1.本发明关于一种树脂组成物、由该树脂组成物形成的防火阻热层，尤指一种包覆于容器表面的防火阻热层。
背景技术：
2.目前主要的交通运输工具是使用石油、煤炭等传统化石能源。为了日常生活的便利性，交通运输工具的使用量大幅成长，却也伴随了环境问题的产生。例如，汽车的内燃机在高温燃烧及燃烧不完全的情况下所排放出的碳氢化合物(hc)、氮氧化合物(nox)、一氧化碳(co)及二氧化碳(co2)等废气增加温室效应导致全球暖化，且燃烧后产生的超细悬浮微粒(pm2.5)使得空气质量下降，同时会危害人体健康。
3.由于能源短缺和环境破坏已经发展成重要议题，使得依赖化石能源的习惯正在被扭转，因此电动车和氢燃料电池车的开发成为相当具有潜力的未来趋势。相较于电动车充电时间长、续航距离短的缺点，氢燃料电池虽然成本较高、加氢站更少，但使用方式却更接近传统内燃机汽车使用者的习惯；尤其是在需要长途行驶的大型客车、货车等重车，氢燃料电池车的开发仍然方兴未艾。
4.在氢燃料电池中，氢气做为燃料供应给燃料电池的阳极，但因为氢气本身具有易燃、易爆炸等特性，因此如何做好防火防爆措施，让储存氢气的储气瓶变得更安全，进而增进氢气燃料的运输安全性和储存安全性成为推广氢燃料电池的重要因素。一般而言，储存氢气等气体的储气瓶系由金属或碳纤维形成瓶壁。为了避免装有易燃气体的储气瓶在遇到撞击、高温或其他意外时引发火灾，因此，若能于储气瓶的瓶壁上设置一防火阻热层，则可推迟储气瓶的着火时间、阻止火势持续蔓延、或增大绝热性以延迟储气瓶结构被破坏，进而为现场人员的逃生或救灾争取到较长的反应时间，起到保护的作用。
5.为了满足安全考虑，现有技术常于一树脂组成物中添加卤素阻燃剂，以使由前述树脂组成物的膜层具有阻燃效果。然而，含卤阻燃剂在阻燃过程中会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，同样会危害环境安全。为了解决上述问题，另有人将低毒性的氢氧化铝取代含卤阻燃剂添加至树脂组成物中，然而，氢氧化铝的阻燃效果不佳，需大幅提高氢氧化铝的添加量，导致劣化了树脂组成物原本的机械性质。或者，另有人先以含阻燃元素的单体对树脂进行改质，使所得之聚合物本身就具有阻燃能力，如此一来即可对树脂的性能影响较小，然而，此方法会限制了材料的选择弹性，且相应之制造成本也会提高不少。
技术实现要素：
6.有鉴于上述现有的防火阻热层存在之技术缺陷，本发明之目的在于提供一种防火阻热树脂组成物，其制得的防火阻热层在维持其原本所具有的机械性质之外，同时具有良好的防火阻热能力。
7.本发明之另一目的在于提供一种防火阻热树脂组成物，其可采用简单且兼顾成本效益的制程，有利于大量生产，更具商业实施的潜力。
8.为达成前述目的，本发明提供一种防火阻热树脂组成物，其包含树脂、固化剂和空心玻璃球；其中，以该防火阻热树脂组成物的总重为基准，所述空心玻璃球的含量为15重量百分比(wt％)至40wt％；所述空心玻璃球的平均粒径为30微米(μm)至120μm。
9.依据本发明，所述防火阻热树脂组成物除了包含树脂和固化剂，使其固化后仍能具有一定程度之黏性而可附着于其他物体的表面之外，本发明的防火阻热树脂组成物主要藉由包含添加特定尺寸的空心玻璃球，且控制所述空心玻璃球的含量于适当范围，使得所述防火阻热树脂组成物可形成具有良好防火阻热能力的层体。
10.依据本发明，该树脂并无特别限制。较佳的，该树脂包含聚氨酯树脂或环氧树脂，但不限于此。具体而言，该环氧树脂为酚醛环氧树脂，所述酚醛环氧树脂可具有更佳的阻燃性质、更高的接着强度以及更佳的机械性质。
11.在一些实施例中，所述防火阻热树脂组成物可同时包含不同的树脂。举例而言，所述防火阻热树脂组成物可同时包含聚氨酯树脂和环氧树脂，或者所述防火阻热树脂组成物可同时包含两种以上的环氧树脂，但不限于此。
