专利名称：抗火焰传播的泡沫材料和方法
技术领域：
本专利申请涉及对辐射板火焰传播具有改进阻抗性的泡沫材料，并且更具体地涉及抗火焰传播的隔热和隔音泡沫材料。
背景技术：
开孔泡沫材料(例如三聚氰胺树脂泡沫材料)是轻质的并具有热学和声学特性， 使得这种泡沫材料在商用飞机应用中作为绝缘材料非常具有吸引力。另外，开孔泡沫绝缘材料比传统的玻璃纤维绝缘材料更易于安装，因此可能降低总体制造成本。然而，商用飞机应用中使用的隔热材料和隔音材料受到关于可燃性的政府规章管制。特别地，许多政府规章要求测试辐射板可燃性、垂直燃烧、燃烧有毒气体的生成和燃烧烟尘的生成。例如，辐射板测试要求单独的绝缘材料或更典型地覆盖在保护膜内的绝缘材料经受15秒的定向表面丙烷引燃火焰，同时经受在零点测定为1. 7ffatts/cm2的强辐射热源。在这些条件下，该绝热材料必须抵抗大于2英寸的火焰传播，几乎一英寸的火焰一般以火焰在表面上的最初划燃的假象形式出现。此外，材料上的任何余焰必须在3秒钟内自动熄灭。本领域技术人员将理解，对于典型的泡沫绝缘材料来说，在一贯长期的基础上通过这种严格的可燃性测试已经被证明是比较困难的。因此，飞机制造商已经继续使用传统的基于矿物的绝缘材料。尽管如此，本领域技术人员仍在继续寻找能够满足严格的易燃性需求的材料，包括泡沫材料。
发明内容
在一个方面，所公开的抗火焰传播泡沫材料包括与阻燃溶液接触的泡沫材料衬底，该阻燃溶液包括水中的有机磷酸酯，其中，接触之后，将泡沫材料衬底在预定温度下固化预定的时间。在另一方面，所公开的用泡沫材料衬底制造抗火焰传播泡沫材料的方法可以包括以下步骤制备包含水中的有机磷酸酯的阻燃溶液；使泡沫材料衬底接触阻燃溶液以获取部分处理的泡沫材料衬底；以及在预定温度下将该部分处理的泡沫材料衬底固化预定的时间。在另一方面，所公开的抗火焰传播泡沫材料可以包括与包含水性载体中的有机磷酸酯的阻燃溶液接触的三聚氰胺树脂泡沫材料衬底，其中有机磷酸酯包含阻燃溶液的重量的大约0. 到大约2%，并且其中使三聚氰胺树脂泡沫材料衬底在接触阻燃溶液的同时机械变形，以及其中，在接触之后，在预定温度下将该泡沫材料衬底固化预定的时间。在另一方面，所公开的用三聚氰胺树脂泡沫材料衬底制造抗火焰传播泡沫材料的方法可以包括以下步骤制备包含水性载体中的有机磷酸酯的阻燃溶液，其中有机磷酸酯包含阻燃溶液的重量的大约0. 到大约2% ；使三聚氰胺树脂泡沫材料衬底接触阻燃溶液，在接触步骤期间使三聚氰胺树脂衬底机械变形；以及在接触步骤之后，在预定温度下将该三聚氰胺树脂泡沫材料衬底固化预定的时间。所公开的抗火焰传播泡沫材料和方法的其他方面将通过下面的说明书、附图和随附权利要求变得明显。
图1是示出所公开的制造抗火焰传播泡沫材料的方法的一个方面的流程图。
具体实施例方式参考图1，所公开的制造抗火焰传播泡沫材料的方法(总体上由10指示)可以开始于制备阻燃溶液，如方框12所示。然后，如方框14所示，可以使泡沫材料衬底与阻燃溶液接触。在从泡沫材料衬底中移除过量的阻燃溶液(方框16)之后，可以固化经处理的泡沫材料衬底，如方框18所示。方框14和方框16所示的步骤可以重复进行一次或更多次， 以提高阻燃溶液到泡沫材料衬底中的渗透。泡沫材料衬底可以是任何开孔泡沫材料。在一个特定方面，泡沫材料衬底可以是低密度的开孔聚合树脂泡沫材料。例如，该泡沫材料衬底可以是来自德国Ledwigshafen am Rhein的BASF Aktiengesellschaft公司的BAS0TECT 三聚氰胺树脂泡沫材料。在一个方面，泡沫材料衬底可以被提供作为面板(panel)并可以具有面板厚度。 例如，面板厚度可以在大约1英寸到大约3英寸的范围内。当然，在不偏离本公开的范畴的情况下，可以使用更小或更大的厚度。在另一方面，可以提供泡沫材料衬底作为块材 (block)，其中该块材可以具有一定尺寸以适应特定的应用。该阻燃溶液可以是包含水性载体(例如水)中的一种或更多种有机磷酸酯的水溶液。如此处所讨论，相信有机磷酸酯使得所公开的阻燃溶液具有阻燃特性。可选择地，除了有机磷酸酯之外，阻燃溶液可以额外地包括其他阻燃成分。