至3是对比例且组合物4符合本发明。
[0210] 表 1
[0211]
[0212] *对比例
[0213] 对于炉测试，钢板是300x300x5mm。使用Elcometer355涂层厚度计测得的涂层的 干膜厚度为4毫米。
[0214] 在测试前使该涂层在环境温度下固化24小时。
[0215] 组合物实施例1至4的炉测试（烃加热曲线）
[0216] 将5个热电偶连接到涂料实施例1至4的各涂布钢板的背面。将板垂直安装在 1.5m3炉中，该炉在烃加热曲线下运行，如BS476中所述。在该试验全程计算平均热电偶读 数并在平均热电偶温度达到500°C时记录失效时间。结果在表2中。
[0217] 表2 -炉测试的结果-烃加热曲线
[0218]
[0219] 样品制备-涂料组合物5 (根据本发明）
[0220] 通过首先借助高速dispermat将表3中所列的除固化剂外的所有组分混合在一 起，制造涂料组合物5。然后添加聚酰胺固化剂，然后将各受试膨胀涂料组合物施加到喷砂 处理的有底漆的钢板上。
[0221] 表 3
[0222]
[0223] 对于炉测试，钢板是300x300x5mm。使用Elcometer355涂层厚度计测得的涂层的 干膜厚度为4毫米。
[0224] 在测试前使该涂层在环境温度下固化24小时。
[0225] 组合物实施例5的炉测试和与商业环氧基膨胀材料的比较（纤维素加热曲线）
[0226] 根据BS476评估组合物实施例5和商业环氧剂膨胀材料提供的防火性能。
[0227] 将5个热电偶连接到各涂布钢板的背面。将板垂直安装在1. 5m3炉中，该炉在纤 维素加热曲线下运行，如BS476中所述。在该试验全程计算平均热电偶读数并在平均热电 偶温度达到500°C时记录失效时间。结果在表4中。
[0228] 表4-炉测试的结果-纤维素加热曲线
[0229]
[0230] 样品制备-涂料组合物6和7
[0231] 通过首先借助高速dispermat将表5中所列的除固化剂外的所有组分混合在一 起，制造涂料组合物6和7。然后添加聚酰胺固化剂，然后将各受试膨胀涂料组合物施加到 喷砂处理的有底漆的钢板上。组合物7是对比例，组合物6符合本发明。
[0232] 表 5
[0233]
[0235] *对比例
[0236] 对于锥形量热仪测试，将涂料组合物施加到100x100x4mm钢板上。涂层的干膜厚 度为700微米。
[0237] 在测试前使该涂层在环境温度下固化24小时。
[0238] 组合物实施例6和7的锥形量热仪热测试
[0239] 通过锥形量热仪热技术（其是若干同行评审的学术论文中引述的实验室 基技术）测定实施例6和7的涂料的相对防火能力（Bartholmai,M;Schartel,B; FRPM' 05,BAM,Berlin,Germany，2005 年 9 月 7 日-9 日）。
[0240] 该技术使用加热锥（直径160mm)提供50KW/m2热通量以模拟火。将热电偶用带子 粘到涂布板的未涂布侧，然后将该板置于样品架中，其使上漆表面朝锥形加热器开放。将热 电偶连接到Grant2020系列squirrel数据记录器上以在加热涂布侧时读取温度演变。将 样品置于距圆锥边缘25毫米处。样品的失效时间被取为热电偶记录到400°C的背面温度所 花费的时间。结果在表6中。
[0241] 表6-锥形量热仪测试的结果
[0242]
[0243] 炭强度测试-本发明涂料（实施例4)vs.商业环氧基膨胀材料的对比试验
[0244] 使用MecmesinAFG100N测力计测量通过炉测试产生的实施例4的涂料的炭强度 和通过炉测试产生的来自主要商业环氧基膨胀材料的炭的强度。
[0245] 在测试前，使炭冷却至环境温度。然后将冷却的炭置于MecmesinAFG100N测力计 的测力计柱塞（直径20毫米）下。使用步进电动机驱动该柱塞恒速进入炭中。随着柱塞 从炭表面向钢基底前进，在Grant2020系列squirrel数据记录器上记录炭施加于柱塞的 阻力。炭对柱塞的力的抵抗越高，炭越硬，来自测力计的读数越高。试验结果在表7中。
[0246] 表7 -炭强度测试结果
[0247]
[0248] 结果的论述
[0249] 表2表明将少量类金属醇盐或少量金属氧化物添加到涂料组合物中改进了热性 能。但是，令人惊讶的是，类金属醇盐和金属氧化物的组合（见组合物4)显著改进该涂料 的热性能。
[0250] 表4表明，在纤维素火条件下测试时，实施例5的热性能优于主要商业环氧基膨胀 材料。
[0251] 由实施例1-4中的涂料中的金属氧化物提供的热性能的改进（见表2)使人凭直 觉增加金属氧化物的含量。基于大量三水合铝的防火体系是已知的。但是，表6中的结果 表明，包含这样的金属氧化物含量的涂料（在防火涂料中通常使用这样的高量）显著降低 该涂料的防火性能。另一方面，仅含少量金属氢氧化物的组合物6提供比包含大量金属氢 氧化物的组合物7好的热保护。
