用于阻燃聚氨酯的有机硅主链预聚物的制作方法
【专利摘要】本发明的实施方式提供涂料，其包括以下物质的反应产物：至少一种硅酸钠溶液，具有约2至约4的羟基和胺基官能度中至少之一的至少一种异氰酸酯反应性组分，至少一种膨胀填料，至少一种填料，任选的悬浮剂，和至少一种具有异氰酸酯官能团的预聚物。所述预聚物包括预聚物反应混合物的反应产物。所述预聚物反应混合物包括：至少一种异氰酸酯，羟基官能度为约2至约6的至少一种多元醇，和具有至少一个异氰酸酯反应性部分的至少一种有机硅表面活性剂。
【专利说明】用于阻燃聚氨酯的有机硅主链预聚物
【技术领域】
[0001]本发明的实施方式涉及聚氨酯，更具体地涉及具有改进的阻燃性的聚氨酯涂料。【背景技术】
[0002]聚氨酯弹性涂料是需要坚固、持久保护的工业应用中经常使用的。实例包括屋顶薄膜、建筑物地基的防水材料、桥梁面板、水管和污水管、卡车底座衬垫和二次安全壳(secondary containment)。用于液态天然气(丙烯或乙烯)的运输器也需要保温，而这通常通过应用可喷硬质聚氨酯泡沫体来实现，然后，由于所运输气体的高度可燃性，在保温层的上面应用阻燃可喷薄膜。由于建筑规范或法律责任问题，出现了同样需要阻燃性的其它应用。这些应用包括建筑、采矿、装运和运输应用。聚氨酯本身的化学性质并不能阻燃，因而需要添加剂来改进这种性质。过去的方法包括使用卤代物、含磷化合物(磷酸盐、膦酸酯)、无机填料、焦炭促进剂(promoters)、膨胀添加剂、以及使用其他官能团如异氰尿酸酯和嚼唑烷酮的混合化学品。然而，这些方法的有效性在涂料方面有局限。因此，需要具有改进的阻燃性的聚氨酯弹性涂料。
【发明内容】
[0003]本发明的实施方式提供涂料，其包括以下物质的反应产物:至少一种硅酸钠溶液，具有约2至约4的羟基和胺基官能度中至少之一的至少一种异氰酸酯反应性组分，至少一种膨胀填料，至少一种填料，任选的悬浮剂，和至少一种具有异氰酸酯官能团的预聚物。所述预聚物包括预聚物反应混合物的反应产物。所述预聚物反应混合物包括:至少一种异氰酸酯，羟基官能度为约2至约6的至少一种多元醇，和具有至少一个异氰酸酯反应性部分的至少一种有机娃表面活性 剂。
[0004]实施方式包括一种涂料,其包括反应体系的反应产物，所述反应体系包括:
[0005]至少一种具有异氰酸酯官能团的预聚物；
[0006]硅酸钠溶液；
[0007]具有约2至约4的羟基和胺基官能度中至少之一的至少一种异氰酸酯反应性组分；
[0008]至少一种膨胀填料；
[0009]至少一种填料；和
[0010]任选的悬浮剂。
[0011]所述具有异氰酸酯官能团的预聚物包括预聚物反应混合物的反应产物，所述预聚物反应混合物包括:
[0012]至少一种异氰酸酯；
[0013]羟基官能度为约2至约6的至少一种多元醇；和
[0014]具有至少一个异氰酸酯反应性部分的至少一种有机硅表面活性剂。
[0015]本发明的实施方式还提供制备涂料的方法，所述方法包括:[0016]使反应体系反应,所述反应体系包括:
[0017]至少一种具有异氰酸酯官能团的预聚物，其中所述预聚物包括预聚物反应混合物的反应产物，所述预聚物反应混合物包括:
[0018]至少一种异氰酸酯；
[0019]羟基官能度为约2至约6的至少一种多元醇；和
[0020]具有至少一个异氰酸酯反应性部分的至少一种有机硅表面活性剂；
