專利名稱：防止表面受到火的影響的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防止表面受到火的影響的方法，包括用至少約2mm的阻燃、耐火和耐熱、可固化的聚硅氧烷組合物的涂層涂布表面。具體地說，該可固化的聚硅氧烷組合物耐火，具有優(yōu)異的阻止熱傳遞的性能，防止聚硅氧烷組合物涂布的結(jié)構(gòu)受到破壞。
背景技術(shù)：
耐火產(chǎn)品廣泛地用于現(xiàn)代建筑中，除了具有阻燃性能之外，理想的耐火產(chǎn)品還應(yīng)對大火產(chǎn)生的熱量絕緣。它還應(yīng)不散發(fā)或僅散發(fā)極少量的有毒氣體。這些特征可以將在著火期間對建筑物的破壞降到最小并且保證居民有足夠的時間相對安全地離開該區(qū)域。在美國專利6,387,993、6,395,815、6,444,736、6,441,122和6,433,049中描述了耐火產(chǎn)品的實(shí)例。
Batdorf在美國專利6,387,993中描述了使用聚乙烯基吡咯烷酮聚合物的水基阻燃組合物。該專利沒有描述表面絕熱性。
Tkaczyk等在美國專利6,395,815中描述了一種改進(jìn)了的耐高溫的適合于絕緣電線的聚硅氧烷組合物。該專利沒有描述或要求該產(chǎn)品的防火焰或防火等級。
Touhara等在美國專利6,444,736中描述了一種用作無毒阻燃密封或涂層的聚烯烴組合物。該專利沒有描述在著火期間可以將對建筑物的破壞降到最低的絕熱性能。
DeMott等在美國專利6,441,122中描述了蜜胺在脲稀釋的苯酚甲醛堿性可熔酚醛樹脂粘合劑中的用途。該粘合劑產(chǎn)品僅適合于玻璃纖維而不打算用作阻燃劑。
Romaneski等在美國專利6,433,049中描述了耐火的熱塑性聚硅氧烷固化產(chǎn)品的配方。該耐火產(chǎn)品產(chǎn)熱少，但是沒有描述在大火高溫下的耐熱性。
因此一直需要能提供一種對表面防火焰、火和熱的保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種防止表面受到火的影響的方法，包括用至少約2mm的含有阻燃劑填料的聚硅氧烷組合物的涂層涂布該表面，從而提供優(yōu)異的室外耐久性以及耐熱性和耐火性。
在本發(fā)明的一個方面，阻燃劑填料是蜜胺。
在本發(fā)明的另一方面，聚硅氧烷組合物是單罐裝室溫可固化的組合物，其與水分接觸可固化。
再一方面，本發(fā)明的方法使用一種單罐裝室溫可固化有機(jī)聚硅氧烷橡膠組合物，它包括通過將以下物質(zhì)混合獲得的產(chǎn)品a)約20-約60重量％的一種或多種如下式的聚二有機(jī)硅氧烷流體R′[(R)2SiO]n(R)2SiR′其中R是具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基或者苯基自由基，R′各自可以相同或不同，是OH或具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基或者苯基自由基，并且n是使在25℃下粘度在約1-約100,000厘泊范圍的平均值，其中至少一種聚有機(jī)硅氧烷流體中的兩個R′都是OH并且n是使在25℃下粘度在1,000-100,000厘泊范圍內(nèi)、優(yōu)選在25℃下粘度在1,000-40,000厘泊范圍內(nèi)的平均值；b)0-約40重量％的如下式的環(huán)狀有機(jī)硅氧烷[(R)2SiO]n其中R是具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基或者是苯基，R可以被具有1-8個碳原子的烷基自由基任選取代，并且n的平均值為3-10；c)5-約50重量％的一種或多種選自如下的阻燃劑填料蜜胺、二氧化鋯、二氧化鉻、硼酸鋅、氧化銻和剝落石墨；d)約0-約30重量％的一種或多種無機(jī)增量填料或非增強(qiáng)填料；例如石英、硅藻土、硫酸鋇、碳酸鈣、二氧化鈦等；e)約0.5-約10重量％的無定形SiO2增強(qiáng)填料，表面積為約50-300m2/g，并且粒徑范圍在約0.01-0.03微米；f)約1-約10重量％的如下式的硅烷交聯(lián)劑RSiX其中R是具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基或者是苯基，R可以被具有1-8個碳原子的烷基自由基任選取代，并且X是具有選自如下官能團(tuán)的烷基自由基羧基、酮肟亞氨基(ketoximino)、烷氧基、羰基和直接與硅原子相連的胺；g)約0.2-約3重量％的有機(jī)硅烷粘合促進(jìn)劑；和h)約0.02-約3重量％的有機(jī)錫鹽作為縮合催化劑。


