TWI546348B - 高耐熱性組合物 - Google Patents

高耐熱性組合物 Download PDF

Info

Publication number
TWI546348B
TWI546348B TW101102721A TW101102721A TWI546348B TW I546348 B TWI546348 B TW I546348B TW 101102721 A TW101102721 A TW 101102721A TW 101102721 A TW101102721 A TW 101102721A TW I546348 B TWI546348 B TW I546348B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
composition
group
compound
mixture
polysulfide
Prior art date
Application number
TW101102721A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201235425A (en
Inventor
瑪奇特 席恩 迪歐甘
瑪莫漢 席恩 迪歐甘
Original Assignee
安科智諾貝爾塗料國際股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 安科智諾貝爾塗料國際股份有限公司 filed Critical 安科智諾貝爾塗料國際股份有限公司
Publication of TW201235425A publication Critical patent/TW201235425A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI546348B publication Critical patent/TWI546348B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L81/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of polysulfones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L81/04—Polysulfides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D163/00—Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D179/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen, with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C09D161/00 - C09D177/00
    • C09D179/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D181/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur, with or without nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on polysulfones; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D181/04—Polysulfides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/18—Fireproof paints including high temperature resistant paints

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Fireproofing Substances (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Description

高耐熱性組合物
本發明係關於一種組合物，該組合物可用於改良使用該組合物塗覆之基板或結構之耐火性及耐高熱性，特定而言係關於在暴露於高熱或火焰條件時將膨脹以形成實質上穩定且具保護性之焦炭(carbonaceous char)之組合物。
