膨胀聚丙烯酸组合物制造技术

设想了一种膨胀组合物，所述膨胀组合物基于对聚丙烯酸(PAA)的改性并包含某些添加剂。此类组合物可掺入环氧树脂和其他基于树脂的涂料中。所述PAA可通过使用一种或多种矿化添加剂来改性以促进焦炭形成。加剂来改性以促进焦炭形成。加剂来改性以促进焦炭形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】膨胀聚丙烯酸组合物
[0001]相关专利申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求2018年10月12日提交的美国临时专利申请序列号62/744,669的优先权。本专利申请以引用方式并入本文。


[0003]本专利技术整体涉及膨胀组合物，更具体地讲，涉及掺入改性的或未改性的聚丙烯酸组合物的膨胀涂料。聚丙烯酸可由化合物诸如矿物酸、金属水合物、无机硅酸盐和/或磷酸盐、以及/或者有机物质诸如弱有机酸和/或聚乙烯醇改性。

技术介绍

[0004]聚丙烯酸(PAA)是通过丙烯酸的聚合形成的合成高分子量多元羧酸(
‑
CH2CH(COOH)
‑
)
n
聚合物。PAA用于许多应用(诸如离子交换树脂、粘合剂和洗涤剂)中。其还用于领域，诸如用于药物、化妆品和油漆行业中的增稠剂、分散剂、悬浮剂和乳化剂。
[0005]在过去的五十年中，阻燃材料变得越来越重要，尤其是相对于消费品、构造材料和其他常用的和/或批量生产的制品的制造而言。由于许多阻燃材料掺入专门的化合物，通常有用的是将阻燃剂涂覆到基底上，而不是完全由阻燃材料本身构造制品。
[0006]施加到基底的阻燃剂以多种方式的任何组合起作用以保护基底。一些材料在暴露于火焰或高温时将发生吸热降解，从而从基底移除热能。附加地或另选地，阻燃剂可产生焦炭，该焦炭充当热阻隔层以降低向基底的热传递速率。作为最终机制，一些阻燃材料在暴露于热量时释放化合物，以便稀释易燃反应物(例如，惰性或不易燃气体)或清除由燃烧材料产生的自由基并减缓火焰增长。
[0007]膨胀涂料是被动防火形式，通常作为薄膜施加，它膨胀其原始厚度的许多倍，从而形成隔热焦炭。这充当火焰与基底(诸如结构钢)之间的阻隔层。膨胀涂料通常根据其被设计成提供防护所针对的火焰类型(例如，纤维素燃料或烃燃料火焰)进行分类。
[0008]膨胀涂料具体地用于施加在结构钢(例如，横梁、柱、板等)和其他金属结构部件上以防止塌缩和/或结构损坏。它们还应用于结构的隔板、舱顶板和防火墙上，作为在火灾事件期间对居住者的进一步保护。
[0009]常规膨胀涂料由聚合物粘合剂、酸来源、炭化剂和发泡剂构成。
[0010]当膨胀涂料暴露于火焰或过高热量时，酸来源分解以提供酸。炭化剂或成炭剂(碳源)与酸反应以形成含碳焦炭，同时发泡剂降解以产生不易燃气体(例如氨)。逸出的气体用于产生膨胀的含碳焦炭/泡沫。该厚的、多孔的、高度绝缘的、不易燃的固体泡沫保护它所覆盖的基底免受入射热量的影响。
[0011]纤维素燃料火焰对于建筑物环境中的现代商业和基础设施项目来说是典型的，通常针对建筑应用内部和外部暴露的结构钢制品。纤维素标准防火测试曲线(英国标准BS 476
‑
20纤维素)在约3分钟内达到500℃，并且在90分钟内上升至超过1000℃(即，1832℉)。
[0012]烃燃料火焰对于油气装置来说是典型的。烃标准防火测试曲线(BS476
‑
20烃)在1
分钟内达到500℃，并在约8分钟内上升至超过1000℃(即，1832℉)。
[0013]烃燃料喷射火焰为高度腐蚀性的、极其湍流的火焰(ISO 22899
‑
1)，并且立即升温至1100℃。这种性质的火焰经历大约250Kw/m2的热通量。
[0014]膨胀涂料需要产生坚韧、坚硬、坚固且致密的焦炭泡沫，该焦炭泡沫足够坚韧以抵抗烃燃料喷射火焰的极端腐蚀性，并保持对基底(在这种情况下为结构钢)的粘附性。硼酸通常用于膨胀涂料中以抵抗烃燃料喷射火焰，因为其有助于产生具有良好粘附性的强氧化硼陶瓷类型焦炭。
[0015]当使用时，硼酸在膨胀涂料中具有四种主要功能：
[0016](1)吸热冷却—硼酸在100℃下脱水形成偏硼酸。这种冷却效果有助于抵抗火焰的酷热。隔板测试的最关键方面是确保受保护的钢在1小时内不超过约160℃(高于环境起始温度140℃)，确保人类在钢结构内部存活和/或防止可能存在于非火焰侧上的易燃材料着火，如IMO A754(18)E批准所要求的。继而，这在火焰中很早就提供冷却，因为其在约100℃下吸热释放水。
[0017](2)酸官能团—随着热量增加，偏硼酸与树脂粘合剂(通常为环氧树脂/聚酰胺)连续反应以产生碳焦炭。环氧树脂在受热时这种酸催化的降解产生焦炭残余物。