在附圖中描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其中圖1是本發(fā)明的6mm厚阻燃涂層相對于1200℃的明火的溫度-時間圖；和圖2是20mm厚涂層的溫度-時間圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了一種防止表面受到火的影響的方法，包括給該表面涂布至少約2mm的含有阻燃劑填料的聚硅氧烷組合物的涂層，從而賦予表面優(yōu)異的室外耐久性以及耐熱性和耐火性。
用于本發(fā)明的含有阻燃劑填料的聚有機(jī)硅氧烷組合物具有優(yōu)異的耐火性、阻燃性和絕熱性。當(dāng)該組合物涂布到金屬、混凝土和木結(jié)構(gòu)上，特別是金屬結(jié)構(gòu)上時，由于對熱絕緣而具備了優(yōu)異的耐高強(qiáng)度火的性能。該組合物可以通過任一常用的方法例如刷、噴等涂布到這些結(jié)構(gòu)上。
用于本發(fā)明的組合物包括可固化的聚有機(jī)硅氧烷和賦予該組合物優(yōu)異的耐火性、阻燃性和絕熱性的阻燃添加劑。
可固化的聚有機(jī)硅氧烷可以是利用單罐裝或雙罐裝體系催化固化的任一常用的固化組合物，例如通過加成固化、高能射線誘導(dǎo)交聯(lián)或利用水份的固化體系。
使用加成固化體系可催化聚合的聚有機(jī)硅氧烷組合物不受環(huán)境中水分的控制。盡管交聯(lián)加成反應(yīng)也可以在室溫下進(jìn)行，但是高溫可以加速固化過程。基礎(chǔ)聚合物通常是下面通式的聚二有機(jī)硅氧烷R″[(R)2SiO]n(R)2SiR″其中R是任選取代有1-9個鹵原子的具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基，或者是任選取代有1-6個鹵原子的苯基自由基，R″是一價亞烷基自由基(優(yōu)選是一價乙烯基或乙烯基自由基)，并且n是使粘度在100-100,000厘泊范圍的平均值。這種基礎(chǔ)聚合物的實(shí)例是CH2＝CH-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-O------O-Si(CH3)2-CH＝CH2該加成固化體系利用交聯(lián)劑聚合基礎(chǔ)聚合物。交聯(lián)劑通常是下面通式的聚二有機(jī)硅氧烷R[(R)(H)SiO]m[(R)2SiO]nR其中每個R可以相同或不同，是任選取代有1-9個鹵原子的具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基，或者是任選取代有1-6個鹵原子的苯基自由基，并且H是氫化物自由基，m和n都是整數(shù)并且其總平均值使得粘度在10-10,000厘泊范圍。m的值是m+n的值的10-50％。
為了最佳交聯(lián)，亞烷基自由基，優(yōu)選乙烯基自由基，與氫化物自由基的比例是1∶1-6∶1。
加成固化體系的交聯(lián)反應(yīng)需要催化劑，通常是如下式的鉑的有機(jī)金屬絡(luò)合物Pt[R′(SiOR)R′]4其中R是烷基或亞烷基，R′是亞烷基。這種鉑催化劑的一個實(shí)例是鉑二乙烯基四甲基二硅氧烷絡(luò)合物(CH2＝CH-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-CH＝CH2)4Pt加成交聯(lián)是極快的反應(yīng)。該反應(yīng)速度可以通過減少催化劑的用量或通過使用反應(yīng)抑制劑如乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷降低鉑催化劑的活性來控制。
對雙罐裝加成固化體系也可以使用粘合促進(jìn)劑來提高彈性體與該表面的粘性。粘合促進(jìn)劑通常是具有以下通式的硅烷R1Si(R2O)3其中R1是亞烷基自由基，優(yōu)選乙烯基自由基，R2是具有1-6個碳原子的烷基自由基。
加成固化體系通常以雙罐裝形式提供，基礎(chǔ)聚合物、交聯(lián)劑、粘合促進(jìn)劑和抑制劑作為一罐，基礎(chǔ)聚合物和催化劑作為另一罐。將填料和顏料加入任一罐中以獲得兩罐中相等的粘度以便均勻混合。
盡管高溫可以加速固化反應(yīng)，濕固化體系通常是在室溫下固化的(RTV)。該濕固化組合物可以與加成固化組合物類似以雙罐裝體系提供，也可以是在單個容器中含有組合物的所有組分。為了易于操作和應(yīng)用，優(yōu)選RTV組合物為單罐裝體系。
濕固化體系通常利用羥基封端的聚有機(jī)硅氧烷作為基礎(chǔ)聚合物。優(yōu)選，基礎(chǔ)聚合物是下面通式的一種或多種聚有機(jī)硅氧烷R′[(R)2SiO]n(R)2SiR′