諸如鋼等許多材料因在火焰中損失結構完整性而迅速失去其強度並失效。由火焰引起之「高層」辦公大樓、油及氣設施或其他基礎結構之結構塌陷、及製程容器或管道破裂在事故升級、損壞財產方面可係災難性的，且甚至失去生命。
在許多結構上使用膨脹型塗層(intumescent coating)以延遲火焰效應。塗層減緩施加塗層之基板的溫度增加速率。塗層由此使在結構因火焰熱量而失效前的時間增加。額外時間使得更有可能使消防隊員能夠熄滅火焰或至少在結構失效之前施加冷卻水。
膨脹型塗層通常含有一些形式之樹脂性黏合劑，例如交聯高溫聚合物，例如環氧樹脂或乙烯基甲苯/苯乙烯丙烯酸系聚合物。樹脂性黏合劑形成硬塗層。若在黏合劑中存在環氧樹脂，則黏合劑亦提供在火焰中轉化成焦炭之碳源。
業內已知用於處理可燃性或熱敏性基板(例如建築材料(例如結構木材或鋼結構)、內部裝飾材料(例如膠合板或中 等密度及高密度纖維面板)或絕緣電線)之各種方法。在GB 2159522中，揭示燒蝕塗層系統，其包括環氧樹脂及多硫化物樹脂、胺固化劑、無機材料與碳質pre-ox纖維之反應性混合物。此塗層可在高溫、腐蝕性環境中提供熱保護。
在US 4965296中，揭示阻燃劑塗層材料，其包含各種尺寸之流體膨脹型材料及導電顆粒。
在US 5925457中，揭示包括兩種不同發泡體組份之膨脹型塗層系統。兩種發泡體組份係以壓層型佈置提供，此限制了此系統可施加至需要保護以免於遭受火焰之表面的方式。
在US 6096812中，揭示密度低於約1.10克/cc之低密度、基於環氧樹脂之膨脹型耐火性塗層及其形成方法。此方法包含形成基於環氧樹脂之膨脹型膠泥之步驟，在該基於環氧樹脂之膨脹型膠泥中分散有非晶型二氧化矽之微小顆粒。然後將膠泥以液滴形式噴塗於基板之至少一個表面上以在該表面上形成低密度膠泥塗層。低密度膠泥塗層然後固化形成低密度膨脹型耐火性塗層。在此公開案中，闡述Chartek®型塗層組合物。
在WO 91/11498中，揭示基於以下物質之組合之系統：相對較小量(例如3 wt%-20 wt%)之可剝落層狀礦物質(例如可膨脹石墨)與一或多種黏合劑及一或多種各種膨脹型成炭材料(例如碳化物、酸及產酸觸媒、發泡劑、成炭劑及穩定劑)。
在WO 97/01596中，揭示用於保護基板以抵抗火焰及熱 極端之薄膜膨脹型組合物，其包含聚合物黏合劑、溶劑、碳化物、發泡劑、觸媒及至少一些選自以下之添加劑：碳源、微細元素硼、金屬硬脂酸鹽與氧化鋁之加合物及共軛脂肪酸。組合物提供具有以下性質之焦炭：大大增加之效率、較大厚度、較佳物理特性(包含單元結構及物理韌性)及對於由火焰及火焰中存在之化學物質引起之氧化的較大抗性。
在WO 97/19764中，揭示熱燒蝕塗層組合物，其包括環氧矽烷樹脂、環氧樹脂、聚矽氧中間體、矽改良聚醚、胺基矽烷、有機金屬觸媒、有機溶劑、水及填充劑。在環境溫度下需要約一週來固化此塗層，此時間相對較長。
在WO 98/03052中，揭示膨脹型塗層組合物，其包括基於非聚矽氧之聚合物(作為黏合劑)及少量鉑。組合物亦包括四氟硼酸鹽。在一較佳實施例中，黏合劑係環氧多硫化物樹脂。
在WO 2010/054984中，揭示膨脹型組合物，其包括：A)黏合劑，其包括(i)包括聚矽氧烷鏈或該鏈之前體之樹脂；(ii)視需要有機樹脂；及(iii)至少一類選自由以下組成之群之官能團：環氧樹脂、胺、硫醇、羧酸、丙烯醯基、異氰酸酯、烷氧基甲矽烷基及酐基團，該等官能團以側鏈及/或末端基團形式存在於包括聚矽氧烷鏈或該鏈之前體之該樹脂上、及/或存在於有機樹脂上，前提係若黏合劑含有烷氧基甲矽烷基作為該等官能團之唯一類型，則該等烷氧基甲矽烷基存在於有機樹脂上；B)能夠與該等官能團反應 或催化該等官能團間之反應之化合物；及C)發泡劑及成炭輔助劑。
除US 6096812外，上述專利公開案皆不能獲得性質等於或甚至優於當前市面有售之最佳實施系統(亦即Chartek® 7及Chartek® 8(皆來自International Protective Coatings/AkzoNobel))中之任一者的任一塗層系統。Chartek® 7係基於環氧樹脂之防火塗層，其主要用作障壁塗層來防止鋼基板之腐蝕。在火焰中，此塗層使鋼不能達到臨界失效溫度。當前，Chartek® 7係達成保護性塗層之標準Norsok M501(第5版)且無需施加單獨頂塗層之唯一防火塗層，此意味著此產品/系統1)提供最佳安裝保護，2)具有最低維護需要(從而具有維護友好性)，且3)具有應用友好性。
此Norsok M501測試亦稱為耐侯性或耐久性測試。
根據測試方法ISO22899，評估基板之耐火性之方法之一係將基板暴露於噴火。
在10 mm之乾燥膜厚度下，Chartek® 7提供約60分鐘之對於噴火之保護。迫切需要在10 mm之乾燥膜厚度下提供更長時間(遠大於60分鐘)之對於噴火之保護的產品。
