[发明专利]耐高热组合物

说明书

本发明涉及可用于改进涂有这类组合物的基材或结构的耐火性和耐高热性的组合物，特别是在暴露于高热或火条件下时会膨胀形成基本稳定且保护性碳质炭(carbonaceous char)的组合物。

许多材料如钢在火中快速失去其强度并且由于结构完整性的损失而失效。由于或导致的“高层”办公大楼、油气设施或其它下部结构的结构坍塌和工艺容器或管道破裂在事件扩大、性能损失以及甚至生命损失方面可能是灾难性的。

膨胀型涂料用于许多结构上以延缓火的作用。涂层减缓了涂层施涂于其上的基材的温度提高速率。因此，涂层提高结构由于火的热而失效以前的时间。该额外时间使得救火队员更可能能够在结构失效以前灭火或者至少应用冷却水。

膨胀型涂料通常包含一些形式的树脂基料，例如交联高温聚合物如环氧树脂或乙烯基甲苯/苯乙烯丙烯酸聚合物。树脂基料形成硬涂层。如果环氧树脂存在于基料中，则基料还提供碳源，其在火中转化成炭。

本领域中已知多种方法以处理易燃或热敏性基材，例如建筑材料如结构木或钢铁架、内部装饰材料如胶合板或中和高密度纤维板，或者绝缘布线。在GB 2159522中，公开了烧蚀涂料体系，其包含环氧树脂和多硫化物树脂的混合物、胺固化剂、无机材料和含碳过氧纤维。该涂层可提供在高温、侵蚀性环境中的热保护。

在US 4965296中，公开了包含流体膨胀型材料和具有各种尺寸的传导颗粒的防火涂料。

在US 5925457中，公开了包含两种不同泡沫组分的膨胀型涂料体系。两种泡沫组分以层压配置提供，这限制了可将该体系施涂于待保护以防火的表面上的方式。

在US 6096812中，公开了具有约1.10g/cc以下的密度的环氧基膨胀型耐火涂层及其形成方法。该方法包括步骤：形成无定形二氧化硅微粒分散于其中的环氧基膨胀型胶粘剂。然后将胶粘剂以液滴喷雾在基材的至少一个表面上以在表面上形成低密度胶粘涂层。然后将低密度胶粘涂层固化以形成低密度耐火涂层。在该出版物中，描述了类涂料组合物。

在WO 91/11498中，公开了基于相当少量(例如3-20重量％)可剥落层状矿物如可膨胀石墨与一种或多种基料和多种成炭材料中的一种或多种如成碳化合物、酸和产酸催化剂、发泡剂、成炭剂和稳定剂的组合的体系。

在WO 97/01596中，公开了用于保护基材以防或和热极端情况的薄膜膨胀型组合物，其包含聚合物基料、溶剂、成碳化合物、起泡剂、催化剂和至少一些添加剂，所述添加剂选自碳源、细碎元素硼、具有氧化铝的金属硬脂酸盐加合物和共轭脂肪酸。该组合物提供具有大大提高的效率、较大厚度、较好物理特性，包括孔结构和物理韧性，以及对火和火中存在的化学品氧化具有较大抗性的炭。

在WO 97/19764中，公开了热烧蚀涂料组合物，其包含环氧硅烷树脂、环氧树脂、硅氧烷中间体、硅改性聚醚、氨基硅烷、有机金属催化剂、有机溶剂、水和填料。在环境温度下使该图层固化耗费约1星期，这是相对长的。

在WO 98/03052中公开了膨胀型涂料组合物，其包含非硅基聚合物作为基料和少量铂。该组合物还包含四氟硼酸盐。在一个优选实施方案中，基料为环氧基多硫化物树脂。

在WO 2010/054984中公开了膨胀型组合物，其包含：A)包含以下组分的基料：(i)包含聚硅氧烷链或所述链的前体的树脂，(ii)任选有机树脂，和(iii)至少一类选自环氧基、胺、硫醇、羧酸、丙烯酰基、异氰酸酯、烷氧基甲硅烷基和酐基团的官能团，所述官能团作为侧基和或端基存在于包含聚硅氧烷链或所述链的前体的所述树脂上和/或有机树脂上，条件是如果基料包含烷氧基甲硅烷基作为唯一一类所述官能团，则这些烷氧基甲硅烷基存在于有机树脂，B)能够与官能团反应或者催化官能团之间的反应的化合物，和C)起泡剂和成炭辅助剂。

除US 6096812外，上述专利出版物都没有产生任何具有与目前市售的最好执行体系，即7和8(都来自International Protective Coatings/AkzoNobel)相同或者甚至更好的性能的涂层体系。7为主要充当屏障涂层以防止钢基材腐蚀的环氧基防火涂层。在火中，该涂层使钢绝缘以防达到临界失效温度。目前，7是实现保护性涂层标准Norsok M501(版本5)而不需要施涂分开的顶涂层的唯一防火涂层，这意指该产物/体系1)提供对装置的最佳保护，同时2)以最小的维护需要(所以是友好维护性的)，且3)是友好施涂的。

该Norsok M501试验也称为耐气侯性或耐久性试验。

评估基材的耐火性能的一种方法是根据试验方法ISO22899使基材暴露于喷射火下。