[0252] 表7表明，由本发明的涂料产生的炭的炭强度优于主要商业环氧基膨胀材料。
【主权项】
1. 一种膨胀涂料组合物，其包含有机聚合物、起泡剂和添加剂，所述添加剂包含金属/ 类金属原子，其来自 (a)和/或（b)，和 (c)和 / 或（d) 其中 (a) 是一种或多种包含至少一个选自C1-C6-烷氧基和芳氧基的官能团的金属/类金属 醇盐； (b) 是一种或多种羟基官能聚硅氧烷； (c) 是一种或多种金属/类金属氧化物；和 (d) 是一种或多种金属氢氧化物； (a)、（c)和（d)的金属原子独立地选自Ti、Zr、Al、Zn、Mg、Na、Ca，（a)和（c)的类金属 原子独立地选自Si或B， 所述涂料组合物中存在的（c) + (d)的总和不超过10.0 重量％ ; 所述涂料组合物中可存在的（a) + (b)的总和不超过50.0重量％ ;且 重量％基于所述涂料组合物中的非挥发性组分的总重量计算。2. 权利要求1的膨胀涂料组合物，其中所述添加剂包含（c)和（d)。3. 根据权利要求1的膨胀涂料组合物，其中所述添加剂包含下列组合之一： -(a)+ (c), -(a)+ (d), -(a)+ (c)+ (d), -(b)+ (c)， -(b)+ (d), -(b)+ (c)+ (d), -(a)+ (b)+ (c), _(a) + (b) + (d)，或 -(a) + (b) + (c) + (d) 〇4. 前述权利要求任一项的膨胀涂料组合物，其中所述添加剂中（a) + (b)之和与 (c)+ (d)之和的重量比为0.4至10.0:1.0。5. 前述权利要求任一项的膨胀涂料组合物，其中所述涂料组合物中存在的（c) + (d)的 总和不超过5.0重量％，且所述涂料组合物中存在的（a) + (b)的总和不超过20.0重量％， 其中重量％基于所述涂料组合物中的非挥发性组分的总重量计算。6. 前述权利要求任一项的膨胀涂料组合物，优选其中（a)的金属原子独立地选自A1、 Ti或Zr，（a)的类金属原子是Si。7. 前述权利要求任一项的膨胀涂料组合物，其中（a)选自下列任何一种或多种： C1-C6-烷氧基或芳氧基正硅酸酯、C 1-C6-烷氧基或芳氧基正钛酸酯、C1-C6-烷氧基或芳氧基 铝酸酯、C 1-C6-烷氧基或芳氧基锆酸酯或它们的预水解衍生物。8. 前述权利要求任一项的膨胀涂料组合物，其中（c)和（d)的金属原子优选独立地选 自Al、Ti、Mg、Zn、Zr、Na和K的一种或多种，（c)和（d)的类金属原子是Si。9. 前述权利要求任一项的膨胀涂料组合物，其中（c)选自下列一种或多种：A1 203、 Al (0H)3、Ti02、ZnO、SiO2、硅酸铝、高岭土和瓷土。10. 前述权利要求任一项的膨胀涂料组合物，其中（d)是Al (OH) 3。11. 前述权利要求任一项的膨胀涂料组合物，其中所述有机聚合物是环氧官能树脂，且 所述膨胀涂料组合物进一步包含胺官能固化剂。12. 前述权利要求任一项的膨胀涂料组合物，其中所述一种或多种金属/类金属醇盐 (a)具有根据图1的结构其中 X 选自 Si、B、Na、Mg、Ti、Zr、Zn、Al， η是0或在1至29之间的整数；且 札_1?6是相同或不同的有机一价基团，其中至少一个一价基团有机侧基是C ^C6-烷氧基 和/或芳氧基。13. -种基底，其包含通过在基底表面上施加根据权利要求1-12任一项的膨胀涂料组 合物、然后使所述组合物干燥和/或固化而形成的涂层。14. 一种通过将如权利要求1至12任一项中所述的添加剂添加到包含有机聚合物和起 泡剂的涂料组合物中来制备膨胀涂料组合物的方法，其中添加所述添加剂以使： 所述涂料组合物中存在的（c)和（d)的总和不超过10.0重量％， 所述涂料组合物中存在的（a)和（b)的总和不超过50.0重量％， 其中重量％基于所述涂料组合物中的非挥发性组分的总重量计算。15. -种针对火或热保护结构的方法，其通过用如权利要求1-12任一项中所述的膨胀 涂料组合物涂布结构并使所述涂料组合物形成涂层进行。
【专利摘要】本发明提供具有优异膨胀性质的新型膨胀涂料组合物，其包含有机聚合物、起泡剂和特定添加剂，该添加剂包含两种不同的金属/类金属原子来源的组合。还提供用该膨胀涂料组合物涂布的基底、制备膨胀涂料的方法和针对热/火保护结构的方法。
【IPC分类】C09D5/18
【公开号】CN105358634
【申请号】CN201480039258
【发明人】M·安德森, K·J·基特尔
【申请人】阿克佐 诺贝尔国际涂料股份有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2014年7月11日
【公告号】CA2917248A1, EP3022263A1, US20160160059, WO2015007627A1