發現本發明組合物在10 mm之乾燥膜厚度下可提供大於80分鐘之對於噴火之基板保護，與當前可用之膨脹型及/或耐火性產品相比此係顯著增加及階躍變化。進一步發現，在根據IMO Resolution MSC 61(67)測試時，本發明組合物亦生成較少煙霧。
評估基板之耐火性之另一方法係將該基板暴露於池火，亦稱為烴性能。可根據BS476第20部分(測定構造元素之耐火性之方法)來測試此烴性能。本發明組合物亦顯示優於市場上當前可用產品之較佳烴性能。
上文所提及之文件皆不能提供關於如何可獲得顯示良好耐噴火性以及良好耐池火性之組合物的任一明確指導。此情形之主要原因在於當前已知很少關於組合物中之各種組份如何彼此相互作用之資訊，尤其在該等組份暴露於噴火或池火之高溫及/或腐蝕性環境時。市場上之產品顯示良好耐噴火性或良好耐池火性，但並兼有該兩種性質。
驚人地發現一種顯示優異耐噴火性(優於當前已知系統50%以上)、極良好耐池火性、較低程度之煙霧生成及良好耐候性性能的塗層組合物。本發明之耐熱性組合物包括：-多硫化物，-環氧樹脂，-選自具有二級及/或三級胺基團之化合物及具有醯胺基團之化合物的化合物，-聚矽氧烷，及-纖維。
在本發明架構內，-一級胺基團係氮原子直接連結至兩個氫原子之基團，此可表示為R1NH2(其中R1可為除氫外之任一有 機基團)，-二級胺基團係氮原子直接連結至一個氫原子之基團，此可表示為R1R2NH(其中R1及R2可為除氫外之任一有機基團)，-三級胺基團係氮原子並不直接連結至氫原子之基團，此可表示為R1R2R3N(其中R1、R2及R3可為除氫外之任一有機基團)，-醯胺基團係氮原子附接至羰基之基團，此可表示為R1CONR2R3(其中R1、R2及R3可為包含氫在內之任一有機基團)。
一般而言，耐火性及/或膨脹型組合物之特徵可在於具有下列功能之成份：-樹脂性黏合劑，-碳源，-碳轉化增強劑，-發泡劑，-焦炭之穩定性及/或強度之增強劑，及-各種用以改良潤濕/表面張力/耐劃傷性/等之添加劑。
組合物中之一些成份可僅具有一個功能，其他成份可在組合物中具有兩個或多個功能。
在本發明組合物中，多硫化物係樹脂性黏合劑之成份之一。
適宜多硫化物可藉由雙-(2-氯乙基-)甲縮醛與鹼性多硫 化物之縮聚作用來獲得。在此反應期間，端視反應時間及向反應中引入其他組份而定，可改變鏈長度及分支。多硫化物通常係中等至高黏性之淺褐色液體。適宜多硫化物可具有各種末端基團。
在一實施例中，多硫化物係多硫化物聚合物。在另一實施例中，組合物包括兩種或更多種不同類型之多硫化物之混合物，例如兩種或更多種不同類型之多硫化物聚合物之混合物。
在另一實施例中，多硫化物具有<1500 g/mol之分子量及>5%之SH含量。
適宜多硫化物包含Thioplast G(來自AkzoNobel)及Thiokol LP2及LP3型產品(皆來自Morton Thiokol)
在本發明組合物中，環氧樹脂係樹脂性黏合劑之另一成份。
適宜環氧官能樹脂包含(i)衍生自多元醇之聚縮水甘油基醚，該等多元醇係(例如)乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,2,6-己三醇、甘油、三羥甲基丙烷、雙酚A(丙酮與苯酚之縮合產物)、雙酚F(苯酚與甲醛之縮合產物)、氫化雙酚A或氫化雙酚F；(ii)多羧酸之聚縮水甘油基醚，其係藉由使環氧化合物(例如環氧氯丙烷)與諸如以下脂肪族或芳族多羧酸反應形成：草酸、琥珀酸、戊二酸、對苯二甲酸、2,6-萘二甲酸或二聚合亞油酸；(iii)環氧烯系不飽和脂環族材料，例如環氧脂環族醚及酯；(iv)含有氧基伸烷基之環氧樹脂；(v) 環氧酚醛樹脂，其係藉由使環氧鹵丙烷(例如環氧氯丙烷)與醛及一元或多元酚之縮合產物(例如酚醛縮合物)反應製得；及(vi)其混合物。環氧官能樹脂之環氧當量重量範圍較佳為100 g/eq至5,000 g/eq、更佳地180 g/eq-1,000 g/eq。
在一實施例中，環氧樹脂係雙酚型環氧樹脂。在另一實施例中，組合物包括兩種或更多種不同類型環氧樹脂之混合物，例如兩種或更多種不同類型雙酚型環氧樹脂之混合物或包括雙酚A型環氧樹脂與脂肪族環氧樹脂之混合物。特定而言，在使用100重量份數雙酚A型環氧樹脂及1-50重量份數脂肪族環氧樹脂之混合物時，可獲得良好結果。
在本發明組合物中，選自具有二級及/或三級胺基團之化合物及具有醯胺基團之化合物之化合物係發泡劑的成份，但亦可用作樹脂性黏合劑之成份。