其中R是具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基或苯基自由基，R′各自可以相同或不同，是OH、具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基或苯基自由基，并且n是使25℃下粘度在約1000-約100,000厘泊范圍的平均值。至少一個R′具有反應(yīng)性基團(tuán)例如OH或亞烷基，優(yōu)選OH，最優(yōu)選兩個R′都是OH。
濕固化體系利用具有如下通式的交聯(lián)劑X-Si-R其中R是烷基、亞烷基或苯基自由基(優(yōu)選甲基或乙基)，并且X是具有與硅原子直接相連的官能團(tuán)的烷基自由基。該官能團(tuán)可以是羧基、酮肟亞氨基、烷氧基、羰基或胺。
濕固化RTV單罐裝或雙罐裝體系常用的交聯(lián)劑包括乙酰氧基硅烷(CH3C(O)O)3-Si-R釋放乙酸作為固化副產(chǎn)物。
肟硅烷(C2H5(CH3)C＝NO)3-Si-R釋放甲基乙基酮肟作為固化副產(chǎn)物。
烷氧基硅烷(R′O)3-Si-R其中R′是具有1-6個碳原子的烷基自由基。它釋放醇作為固化副產(chǎn)物。
Enoxy硅烷(CH3C(O)CH2)3-Si-R釋放丙酮作為固化副產(chǎn)物。
胺硅烷((CH3)2N)3-Si-R釋放胺作為固化副產(chǎn)物。它是不需要催化劑的反應(yīng)最快的交聯(lián)劑。
為了提高交聯(lián)反應(yīng)，通常使用催化劑。就濕固化體系而言，一種常用的催化劑是有機(jī)錫鹽例如二丁基二月桂酸錫。
為了提高彈性體與其涂布的表面的粘性，可以使用粘合促進(jìn)劑。粘合促進(jìn)劑通常是如下式的化合物
其中R2和R3獨(dú)立地選自具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基或者苯基，R可以任選被具有1-8個碳原子的烷基自由基取代，b是0-3的整數(shù)，并且R1是具有1-10個碳原子的飽和、不飽和或芳香烴自由基，它可以任選含有一官能團(tuán)。
高能射線(例如紫外線和電子束)誘導(dǎo)的交聯(lián)也可以在丙烯酸酯官能團(tuán)存在的情況下在聚二甲基硅氧烷分子的末端發(fā)生。紫外線固化體系中的交聯(lián)非常快使得該方法在快速生產(chǎn)中很重要。
可以被紫外線固化的配方通常是單罐裝體系，它在室溫或高溫下暴露于紫外線或高能射線中被固化。
可以紫外線固化的聚硅氧烷涂層含有在兩端含丙烯酰氧基丙基官能團(tuán)的聚二甲基硅氧烷。使用光引發(fā)劑例如乙基苯偶姻引發(fā)該自由基聚合反應(yīng)。
聚二有機(jī)硅氧烷共聚物的分子式是R′[(R)2SiO]n(R)2SiR″其中R是具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基或苯基自由基，R′和R″可以相同或不同，是丙烯酰氧基丙基或甲基丙烯酰氧基丙基，并且n是使25℃下粘度在約100-約100,000厘泊范圍的平均值。
除了形成聚硅氧烷彈性體所需的組分之外，該組合物還含有阻燃劑填料，該填料使得組合物具有優(yōu)異的耐火性、阻燃性和絕熱性。阻燃劑填料優(yōu)選選自蜜胺、二氧化鋯、二氧化鉻、硼酸鋅、氧化銻和剝落石墨。最優(yōu)選阻燃劑填料是蜜胺。阻燃劑填料通常以占總組合物5-約50重量％，更優(yōu)選以占總組合物約5-約30重量％，最優(yōu)選以占總組合物的約8-約20重量％的濃度存在于組合物中。
除了上面的組分之外，組合物還可以包括其它任選組分例如具有增量、半增強(qiáng)或增強(qiáng)性能的其它填料、顏料和稀釋劑。
其它填料可以包括二氧化硅、中空玻璃珠、石英、碳酸鈣、硫酸鋇、硅藻土等。其它填料在組合物中的量通常是總組合物的0-約30重量％，并取決于填料和所需性能。
為了提高將組合物涂覆到表面上時的操作性，組合物可以用不大于35重量％的稀釋劑稀釋。稀釋劑可以是有機(jī)烴溶劑例如石腦油或者是低粘度聚有機(jī)硅氧烷例如封閉的線性低分子量有機(jī)硅氧烷或環(huán)狀有機(jī)硅氧烷。優(yōu)選地，為了去除揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)，稀釋劑是封閉的線性低分子量有機(jī)硅氧烷或環(huán)狀有機(jī)硅氧烷。
本發(fā)明方法包括在要防止受到火的影響的表面涂布至少2mm厚的含有阻燃劑的聚有機(jī)硅氧烷組合物涂層，以使該表面耐火，同時阻燃劑賦予表面優(yōu)異的耐傳熱性，防止熱傳遞使涂布該聚硅氧烷組合物的結(jié)構(gòu)遭到破壞。用常規(guī)方法例如浸、刷或噴將該組合物涂布到待保護(hù)的表面。
