防火涂料组合物及其用途制造技术

本发明专利技术描述了一种用于膨胀型涂料的组合物，该组合物包含：(A)粘结剂体系，该粘结剂体系包含(a1)含水聚合物分散体；以及(a2)烷氧基官能化有机聚合物，该烷氧基官能化有机聚合物包含烷氧基官能化硅烷基团，和(B)膨胀型组合物，以及其作为涂料，具体地讲防火涂料的用途。具体地讲防火涂料的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】防火涂料组合物及其用途


[0001]本专利技术涉及用于膨胀型涂料的组合物，其包含含水聚合物分散体、含有烷氧基官能化硅烷基团的烷氧基官能化有机聚合物和膨胀型化合物混合物。

技术介绍

[0002]通常将形成绝热层的组合物(也称为膨胀型组合物)施加到部件的表面以形成涂层，从而保护所述部件免受火灾或例如由于火灾导致的高温的影响。钢结构现在是现代建筑的组成部分，尽管它们与钢筋混凝土结构相比具有决定性的缺点。高于约500℃，钢的负荷承载能力显著降低，即钢丧失其稳定性和其承载能力。取决于火灾负荷，例如在直接暴露于火灾的情况下(大约1000℃)，对于该结构的负荷承载能力至关重要的温度可以在大约仅5分钟
‑
10分钟内达到。现在，防火，具体地讲钢防火的目的是延长在发生火灾时钢结构丧失负荷承载能力之前的时间段，以便挽救生命和有价值的财产。
[0003]在许多国家的建筑法规中，某些钢结构需要适当的耐火持续时间。它们被定义为所谓的F级，诸如F 30、F 60、F 90(根据DIN 4102
‑
2的耐火性等级)或根据ASTM的美国等级，等等。根据DIN 4102
‑
2，例如，F 30意指，在正常条件下发生火灾时，支撑钢结构必须承受火灾至少30分钟。这通常通过延迟钢的加热速率来实现，例如，通过用膨胀型涂料涂覆钢结构。这些涂料包括其组分在发生火灾时形成固体微孔碳泡沫的涂料。在这种情况下，这形成了细孔厚泡沫层，即所谓的灰壳，取决于组成，该灰壳是高度绝热的。因此，部件的加热被延迟，使得约500℃的临界温度最早在30分钟、60分钟、90分钟、120分钟或至多240分钟之后达到。所施加的涂层或由此形成的灰壳的厚度对于获得所需耐火持续时间是至关重要的。与开放型材(诸如具有双T形型材的梁)相比，封闭型材(诸如具有相当密实度的管)需要大约两倍的量。为了实现所需耐火时间，涂层必须具有一定的厚度，并且当暴露于热时可形成尽可能大体积的、因此良好绝热的灰壳，并且其在暴露于火灾的时间段内保持机械稳定。
[0004]为此，在现有技术中提出了多种体系。基本上，区分100％体系以及溶剂或含水体系。
[0005]在溶剂或含水体系的情况下，将粘结剂(通常为树脂)以溶液、分散体或乳液的形式施加到部件上。这些粘结剂可被设计为单组分体系或多组分体系。在施用之后，溶剂或水蒸发并留下随时间推移干燥的膜。在这种情况下，可进一步区分其中在涂层干燥期间基本上不再变化的体系，以及其中在蒸发之后粘结剂主要通过例如由大气氧引发的氧化和聚合反应而固化的体系。100％体系包含不具有溶剂或水的粘结剂组分。将它们施加到部件上，并且涂层的“干燥”仅通过粘结剂组分彼此的反应进行。
[0006]溶剂或含水体系的缺点是干燥时间(也称为固化)长，同时还必须施加更多层，因此需要若干次操作以实现所需的层厚度。这些体系具有约1mm至1.5mm干膜厚度(DFT)的固有最大厚度/涂层。蒸发速度慢，因为所施加的组合物中存在大于25体积％的水。由于每一层必须在施加下一层之前适当地干燥，所以这首先导致高劳动力支出和相应高的成本以及建筑物完工的延迟，因为为了实现所需厚度的重复施加取决于气候条件，并且在一些情况
下可能花费数天。另一个缺点在于涂层可能在干燥或暴露于热期间沉淀，从而导致所需层厚度的开裂和剥落，由此表面可能部分暴露在最坏情况下，具体地讲在粘结剂不通过蒸发溶剂或水来固化的体系中。由于蒸发和聚结时的膜张力，也发生起皱和开裂问题。
[0007]为了克服该缺点，已经开发了基于环氧树脂
‑
胺底物的双组分体系或多组分体系，该体系几乎不需要溶剂，因此固化更快并且也可以一步施加更厚的层，使得所需的层厚度形成更快。然而，这些体系具有以下缺点：粘结剂是非常稳定且刚性的聚合物基质，其通常具有高软化范围，这阻碍了由发泡剂形成泡沫。因此，必须施加厚层以产生足够的泡沫厚度用于绝热。这继而是不利的，因为需要大量的材料。为了实施这些体系，通常需要高达+70℃的处理温度，这使得使用这些体系实施起来费力且昂贵。此外，所使用的一些粘结剂组分是有毒的或有其他危险性(例如刺激性、腐蚀性)，诸如在用于环氧树脂
‑
胺体系中的胺或胺混合物的情况下。
[0008]因此，已经开发了另选的体系，例如基于在湿气或水的存在下固化的硅烷封端的聚合物。
[0009]WO 2010/131037 A1公开了一种组合物，其基于硅烷封端的聚氨酯或硅烷封端的聚醚作为粘结剂，具有相容的增塑剂和膨胀型添加剂。该组合物通过湿气固化。因此，组合物的固化在表面处开始。相似的组合物尤其描述于WO 2014/079873A、WO 2015/189233 A1和WO 2018/224317 A1中。此外，由WO 10/054984A1已知使用存在于组合物中的含硅树脂，优选地与有机树脂组合使用来提供膨胀型组合物，该膨胀型组合物产生硬泡沫层，该硬泡沫层可取消纤维的使用。然而，这是不利的，因为固化高度取决于湿度和层厚度，这通常导致长的固化时间或在非常干燥的条件下根本不固化。另一个缺点是固化是高度不均匀的，同时交联密度也可能变化很大。