發泡劑提供膨脹氣體，此乃因其在火焰熱量中分解。期望發泡劑在樹脂性黏合劑較軟但低於形成焦炭之溫度的溫度下產生氣體。以此方式，所形成焦炭發生膨脹且較佳係絕熱體。選自具有二級及/或三級胺基團之化合物及具有醯胺基團之化合物之化合物可選自三聚氰胺、三聚氰胺甲醛、羥甲基化三聚氰胺、六甲氧基甲基三聚氰胺、三聚氰胺單磷酸酯、三聚氰胺二磷酸酯、三聚氰胺多磷酸酯、三聚氰胺焦磷酸酯、脲、二甲基脲、丁基化脲、烷基化脲、苯胍胺、甘脲型化合物、叁(烷氧基羰基胺基)三嗪型化合物及脒基脲。
在一實施例中，選自具有二級及/或三級胺基團之化合物及具有醯胺基團之化合物之化合物係甲基化三聚氰胺或脲樹脂。在另一實施例中，組合物包括兩種或更多種不同類型選自具有二級及/或三級胺基團之化合物及具有醯胺基團之化合物之化合物的混合物，例如兩種或更多種不同類型甲基化三聚氰胺樹脂之混合物。
具有二級及/或三級胺基團之化合物及具有醯胺基團之化合物之適宜實例包含Cymel 301、Cymel 303LF、Cymel 323、Cymel 325、Cymel 327、Cymel 328、Cymel 350、Cymel 370、Cymel 373、Cymel 3745、Cymel 3749、Cymel 385、Cymel UM15、Cymel UM80及Cylink 2000(皆來自Cytec)。
其他具有二級及/或三級胺基團之適宜化合物及具有醯胺基團之適宜化合物包含二烷基胺基烷基官能酚類化合物，例如Ancamine K54及DMP-30。
在本發明組合物中，聚矽氧烷亦可用作樹脂性黏合劑之成份。
術語「聚矽氧烷」定義為如下聚合物：其包含直鏈、具支鏈、環狀、梯形及/或籠形結構且具有有機側基經由碳或雜原子鏈接附接至矽原子之Si-O主鏈，其中矽原子之至少一部分附接至一個、兩個或三個氧原子。
儘管矽原子之至少一部分附接至一個、兩個或三個氧原子，但可能一部分而非全部矽原子附接至四個氧原子。
在一實施例中，聚矽氧烷係非官能聚矽氧烷，此意味著 聚矽氧烷並不攜帶任一可與組合物中之其他化合物反應之官能團。
在另一實施例中，聚矽氧烷含有附接至矽原子之可水解基團，例如烷氧基、乙醯氧基、烯氧基、肟基團及胺基團。
根據聚矽氧烷之上述定義，本發明組合物中存在之包括聚矽氧烷鏈之樹脂係(i)如上文所定義之聚矽氧烷，由此具有Si-O主鏈，或(ii)具有含有一或多個側鏈聚矽氧烷鏈(亦即具有其中有機側基經由碳或雜原子鏈接附接至矽原子之Si-O主鏈之鏈)之有機主鏈之樹脂，其中矽原子之至少一部分附接至一個、兩個或三個氧原子。該等鏈包含直鏈、具支鏈、梯形及/或籠形結構。
在一實施例中，聚矽氧烷係矽油。流體聚矽氧烷之實例包含分子量高於400之液體甲氧基-、乙氧基-及矽烷醇官能聚矽氧烷，例如DC 3037及DC 3074(皆來自Dow Corning)或SY 231、SY 550及MSE 100(皆來自Wacker)。其他適宜聚矽氧烷具有環氧官能性及烷氧基官能性。
在另一實施例中，組合物包括兩種或更多種類型聚矽氧烷之混合物，例如兩種或更多種類型液體聚矽氧烷之混合物。
在本發明組合物中，纖維係可增強焦炭之穩定性及/或強度之成份之一。一般而言，該等纖維應對在固化/乾燥組合物期間及在組合物之高熱或火焰暴露期間發生之各種 反應呈現惰性。適宜纖維包含玻璃纖維、礦物纖維及耐高溫性人造纖維(例如碳纖維及對芳綸纖維(p-aramid fibre)與間芳綸纖維(m-aramid fibre))。
在本發明組合物中，應存在至少0.05 wt.%纖維以確保適當耐噴火性及/或烴性能(wt.%係相對於在蒸發掉組合物中存在之任一溶劑之後之組合物重量)。
在本發明組合物中，可存在各種其他成份以改良潤濕/表面張力/耐劃傷性/等。為改良耐劃傷性，組合物可含有少量(基於總組合物，<3 wt.%)甲基聚矽氧樹脂，例如Silres MK粉末(來自Wacker Silicones)。
本發明所有實施例之組合物可進一步包括成炭輔助劑(亦稱為碳轉化增強劑)作為膨脹型成份。在組合物暴露於火焰時，成炭輔助劑促進焦炭之形成。據信路易斯酸(Lewis acid)可表面此功能。較佳地，使用磷化合物，例如磷酸銨、膦酸根矽烷(phosphonatosilane)，更佳地，使用多磷酸銨、膦酸、膦酸酯、氧化膦或磷酸。亦可使用其他成炭輔助劑代替含磷化合物或與含磷化合物一起使用。多磷酸銨可視需要與異氰尿酸叁-(2-羥乙基)酯(THEIC)一起使用。若使用THEIC，則THEIC與磷酸銨之比率較佳地介於10：1與1：10之間且更佳地介於3：1與1：3之間。
基於組合物之總重量，成炭輔助劑較佳以5 wt%至30 wt%、更佳以10 wt%至25 wt%及最佳以15 wt%至20 wt%之量存在於本發明組合物中。
組合物亦可含有三聚氰胺化合物，例如三聚氰胺與二- 三聚氰胺正磷酸酯、三聚氰胺與二-三聚氰胺焦磷酸酯及三聚氰胺與二-三聚氰胺多磷酸酯。