優(yōu)選地，通過在待保護(hù)表面噴涂一次或多次阻燃組合物直到涂層達(dá)到所需厚度。涂層的厚度將取決于應(yīng)用的具體要求和所需的保護(hù)水平。涂層通常具有2-50mm的平均厚度，更優(yōu)選6-25mm的平均厚度，最優(yōu)選約10-25mm。對于較大的厚度，優(yōu)選雙罐裝聚有機(jī)硅氧烷，盡管使用單罐裝通過多層疊加涂覆也能達(dá)到最終厚度。
在一個特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，用于本發(fā)明方法的作為防火涂層的組合物是單罐裝有機(jī)聚硅氧烷橡膠組合物，該組合物含有約20-約60重量％的一種或多種如下式的聚二甲基硅氧烷流體R′[(R)2SiO]n(R)2SiR′其中R是具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基或苯基自由基，R′各自可以相同或不同，是OH或具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基或苯基自由基，并且n是使25℃下粘度在約1-約100,000厘泊范圍的平均值。至少一種聚有機(jī)硅氧烷流體是具有反應(yīng)性基團(tuán)的較高粘度硅氧烷，其中兩個R′都是OH，并且n是使25℃下粘度在1,000-100,000厘泊范圍、優(yōu)選是使25℃下粘度在1,000-40,000厘泊范圍內(nèi)的平均值。聚二甲基硅氧烷可以含有少量的單甲基硅氧烷單元和例如在工業(yè)產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)的以雜質(zhì)形式存在的少量替換了甲基自由基的其它基團(tuán)，但是優(yōu)選僅含聚二甲基硅氧烷的流體。
該優(yōu)選實(shí)施方式的組合物可以含有低分子量的另一種線性二甲基聚硅氧烷，起組合物的粘性降低稀釋劑的作用以便于將該組合物涂覆到表面上。該低分子量線性二甲基聚硅氧烷是如上述分子式的端基封閉的低聚化合物，其中R和R′可以相同或不同，獨(dú)立地選自具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基或苯基自由基。n的平均值在4-24的范圍內(nèi)，優(yōu)選在4-20的范圍內(nèi)。
如果組合物含有如上所述的兩種不同的聚硅氧烷，那么聚硅氧烷的總量通常是約40-60重量％，其中這兩種聚硅氧烷的相對量由最終涂層所需的性能決定。以聚硅氧烷流體的總重量為基礎(chǔ)，通常每一種聚硅氧烷將以約30重量％-約70重量％的比例存在。
除了低分子量線性二甲基聚硅氧烷之外，或者代替它，組合物可以含有高達(dá)約40重量％，更優(yōu)選20-30重量％的如下式的環(huán)狀有機(jī)硅氧烷[(R)2SiO]n其中R是具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基或者是苯基，R可以被具有1-8個碳原子的烷基自由基任選取代，并且n的平均值為3-10。優(yōu)選的環(huán)狀有機(jī)硅氧烷是環(huán)聚二甲基硅氧烷并且與低分子量線性二甲基聚硅氧烷相似用作稀釋劑以降低組合物的粘性，便于通過噴、刷或浸涂覆。
組合物還含有5-50重量％，更優(yōu)選5-30重量％的一種或多種選自如下的阻燃劑填料蜜胺、二氧化鋯、二氧化鉻、硼酸鋅、氧化銻、氧化鋁三水合物和剝落石墨。優(yōu)選，組合物含有約8-約20重量％的蜜胺作為阻燃劑填料。
組合物還可以含有無機(jī)增量填料或非強(qiáng)化填料。該增量填料優(yōu)選選自無機(jī)材料例如中空玻璃珠、碳酸鈣、硫酸鋇、硅藻土、石英、結(jié)晶二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋁三水合物和氧化鋅。基于所需性能和組合物的最終用途來選擇填料。若需要較高強(qiáng)度，則選擇結(jié)晶二氧化硅。
組合物還含有約0.5-10重量％的無定形SiO2增強(qiáng)填料，其表面積在約50-300m2/g之間并且粒徑范圍在約0.01-0.03微米之間。填料的比重優(yōu)選是約2.2。無定形SiO2增強(qiáng)填料可以不經(jīng)處理或者例如用聚有機(jī)硅烷或硅烷經(jīng)表面處理。
組合物還含有約1-10重量％，優(yōu)選2-5重量％的交聯(lián)劑，優(yōu)選肟硅烷交聯(lián)劑。優(yōu)選肟硅烷交聯(lián)劑如式RSi(ON＝CR′2)3，其中R和R′各自代表具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基或苯基自由基，優(yōu)選烷基自由基例如甲基、乙基、丙基、丁基，或者亞烷基自由基例如乙烯基、烯丙基，或者苯基自由基。優(yōu)選的R和R′是烷基或乙烯基自由基，最優(yōu)選甲基和乙基自由基。
