包含经硅酸盐改性的环氧树脂的膨胀型组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种膨胀型涂料组合物，其包含：(a)四烷氧基原硅酸盐或其部分缩合低聚物与含有羟基的环氧树脂的反应产物，其中所述烷氧基独立地选自C1‑C20烷氧基，(b)一种或多种发泡剂，和(c)一种或多种金属氧化物和/或氢氧化物。所述膨胀型涂料组合物提供优异的防火性能和焦炭强度。本发明专利技术还涉及经所述膨胀型涂料组合物涂覆的基材和一种保护结构以防热/火的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含经硅酸盐改性的环氧树脂的膨胀型组合物本专利技术涉及一种具有优异膨胀性质的新膨胀型涂料组合物、经该膨胀型涂料组合物涂覆的基材和一种保护基材以防热/火的方法。许多材料(例如钢)在火中迅速失去其强度并失效。由于火所致的“高层”办公楼、油气设施或其他基础设施的结构坍塌和加工容器或管道破裂就事件升级、财产损失和甚至失去生命而言可为灾难性的。将膨胀型涂层用于许多结构上以延迟火焰效应。该涂层减慢施用该涂层的基材的温度上升速率。因此，该涂层增加该结构因火焰热量而失效前的时间。该额外时间使消防员将更有可能可在该结构失效前灭火或至少施加冷却水。膨胀型涂层通常含有一些形式的树脂粘合剂，例如有机粘合剂聚合物如交联聚合物(例如环氧树脂或乙烯基甲苯/苯乙烯丙烯酸系聚合物)。该树脂粘合剂形成硬质涂层。该粘合剂还可提供碳源，该碳源在火焰中可转化为焦炭。此外，膨胀型涂层通常含有称为“发泡剂(spumific)”或“起泡剂(blowingagent)”的添加剂，其在火焰中放出气体使得该焦炭膨胀成泡沫。三聚氰胺、三聚氰胺焦磷酸盐和聚磷酸铵可作为发泡剂使用。这些涂层的防火性能与因热作用而形成多孔焦炭泡沫有关，该多孔焦炭泡沫作为常规绝缘体对其涂覆的基材操作，从而增加经涂覆的结构因火焰热量而失效前的时间。因此，膨胀型涂层的防火性能的改善导致经涂覆的结构因火焰热量而失效前的时间增加。然而，在许多实例中，来自膨胀型涂层的焦炭泡沫不具有足够结构强度且易因磨损或腐蚀而损坏。为改善强度不足的焦炭泡沫的强度，可向该膨胀型涂料组合物中添加各种添加剂如纤维、硅酸盐、玻璃强化材料。例如参见EP0568354。然而，在本领域中应理解该类添加剂的使用将不利地影响其他性质，特别是因抑制焦炭膨胀而不利地影响绝缘性能。WO2006/067478公开一种涂料组合物，其包含硅酸铝钾钠和硅酸铝钾中的至少一种。通常，常见的情况是产生牢固且紧密的焦炭的膨胀型涂层通常具有差防火性能。另一方面，产生具有良好防火性能的高度膨胀的焦炭的膨胀型涂层通常产生不牢固的焦炭。因此，需要提供一种膨胀型组合物，其提供牢固的泡沫焦炭以及良好的防火性能。因此，本专利技术的一个目的为提供一种膨胀型涂料组合物，该膨胀型涂料组合物当在基材上施用和干燥/固化时且然后当在暴露于(火焰的)热量时，提供(i)牢固的泡沫层(至无需该涂层或强化筛孔中的纤维的程度)和(ii)优异的防火性能。专利技术概述本专利技术人发现经硅酸盐改性的环氧树脂与一种或多种发泡剂和一种或多种金属氧化物和/或氢氧化物的组合的使用协同增强膨胀型涂层的焦炭强度而不降低防火性能，从而产生相对于强度和防火性能的出人意料的优异焦炭泡沫。在本说明书中，术语“硅酸盐”是指其中硅原子仅结合至氧原子而非碳原子的化合物。具体而言，本专利技术膨胀型涂料组合物包含：(a)四烷氧基原硅酸盐或其部分缩合低聚物与含有羟基的环氧树脂的反应产物，其中所述烷氧基独立地选自C1-C20烷氧基，(b)一种或多种发泡剂，和(c)一种或多种金属氧化物和/或氢氧化物。当由本专利技术涂料组合物形成的涂层暴露于热(例如在火焰中，例如在约90℃和更高的温度下)时，该涂层热解，从而产生具有优异热保护的牢固硬质焦炭层。令人惊奇地，相较于若替换使用未经硅酸盐改性的标准环氧树脂，由本专利技术涂料组合物形成的涂层的防火性能和焦炭强度是优异的。可见由于金属氧化物/氢氧化物与经硅酸盐改性的环氧树脂的组合，由本专利技术涂料组合物形成的涂层的防火性能和焦炭强度的改善。因此，由含有经硅酸盐改性的环氧树脂的组合物移除金属氧化物/氢氧化物或用未经硅酸盐改性的环氧树脂替换经硅酸盐改性的环氧树脂导致防火性能和焦炭强度的实质性下降。优选地，该涂料组合物中的一种或多种金属氧化物和氢氧化物的总重量％不超过10.0重量％。更优选地，该涂料组合物中的一种或多种金属氧化物和氢氧化物的总重量％不超过5.0重量％。除非本文另有说明，否则本文所述的所有重量％(wt％)值基于该涂料组合物中的非挥发性组分的总重量计算。本专利技术人发现若该涂料组合物中的金属氧化物/氢氧化物的量小于10.0wt％，优选小于5.0重量％，甚至更优选小于3.0重量％，则该涂层的防火性能和焦炭强度比该组合物中的金属氧化物/氢氧化物的量更大的情况下的防火性能和焦炭强度更好。