膨胀型涂料组合物的制作方法
【专利说明】膨胀型涂料组合物
[0001] 本发明涉及膨胀型涂料组合物，以及由其得到的涂料和经涂覆的基材，特别是，具 有改善的耐火性能的膨胀型涂料。
[0002] 膨胀型涂料是在加热时产生气体的防火涂料。该涂料分解而形成炭，其然后通过 释放气体膨胀成泡沫。泡沫内的积存气体使炭形成保护下方基材的碳绝缘层。将膨胀型涂 料施涂于需要改善的耐火性的表面。它们通常用于建筑工业中通过降低加热速率并因此延 长建筑材料达到临界失效温度的时间以将改善的耐火性赋予建筑材料。
[0003] 膨胀型涂料可以是水或溶剂基或不含溶剂，并且包括用于膨胀型组分的聚合型粘 合剂。通常地，除了粘合剂之外，膨胀型涂料具有磷酸的源、膨胀剂或发泡剂和碳源。
[0004] 碳源典型地为固体碳源例如季戊四醇（PER)或其衍生物。应理解固体碳源例如季 戊四醇在分解成泡沫状碳质炭之前会脱水以及与多磷酸源（通常是多磷酸铵（APP))的磷 光体（phosphor)形成醋。Horacek等人（JournalofAppliedPolymerScience,第 113 卷，1745 - 1756(2009))已经发现除了季戊四醇之外，甘油（GLY)可以用作膨胀型涂料中的 液体碳源。多磷酸和甘油之间反应形成的低分子量酯具有低分解温度，可能通过更快的炭 形成来增加阻燃时间。然而，甘油的使用是有问题的并且不必然导致形成增强的阻燃性质。
[0005] 令人惊奇地，现已发现膨胀型涂料的耐火性质可以通过使用液体碳给体以及通过 将颜料体积浓度（PVC)恢复到与相当的固体碳给体体系近似来增强。
[0006] 根据本发明的第一方面，提供了膨胀型涂料组合物，其包含：
[0007] (a)聚合型粘合剂；
[0008] (b)酸催化剂，其在热分解时有效地形成磷酸，优选多磷酸；
[0009] (C)固体碳给体；
[0010] (d)处于一种或多种多元醇形式的液体碳给体，其与磷酸接触时有效地形成磷酸 酯，其中所述磷酸酯具有比相当的季戊四醇磷酸酯更低的分解温度；
[0011] (e)膨胀剂，优选在温度>200°C分解的膨胀剂；
[0012] (f) 一种或多种颜料；
[0013] (g)任选地，一种或多种其它添加剂；
[0014] (h)用于所述聚合型粘合剂的液体载体，其中所述液体载体可以是水或有机溶剂 并且当所述液体载体是水时，所述粘合剂和液体载体处于含水聚合型分散体的形式；和
[0015] 其中合并的组分（b)、（c)、（e)和（f) : (a)的比至少为4:lw/w。
[0016] 优选地，在组合物中，合并的组分（b)、（c)、（e)和（f) : (a)的比为4:1-8:lw/w，更 优选地，4:1-5:lw/w。
[0017] 优选地，（b) : (c)的比至少为3:lw/w。
[0018] 优选地，（e) : (c)的比至少为3:2w/w。
[0019]优选地，（f) : (c)的比至少为2:lw/w。
[0020] 组分（b)、（e)和（f)相对于组分（d)的水平也是重要的并且据发现当（b) : (d)的 比优选为至少6:lw/w时获得最好的结果；（e) : (d)的比典型地为至少3:2w/w;和（f) : (d) 的比典型地为至少2:lw/w。
[0021]优选地，组分（b)、（e)和（f)在所述涂料组合物中的浓度范围为45-75%w/w固 体，更优选地，50-70 %w/w固体。通过在含有液体碳给体的组合物中将非-碳给体固体（组 分（b)、（e)和（f))保持在高水平，而将颜料体积浓度保持在相当的固体碳给体组合物的水 平，并且观察到耐火性的惊人的改善。为了避免疑问，液体碳给体被包括作为固体（为此目 的），因为其存在于干燥涂层中。