可存在於本發明所有實施例之組合物中之另一膨脹型成份係其他碳源(亦即除可選有機樹脂外)。適宜其他碳源之實例係異戊四醇、二異戊四醇、聚乙烯醇、澱粉、纖維素粉末、烴樹脂、氯化石蠟及磷酸化增塑劑。
除氯化石蠟外之阻燃劑亦可用於調配物中(例如硼酸鋅)。然而，所添加之該等阻燃劑未必達成本發明組合物之獨特性質，亦即優異耐噴火性、極良好耐池火性、較低程度之煙霧生成及良好耐候性性能之組合。
本發明組合物可進一步含有溶劑及/或顏料。適宜溶劑之實例係二甲基苯及三甲基苯。
適宜顏料之實例包含二氧化鈦(白色顏料)、顏色顏料(例如碳黑)、一或多種增強顏料、一或多種抗腐蝕顏料(例如矽灰石或鉻酸鹽)、鉬酸鹽或膦酸鹽及/或填充劑顏料(例如重晶石、滑石粉或碳酸鈣)。
組合物亦可含有一或多種增稠劑(例如微粒二氧化矽、膨潤土、氫化蓖麻油或聚醯胺蠟)、一或多種增塑劑、顏料分散劑、穩定劑、脫模劑、表面改良劑、阻燃劑、抗菌劑、防黴劑、低密度填充劑、吸熱填充劑、促成炭劑、助熔酸及均染劑。
組合物亦可含有粒徑為約一微米或更小、較佳地約3 nm至500 nm之非晶型二氧化矽之微小顆粒。該等顆粒有助於減小膨脹型塗層之密度。適宜微小二氧化矽顆粒之實例包 含燒製二氧化矽(flame silica)、電弧二氧化矽、沉澱二氧化矽及其他膠體二氧化矽。較佳地，微小二氧化矽顆粒係煙霧狀二氧化矽之顆粒。更佳地，煙霧狀二氧化矽係表面處理之二氧化矽，例如使用二甲基二氯矽烷或六甲基二矽氮烷處理之二氧化矽。甚至更佳地，非晶型二氧化矽顆粒係聚二甲基矽氧烷油處理之煙霧狀二氧化矽顆粒。組合物通常在環境溫度(例如-5℃至40℃)下固化，且由此適用於在溫度較低時不能實現熱固化之較大結構。另一選擇為，若需要，則本發明組合物可在高溫(例如40℃或50℃至高達100℃或130℃)下固化。結合矽之烷氧基之水解取決於水分之存在：在幾乎所有氣候中，大氣水分足夠，但在低於環境溫度下固化時或在極低濕度(沙漠)位置中固化時可能需要向組合物中添加受控量之水分。水較佳地與任一含有結合矽之烷氧基之化合物單獨包裝。
基於組合物之總重量，本發明所有實施例之組合物較佳地具有至少50重量%(wt%)、更佳地至少80 wt%及最佳地至少85 wt%之固體含量。固體含量係基於對於調配物中排除在固化時釋放之溶劑後之溶劑的理論計算。
在存在於塗料罐中時(亦即：在固化之前)，組合物之揮發性有機物含量(VOC)較佳地不超過250 g/l溶劑/升組合物及最佳地小於100 g/l溶劑/升組合物。
上述值係指整個組合物之彼等值。因此，若組合物具有2組份組合物(2-pack composition)之形式，則該等值係指該兩個組份混合之後組合物之固體含量及VOC。可將本發 明所有實施例之組合物施加於各種基板上。尤其適於施加於金屬基板、更特定而言鋼基板上。由於焦炭之強度，膨脹型組合物亦可保護結構免於遭受噴火(亦即高溫、高熱通量、高速火焰)。本發明之一下組合物由此亦可施加於耐噴火區域中。
可藉由施加膨脹型組合物之習用方法(例如噴霧或塗抹)來施加組合物。
在本發明之一實施例中，如技術方案1之組合物包括-10 wt.%-25 wt.%多硫化物或多硫化物混合物，-2 wt.%-20 wt.%環氧樹脂或環氧樹脂混合物，-2 wt.%-20 wt.%選自具有二級及/或三級胺基團之化合物及具有醯胺基團之化合物之化合物或化合物混合物，-1 wt.%-10 wt.%聚矽氧烷或聚矽氧烷混合物，及-0.5 wt.%-10 wt.%纖維或纖維混合物，其中wt.%係相對於在蒸發掉組合物中存在之任一溶劑之後之組合物重量。
在本發明之另一實施例中，該組合物包括-20 wt.%-25 wt.%成炭輔助劑，-18 wt.%-24 wt.%多硫化物或多硫化物混合物，-15 wt.%-18 wt.%環氧樹脂或環氧樹脂混合物，-11 wt.%-18 wt.%選自具有二級及/或三級胺基團之化合物及具有醯胺基團之化合物之化合物或化合物混合物， -7 wt.%-10 wt.%其他碳源，-1 wt.%-5 wt.%聚矽氧烷或聚矽氧烷混合物，及-1 wt.%-5 wt.%纖維或纖維混合物，其中wt.%係相對於在蒸發掉組合物中存在之任一溶劑之後之組合物重量。
組合物可用作塗層以全部或部分塗覆基板以保護基板抵抗高熱或噴火。組合物應至少施加至基板中暴露於高熱或噴火之側面。特定而言，組合物適於為鋼、鍍鋅鋼、鋁、玻璃增強塑膠、木材或混凝土基板提供防火。
除上文已經指出者外，與當前市場上之系統及/或各種文件中所揭示之防火系統相比，本發明組合物提供諸多有利性質。
-無需使用網。