[0021]硅酸钠溶液；
[0022]具有约2至约4的羟基和胺基官能度中至少之一的至少一种异氰酸酯反应性组分；
[0023]至少一种膨胀填料；
[0024]至少一种填料；和
[0025]任选的悬浮剂。
【具体实施方式】
[0026]本发明的实施方式提供具有改进的阻燃性的聚氨酯弹性涂料。实施方式结合聚氨酯预聚物(其包括至少一种异氰酸酯、至少一种有机硅表面活性剂和至少一种多元醇的反应产物)以及无机填料、膨胀填料、扩链剂、催化剂和硅酸钠盐的水溶液(通常称为水玻璃)的混合物。当混合时，这些组分固化并形成阻燃性提高的最终制品。然而，普通的聚氨酯制品在暴露在火焰下仅几秒钟之后并不会自动灭火，本发明的实施方式在暴露几分钟之后会自动灭火。与常规聚氨酯配方相比，本发明的实施方式释放热和释放烟的速度也较低。
[0027]所述聚氨酯预聚物可为至少一种异氰酸酯、至少一种有机硅表面活性剂和至少一种多元醇的反应产物。适合用于制备所述预聚物的异氰酸酯包括各种各样的有机单异氰酸酯和多异氰酸酯。合适的单异氰酸酯包括苄基异氰酸酯、甲苯异氰酸酯、苯基异氰酸酯和烷基异氰酸酯，其中烷基基团包含I至12个碳原子。合适的多异氰酸酯包括芳族、环脂族和脂族异氰酸酯。示例性的多异氰酸酯包括间亚苯基二异氰酸酯、甲苯-2-4- 二异氰酸酯、甲苯-2-6- 二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1，3-和/或1，4-双(异氰酰甲基)环己烷(包括两者的顺式或反式异构体)、六亚甲基-1，6- 二异氰酸酯、四亚甲基-1，4- 二异氰酸酯、环己烷-1，4- 二异氰酸酯、六氢甲苯二异氰酸酯、亚甲基双(环己烷异氰酸酯)(H12MDI)、亚萘基_1，5-二异氰酸酯、甲氧基苯基-2，4-二异氰酸酯、二苯甲烧-4，4’ - 二异氰酸酯、4，4’ -联苯二异氰酸酯、3，3’ - 二甲氧基-4，4’ -联苯基二异氰酸酯、3，3’ - 二甲基-4-4’ -联苯基二异氰酸酯、3，3’ - 二甲基二苯甲烷_4，4’ - 二异氰酸酯、4，4’，4〃-三苯基甲烷三异氰酸酯、聚亚甲基聚苯基异氰酸酯、甲苯_2，4，6-三异氰酸酯和4，4’ - 二甲基二苯甲烷-2，2’，5，5’ -四异氰酸酯。在一些实施方式中，所述多异氰酸酯是二苯甲烷_4，4’ - 二异氰酸酯、二苯甲烷_2，4’ - 二异氰酸酯、PMD1、甲苯-2，4- 二异氰酸酯、甲苯_2，6- 二异氰酸酯或其混合物。二苯甲烷_4，4’ -亚甲基二苯基异氰酸酯、二苯甲烷_2，4’ - 二异氰酸酯及其混合物通常被称为MDI，并且它们全部都可使用。甲苯_2，4- 二异氰酸酯、甲苯-2，6- 二异氰酸酯及其混合物通常被称为TDI，并且它们全部都可使用。在一种实施方式中，50%的4，4，MD1、50% 的 2，4’MDI，如商购自 The Dow Chemical Company 的 IS0NATE500P，与聚合的MDI，如商购自 The Dow Chemical Company 的 PAPI27，一起使用。[0028]也可使用前述异氰酸酯组中任一种的衍生物，所述衍生物包含双缩脲、脲、碳二亚胺、脲甲酸酯(allophonate)和/或异氰脲酸酯基团。这些衍生物常常具有增加的异氰酸酯官能度，当期望获得交联度更高的产物时，可使用它们。
