用于阻燃聚氨酯的有機(jī)硅主鏈預(yù)聚物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的實(shí)施方式提供涂料，其包括以下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物：至少一種硅酸鈉溶液，具有約2至約4的羥基和胺基官能度中至少之一的至少一種異氰酸酯反應(yīng)性組分，至少一種膨脹填料，至少一種填料，任選的懸浮劑，和至少一種具有異氰酸酯官能團(tuán)的預(yù)聚物。所述預(yù)聚物包括預(yù)聚物反應(yīng)混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。所述預(yù)聚物反應(yīng)混合物包括：至少一種異氰酸酯，羥基官能度為約2至約6的至少一種多元醇，和具有至少一個異氰酸酯反應(yīng)性部分的至少一種有機(jī)硅表面活性劑。
【專利說明】用于阻燃聚氨酯的有機(jī)硅主鏈預(yù)聚物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及聚氨酯，更具體地涉及具有改進(jìn)的阻燃性的聚氨酯涂料?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]聚氨酯彈性涂料是需要堅(jiān)固、持久保護(hù)的工業(yè)應(yīng)用中經(jīng)常使用的。實(shí)例包括屋頂薄膜、建筑物地基的防水材料、橋梁面板、水管和污水管、卡車底座襯墊和二次安全殼(secondary containment)。用于液態(tài)天然氣(丙烯或乙烯)的運(yùn)輸器也需要保溫，而這通常通過應(yīng)用可噴硬質(zhì)聚氨酯泡沫體來實(shí)現(xiàn)，然后，由于所運(yùn)輸氣體的高度可燃性，在保溫層的上面應(yīng)用阻燃可噴薄膜。由于建筑規(guī)范或法律責(zé)任問題，出現(xiàn)了同樣需要阻燃性的其它應(yīng)用。這些應(yīng)用包括建筑、采礦、裝運(yùn)和運(yùn)輸應(yīng)用。聚氨酯本身的化學(xué)性質(zhì)并不能阻燃，因而需要添加劑來改進(jìn)這種性質(zhì)。過去的方法包括使用鹵代物、含磷化合物(磷酸鹽、膦酸酯)、無機(jī)填料、焦炭促進(jìn)劑(promoters)、膨脹添加劑、以及使用其他官能團(tuán)如異氰尿酸酯和嚼唑烷酮的混合化學(xué)品。然而，這些方法的有效性在涂料方面有局限。因此，需要具有改進(jìn)的阻燃性的聚氨酯彈性涂料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的實(shí)施方式提供涂料，其包括以下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物:至少一種硅酸鈉溶液，具有約2至約4的羥基和胺基官能度中至少之一的至少一種異氰酸酯反應(yīng)性組分，至少一種膨脹填料，至少一種填料，任選的懸浮劑，和至少一種具有異氰酸酯官能團(tuán)的預(yù)聚物。所述預(yù)聚物包括預(yù)聚物反應(yīng)混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。所述預(yù)聚物反應(yīng)混合物包括:至少一種異氰酸酯，羥基官能度為約2至約6的至少一種多元醇，和具有至少一個異氰酸酯反應(yīng)性部分的至少一種有機(jī)娃表面活性 劑。
[0004]實(shí)施方式包括一種涂料,其包括反應(yīng)體系的反應(yīng)產(chǎn)物，所述反應(yīng)體系包括:
[0005]至少一種具有異氰酸酯官能團(tuán)的預(yù)聚物；
[0006]硅酸鈉溶液；
[0007]具有約2至約4的羥基和胺基官能度中至少之一的至少一種異氰酸酯反應(yīng)性組分；
[0008]至少一種膨脹填料；
[0009]至少一種填料；和
[0010]任選的懸浮劑。
[0011]所述具有異氰酸酯官能團(tuán)的預(yù)聚物包括預(yù)聚物反應(yīng)混合物的反應(yīng)產(chǎn)物，所述預(yù)聚物反應(yīng)混合物包括:
[0012]至少一種異氰酸酯；
[0013]羥基官能度為約2至約6的至少一種多元醇；和
[0014]具有至少一個異氰酸酯反應(yīng)性部分的至少一種有機(jī)硅表面活性劑。