組合物還含有約0.2-3重量％的有機(jī)功能硅烷作為粘合促進(jìn)劑。優(yōu)選該有機(jī)功能硅烷如式 其中R2和R3獨(dú)立地選自具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基或者苯基自由基，b是0-3的整數(shù)，優(yōu)選0，并且R1是具有1-10個碳原子的飽和、不飽和或芳香烴自由基，R1還可以經(jīng)選自如下的成分功能化氨基、醚、環(huán)氧、異氰酸酯、氰基、丙烯酰氧基和酰氧基及其組合。R2和R3優(yōu)選如下的烷基自由基甲基、乙基、丙基和丁基，或者如下的亞烷基自由基乙烯基和烯丙基。更優(yōu)選R2和R3是烷基自由基，最優(yōu)選甲基、乙基或丙基自由基。優(yōu)選R1是烷基，更優(yōu)選R1還用一個或多個氨基功能化。最優(yōu)選的有機(jī)功能硅烷是N-(2-氨基乙基-3-氨基丙基)三甲氧基硅烷。
在所有上述的化合物中，烷基包括直鏈、支鏈或環(huán)狀自由基。其中烷基是C1-8直鏈或支鏈烷基，例如甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、戊基、異戊基、己基等等，環(huán)烷基是C3-8環(huán)烷基，例如環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)己基等等，亞烷基是C1-8亞烷基，例如乙烯基和烯丙基。上面的基團(tuán)以及苯基自由基還可以通過在鏈或環(huán)結(jié)構(gòu)中引入(視情況而定)選自如下的基團(tuán)而被功能化氨基、醚、環(huán)氧、異氰酸酯、氰基、酰氧基、酰氧基及其組合，前提是該功能化對該化合物的所需性能沒有負(fù)面影響。
組合物還含有約0.02-3重量％的羧酸的有機(jī)錫鹽作為縮合催化劑，它會加速組合物的老化。優(yōu)選有機(jī)錫鹽選自二乙酸二丁基錫、辛酸亞錫、二辛酸二丁基錫和二月桂酸二丁基錫。最優(yōu)選有機(jī)錫鹽是下式的二月桂酸二丁基錫(C4H9)2Sn(OCOC10H20CH3)2組合物可以含有少量的其它任選組分例如顏料和其它填料，前提是加入這些組分不會使由組合物制得的硬化涂層的所需性能降低。一種常用的任選組分是顏料，優(yōu)選灰色顏料，最優(yōu)選其以不大于約1重量％的量存在。
用于本發(fā)明的濕固化有機(jī)聚硅氧烷組合物是在沒有水分的情況下將這些組分混合在一起制得的。硅烷是易潮的并且在有水分的情況下會發(fā)生交聯(lián)，因此當(dāng)加入硅烷時混合物必須基本上沒有自由水并保持在無水狀態(tài)下，直到需要固化時。
一種優(yōu)選的混合方法包括將聚硅氧烷流體與增量填料和增強(qiáng)填料和其它任選填料和顏料混合。之后，在氮?dú)猸h(huán)境下加入肟硅烷和有機(jī)功能硅烷并混合。將有機(jī)錫鹽加入到混合物中，然后將該混合物分裝到密封容器中貯藏待用。
待保護(hù)的表面用組合物通過常規(guī)方法例如浸、刷或噴涂布。優(yōu)選，待保護(hù)的表面是通過噴一次或多次本發(fā)明的組合物來涂布的。涂層的厚度將取決于應(yīng)用的具體需要和所需的保護(hù)水平。涂層通常具有2-50mm的平均厚度，更優(yōu)選具有6-25mm的平均厚度，最優(yōu)選約10-25mm。如果由單罐裝聚有機(jī)硅氧烷形成涂層，那么可以通過多層疊加涂覆達(dá)到最終厚度。在表面上形成涂層之后，將該表面暴露于通常環(huán)境下使涂層交聯(lián)及固化。為了獲得厚涂層，可以優(yōu)選能夠被刷或涂在表面上的觸變組合物。
本發(fā)明的改進(jìn)方法是賦予表面優(yōu)異的耐傳熱性，防止熱傳遞導(dǎo)致涂布聚硅氧烷組合物的結(jié)構(gòu)遭到破壞而實(shí)現(xiàn)防止表面受到火的影響。
以下實(shí)施例用來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并證實(shí)了該涂層的有效性，但不打算以任何方式限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例I以雙罐裝體系制備聚二有機(jī)二硅氧烷的耐火性組合物。
A部分制品的A部分是通過如下制得的將44重量％的由乙烯基自由基(CH2＝CH-)終端的粘度為10,000厘泊的聚二甲基硅氧烷、4重量％的用六甲基二硅氮烷處理過的表面積為150m2/g的無定形二氧化硅、10重量％的結(jié)晶二氧化硅和34重量％的蜜胺混合，然后加入8重量％的有機(jī)鉑催化劑并混合，直到混合物成為可流動的均勻糊劑。