在所公开的阻燃溶液中可用的另一种阻燃成分的示例是无机阻燃剂，例如氢氧化铝。所公开的阻燃溶液的有机磷酸酯成分可以是单一的有机磷酸酯或有机磷酸酯的混合物。在一个方面，所公开的阻燃溶液的有机磷酸酯成分可以包括一种或更多种烷基取代磷酸酯。在另一方面，所公开的阻燃溶液的有机磷酸酯成分可以包括多种烷基取代磷酸酯，其中至少两种烷基取代磷酸酯具有完全不同的沸点或汽化点。例如，所公开的阻燃溶液中的至少两种烷基取代磷酸酯的沸点之差可以为大约10°c。所公开的阻燃溶液的有机磷酸酯成分可以从一般在纺织工业中使用的商售阻燃剂中获取。在一个示例中，有机磷酸酯成分可以利用来自新泽西州Paterson的American Manufacturing International 公司(Amitech)的 PYROZYL M73 获取。在另一个示例中，有机磷酸酯成分可以利用来自伊利诺伊州Crystal Lake的Spartan Flame Retardants公司的SPARTANAR 295获取，其为有机成分和无机成分的混合物。在另一个示例中，有机磷酸酯成分可以利用来自南卡罗来纳州Spartanburg的Apexical公司的FLAMEPR00F#1528获取。在一个方面，所公开的阻燃溶液中的有机磷酸酯(或酯类)可以包含阻燃溶液的重量的大约0.01%到大约15%。在另一方面，所公开的阻燃溶液中的有机磷酸酯(或酯类)可以包含阻燃溶液的重量的大约0. 到大约5%。在又一方面，所公开的阻燃溶液中的有机磷酸酯(或酯类)可以包含阻燃溶液的重量的大约0. 到大约2%。此时，本领域技术人员将理解，所公开的阻燃溶液中的有机磷酸酯(或酯类)的量可以依赖于所使用的有机磷酸酯类型和所使用的泡沫材料衬底类型等因素。一种示例性阻燃溶液可以通过将300毫升PYROZYL M73和29. 7升蒸馏水混合来制备。此时，本领域技术人员将理解，在不偏离本公开的范畴的情况下，所公开的阻燃溶液中可以包含一种或更多种额外功能添加剂。示例性额外功能添加剂包括疏水剂(例如含水硅氧烷乳液)、疏油剂(例如全氟丙烯酸酯共聚物乳液)和甲醛净化剂(例如，日本东京的Sumitomo Chemical有限责任公司出售的SUMITEX BUFFER Fff)，以及各种助剂例如螯合齐U、缓冲剂、调平剂、分散剂和生物杀灭剂。在可替换的方面，所公开的阻燃溶液可以基本上无溴化物和重金属。再参考方框14，泡沫材料衬底可以接触所公开的阻燃溶液，以便阻燃溶液浸透泡沫材料衬底(即阻燃溶液渗透泡沫材料衬底的表面并转移至内部横截面)。在一个方面， 阻燃溶液可以容纳在容器例如储箱中，并且泡沫材料衬底可以浸入容器中的阻燃溶液(例如，通过浸渍/蘸取)。此时，本领域技术人员将理解，泡沫材料衬底可以接触阻燃溶液一段时间，以至于足够实现溶液到泡沫材料中的期望的渗透和分布。此外，可以控制阻燃溶液的温度以优化溶液到泡沫材料中的渗透和分布。可选择地，可以使得泡沫材料衬底在接触阻燃溶液的同时机械变形，从而促进溶液渗透到泡沫材料中。使泡沫材料衬底机械变形的一种示例性技术包括重复地压缩和放松该泡沫材料衬底。使泡沫材料衬底机械变形的另一种示例性技术包括揉捏该泡沫材料衬底。参考方框16，在使泡沫材料衬底接触阻燃溶液之后，可以从泡沫材料衬底中移除过量的溶液。例如，可以移除所吸收的阻燃溶液的大约90%。在一个方面，可以允许经处理的泡沫材料衬底在进行固化步骤之前滴干。在另一方面中，可以挤压经处理的泡沫材料从而移除过量的溶液。例如，可以通过使泡沫材料衬底经过由两个滚筒限定的夹隙(nip)来实现挤压。可选择地，在移除过量的阻燃溶液后，泡沫材料衬底可以再次接触阻燃溶液，之后可以如上所述移除过量的溶液。方框14和方框16中所示的步骤可以重复进行多次，从而实现阻燃溶液在泡沫材料衬底中的期望的渗透和分布。例如，可以针对每英寸的泡沫材料衬底厚度执行一次方框14和方框16中所示的步骤。最后，参考方框18，经处理的泡沫材料衬底可以被固化。固化经处理的泡沫材料衬底的步骤可以包括将经处理的泡沫材料衬底在预定温度下保持预定的时间。