[0018](3)硼酸与其他膨胀活性成分协同作用，从而降低降解温度。这也对熔体粘度产生正面的影响。在高于250℃的温度下，发生更多脱水，从而形成一种硬质矿物玻璃—氧化硼。
[0019](4)玻璃化—氧化硼晶体在300℃下开始分解。这些晶体熔化并继续与其他关键组分诸如多磷酸铵反应，从而形成由硼磷酸盐构成的极硬的陶瓷焦炭。还产生一系列低价氧化物，这些低价氧化物部分地熔融，直至在700℃下达到完全融合。例如，可产生三氧化硼(一种玻璃态固体)以充当防火障。
[0020]目前欧洲化学品管理局(ECHA)将硼酸分类为2类生殖毒素。它也在ECHA SVHC(高度关注物质列表)上，并且可能移到ECHA授权列表上。这将意味着禁止其使用，除非请求和批准授权。硼酸是环氧膨胀涂料的组分，并允许产品在钢上实现有效的耐喷射火性和隔板防火性。
[0021]当移除硼酸时，膨胀涂料通常依赖于硼添加剂、金属氧化物、膨胀的石墨、增强剂(诸如碳纤维)和/或其他焦炭增强化合物来建立必要的强焦炭结构以抵抗喷射火焰。这些材料可限制焦炭膨胀，从而损害热保护，同时可能具有其自身的环境和/或健康问题。硼酸的吸热冷却效应(特别是钢隔板和舱顶板保护所需要的)通常也会损失。碳纤维也可能难以在制造过程中掺入到油漆中，从而导致高度粘稠的产品。
[0022]目前，得自挪威桑讷菲尤尔的佐敦公司(Jotun,Sandefjord,Norway)的Jotachar JF750是一种类型的可商购获得的环氧树脂膨胀涂料。荷兰阿姆斯特丹的阿克苏诺贝尔公司(Akzo Nobel,Amsterdam,the Netherlands)的Chartek 7和美国俄亥俄州克利夫兰的宣伟公司(Sherwin Williams,Cleveland,Ohio,USA)的Firetex M90/02是环氧树脂膨胀涂料的其他示例。另外的膨胀材料和/或阻燃产品可由这些相应单位或其他单位中的每一者以这些或其他商品名出售。
[0023]美国专利公布2016/0145466公开了适于保护基底抵抗烃火焰(诸如喷射火焰)的膨胀涂料。该组合物包含热固性聚合物、固化剂、磷酸和/或磺酸、金属或准金属离子、以及胺官能化发泡剂。因此，膨胀涂料可在无支承网的情况下使用。
[0024]美国专利公布2016/0152841设想了相似类型的膨胀涂料。此处，除了磷酸/磺酸之外，还可使用硼酸，并且还包括三聚氰胺和异氰脲酸酯。不需要金属或准金属离子。
[0025]美国专利公布2016/0145446描述了与上文所引用文档相比的进一步重复。在这种情况下，膨胀材料包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种膨胀涂料组合物，所述膨胀涂料组合物包含：涂料粘合剂体系；以及具有聚(丙烯酸)和PAA改性剂的膨胀包装。2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述涂料粘合剂体系包含介于25.0重量％至75.0重量％之间的至少一种树脂及其至少一种固化剂。3.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述PAA改性剂还包括下列物质中的至少一者：聚(乙烯醇)、聚(醋酸乙烯酯)以及它们的组合。4.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述PAA改性剂为无机矿物。5.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述PAA改性剂包括选自Al、B、Zr、Cu、Zn、Na、K、Mg、Ca、Sr、Si和Ti的至少一种金属。6.根据权利要求5所述的涂料组合物，其中所述金属与选自水合物、氢氧化物、氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、硅酸盐、硫酸盐、硝酸盐、氯化物和磷酸盐的至少一者缔合、结合或络合。7.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述PAA改性剂包括弱有机酸。8.根据权利要求7所述的涂料组合物，其中所述弱有机酸为选自以下物质的至少一者：柠檬酸、酒石酸、抗坏血酸、乳酸、甲酸、乙酸、草酸、尿酸、苹果酸、衣康酸、以及它们中两种或更多种的任何组合。9.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述聚(丙烯酸)未被中和。10....

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：SWIMC有限公司，
类型：发明
国别省市：