12.依据本发明，该树脂的重量平均分子量(weight-average molecular weight，mw)并无特别限制；较佳的，该树脂的重量平均分子量为200至1800；更佳的，该树脂的重量平均分子量为400至1200。在一些实施例中，所述防火阻热树脂组成物可同时包含两种以上不同重量平均分子量的树脂，据此能使所形成的防火阻热层具有更高可挠性。
13.较佳的，该树脂和该固化剂的重量比为100：20至100：75。更佳的，该树脂和该固化剂的重量比为100：30至100：60。
14.依据本发明，该固化剂并没有特别限制，只要能使所述树脂固化即可；较佳的，该固化剂包括异氰酸酯类固化剂、胺系固化剂、酸酐类固化剂、咪唑类固化剂、酚醛树脂类固化剂或其组合。在一些实施例中，所述防火阻热树脂组成物可同时包含不同种类的固化剂，例如两种不同的异氰酸酯类固化剂的组合、两种不同的胺系固化剂的组合、或是包含一异氰酸酯类固化剂和一胺系固化剂的组合，但不限于此。
15.具体而言，所述异氰酸酯类固化剂可为多异氰酸酯、其组合物、或其低聚物，所述多异氰酸酯包含二异氰酸酯或三异氰酸酯，但不限于此。所述异氰酸酯类固化剂可为脂肪族多异氰酸酯或芳香族多异氰酸酯。举例而言，该脂肪族多异氰酸酯可为1,6-六亚甲基二异氰酸酯(1,6-hexamethylene diisocyanate，hdi)、环己烷-1,4-二异氰酸酯(cyclohex-1,4-ylene diisocyanate)、或异佛尔酮二异氰酸酯(5-isocyanato-1-(isocyanatomethyl)-1,3,3-trimethylcyclohexane，ipdi)，但不限于此；该芳香族多异氰酸酯可为2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-toluene diisocyanate，2,4-tdi)、或4,4
’‑
二苯基甲烷二异氰酸酯(4,4
’‑
diphenylmethane diisocyanate，4,4
’‑
mdi)，但不限于此。
16.具体而言，所述胺系硬化剂可为氨基乙基哌嗪(n-aminoethylpiperazine)等的脂肪族多胺、低分子量聚酰胺、聚醚胺等，但不限于此。
17.具体而言，所述酸酐类固化剂可为邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐(mthpa)、苯酮四羧酸二酐等，但不限于此。
18.较佳的，以该防火阻热树脂组成物的总重为基准，所述空心玻璃球的含量为15wt％至35wt％；更佳的，所述空心玻璃球的含量为18wt％至30wt％。
19.较佳的，所述空心玻璃球的平均粒径为40μm至105μm。依据本发明，平均粒径是指
于所述空心玻璃球的粒径分布百分比统计中，累计粒径分布百分比达到50％时所对应的粒径。
20.较佳的，所述空心玻璃球具有导热率为0.05w/(m
·
k)至0.15w/(m
·
k)。更佳的，所述空心玻璃球具有导热率为0.07w/(m
·
k)至0.13w/(m
·
k)。
21.在不影响本发明效果的范围内，所述防火阻热树脂组成物还可依需求适当添加增稠剂、着色剂、填料、润湿剂等助剂，但不限于此。具体而言，添加增稠剂可更进一步提高产品稳定性或相态均一程度；或者，若添加适当之填料，例如二氧化硅，二氧化硅不仅可调整所述防火阻热树脂组成物的触变性质，同时可增加其所制得的防火阻热层之阻热性能；另外，所述着色剂可配合使用需求，使所述防火阻热树脂组成物形成的防火阻热层呈现消费者想要的色彩；此外，所述润湿剂可降低所述防火阻热树脂组成物的界面张力，有利于形成涂层的平整性。