本领域技术人员将理解，可以在烘炉(例如成批式烘炉或链条式平炉)中执行固化步骤，以便保持期望的温度。固化炉可以包括强制通风部件。在一个特定的方面，可以在多个阶段执行固化步骤，其中每个阶段包括特定的温度和特定的处理时间。例如，经处理的泡沫材料衬底可以经受在大约120°C下持续大约2小时的初始固化，然后是在大约150°C下持续大约30分钟的最终固化。因此，所公开的抗火焰传播泡沫材料可以具有期望的可燃性特性，同时保留大多数或所有原始的泡沫材料特性，包括柔韧性和轻质性。 尽管已经示出和描述了所公开的抗火焰传播泡沫材料的各个方面，但是本领域技术人员在阅读本说明书后容易想到各种修改。本申请包括这些修改并且仅由权利要求的范畴限制。
权利要求
1.一种用泡沫材料衬底制造抗火焰传播泡沫材料的方法，所述方法包含以下步骤 制备包含水性载体中的有机磷酸酯的阻燃溶液；使得所述泡沫材料衬底与所述阻燃溶液接触；以及在所述接触步骤之后，在预定温度下将所述泡沫材料衬底固化预定的时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述泡沫材料衬底是开孔聚合树脂泡沫材料衬底。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述泡沫材料衬底包括三聚氰胺树脂泡沫材料。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述有机磷酸酯是烷基取代磷酸酯。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述阻燃溶液进一步包含无机阻燃剂。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述无机阻燃剂包括氢氧化铝。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述阻燃溶液进一步包含疏水剂、疏油剂和甲醛净化剂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述有机磷酸酯包含所述阻燃溶液的重量的大约 0. 到大约5%。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述有机磷酸酯包含所述阻燃溶液的重量的大约 0. 到大约2%。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述接触步骤包括将所述泡沫材料衬底浸入所述阻燃溶液的浴器中。
11.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含使所述泡沫材料衬底机械变形的步骤。
12.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含挤压所述泡沫材料衬底以从其中排出所述阻燃溶液的步骤。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述固化步骤包括将所述泡沫材料衬底在超过大约100°C的温度下保持至少大约2小时。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述固化步骤包括将所述泡沫材料衬底在大约 120°C的温度下保持至少2小时，然后在大约150°C的温度下保持至少大约30分钟。
15.一种利用权利要求1-14所述的方法中任一方法制备的泡沫材料衬底。
全文摘要
本发明涉及一种用泡沫材料衬底制造抗火焰传播泡沫材料的方法，该方法包括以下步骤制备包括水中的有机磷酸酯的阻燃溶液；将泡沫材料衬底浸入阻燃溶液中以获取部分处理的泡沫材料衬底；以及在预定温度下将部分处理的泡沫材料衬底固化预定的时间。
文档编号C08J9/40GK102459441SQ201080027118
公开日2012年5月16日 申请日期2010年5月6日 优先权日2009年6月16日
发明者G·F·N·尼古拉斯 申请人:波音公司