膨脹型涂料組合物的制作方法
【專利說明】膨脹型涂料組合物
[0001] 本發(fā)明涉及膨脹型涂料組合物，以及由其得到的涂料和經(jīng)涂覆的基材，特別是，具 有改善的耐火性能的膨脹型涂料。
[0002] 膨脹型涂料是在加熱時(shí)產(chǎn)生氣體的防火涂料。該涂料分解而形成炭，其然后通過 釋放氣體膨脹成泡沫。泡沫內(nèi)的積存氣體使炭形成保護(hù)下方基材的碳絕緣層。將膨脹型涂 料施涂于需要改善的耐火性的表面。它們通常用于建筑工業(yè)中通過降低加熱速率并因此延 長建筑材料達(dá)到臨界失效溫度的時(shí)間以將改善的耐火性賦予建筑材料。
[0003] 膨脹型涂料可以是水或溶劑基或不含溶劑，并且包括用于膨脹型組分的聚合型粘 合劑。通常地，除了粘合劑之外，膨脹型涂料具有磷酸的源、膨脹劑或發(fā)泡劑和碳源。
[0004] 碳源典型地為固體碳源例如季戊四醇（PER)或其衍生物。應(yīng)理解固體碳源例如季 戊四醇在分解成泡沫狀碳質(zhì)炭之前會(huì)脫水以及與多磷酸源（通常是多磷酸銨（APP))的磷 光體（phosphor)形成醋。Horacek等人（JournalofAppliedPolymerScience,第 113 卷，1745 - 1756(2009))已經(jīng)發(fā)現(xiàn)除了季戊四醇之外，甘油（GLY)可以用作膨脹型涂料中的 液體碳源。多磷酸和甘油之間反應(yīng)形成的低分子量酯具有低分解溫度，可能通過更快的炭 形成來增加阻燃時(shí)間。然而，甘油的使用是有問題的并且不必然導(dǎo)致形成增強(qiáng)的阻燃性質(zhì)。
[0005] 令人驚奇地，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)膨脹型涂料的耐火性質(zhì)可以通過使用液體碳給體以及通過 將顏料體積濃度（PVC)恢復(fù)到與相當(dāng)?shù)墓腆w碳給體體系近似來增強(qiáng)。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了膨脹型涂料組合物，其包含：
[0007] (a)聚合型粘合劑；
[0008] (b)酸催化劑，其在熱分解時(shí)有效地形成磷酸，優(yōu)選多磷酸；
[0009] (C)固體碳給體；
[0010] (d)處于一種或多種多元醇形式的液體碳給體，其與磷酸接觸時(shí)有效地形成磷酸 酯，其中所述磷酸酯具有比相當(dāng)?shù)募疚焖拇剂姿狨ジ偷姆纸鉁囟龋?br>[0011] (e)膨脹劑，優(yōu)選在溫度>200°C分解的膨脹劑；
[0012] (f) 一種或多種顏料；
[0013] (g)任選地，一種或多種其它添加劑；
[0014] (h)用于所述聚合型粘合劑的液體載體，其中所述液體載體可以是水或有機(jī)溶劑 并且當(dāng)所述液體載體是水時(shí)，所述粘合劑和液體載體處于含水聚合型分散體的形式；和
[0015] 其中合并的組分（b)、（c)、（e)和（f) : (a)的比至少為4:lw/w。
[0016] 優(yōu)選地，在組合物中，合并的組分（b)、（c)、（e)和（f) : (a)的比為4:1-8:lw/w，更 優(yōu)選地，4:1-5:lw/w。
[0017] 優(yōu)選地，（b) : (c)的比至少為3:lw/w。
[0018] 優(yōu)選地，（e) : (c)的比至少為3:2w/w。
[0019]優(yōu)選地，（f) : (c)的比至少為2:lw/w。
[0020] 組分（b)、（e)和（f)相對(duì)于組分（d)的水平也是重要的并且據(jù)發(fā)現(xiàn)當(dāng)（b) : (d)的 比優(yōu)選為至少6:lw/w時(shí)獲得最好的結(jié)果；（e) : (d)的比典型地為至少3:2w/w;和（f) : (d) 的比典型地為至少2:lw/w。
[0021]優(yōu)選地，組分（b)、（e)和（f)在所述涂料組合物中的濃度范圍為45-75%w/w固 體，更優(yōu)選地，50-70 %w/w固體。通過在含有液體碳給體的組合物中將非-碳給體固體（組 分（b)、（e)和（f))保持在高水平，而將顏料體積濃度保持在相當(dāng)?shù)墓腆w碳給體組合物的水 平，并且觀察到耐火性的驚人的改善。為了避免疑問，液體碳給體被包括作為固體（為此目 的），因?yàn)槠浯嬖谟诟稍锿繉又小?br>[0022] 因此，根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步方面，提供了膨脹型涂料組合物，其包含：