B部分制品的B部分是通過如下制得的將85重量％的由乙烯基自由基終端的聚二甲基硅氧烷、8重量％的用六甲基二硅氮烷處理過的表面積為150m2/g的無定形二氧化硅和4重量％的其中有20mol％的甲基自由基被氫化物自由基取代的聚二甲基硅氧烷交聯(lián)劑混合，然后加入2重量％的乙烯基三甲氧基硅烷粘合促進(jìn)劑和1重量％的1，3-二乙烯基四甲基二硅氧烷交聯(lián)抑制劑并混合，制得可流動的均勻糊劑。
將等體積的A部分和B部分混合在一起，并將其用于形成6mm均勻厚度的聚硅氧烷片，在經(jīng)2小時固化。
A和B部分之一或者二者都可以用合適的稀釋劑稀釋以提供適合噴涂的粘度。
實(shí)施例II通過如下制備用于耐火性的組合物將38重量份的由羥基終端并且在25℃下粘度為3,300厘泊的聚二甲基硅氧烷、10重量份的比重為4的二氧化鈦、8重量份的密度為1.5g/ml的蜜胺和38重量份的無定形二氧化硅和結(jié)晶二氧化硅填料的混合物混合，該無定形二氧化硅的比重為2.2并且表面積為150m2/g，然后在氮?dú)猸h(huán)境下加入4重量份的甲基三(甲基乙基酮肟)甲硅烷、1重量份的N-(2-氨基乙基-3-氨基丙基)三甲氧基甲硅烷和0.1重量份的二月桂酸二丁基錫，并在氮?dú)猸h(huán)境下充分混合至均勻稠度。
在模具中制備均勻厚度(6mm)的聚硅氧烷片并在室溫和50％相對濕度下固化7天。
實(shí)施例IIIUL94V可燃性試驗(yàn)步驟進(jìn)行UL94V試驗(yàn)以預(yù)測按照上面實(shí)施例制備的固化聚硅氧烷產(chǎn)品的可燃性等級。根據(jù)結(jié)果可以將材料分成V-1、V-1或V-2。
從按照上述實(shí)施例II制備的6mm片剪下尺寸為125mm×13mm的棒形片。邊緣磨成光滑形狀。
將供應(yīng)到燃燒器的甲烷氣調(diào)整至105mL/min的流速。調(diào)整該燃燒器產(chǎn)生20mm的藍(lán)焰。垂直夾緊該棒形樣品使得燃燒器的上部比樣品的下端低10mm。在樣品棒的下端的中心點(diǎn)供應(yīng)火焰?；鹧婀?yīng)10秒鐘，然后移開至距離樣品150mm。記錄余焰時間(t1)。火焰一停止立即將燃燒器放置在樣品下面距離樣品的下端10mm處10秒鐘。然后移開燃燒器至距離樣品150mm并記錄余輝時間(t2)。
結(jié)果t1＝0秒鐘t2＝0秒鐘UL94V-0等級要求t1≤10秒鐘，t2≥50秒鐘。
實(shí)施例IV在另一試驗(yàn)中，將6mm鋼厚鋼棒涂布有6mm上述實(shí)施例II的組合物的涂層。使鋼棒的涂布表面和距離150mm且約1200℃的丙烷噴燈的藍(lán)焰上部直接接觸4小時。結(jié)束后，直接暴露于火焰下的涂層區(qū)域形成硬碳，但是仍保持了結(jié)構(gòu)上的完整性。整個試驗(yàn)沒有觀察到由涂層到鋼棒的明顯傳熱。
實(shí)施例V在鋼棒(60mm×5000mm×3mm)上涂布20mm和6mm厚由實(shí)施例II中的組分制備的干膜。涂布3層獲得20-mm厚的涂層，涂布2層獲得6-mm厚的涂層。每次間隔48小時之后進(jìn)行下一次涂布以便完全固化涂層。最后涂布之后，使涂層在室溫條件(20℃溫度和40％相對濕度)下固化7天。
將鋼棒上的涂層與丙烷噴燈的火焰接觸4小時。涂層直接與溫度為1200℃的藍(lán)焰的上部接觸。將一溫度傳感器安裝在鋼棒的后部，并且將相對于不同時間的溫度記錄在圖表記錄器上。
如圖1和圖2所示，由鋼棒的后部記錄的溫度圖顯示了兩個斜率。第一個斜率代表試驗(yàn)開始時溫度急劇上升，然后緩慢上升(第二個斜率)至恒定溫度。第一個斜率是由于聚硅氧烷在表面燃燒。第二個斜率表示的傳熱的降低是由于聚硅氧烷的燃燒表面層變成固體二氧化硅(silicone dioxide)而使得絕熱性提高。
實(shí)施例VI制備可以用紫外線固化的由單甲基丙烯酰氧基丙基終端的聚二有機(jī)硅氧烷的耐火性組合物。該組合物是通過如下制得的將40重量份的25℃下粘度為2000厘泊的由單甲基丙烯酰氧基丙基終端的聚二甲基硅氧烷、8重量份的比重為4的二氧化鈦、8重量份的密度為1.5g/ml的蜜胺和36重量份的比重為2.2并且表面積為130m2/g的無定形二氧化硅和結(jié)晶二氧化硅的混合物混合；然后加入1重量份的烯丙基三甲氧基甲硅烷和0.5重量份的乙基苯偶姻，并在氮?dú)猸h(huán)境下混合至均勻稠度。為了便于噴，還可以使用稀釋劑，例如環(huán)聚二甲基硅氧烷或石腦油。
在惰性環(huán)境下暴露于250-350nm波長的紫外線下，1分鐘內(nèi)將1000微米厚的涂層固化。