可通过将已知重量(例如0.3g)的涂料组合物置于经事先称重的铝碟中且将该样品在烘箱中在105℃下加热30分钟并重新称重该铝碟以测定非挥发性含量(NVC)和因此该涂料组合物中的非挥发性组分的总重量。该非挥发性含量可由加热前与加热后的样品的重量差计算(ASTMD2697)。该膨胀型涂料组合物可包含其他金属醇盐，例如其他四烷氧基原硅酸盐或其部分缩合低聚物。若该涂料组合物包含其他四烷氧基原硅酸盐或其部分缩合低聚物，则其可以至多10.0重量％的量存在。因此，该膨胀型涂料组合物可进一步包含至多10.0重量％或至多5.0重量％的四烷氧基原硅酸盐或其部分缩合低聚物。例如该膨胀型涂料组合物可包含0-10wt％的四烷氧基原硅酸盐或其部分缩合低聚物。或者，该涂料组合物可不含其他四烷氧基原硅酸盐或其部分缩合低聚物。该四烷氧基原硅酸盐或其部分缩合低聚物的烷氧基可独立地选自C1-C20烷氧基如C1-C6烷氧基。四烷氧基原硅酸盐与有机聚合物具有非常有限的相容性且当与有机聚合物混合时发生相分离。然而，已发现可向含有经硅酸盐改性的环氧树脂的本专利技术涂料组合物中添加少量四烷氧基原硅酸盐以微调该涂层的防火性能和焦炭性质，且该涂料组合物将仍具有良好的储存稳定性(相比之下，预期含有未经改性的硅酸盐环氧树脂和另一金属醇盐的组合物将遭受稳定性问题)。作为一个实例，本专利技术膨胀型涂料组合物可包含：(a)5.0至40.0重量％的四烷氧基原硅酸盐或其部分缩合低聚物与含有羟基的环氧树脂的反应产物，其中所述烷氧基独立地选自C1-C20烷氧基，(b)5.0至70.0重量％的发泡剂，和(c)0.5至10.0重量％的金属/准金属氧化物和/或氢氧化物，其中重量％基于该涂料组合物中的非挥发性组分的总重量计算。本专利技术的另一个实施方案是一种保护结构以防火或热的方法，其通过用如本文所述的膨胀型涂料组合物涂覆结构且使该涂料组合物硬化以形成涂层。本专利技术的另一个实施方案是一种基材，其包含通过将本文描述的膨胀型涂料组合物施用于该基材的表面上而形成的涂层。详述经硅酸盐改性的环氧树脂本专利技术涂料组合物包含四烷氧基原硅酸盐或其部分缩合低聚物与含有羟基的环氧树脂的反应产物，其中所述烷氧基独立地选自C1-C20烷氧基。优选地，四烷氧基原硅酸盐或其部分缩合低聚物上的烷氧基独立地选自C1-C6烷氧基。该反应产物在本说明书中称为“经硅酸盐改性的环氧树脂”。由EP1114834和WO2009/019296中已知经硅酸盐改性的环氧树脂。这些专利申请公开包含含有烷氧基的经硅改性的环氧树脂的组合物，该含有烷氧基的经硅改性的环氧树脂可通过环氧树脂与可水解的烷氧基硅烷的脱醇缩合获得。WO2009/019296公开包含四烷氧基原硅酸盐或其部分缩合低聚物与含有羟基的环氧树脂的反应产物的涂料组合物，该涂料组合物具有至少70体积％的固体含量和/或不超过250g/l的挥发性有机物含量(VOC)。然而没有文献教导或提出经硅酸盐改性的环氧树脂可用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膨胀型涂料组合物，包含：(a)四烷氧基原硅酸盐或其部分缩合低聚物与含有羟基的环氧树脂的反应产物，其中所述烷氧基独立地选自C1‑C20烷氧基，(b)一种或多种发泡剂，和(c)一种或多种金属氧化物和/或氢氧化物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.06 EP 15150137.61.一种膨胀型涂料组合物，包含：(a)四烷氧基原硅酸盐或其部分缩合低聚物与含有羟基的环氧树脂的反应产物，其中所述烷氧基独立地选自C1-C20烷氧基，(b)一种或多种发泡剂，和(c)一种或多种金属氧化物和/或氢氧化物。2.根据前述权利要求中任一项的膨胀型涂料组合物，其中所述涂料组合物中的一种或多种金属氧化物和氢氧化物(c)的总重量％不超过10.0重量％，其中重量％基于所述涂料组合物中的非挥发性组分的总重量计算。3.根据前述权利要求中任一项的膨胀型涂料组合物，其中所述含有羟基的环氧树脂包含(i)一种或多种芳族环氧树脂和/或(ii)一种或多种脂族环氧树脂。4.根据前述权利要求中任一项的膨胀型涂料组合物，其中所述一种或多种金属氧化物和氢氧化物(c)的金属独立地选自Al、Ti、Mg、Zn、Zr、Na、K和Si。5.根据前述权利要求中任一项的膨胀型涂料组合物，其中所述一种或多种金属氧化物和/或氢氧化物独立地选自：Al2O3、Al(OH)3、TiO2、ZnO、SiO2、硅酸铝、高岭土和瓷土。6.根据前述权利要求中任一项的膨胀型涂料组合物，其中用以制备所述反应产物(a)的所述四烷氧基原硅酸盐或其部分缩合低聚物上的烷氧基独立地选自C1-C6烷氧基。7.根据前述权利要求中任一项的膨胀型涂料组合物，其中所述发泡...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·J·基特尔，M·安德森，
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：荷兰,NL