[0029]所述至少一种异氰酸酯可与至少一种有机硅表面活性剂和至少一种多元醇反应以形成预聚物。任何本领域熟知的基于有机硅的表面活性剂都适用，只要所述有机硅表面活性剂包括异氰酸酯反应性部分，如羟基和胺基基团。实施方式包括羟值为约30至约100MgK0H/g、和/或羟基官能度为约2至约4的有机硅表面活性剂。在一些实施方式中，所述有机硅表面活性剂至少包括聚二甲基硅氧烷-聚亚烷基氧化物。所述聚二甲基硅氧烷-聚亚烷基氧化物可为聚二甲基硅氧烷和聚亚烷基氧化物的复合反应产物，并可用以下
结构式表示:
【权利要求】
1.一种涂料，包括反应体系的反应产物，所述反应体系包括:至少一种具有异氰酸酯官能团的预聚物，其中所述预聚物包括预聚物反应混合物的反应产物，所述预聚物反应混合物包括:至少一种异氰酸酯；羟基官能度为约2至约6的至少一种多元醇；和具有至少一个异氰酸酯反应性部分的至少一种有机硅表面活性剂；硅酸钠溶液；具有约2至约4的羟基和胺基官能度中至少之一的至少一种异氰酸酯反应性组分；至少一种膨胀填料；至少一种填料；和任选的悬浮剂。
2.权利要求1的涂料，其中所述至少一种有机硅表面活性剂的羟值为约30至约100MgK0H/g，羟基官能度为约2至约4。
3.权利要求1或2的涂料，其中所述至少一种有机硅表面活性剂至少包括聚二甲基硅氧烷-聚亚烷基氧化物。
4.权利要求2的涂料， 其中2至30重量％的所述预聚物反应混合物包括所述至少一种有机硅表面活性剂。
5.权利要求1-4中任一项的涂料，其中所述硅酸钠溶液的Si02/Na20重量比为约1.4/1 至约 3.5/1。
6.权利要求1-5中任一项的涂料，其中所述至少一种异氰酸酯反应性组分的每异氰酸酯反应性基团的当量为约31至约125道尔顿。
7.权利要求1-6中任一项的涂料，其中所述至少一种填料包括以下物质的至少一种:硫酸钡(BaS04)、氧化铝(A1203)、氢氧化铝(A1 (0H)3)、氢氧化镁(Mg(0H)2)、碳酸钙(CaC03)、云母和滑石。
8.权利要求1-7中任一项的涂料，其中所述至少一种膨胀填料为膨胀石墨和三聚氰胺中的至少一种。
9.权利要求1-8中任一项的涂料，其中所述至少一种任选的悬浮剂包括煅烧粘土。
10.权利要求1-9中任一项的涂料，其中所述至少一种异氰酸酯包括至少一种聚合的聚亚甲基聚苯异氰酸酯和至少一种混合物，所述混合物是4，4’ -亚甲基二苯基异氰酸酯和2，4’ -亚甲基二苯基异氰酸酯的混合物。
11.制备权利要求ι-?ο中任一项的涂料的方法，所述方法包括:使反应体系反应，所述反应体系包括:至少一种具有异氰酸酯官能团的预聚物，其中所述预聚物包括预聚物反应混合物的反应产物，所述预聚物反应混合物包括:至少一种异氰酸酯；羟基官能度为约2至约6的至少一种多元醇；和具有至少一个异氰酸酯反应性部分的至少一种有机硅表面活性剂；硅酸钠溶液；具有约2至约4的羟基和胺基官能度中至少之一的至少一种异氰酸酯反应性组分；至少一种膨胀填料；至少一种填料； 和任选的悬浮剂。
【文档编号】C08G18/10GK103649149SQ201280032492
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年6月14日 优先权日:2011年6月30日
【发明者】C.布鲁彻特赛弗, M.T.阿纳特 申请人:陶氏环球技术有限责任公司