[0015]本發(fā)明的實(shí)施方式還提供制備涂料的方法，所述方法包括:[0016]使反應(yīng)體系反應(yīng),所述反應(yīng)體系包括:
[0017]至少一種具有異氰酸酯官能團(tuán)的預(yù)聚物，其中所述預(yù)聚物包括預(yù)聚物反應(yīng)混合物的反應(yīng)產(chǎn)物，所述預(yù)聚物反應(yīng)混合物包括:
[0018]至少一種異氰酸酯；
[0019]羥基官能度為約2至約6的至少一種多元醇；和
[0020]具有至少一個異氰酸酯反應(yīng)性部分的至少一種有機(jī)硅表面活性劑；
[0021]硅酸鈉溶液；
[0022]具有約2至約4的羥基和胺基官能度中至少之一的至少一種異氰酸酯反應(yīng)性組分；
[0023]至少一種膨脹填料；
[0024]至少一種填料；和
[0025]任選的懸浮劑。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明的實(shí)施方式提供具有改進(jìn)的阻燃性的聚氨酯彈性涂料。實(shí)施方式結(jié)合聚氨酯預(yù)聚物(其包括至少一種異氰酸酯、至少一種有機(jī)硅表面活性劑和至少一種多元醇的反應(yīng)產(chǎn)物)以及無機(jī)填料、膨脹填料、擴(kuò)鏈劑、催化劑和硅酸鈉鹽的水溶液(通常稱為水玻璃)的混合物。當(dāng)混合時(shí)，這些組分固化并形成阻燃性提高的最終制品。然而，普通的聚氨酯制品在暴露在火焰下僅幾秒鐘之后并不會自動滅火，本發(fā)明的實(shí)施方式在暴露幾分鐘之后會自動滅火。與常規(guī)聚氨酯配方相比，本發(fā)明的實(shí)施方式釋放熱和釋放煙的速度也較低。
[0027]所述聚氨酯預(yù)聚物可為至少一種異氰酸酯、至少一種有機(jī)硅表面活性劑和至少一種多元醇的反應(yīng)產(chǎn)物。適合用于制備所述預(yù)聚物的異氰酸酯包括各種各樣的有機(jī)單異氰酸酯和多異氰酸酯。合適的單異氰酸酯包括芐基異氰酸酯、甲苯異氰酸酯、苯基異氰酸酯和烷基異氰酸酯，其中烷基基團(tuán)包含I至12個碳原子。合適的多異氰酸酯包括芳族、環(huán)脂族和脂族異氰酸酯。示例性的多異氰酸酯包括間亞苯基二異氰酸酯、甲苯-2-4- 二異氰酸酯、甲苯-2-6- 二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、1，3-和/或1，4-雙(異氰酰甲基)環(huán)己烷(包括兩者的順式或反式異構(gòu)體)、六亞甲基-1，6- 二異氰酸酯、四亞甲基-1，4- 二異氰酸酯、環(huán)己烷-1，4- 二異氰酸酯、六氫甲苯二異氰酸酯、亞甲基雙(環(huán)己烷異氰酸酯)(H12MDI)、亞萘基_1，5-二異氰酸酯、甲氧基苯基-2，4-二異氰酸酯、二苯甲燒-4，4’ - 二異氰酸酯、4，4’ -聯(lián)苯二異氰酸酯、3，3’ - 二甲氧基-4，4’ -聯(lián)苯基二異氰酸酯、3，3’ - 二甲基-4-4’ -聯(lián)苯基二異氰酸酯、3，3’ - 二甲基二苯甲烷_4，4’ - 二異氰酸酯、4，4’，4〃-三苯基甲烷三異氰酸酯、聚亞甲基聚苯基異氰酸酯、甲苯_2，4，6-三異氰酸酯和4，4’ - 二甲基二苯甲烷-2，2’，5，5’ -四異氰酸酯。在一些實(shí)施方式中，所述多異氰酸酯是二苯甲烷_4，4’ - 二異氰酸酯、二苯甲烷_2，4’ - 二異氰酸酯、PMD1、甲苯-2，4- 二異氰酸酯、甲苯_2，6- 二異氰酸酯或其混合物。二苯甲烷_4，4’ -亞甲基二苯基異氰酸酯、二苯甲烷_2，4’ - 二異氰酸酯及其混合物通常被稱為MDI，并且它們?nèi)慷伎墒褂?。甲苯_2，4- 二異氰酸酯、甲苯-2，6- 二異氰酸酯及其混合物通常被稱為TDI，并且它們?nèi)慷伎墒褂?。在一種實(shí)施方式中，50%的4，4，MD1、50% 的 2，4’MDI，如商購自 The Dow Chemical Company 的 IS0NATE500P，與聚合的MDI，如商購自 The Dow Chemical Company 的 PAPI27，一起使用。[0028]也可使用前述異氰酸酯組中任一種的衍生物，所述衍生物包含雙縮脲、脲、碳二亞胺、脲甲酸酯(allophonate)和/或異氰脲酸酯基團(tuán)。這些衍生物常常具有增加的異氰酸酯官能度，當(dāng)期望獲得交聯(lián)度更高的產(chǎn)物時(shí)，可使用它們。