22.本发明另提供一种防火阻热层，其系由前述防火阻热树脂组成物所形成。依据本发明，所述使所述防火阻热树脂组成物固化的方式可为紫外线照射(uv irradiation)、红外线照射(ir irradiation)、热风固化、室温静置固化等方式，但不限于此。较佳的，所述防火阻热层系由前述防火阻热树脂组成物经由热风固化法所形成。
23.较佳的，所述防火阻热层的厚度为2.0毫米(mm)至10.0mm，更佳的，所述防火阻热层的厚度为7.0mm至10.0mm。
24.依据本发明，所述防火阻热层具有相对的内表面和外表面。在持续以700℃之固定火源加热该防火阻热层的外表面之情况下，所述防火阻热层之内表面的温度达到200℃的所需时间为5分钟以上；其中，所述火源系垂直设置于所述防火阻热层的下方，所述火源与所述防火阻热层的外表面之距离为20mm，火焰高度约为20mm，所述火源以蓝色内焰对所述防火阻热层加热，所述防火阻热层的内表面系远离火源的表面，所述防火阻热层的外表面系最接近火源的表面。较佳的，在持续以700℃之固定火源加热该防火阻热层的外表面之情况下，所述防火阻热层的内表面温度达到200℃的所需时间为7分钟以上；更佳的，在持续以700℃之固定火源加热该防火阻热层的外表面之情况下，所述防火阻热层的内表面温度达到200℃的所需时间为9分钟以上。
25.将本发明之防火阻热层应用于储气瓶时，该储气瓶包括一围绕出一容置空间的瓶壁和形成于所述瓶壁外表面上的前述防火阻热层。藉由将本发明之防火阻热层包覆于所述瓶壁，当储气瓶遭到撞击时，所述防火阻热层可推迟储气瓶的着火时间且增大绝热性，因此得以使储气瓶结构较晚被破坏，进而为现场人员的逃生或救灾争取到较长的反应时间，确实起到保护储气瓶的作用。
26.较佳的，该瓶壁的材料包含碳纤维、金属、玻璃纤维或其组合，但不限于此。举例而言，所述金属可包含不锈钢或铝合金，但不限于此。在一些实施例中，该瓶壁可包含多层结构，例如双层结构的内层是金属层，外层是碳纤维层。
27.在一些实施例中，所述储气瓶还包括一可协助瓶内气体流通或导出的元件，举例而言，所述元件可为一减压阀、一喷嘴、一导管等，但不限于此。
28.具体而言，所述储气瓶可具有圆柱形或任何需要的形状。
29.依据本发明，所述储气瓶的容置空间可容纳氢气、氧气等气体，亦可应用于容纳由气体压缩而成的液体，但不限于此。
30.在一些实施例中，该储气瓶可更包括一耐冲击膜，该耐冲击膜设置于该防火阻热层上。
31.以下结合具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
具体实施方式
32.以下列举一实施例及比较例说明本发明之实施方式，熟习此技艺者可经由本说明书之内容轻易地了解本发明所能达成之优点与功效，并且于不悖离本发明之精神下进行各种修饰与变更，以施行或应用本发明之内容。
33.实施例1：
34.《防火阻热树脂组成物》
35.首先，将树脂和固化剂分成a剂、b剂。于a剂中，将100重量份的树脂放入一容器；其中，所述树脂为双酚a低黏度环氧树脂(商品型号：ek-115)，其环氧当量为188；接着，再加入适量的增稠剂、着色剂和空心玻璃球，其中，所述空心玻璃球的平均粒径介于40μm至90μm。另外，于b剂中，将50重量份的胺系固化剂放入于另一容器，其中，所述胺系固化剂为聚酰胺固化剂(商品型号：hy-825)；接着，再加入适量的增稠剂、着色剂和空心玻璃球，其中，所述空心玻璃球的平均粒径亦介于40μm至90μm。
36.接着，混合a剂、b剂以形成一防火阻热树脂组成物，并持续搅拌直到形成一均匀混合的膏状物；其中，以该防火阻热树脂组成物的总重为基准，所述空心玻璃球的含量为25wt％；并且，所述树脂和该胺系固化剂的重量比为100：50。
37.《防火阻热层》