當前市場上許多防火系統需要使用網增強來在暴露於噴火時提供足夠結構完整性。本發明系統即使在沒有網之情形下亦顯示良好結構完整性。然而，網可用於增強系統。原則上，可使用在高於480℃之溫度下能夠維持其結構完整性之任一網。實例包含碳網(包括碳紗或碳紗前體之網)或包括其他類型耐高溫度材料之網或包括耐高溫度材料之混合物(例如碳紗及玻璃纖維、碳紗及鋼絲、碳紗及陶瓷纖維、鋼絲及陶瓷纖維等)之網。
-無硼酸鹽系統。
在一些防火系統中，硼酸鹽用作系統中之組份之一 (例如，參見WO 98/03052)。根據EU指令67/548/EEC，已提出將硼酸鹽歸類為第2類生殖毒性產品。對於本發明系統而言，無需添加任何硼酸鹽。
-系統極其耐用而無需施加單獨頂塗層。
本發明組合物很可能符合Norsok M501(第5版)之要求而無需添加單獨頂塗層。此意味著足以提供如下本發明塗層：其不僅得到對於鋼表面之良好防腐蝕性及防火性，且亦無需外塗覆組合物以獲得良好外觀及良好耐久性，即使在暴露於苛刻條件時。
-可施加至寬範圍(鋼)管柱尺寸而不失去其性質。
-無鹵素系統。
無需向本發明組合物中添加任一含鹵素組份。
-快速固化系統(可在數小時內進行外塗覆)。
實例
參照下列實例來闡釋本發明。該等實例意欲闡釋本發明，但不應理解為以任一方式限制其範圍。
實例1
製備包括以下物質之組合物：20重量份數至25重量份數多磷酸銨，15重量份數至18重量份數Morton LP3(多硫化物聚合物)，15重量份數至18重量份數DER 331與DER 736(環氧樹脂)之混合物， 10重量份數至13重量份數三聚氰胺樹脂，7重量份數至10重量份數異戊四醇，3重量份數至6重量份數Thioplast G4(多硫化物聚合物)，1重量份數至5重量份數Dow Corning DC 200聚矽氧流體(聚矽氧烷)，1重量份數至5重量份數Ancamine K54，1重量份數至5重量份數碳、玻璃及芳綸纖維之混合物。
將此組合物施加至鋼基板上，固化，且測試耐噴火性、烴性能及煙霧生成並與當前市場上之一些商業材料進行比較。對於施加方法而言，遵循各種測試方法之指令。在所有系統中，在塗層中納入HK-1纖維碳網。耐噴火性及烴性能之結果列示於表1中。煙霧生成之結果列示於表2中。

Claims (12)

  1. 一種耐熱性組合物，其包括：多硫化物，環氧樹脂，選自具有二級及/或三級胺基團之化合物及具有醯胺基團之化合物的化合物，聚矽氧烷，及纖維。
  2. 如請求項1之組合物，其中該多硫化物係多硫化物聚合物。
  3. 如請求項1之組合物，其中該環氧樹脂係雙酚型環氧樹脂。
  4. 如請求項1之組合物，其中該選自具有二級及/或三級胺基團之化合物及具有醯胺基團之化合物的化合物係甲基化三聚氰胺或脲樹脂。
  5. 如請求項1之組合物，其中該聚矽氧烷係矽油。
  6. 如請求項1之組合物，其包括10 wt.%至25 wt.%之多硫化物或多硫化物混合物，2 wt.%至20 wt.%之環氧樹脂或環氧樹脂混合物，2 wt.%至20 wt.%之選自具有二級及/或三級胺基團之化合物及具有醯胺基團之化合物的化合物，1 wt.%至10 wt.%之聚矽氧烷或聚矽氧烷混合物，0.5 wt.%至10 wt.%之纖維或纖維混合物，其中該wt.%係相對於在蒸發掉該組合物中存在之任一溶 劑之後該組合物之重量。
  7. 如請求項6之組合物，其包括20 wt.%至25 wt.%之成炭輔助劑，18 wt.%至24 wt.%之多硫化物或多硫化物混合物，15 wt.%至18 wt.%之環氧樹脂或環氧樹脂混合物，11 wt.%至18 wt.%之選自具有二級及/或三級胺基團之化合物及具有醯胺基團之化合物的化合物或化合物混合物，7 wt.%至10 wt.%之其他碳源，1 wt.%至5 wt.%之聚矽氧烷或聚矽氧烷混合物，及1 wt.%至5 wt.%之纖維或纖維混合物，其中該wt.%係相對於在蒸發掉該組合物中存在之任一溶劑之後該組合物之重量。
  8. 如請求項7之組合物，其中該成炭輔助劑係選自由以下組成之群：磷酸銨及膦酸根矽烷(phosphonatosilane)，例如多磷酸銨、膦酸、膦酸酯、氧化膦或磷酸。
  9. 如請求項7之組合物，其中該其他碳源係選自由以下組成之群：異戊四醇、二異戊四醇、聚乙烯醇、澱粉、纖維素粉末、烴樹脂、氯化石蠟及磷酸化增塑劑。
  10. 如請求項1至9中任一項之組合物，其中該組合物係塗層組合物。
  11. 一種改良基板之耐火性之方法，其特徵在於使用如請求項1至10中任一項之組合物全部或部分塗覆該基板。
  12. 如請求項11之方法，其中該基板係選自鋼、鍍鋅鋼、鋁、玻璃增強塑膠、木材或混凝土。
TW101102721A 2011-01-24 2012-01-20 高耐熱性組合物 TWI546348B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11151828 2011-01-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201235425A TW201235425A (en) 2012-09-01