技术实现思路

[0010]因此，本专利技术基于形成最初所述类型的绝热层形成涂层体系的任务，该涂层体系避免了上述缺点，其具体地讲是不基于溶剂或含水的，并且展示出快速、均匀的固化，并且由于极大膨胀(即形成有效的灰壳层)而仅需要很小的层厚度。
[0011]使用根据本专利技术的组合物，可实现经干燥膜的改善的特性，诸如在干燥期间膜没有缺陷、热稳定性和粘结强度，而对固化速度没有显著影响。此外，该组合物及其应用不含VOC。
[0012]另一个优点在于可在单一步骤中施加更多的材料，以在一个涂层中产生与其他含水制剂相比更高的膜厚度和温度，而不具有不利后果。
[0013]为了更好地理解本专利技术，以下对本文所用术语的解释被认为是有用的。在本专利技术的含义内：
‑“
化学膨胀”意指使用彼此配位的化合物形成大体积的绝热灰层，该化合物在受热作用时彼此反应；
‑“
物理膨胀”意指使用释放气体的化合物的膨胀形成大体积的绝热层，而两种化合物之间不发生化学反应，从而导致化合物的体积增加原始体积的多倍；
‑“
绝热层形成”，即在发生火灾时，形成坚固的微孔碳泡沫，使得所形成的微孔厚泡沫层(被称为灰壳)根据组成而使基材绝热；
‑“
碳供体”是由于不完全燃烧而留下碳骨架的有机化合物，并且不完全燃烧形成二氧化碳和水(碳化)；这些化合物也称为“碳骨架形成剂”；
‑“
酸形成剂”是在热的作用下，即在高于约150℃下，例如通过分解形成非挥发性酸，并由此充当碳化催化剂的化合物；此外，其可有助于降低粘结剂的熔体的粘度；术语“脱氢催化剂”用作等同物；
‑“
推进剂”是在升高的温度下分解，形成惰性气体，即不可燃气体，并且如果适用的话，使增塑的粘结剂膨胀以形成泡沫(膨胀)的化合物；该术语具有与“气体形成剂”相同的含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于膨胀型涂料的组合物，所述组合物包含：(A)粘结剂体系，所述粘结剂体系包含：(a1)含水聚合物分散体；和(a2)烷氧基官能化有机聚合物，其包含具有通式(I)的烷氧基官能化硅烷基团，该基团被封端和/或沿聚合物链作为侧基，
‑
Si(R1)
m
(OR2)3‑
m
(I)，其中R1表示直链或支链的C1‑
C
16
烷基基团，R2表示直链或支链的C1‑
C6烷基基团，并且m为0至2的整数；和(B)膨胀型组合物。2.根据权利要求1所述的防火组合物，其中所述烷氧基官能化有机聚合物a2)包含基本骨架，所述基本骨架为选自下列的至少一种成员：烷基链、聚醚、聚酯、聚醚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚酯氨基甲酸酯、聚醚氨基甲酸酯、聚醚酯氨基甲酸酯、聚酰胺氨基甲酸酯、聚脲、多胺、聚碳酸酯、聚乙烯酯、聚丙烯酸酯、聚烯烃、聚异丁烯、多硫化物、天然橡胶、氯丁橡胶、酚醛树脂、环氧树脂和三聚氰胺。3.根据权利要求2所述的组合物，其中所述基本骨架是聚醚或聚氨酯。4.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述烷氧基硅烷官能化聚合物a2)含有至少2个烷氧基官能化硅烷基团。5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述聚合物分散体a1)基于共聚物。6.根据权利要求5所述的组合物，其中所述共聚物可通过使两种或更多种单体反应获得，然而所述单体选自乙烯基酯、α
‑
烯烃和烯键式不饱和羧酸的酯。7.根据权利要求6所述的组合物，其中所述共聚物可通过使下列单体反应获得：(i)至少一种乙烯基酯和至少一种烯键式不饱和羧酸的酯，(ii)至少一种乙烯基酯和至少一种α
‑
烯烃，或(iii)至少一种α
‑
烯烃和至少一种烯键式不饱和羧酸的酯。8.根据权利要求6或7所述的组合物，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：喜利得股份公司，
类型：发明
国别省市：