防护持续时间，干燥膨胀型涂层的厚度为250微米（比传统漆层厚度厚3-5倍）至若干毫米厚。目前可得的膨胀型涂料伴随着长干燥时间，特别是在前述增加的厚度下。在施涂膨胀型涂料和处理经涂覆的结构组件之间间隔数天以防止损害涂层并不少见。因此，将所述膨胀型涂料施涂到结构组件上并在同一天将这些结构组件运输到位是不切实际的。此外，原位施涂所述膨胀型涂料在建造过程中导致延迟，这可造成明显增大的经济负担。近来，更快干燥的膨胀型涂料已可得。然而，对于大部分而言，干燥时间仍超过1-2天。因此，即使所述膨胀型涂料已在“店内”施涂，仍不可能将液体膨胀型涂料施涂到结构组件上并在同一天将这些结构组件运输到位。EP1215222描述了双组分聚氨酯膨胀型涂料，其包含10至50重量%的聚氨酯粘合剂（其含有多元醇组分和多异氰酸酯组分）、10至60重量%的膨胀添加剂和5至30重量%的无机填料。所列的合适膨胀添加剂的实例为铵化合物例如聚磷酸铵、磷酸二氢铵、五硼酸铵、三聚氰胺、双氰胺、全磷酸酯（fullphosphoricester）、双环季戊四醇磷酸酯、磷酸氢铵、磷酸三肼基三嗪（trishydrazinotriazinephosphate）、Expancel（AKZO）和CYCLOTHERM（Cyclotec）。无机填料的实例包括：二氧化钛、硼酸锌、石英、粘土、氧化锌、滑石、硅酸钙、搪瓷和玻璃料以及它们的混合物。在实例中，将包含40重量%聚磷酸铵、20重量%三聚氰胺、20重量%磷酸和20重量%二氧化钛的配制品用作膨胀添加剂和有机填料。现存的聚氨酯基膨胀型涂料在固化速度方面受限，并需要施涂数层与中间固化以获得用于防火性能所需的层厚度。本专利技术的目的是提供相对快速干燥、快速固化的聚氨酯膨胀型涂料，其可与实际代表主要使用的解决方案的环氧基和丙烯酸类基膨胀型体系相比拟。根据本专利技术的第一方面，提供包含多异氰酸酯、异氰酸酯反应性多官能化合物和膨胀成分的涂料组合物，其中该膨胀成分含有至少一种或多种含磷、氮和硼原子的化合物，且在所述膨胀成分中磷与氮的重量比为0.5/1至1.5/1，硼量为1至5重量%，基于该涂料组合物计。根据本专利技术的第二方面，提供形成固化的膨胀型物质的方法，其包括将根据第一方面的组合物施涂到基材上并使该组合物固化。根据本专利技术的第三方面，提供可通过第二方面中所述方法获得的固化的膨胀型物质。根据本专利技术的第四方面，提供用在根据第一方面的组合物中的多异氰酸酯。本专利技术的组合物具有高的膨胀效率并导致更快的固化时间（触干小于5分钟）和更有效且更便宜的防火过程（60分钟，优选高达100或甚至120分钟耐火）。此外，根据某些实施方案，本专利技术的组合物不含卤素和不含溶剂。另一益处是，本专利技术的涂料组合物具有厚涂型（highbuild）喷涂能力，以施涂厚膜而无流挂并无需中间固化，相比于需要中间固化的现有技术膨胀型涂料的多层涂膜，这进一步减少干燥时间。所得膨胀型涂层展现出色的机械性能，具有光滑表面并可修复和可着色。它们显示出改进的耐气候性并可用类似的膨胀型涂料或用面漆再次涂覆。典型地，以包含共同导致膨胀的两种或更多种成分的膨胀填料组合物的形式提供用于本专利技术膨胀型涂料组合物的膨胀成分。用于本专利技术的膨胀填料组合物（其可替代地称为“膨胀填料包”）含有至少一种或多种含磷（P）、氮（N）和硼（B）原子的本文档来自技高网...

【技术保护点】
膨胀型涂料组合物，其包含多异氰酸酯、异氰酸酯反应性多官能化合物和膨胀成分，其中所述膨胀成分含有至少一种或多种含磷、氮和硼原子的化合物且所述膨胀成分中磷与氮的重量比为0.5/1至1.5/1，优选0.6/1至1/1，且硼的量为1至5重量%，优选1至2.5重量%，基于所述涂料组合物计。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.11 EP 13188312.61.膨胀型涂料组合物，其包含多异氰酸酯、异氰酸酯反应性多官能化合物和膨胀成分，其中所述膨胀成分含有至少一种或多种含磷、氮和硼原子的化合物且所述膨胀成分中磷与氮的重量比为0.5/1至1.5/1，优选0.6/1至1/1，且硼的量为1至5重量%，优选1至2.5重量%，基于所述涂料组合物计。
2.根据权利要求1的组合物，其中所述膨胀成分含有四硼酸铵或五硼酸铵、聚磷酸铵和三聚氰胺。
3.根据权利要求1和2任一项的组合物，其中所述膨胀成分还含有成核剂，优选TiO2。
4.根据前述权利要求任一项的组合物，其中所述膨胀成分构成所述涂料组合物的10至90重量%，优选30至70重量%或40至60重量%。
5.根据前述权利要求任一项的组合物，其中所述异氰酸酯反应性多官能化合物选自聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇和聚亚四甲基醚二醇。
6.根据前述权利要求任一项的组合物，其中所述多异氰酸酯和异氰酸酯反应性多官能化合物在60至150%，优选80至130%的异氰酸酯指数下反应。
7.根据前述权利要求任一项的组合物，其为包含第一部分和...

【专利技术属性】
技术研发人员：S普里伊门，M布罗伊卡尔特，P巴奇伊勒特，F萨米恩，S杜奎斯内，S鲍比戈特，
申请(专利权)人：亨茨曼国际有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US