[0022] 因此，根据本发明的进一步方面，提供了膨胀型涂料组合物，其包含：
[0023] (a)聚合型粘合剂；
[0024] (b)酸催化剂，其在热分解时有效地形成磷酸，优选多磷酸；
[0025] (c)固体碳给体；
[0026] (d)处于一种或多种多元醇形式的液体碳给体，其与磷酸接触时有效地形成磷酸 酯，其中所述磷酸酯具有比相当的季戊四醇磷酸酯更低的分解温度；
[0027] (e)膨胀剂，优选在温度>200°C分解的膨胀剂；
[0028] (f) 一种或多种颜料；
[0029] (g)任选地，一种或多种其它添加剂；
[0030] (h)用于所述聚合型粘合剂的液体载体，其中所述液体载体可以是水或有机溶剂 并且当所述液体载体是水时，所述粘合剂和液体载体处于含水聚合型分散体的形式；和
[0031]其中组分（b)、（e)和（f)在所述涂料组合物中的浓度范围为55-75%w/w固体。
[0032] 优选地，根据本发明的任意方面，该固体碳给体（c)可以以总碳给体（即总液体 (d)和固体碳给体（c))的10-80%w/w，更优选地，15-50%w/w，最优选地，20-50%，尤其是 30-40%w/w存在于所述涂料组合物中。因此，该液体碳给体可以以总碳给体（c)和（d)的 90-20%w/w，更优选地，85-50%w/w，最优选地，70-60%w/w存在于所述组合物中。
[0033] 优选地，组分（b)、（c)、（e)和（f)在所述组合物中的浓度范围为50-80%w/w固 体，更优选地，50-70%w/w固体，最优选地，60-70%w/w固体。
[0034] "液体碳给体"中的"液体"指的是碳给体在25°C和大气压下是液体。
[0035] 优选地，该液体碳给体为甘油。
[0036] 根据本发明的进一步方面，提供了涂覆于表面之上的干燥涂料组合物，其包含：
[0037] (a)聚合型粘合剂，其得自粘合剂的含水聚合型分散体或粘合剂的有机溶剂基溶 液；
[0038] (b)酸催化剂，其在热分解时有效地形成磷酸，优选多磷酸；
[0039] (c)固体碳给体；
[0040] (d)处于一种或多种多元醇形式的液体碳给体，其与磷酸接触时有效地形成磷酸 酯，其中所述磷酸酯具有比相当的季戊四醇磷酸酯更低的分解温度；
[0041] (e)膨胀剂，优选在温度>200°C分解的膨胀剂；
[0042] (f) 一种或多种颜料；和
[0043] (g)任选地，一种或多种其它添加剂；
[0044]其中合并的组分（b)、（c)、（e)和（f) : (a)的比至少为4:lw/w。
[0045] 根据本发明的进一步方面，提供了经涂覆的金属基材，其中涂料包括：
[0046] (a)聚合型粘合剂；
[0047](b)酸催化剂，其有效地在热分解时形成磷酸，优选多磷酸；
[0048] (c)固体碳给体；
[0049] (d)处于一种或多种多元醇形式的液体碳给体，其与磷酸接触时有效地形成磷酸 酯，其中所述磷酸酯具有比相当的季戊四醇磷酸酯更低的分解温度；
[0050] (e)膨胀剂，优选在温度>200 °C分解的膨胀剂；
[0051] (f) 一种或多种颜料；和
[0052] (g)任选地，一种或多种其它添加剂；
[0053] 其中合并的组分（b)、（c)、（e)和（f) : (a)的比至少为4:lw/w。
[0054] 本发明的聚合型粘合剂通常是膨胀型涂料领域技术人员已知的成膜粘合剂。尽管 本发明的组合物可用于涂覆任何基材，但是它们通常