本發(fā)明的方法通過對表面涂布至少約2mm的阻燃、耐火和耐熱的可固化的聚硅氧烷組合物，可以防止表面受到火的影響。結(jié)構(gòu)的表面上的可固化的聚硅氧烷組合物的涂層防火，同時具有優(yōu)異的耐傳熱性，熱傳遞可能導(dǎo)致涂布有聚硅氧烷組合物的結(jié)構(gòu)遭到破壞。
本發(fā)明的方法尤其用于工業(yè)、商業(yè)和常規(guī)建筑，其中重要的是防止結(jié)構(gòu)的整體性可能受到火的影響。通過用按照本發(fā)明的方法制備的阻燃組合物涂布結(jié)構(gòu)元件例如鋼、混凝土和木桿、柱和其它部件，可以很長時間地保護(hù)建筑物的結(jié)構(gòu)整體性，使得險情發(fā)生時建筑物的居住者能夠離開，消防員有足夠的時間控制火情，降低了結(jié)構(gòu)毀壞的危險性。
本發(fā)明的組合物和方法可用于涂布各種不同的表面。這些表面包括用于建筑物的結(jié)構(gòu)元件例如梁、柱、托梁等。這些結(jié)構(gòu)元件可以是鋼、混凝土或木頭。本發(fā)明的組合物和方法尤其用于防止鋼結(jié)構(gòu)元件與高溫火接觸時的弱化。除了結(jié)構(gòu)元件之外，本發(fā)明的組合物和方法還可用于涂布紡織品和其它織物，在某些情況下它們提供阻燃性也是重要的。例如，組合物可以涂布到用于制備帳篷和天棚用的帆布或其它材料上，以便在帳篷或天棚內(nèi)著火時提供增加的保護(hù)。類似地，其它織物例如工業(yè)座椅等，也可以用本發(fā)明的組合物涂布。
盡管已參照具體實(shí)施方式
描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，可以在不背離本發(fā)明的精神和范圍下進(jìn)行各種改變并且可以等價替換。所有這些改進(jìn)都在本文所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種防止表面受到火的影響的方法，包括將該表面涂布有至少約2mm的含有一種或多種阻燃劑填料的聚硅氧烷組合物，從而賦予表面優(yōu)異的室外耐久性以及耐熱性和耐火性。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中組合物含有約5-約50重量％的阻燃劑填料。
3.如權(quán)利要求2的方法，其中阻燃劑填料是一種或多種選自如下的填料蜜胺、二氧化鋯、二氧化鉻、硼酸鋅、氧化銻、氧化鋁三水合物和剝落石墨。
4.如權(quán)利要求3的方法，其中阻燃劑填料是蜜胺。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中聚硅氧烷組合物是與水分接觸可固化的單罐裝室溫可固化的組合物。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中單罐裝室溫可固化的有機(jī)聚硅氧烷組合物包括通過將以下物質(zhì)混合獲得的產(chǎn)品a)約20-約60重量％的一種或多種如下式的聚二有機(jī)硅氧烷流體R′[(R)2SiO]n(R)2SiR′其中R是具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基或者苯基自由基，R′各自可以相同或不同，是OH或具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基或者苯基自由基，并且n是使25℃下粘度在約1-約100,000厘泊范圍的平均值，其中至少一種聚有機(jī)硅氧烷流體中的一個或兩個R′都是OH并且n是使25℃下粘度在1,000-100,000厘泊的范圍內(nèi)、優(yōu)選在25℃下粘度在1,000-40,000厘泊的范圍內(nèi)的平均值；b)0-約40重量％的如下式的環(huán)狀有機(jī)硅氧烷[(R)2SiO]n其中R是具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基或者是苯基，R可以被具有1-8個碳原子的烷基自由基任選取代，并且n的平均值為3-10；c)5-約50重量％的一種或多種選自如下的阻燃劑填料蜜胺、二氧化鋯、二氧化鉻、硼酸鋅、氧化銻、氧化鋁三水合物和剝落石墨；d)約0-約30重量％的一種或多種無機(jī)增量填料或非增強(qiáng)填料；e)約0.5-約10重量％的無定形SiO2增強(qiáng)填料，表面積為約50-300m2/g，并且粒徑范圍在約0.01-0.03微米；f)約1-約10重量％的如下式的硅烷交聯(lián)劑RSiX其中R是具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基或者是苯基，R可以被具有1-8個碳原子的烷基自由基任選取代，并且X是具有選自如下官能團(tuán)的烷基自由基羧基、酮肟亞氨基、烷氧基、羰基和直接與硅原子相連的胺；g)約0.2-約3重量％的有機(jī)硅烷粘合促進(jìn)劑；和h)約0.02-約3重量％的作為縮合催化劑的有機(jī)錫鹽。