TWI546348B true TWI546348B (zh) 2016-08-21

Family

ID=44276325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101102721A TWI546348B (zh) 2011-01-24 2012-01-20 高耐熱性組合物

Country Status (15)

Country Link
US (1) US20140024744A1 (zh)
EP (1) EP2668233B1 (zh)
JP (1) JP5779663B2 (zh)
KR (1) KR20140033329A (zh)
CN (1) CN103347954A (zh)
AU (1) AU2012210717B2 (zh)
BR (1) BR112013018257B1 (zh)
CA (1) CA2830380C (zh)
ES (1) ES2665524T3 (zh)
MX (1) MX339936B (zh)
MY (1) MY166887A (zh)
RU (1) RU2592524C2 (zh)
SG (1) SG191352A1 (zh)
TW (1) TWI546348B (zh)
WO (1) WO2012101042A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2635630C2 (ru) * 2012-07-30 2017-11-14 Акцо Нобель Коатингс Интернэшнл Б.В. Композиция, обладающая высокой теплостойкостью
JP6192828B2 (ja) 2013-07-16 2017-09-06 アクゾ ノーベル コーティングス インターナショナル ビー ヴィ インチュメセント性組成物
US20150020476A1 (en) * 2013-07-17 2015-01-22 Weyerhaeuser Nr Company Fire resistant coating and wood products
US9963588B2 (en) * 2014-05-12 2018-05-08 Diversified Chemical Technologies, Inc. Sprayable, carbon fiber-epoxy material and process
EP3164456A1 (en) * 2014-07-03 2017-05-10 Corning Incorporated Jet ink composition, method and coated article
CN105385300A (zh) * 2015-12-17 2016-03-09 常熟市方塔涂料化工有限公司 一种耐高温防锈漆及其制备方法
TWI694120B (zh) * 2017-10-23 2020-05-21 日商關西塗料股份有限公司 發泡耐火塗料
CN108795232A (zh) * 2018-05-23 2018-11-13 苏州牛麦田新材料科技有限公司 一种食品包装涂层材料及其制备方法
KR20230170059A (ko) 2021-04-20 2023-12-18 아크조노벨코팅스인터내셔널비.브이. 내열성 코팅 조성물

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3849178A (en) * 1970-11-11 1974-11-19 Tsi Inc Thermal protective process and article coated with thermal protective composition
GB2121056B (en) * 1982-04-23 1985-10-23 Brain George Huckstepp Intumescent coating compositions
US4656095A (en) * 1984-05-31 1987-04-07 Fiber Materials, Inc. Ablative composition
US4965296A (en) * 1989-03-15 1990-10-23 No Fire Engineering, Inc. Intumescent fire-retardant and electrically-conductive coating material