[0023] (a)聚合型粘合劑；
[0024] (b)酸催化劑，其在熱分解時(shí)有效地形成磷酸，優(yōu)選多磷酸；
[0025] (c)固體碳給體；
[0026] (d)處于一種或多種多元醇形式的液體碳給體，其與磷酸接觸時(shí)有效地形成磷酸 酯，其中所述磷酸酯具有比相當(dāng)?shù)募疚焖拇剂姿狨ジ偷姆纸鉁囟龋?br>[0027] (e)膨脹劑，優(yōu)選在溫度>200°C分解的膨脹劑；
[0028] (f) 一種或多種顏料；
[0029] (g)任選地，一種或多種其它添加劑；
[0030] (h)用于所述聚合型粘合劑的液體載體，其中所述液體載體可以是水或有機(jī)溶劑 并且當(dāng)所述液體載體是水時(shí)，所述粘合劑和液體載體處于含水聚合型分散體的形式；和
[0031]其中組分（b)、（e)和（f)在所述涂料組合物中的濃度范圍為55-75%w/w固體。
[0032] 優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的任意方面，該固體碳給體（c)可以以總碳給體（即總液體 (d)和固體碳給體（c))的10-80%w/w，更優(yōu)選地，15-50%w/w，最優(yōu)選地，20-50%，尤其是 30-40%w/w存在于所述涂料組合物中。因此，該液體碳給體可以以總碳給體（c)和（d)的 90-20%w/w，更優(yōu)選地，85-50%w/w，最優(yōu)選地，70-60%w/w存在于所述組合物中。
[0033] 優(yōu)選地，組分（b)、（c)、（e)和（f)在所述組合物中的濃度范圍為50-80%w/w固 體，更優(yōu)選地，50-70%w/w固體，最優(yōu)選地，60-70%w/w固體。
[0034] "液體碳給體"中的"液體"指的是碳給體在25°C和大氣壓下是液體。
[0035] 優(yōu)選地，該液體碳給體為甘油。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步方面，提供了涂覆于表面之上的干燥涂料組合物，其包含：
[0037] (a)聚合型粘合劑，其得自粘合劑的含水聚合型分散體或粘合劑的有機(jī)溶劑基溶 液；
[0038] (b)酸催化劑，其在熱分解時(shí)有效地形成磷酸，優(yōu)選多磷酸；
[0039] (c)固體碳給體；
[0040] (d)處于一種或多種多元醇形式的液體碳給體，其與磷酸接觸時(shí)有效地形成磷酸 酯，其中所述磷酸酯具有比相當(dāng)?shù)募疚焖拇剂姿狨ジ偷姆纸鉁囟龋?br>[0041] (e)膨脹劑，優(yōu)選在溫度>200°C分解的膨脹劑；
[0042] (f) 一種或多種顏料；和
[0043] (g)任選地，一種或多種其它添加劑；
[0044]其中合并的組分（b)、（c)、（e)和（f) : (a)的比至少為4:lw/w。
[0045] 根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步方面，提供了經(jīng)涂覆的金屬基材，其中涂料包括：
[0046] (a)聚合型粘合劑；
[0047](b)酸催化劑，其有效地在熱分解時(shí)形成磷酸，優(yōu)選多磷酸；
[0048] (c)固體碳給體；
[0049] (d)處于一種或多種多元醇形式的液體碳給體，其與磷酸接觸時(shí)有效地形成磷酸 酯，其中所述磷酸酯具有比相當(dāng)?shù)募疚焖拇剂姿狨ジ偷姆纸鉁囟龋?br>[0050] (e)膨脹劑，優(yōu)選在溫度>200 °C分解的膨脹劑；
[0051] (f) 一種或多種顏料；和
[0052] (g)任選地，一種或多種其它添加劑；
[0053] 其中合并的組分（b)、（c)、（e)和（f) : (a)的比至少為4:lw/w。
[0054] 本發(fā)明的聚合型粘合劑通常是膨脹型涂料領(lǐng)域技術(shù)人員已知的成膜粘合劑。盡管 本發(fā)明的組合物可用于涂覆任何基材，但是它們通常