7.如權(quán)利要求6的方法，其中交聯(lián)劑是如下式的肟硅烷交聯(lián)劑；RSi(ONR′2)其中R和R′獨(dú)立地選自具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基或者是苯基，R可以被具有1-8個碳原子的烷基自由基任選取代。
8.如權(quán)利要求6的方法，其中組合物中的聚有機(jī)硅氧烷流體僅是一種其中兩個R′都是OH的聚有機(jī)硅氧烷流體并且環(huán)狀有機(jī)硅氧烷占約20-約30重量％。
9.如權(quán)利要求8的方法，其中粘合促進(jìn)劑是如下式的化合物 其中Me是甲基自由基。
10.如權(quán)利要求9的方法，其中有機(jī)錫鹽是選自如下的羧酸有機(jī)錫鹽二乙酸二丁基錫、辛酸亞錫和二辛酸二丁基錫。
11.如權(quán)利要求10的方法，其中羧酸的有機(jī)錫鹽是如下式的化合物(C4H9)2Sn(OCOC10H20CH3)2。
12.如權(quán)利要求1的方法，對紫外線或高能射線固化體系而言，其中組合物含有20-70％的如下式的聚二有機(jī)硅氧烷R′[(R)2SiO]n(R)2SiR″其中R是具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基或苯基自由基，R′和R″可以相同或不同，是丙烯酰氧基丙基或甲基丙烯酰氧基丙基，并且n是使在25℃下粘度在約100-約100,000厘泊范圍的平均值。
13.如權(quán)利要求12的方法，其中使用0.25-5％的乙基苯偶姻作為光引發(fā)劑。
14.如權(quán)利要求13的方法，其中使用1-5％的烯丙基三甲基甲硅烷作為粘合促進(jìn)劑。
15.如權(quán)利要求14的方法，其中組合物含有約5-約50重量％的阻燃劑填料。
16.如權(quán)利要求15的方法，其中阻燃劑填料是一種或多種選自如下的填料蜜胺、二氧化鋯、二氧化鉻、硼酸鋅、氧化銻、氧化鋁三水合物和剝落石墨。
17.如權(quán)利要求16的方法，阻燃劑填料是蜜胺。
18.如權(quán)利要求1的方法，就雙罐裝加成固化體系而言，其中組合物含有30-80重量％的如下式的聚二有機(jī)硅氧烷R″[(R)2SiO]n(R)2SiR″其中R是任選取代有1-9個鹵原子的具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基，或者是任選取代有1-6個鹵原子的苯基自由基，R″是一價亞烷基自由基(優(yōu)選是一價乙烯基或乙烯基自由基)，并且n是使粘度在100-100,000厘泊范圍的平均值。
19.如權(quán)利要求18的方法，其中組合物含有1-12重量％的如下式的聚二有機(jī)硅氧烷交聯(lián)劑R[(R)(H)SiO]m[(R)2SiO]nR其中每個R可以相同或不同，是任選取代有1-9個鹵原子的具有1-8個碳原子的一價烷基或亞烷基自由基，或者是任選取代有1-6個鹵原子的苯基自由基，并且H是氫化物自由基，m和n都是整數(shù)并且其總平均值使得粘度在10-10,000厘泊范圍，m的值是m+n的值的10-50％。
20.如權(quán)利要求18的方法，其中組合物含有0.5-3％的如下式的粘合促進(jìn)劑R1Si(R2O)3其中R1是亞烷基自由基，優(yōu)選乙烯基自由基，R2是具有1-6個碳原子的烷基自由基。
21.如權(quán)利要求18的方法，其中總組合物含有2-14重量％的鉑二乙烯基四甲基二硅氧烷絡(luò)合物作為催化劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種防止表面受到火的影響的方法，包括用至少約2mm的含有阻燃劑填料的聚硅氧烷組合物的涂層涂布表面，這樣賦予了表面優(yōu)異的室外耐久性以及耐熱性和耐火性。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，阻燃劑填料是蜜胺，并且聚硅氧烷組合物是一種單罐裝室溫可固化的組合物，其與水分接觸可固化。
文檔編號C09D183/04GK1694935SQ03824820
公開日2005年11月9日 申請日期2003年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月27日
發(fā)明者法魯克·艾哈邁德, 費(fèi)薩爾·胡達(dá), 薩拉杰·郁·胡達(dá), 約翰·巴爾 申請人:Csl硅樹脂公司