38.将实施例1的防火阻热树脂组成物涂布于一聚乙烯离型膜上形成一涂层，于80℃的温度下烘烤所述涂层30分钟，待其完全固化，即可得到一防火阻热层1a；其中，该防火阻热层1a的平均厚度约为7mm。于另外的实施例中，所述防火阻热树脂组成物形成的所述涂层还能以「于25℃的温度下静置4小时」之方式固化。
39.《储气瓶》
40.首先，齐备一圆柱形的容器，所述容器的侧壁包含铝合金内层和碳纤维缠绕外层，所述侧壁围绕出一容置空间。接着，将实施例1的防火阻热树脂组成物均匀涂布于所述侧壁的外表面上以形成具有一特定厚度的涂层；随后，以温度为80℃的热风烘干所述涂层。所述储气瓶即包括一瓶壁和一防火阻热层；该瓶壁围绕出一容置空间，且该瓶壁即为前述容器的侧壁，该防火阻热层直接形成于该瓶壁的外表面上。
41.比较例1：
42.所述比较例1的防火阻热树脂组成物系通过与实施例1之防火阻热树脂组成物相似的方法制备，主要差别在于比较例1的防火阻热树脂组成物中的空心玻璃球的含量为10wt％。
43.将比较例1的防火阻热树脂组成物涂布于一聚乙烯离型膜上形成一涂层，于80℃的温度下烘烤所述涂层30分钟，待其完全固化，即可得到一防火阻热层1c；其中，该防火阻热层1c的平均厚度同样约为7mm。
44.《防火阻热层之特性分析》
45.由如下所述之试验方法依序分析由实施例1之防火阻热树脂组成物所形成的防火
阻热层1a和比较例1之防火阻热树脂组成物所形成的防火阻热层1c。为确保特性分析的实验意义，防火阻热层1a和防火阻热层1c系由相同的试验方法进行分析。由此可见，各防火阻热层之间的主要特性差异系源自于防火阻热树脂组成物中的空心玻璃球之含量差异所致。
46.试验例1：
47.首先，分别固定防火阻热层1a和防火阻热层1c，并于室温下以本生灯分别对防火阻热层1a和防火阻热层1c进行防火测试。防火测试的方法如下：将防火阻热层水平固定于一固定架上；火源系垂直设置于所述防火阻热层(即防火阻热层1a或防火阻热层1c)的正下方，火源与防火阻热层的外表面(即防火阻热层靠近火源的一侧)之距离为20mm，火焰高度约为20mm，所述火源以蓝色内焰对所述防火阻热层的外表面加热，且火源的温度为700℃。另外，以一温度传感器贴附于防火阻热层的内表面(即防火阻热层远离火源的一侧)，持续量测防火阻热层的内表面之温度，另以一金属温度传感器贴附于防火阻热层的外表面以量测火源的温度。当火源开始加热防火阻热层时即启动一定时器计时，直至防火阻热层的内表面的温度达到200℃，并将量测所得之所需加热时间记录于表1中。
48.表1防火阻热层编号及其内表面之温度达到200℃的所需加热时间
49.实施例/比较例编号防火阻热层编号加热时间实施例1防火阻热层1a9分24秒比较例1防火阻热层1c4分08秒
50.实验结果讨论
51.本发明藉由包含添加特定尺寸的空心玻璃球，且控制所述空心玻璃球的含量于适当的范围，因此不需进行改质树脂的前处理步骤，而能以简单、具成本优势的方式进行防火阻热层的制备。
52.此外，由上述性能分析结果明显可知，实施例1之防火阻热层能具有更优异的防火阻热效果，据此可证，使用本发明之防火阻热树脂组成物确实可使所制得之防火阻热层获得良好的防火阻热能力。因此，本发明之防火阻热层也必然可提供包含其的储气瓶足够的保护性，若所述储气瓶在遇到撞击、高温或其他意外时，本发明之防火阻热层可帮助推迟储气瓶的着火时间且能延迟储气瓶结构被破坏的时间，进而为现场人员的逃生或救灾争取到较长的反应时间，同时保证所述储气瓶于容纳氢气应用于氢燃料电池时，能具有更高的运输安全性和储存安全性。
53.上述实施例仅系为了方便说明而举例而已，惟该实施方式并非用以限定本发明之申请专利范围；举凡其他未悖离本发明揭示内容下所完成的变化、修饰等变更，均应包含于本发明涵盖的专利范围中。
54.当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。