[0029]所述至少一種異氰酸酯可與至少一種有機(jī)硅表面活性劑和至少一種多元醇反應(yīng)以形成預(yù)聚物。任何本領(lǐng)域熟知的基于有機(jī)硅的表面活性劑都適用，只要所述有機(jī)硅表面活性劑包括異氰酸酯反應(yīng)性部分，如羥基和胺基基團(tuán)。實(shí)施方式包括羥值為約30至約100MgK0H/g、和/或羥基官能度為約2至約4的有機(jī)硅表面活性劑。在一些實(shí)施方式中，所述有機(jī)硅表面活性劑至少包括聚二甲基硅氧烷-聚亞烷基氧化物。所述聚二甲基硅氧烷-聚亞烷基氧化物可為聚二甲基硅氧烷和聚亞烷基氧化物的復(fù)合反應(yīng)產(chǎn)物，并可用以下
結(jié)構(gòu)式表示:
【權(quán)利要求】
1.一種涂料，包括反應(yīng)體系的反應(yīng)產(chǎn)物，所述反應(yīng)體系包括:至少一種具有異氰酸酯官能團(tuán)的預(yù)聚物，其中所述預(yù)聚物包括預(yù)聚物反應(yīng)混合物的反應(yīng)產(chǎn)物，所述預(yù)聚物反應(yīng)混合物包括:至少一種異氰酸酯；羥基官能度為約2至約6的至少一種多元醇；和具有至少一個異氰酸酯反應(yīng)性部分的至少一種有機(jī)硅表面活性劑；硅酸鈉溶液；具有約2至約4的羥基和胺基官能度中至少之一的至少一種異氰酸酯反應(yīng)性組分；至少一種膨脹填料；至少一種填料；和任選的懸浮劑。
2.權(quán)利要求1的涂料，其中所述至少一種有機(jī)硅表面活性劑的羥值為約30至約100MgK0H/g，羥基官能度為約2至約4。
3.權(quán)利要求1或2的涂料，其中所述至少一種有機(jī)硅表面活性劑至少包括聚二甲基硅氧烷-聚亞烷基氧化物。
4.權(quán)利要求2的涂料， 其中2至30重量％的所述預(yù)聚物反應(yīng)混合物包括所述至少一種有機(jī)硅表面活性劑。
5.權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的涂料，其中所述硅酸鈉溶液的Si02/Na20重量比為約1.4/1 至約 3.5/1。
6.權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的涂料，其中所述至少一種異氰酸酯反應(yīng)性組分的每異氰酸酯反應(yīng)性基團(tuán)的當(dāng)量為約31至約125道爾頓。
7.權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的涂料，其中所述至少一種填料包括以下物質(zhì)的至少一種:硫酸鋇(BaS04)、氧化鋁(A1203)、氫氧化鋁(A1 (0H)3)、氫氧化鎂(Mg(0H)2)、碳酸鈣(CaC03)、云母和滑石。
8.權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的涂料，其中所述至少一種膨脹填料為膨脹石墨和三聚氰胺中的至少一種。
9.權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的涂料，其中所述至少一種任選的懸浮劑包括煅燒粘土。
10.權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的涂料，其中所述至少一種異氰酸酯包括至少一種聚合的聚亞甲基聚苯異氰酸酯和至少一種混合物，所述混合物是4，4’ -亞甲基二苯基異氰酸酯和2，4’ -亞甲基二苯基異氰酸酯的混合物。
11.制備權(quán)利要求ι-?ο中任一項(xiàng)的涂料的方法，所述方法包括:使反應(yīng)體系反應(yīng)，所述反應(yīng)體系包括:至少一種具有異氰酸酯官能團(tuán)的預(yù)聚物，其中所述預(yù)聚物包括預(yù)聚物反應(yīng)混合物的反應(yīng)產(chǎn)物，所述預(yù)聚物反應(yīng)混合物包括:至少一種異氰酸酯；羥基官能度為約2至約6的至少一種多元醇；和具有至少一個異氰酸酯反應(yīng)性部分的至少一種有機(jī)硅表面活性劑；硅酸鈉溶液；具有約2至約4的羥基和胺基官能度中至少之一的至少一種異氰酸酯反應(yīng)性組分；至少一種膨脹填料；至少一種填料； 和任選的懸浮劑。
【文檔編號】C08G18/10GK103649149SQ201280032492
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月30日
【發(fā)明者】C.布魯徹特賽弗, M.T.阿納特 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司