GB9002256D0 (en) 1990-02-01 1990-03-28 Rendel Scient Services Limited Fire protection
US5372846A (en) * 1993-05-05 1994-12-13 Nu-Chem, Inc. Heat blocking materials and methods
US5487946A (en) * 1994-08-02 1996-01-30 Battelle Memorial Institute Thermally-protective intumescent coating
US5591791A (en) 1995-06-27 1997-01-07 Nu-Chem, Inc. Thermal protective compositions
US5703178A (en) * 1995-11-30 1997-12-30 Ameron International Corporation Heat ablative coating composition
ES2210503T3 (es) 1996-07-08 2004-07-01 Nu-Chem, Inc. Composiciones de proteccion termica que contienen platino.
AU723434B2 (en) 1996-09-23 2000-08-24 Akzo Nobel N.V. Low density, light weight intumescent coating
WO2002055615A2 (en) * 2000-12-22 2002-07-18 Nu-Chem, Inc. Composite thermal protective system and method
MX2011004971A (es) * 2008-11-11 2011-07-29 Akzo Nobel Coatings Int Bv Composicion intumescente.

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012101042A1 (en) 2012-08-02
KR20140033329A (ko) 2014-03-18
RU2592524C2 (ru) 2016-07-20
JP5779663B2 (ja) 2015-09-16
CA2830380A1 (en) 2012-08-02
RU2013138361A (ru) 2015-03-10
MY166887A (en) 2018-07-24
NZ612550A (en) 2015-02-27
JP2014509334A (ja) 2014-04-17
EP2668233A1 (en) 2013-12-04
EP2668233B1 (en) 2018-03-07
AU2012210717B2 (en) 2015-09-24
SG191352A1 (en) 2013-07-31
CA2830380C (en) 2019-04-16
AU2012210717A1 (en) 2013-07-11
BR112013018257B1 (pt) 2020-10-13
ES2665524T3 (es) 2018-04-26
CN103347954A (zh) 2013-10-09
US20140024744A1 (en) 2014-01-23
BR112013018257A2 (pt) 2016-11-08
TW201235425A (en) 2012-09-01
MX339936B (es) 2016-06-17
MX2013008432A (es) 2013-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI546348B (zh) 高耐熱性組合物
KR102271076B1 (ko) 팽창성 코팅 조성물
KR102271077B1 (ko) 팽창성 코팅 조성물
TWI496854B (zh) 膨脹組合物
RU2635630C2 (ru) Композиция, обладающая высокой теплостойкостью
NZ612550B2 (en) High heat resistant composition

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees