CN101003611A - 一种用于防火封堵的双组分发泡体系及其制品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于建筑物防火封堵的一种双组分发泡体系及其制品，即防火封堵材料。它是由A和B两种组分组成，按A∶B等于1∶2～4∶2的比例混合并发生反应，其中A组分由聚酯多元醇、聚醚多元醇、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂和复合阻燃剂组成，B组分由多异氰酸酯组成。双组分发泡体系及其制品的基础组成是阻燃的双组分聚氨酯泡沫塑料，本发明所使用的阻燃技术和国际上用于防火封堵材料的聚氨酯泡沫塑料阻燃技术有较大区别及进步。首先，在制备聚氨酯泡沫塑料时加入空心微珠，空心微珠除了能提高阻燃效果外，还能降低物料的黏度，改善加工性能，更重要的是降低聚氨酯泡沫的热传导系数，得到隔热性能更好的泡沫塑料，而隔热性能是防火封堵材料除了阻燃性能之外最重要的性能；其次，用聚异氰脲酸酯改性聚氨酯泡沫塑料，能提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃效果；第三，利用聚异氰脲酸酯与聚磷酸铵和可膨胀石墨间的协同阻燃作用，大大提高聚氨酯泡沫塑料阻燃效果，并且在达到同等阻燃效果的条件下，可大幅降低阻燃剂的添加量。
Description
技术领域
本发明涉及用于建筑物防火封堵的一种双组分发泡体系及其制品，即防火封堵材料。属于化工领域。
背景技术
防火封堵材料是指用于密封或填塞电缆、电缆桥架、导线管、各种管道等贯穿楼板或墙体形成的开孔(贯穿孔口)或用于密封建筑缝隙，具有防火、防烟、隔热功能的材料。其与楼板或墙体(被贯穿物)和电缆、电缆桥架、管道等(贯穿物)组成具有一定耐火极限的防火封堵系统，以阻止火灾和有毒的烟气在建筑物内蔓延。防火封堵系统是建筑物被动防火系统的重要部分。
建筑防火设计可分为主动防火系统和被动防火系统两大部分。主动防火系统是由自动(或手动)控制的报警、喷淋、防排烟以及消防用电、消防给水等设备系统所组成。建筑的被动防火系统，则主要由不燃或难燃的装修材料，防火门、防火卷帘、防火吊顶、钢与混凝土结构的防火被敷，电缆竖井、管道竖井以及线缆、管道等穿越墙体和楼板形成的孔洞、建筑缝隙的防火封堵构成。
防火封堵材料应用非常广泛，如果严格按照国家规范要求执行，几乎所有的建筑都用到防火封堵材料，特别是通讯、电力、冶金、电子、石化、交通等行业用建筑和重要的公共建筑。
目前我国市面所见和工程中所用的防火封堵材料主要包括阻火包、有机堵料和无机堵料，这些材料在过去十几年的使用过程中逐渐显露其重大的缺陷和弊端。阻火包不能满足防火封堵系统应起到密烟效果，也无法满足一些特殊行业需要的气密性要求，而且阻火包在施工过程中施工质量非常难控制，难以保证其应该达到的防火效果。有机堵料如防火泥多数含有氯化石蜡和有机溶剂，长期使用会对电缆和金属桥架、管道等造成腐蚀，反而形成火灾隐患。无机堵料应用范围狭窄，且容易开裂、施工不便。
随着我国经济的飞速发展，火灾安全日益受到国家相关部门和广大的民众的关注，在这方面人力和财力的投入也越来越多，国家相关的规范也逐渐提高。此阶段，防火封堵领域急需新产品和新技术的出现以跟上经济的发展和规范的提高，与国际接轨。
发明内容
本发明提出了一种新型高效的防火封堵材料，一种双组分发泡体系及其制品，我们称此双组分发泡体系为防火发泡剂，其制品称为防火发泡块。
双组分发泡体系及其制品的基础组成是阻燃的双组分聚氨酯泡沫塑料，本发明所使用的阻燃技术和国际上用于防火封堵材料的聚氨酯泡沫塑料阻燃技术有较大区别及进步。首先，在制备聚氨酯泡沫塑料时加入空心微珠，空心微珠除了能提高阻燃效果外，还能降低物料的黏度，改善加工性能，更重要的是可以降低聚氨酯泡沫的热传导系数，得到隔热性能更好的泡沫塑料，而隔热性能是防火封堵材料除了阻燃性能之外最重要的性能；其次，用聚异氰脲酸酯改性聚氨酯泡沫塑料，能提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃效果；第三，利用聚异氰脲酸酯与聚磷酸铵和可膨胀石墨间的协同阻燃作用，大大提高聚氨酯泡沫塑料阻燃效果，并且在达到同等阻燃效果的条件下，可大幅降低阻燃剂的添加量。
本发明是由A和B两种组分组成，按A∶B等于1∶2～4∶2的比例混合并发生反应，其中A组分由聚酯多元醇、聚醚多元醇、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂和复合阻燃剂组成，B组分由多异氰酸酯组成；
A组分含有40～80％(重量百分比，下同)多元醇、0.1～2％催化剂、0.1～3％发泡剂、0.1～2％泡沫稳定剂、2～40％复合阻燃剂；
复合阻燃剂由聚磷酸铵、磷酸三乙酯、空心微珠，其粒度为40N～3000目、可膨胀石墨，其粒度为-400目～400目、铁或铜的氧化物组成；
复合阻燃剂含有10～60％的聚磷酸铵、1～10％磷酸三乙酯、5～60％空心微珠、1～50％可膨胀石墨、1～10％铁或铜的氧化物；
空心微珠是空心玻璃微珠或空心陶瓷微珠。
体系混合反应的生成物和产品的预成型的密度为100～350kg/m3。
其制品可以是任何一种形状，可以是硬质也可以是软质。
A、B两组分按一定比例混合可发生反应生成硬质或软质的防火封堵材料，这种防火封堵材料的软硬度可通过调整多元醇和异氰酸酯的种类来达到。
这种双组分发泡体系可以分装在两个不同的容器里，称作防火发泡剂，使用时在施工现场混合，现场反应发泡封堵贯穿孔洞或建筑缝隙。这种防火发泡剂可以解决一些现场复杂，施工难度高的贯穿孔洞或建筑缝隙的防火封堵。
这种双组分发泡体系也可以在工厂混合反应预成型，制成具有一定几何形状的硬质或软质的防火封堵材料，称作防火发泡块，这种防火发泡块在施工时具有灵活、易于施工、节约工时等特点。
这种防火封堵材料的软硬在选择时根据现场情况而定，比如，防火封堵的位置需要有较好的结构强度，则选用硬质的，而需要有避震或降低噪音的要求时，则选用软质的。
这种双组分发泡体系的A组分里含有1～30％重量百分比的空心微珠，空心微珠具有非常好的流动性，能大大降低A组分的黏度，使得A组分的黏度与B组分的黏度更接近。这样，A、B两组分混合时，更容易混合的均匀；而且，在工厂制备制品时，更容易加工。更重要的是，空心微珠的存在使得这种防火封堵材料具有极低的热传导系数。大大提高防火封堵系统的隔热性能。
这种双组分发泡体系的A组分里含有1～40％重量百分比的可膨胀石墨，可膨胀石墨在高温下最高能达到300倍的膨胀，是一种性能优异的阻燃剂。可膨胀石墨的存在使得防火封堵材料具有3～10倍的膨胀倍率。防火封堵材料高温下的膨胀能密封火灾中电缆、管道、保温层等可燃物燃烧所留下的孔隙，阻止火灾蔓延和烟气传播。
这种双组分发泡体系及其制品因为空心微珠、聚异氰脲酸酯和可膨胀石墨的存在，以及聚异氰脲酸酯和可膨胀石墨间的协同阻燃作用，具有更好的耐火性能和隔热性能。亦即在燃烧试验中有更长时间的完整性和隔热性。换言之，使用相对较少的材料用量就能达到国家标准的一级耐火极限。
这种双组分发泡体系及其预成型制品在其制造和使用过程中不会对环境造成污染，不会产生有害物质，不会危害相关人员的健康。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步阐述。
实施例1：
购买市售的粗MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)10公斤，羟基值为420mgKOH/g左右的聚酯多元醇5公斤，粒度为400目的空心陶瓷微珠1公斤，粒度为800目的APP(聚磷酸铵)2公斤，粒度为50目的EG(可膨胀石墨)2公斤，工业级TEP(磷酸三乙酯)，工业级三氧化二铁0.2公斤，醋酸钾0.02公斤，纯净水0.03公斤，聚二甲基硅氧烷0.02公斤，三乙烯二胺0.02公斤。将除粗MDI外的所有原料混合在一起并搅拌均匀，成为A组分，B组分是粗MDI，将A和B分装在两个不同的容器里，称为防火发泡剂。现场施工时，将A和B组分在一个大容器里混合并高速搅拌30秒，然后迅速倒入需要进行防火封堵的孔洞内，1～5分钟内即可硬化。反应生成物为硬质，密度为200kg/m3左右，封堵厚度18cm，耐火极限3个小时。
实施例2：
购买市售的粗MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)70公斤，羟基值为420mgKOH/g左右的聚酯多元醇50公斤，粒度为400目的空心陶瓷微珠10公斤，粒度为800目的APP(聚磷酸铵)20公斤，粒度为50目的EG(可膨胀石墨)20公斤，工业级TEP(磷酸三乙酯)，工业级三氧化二铁2公斤，醋酸钾0.2公斤，纯净水0.3公斤，聚二甲基硅氧烷0.2公斤，三乙烯二胺0.2公斤。将除粗MDI外的所有原料混合在一起并搅拌均匀，成为A组分，B组分是粗MDI。在工厂车间里将A、B两组分在一个大容器混合并用大型高速搅拌机搅拌30秒，然后倒入一个方形的模具里反映成型。待其熟化后拆除模具，用切割机将成型制品切割成若干长0.2m，宽0.15m，高0.05m的小块，称为防火发泡块。此防火发泡块为硬质，密度为200kg/m3左右。使用时，将此长方形的防火发泡块整齐的砌入孔洞内，耐火极限3小时。
实施例3：
购买市售的粗MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)5公斤，分子量为6500的聚醚多元醇10公斤，粒度为400目的空心陶瓷微珠1公斤，粒度为800目的APP(聚磷酸铵)2公斤，粒度为50目的EG(可膨胀石墨)2公斤，工业级TEP(磷酸三乙酯)，工业级三氧化二铁0.2公斤，纯净水0.05公斤，有机锡0.01公斤，叔胺0.01公斤。将除粗MDI外的所有原料混合在一起并搅拌均匀，成为A组分，B组分是粗MDI。将A和B分装在两个不同的容器里，称为防火发泡剂。现场施工时，将A和B组分在一个大容器里混合并高速搅拌30秒，然后迅速倒入需要进行防火封堵的孔洞内，1～5分钟内即可反应完全。反应生成物为软质，密度为250kg/m3左右，封堵厚度18cm，耐火极限3个小时。
实施例4：
购买市售的粗MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)5公斤，分子量为6500的聚醚多元醇10公斤，粒度为400目的空心陶瓷微珠1公斤，粒度为800目的APP(聚磷酸铵)2公斤，粒度为50目的EG(可膨胀石墨)2公斤，工业级TEP(磷酸三乙酯)，工业级三氧化二铁0.2公斤，纯净水0.05公斤，有机锡0.01公斤，叔胺0.01公斤。将除粗MDI外的所有原料混合在一起并搅拌均匀，成为A组分，B组分是粗MDI。在工厂车间里将A、B两组分在一个大容器混合并用大型高速搅拌机搅拌30秒，然后倒入一个方形的模具里反映成型。待其熟化后拆除模具，用切割机将成型制品切割成若干长0.2m，宽0.15m，高0.05m的小块，称为防火发泡块。此防火发泡块为软质，密度为250kg/m3左右。使用时，将此长方形的防火发泡块整齐的砌入孔洞内，耐火极限3小时。
实施例5：
将实施例1中的空心陶瓷微珠用400目空心玻璃微珠替代，工业级三氧化二铁用氧化铜替代，重量不变，可得到同样性能防火发泡剂。
实施例6：
将实施例4中的空心陶瓷微珠用400目空心玻璃微珠替代，工业级三氧化二铁用氧化铜替代，重量不变，可得到同样性能防火发泡块。
Claims (8)
1、一种用于防火封堵的双组分发泡体系及其制品，其特征在于：它是由A和B两种组分组成，按A∶B等于1∶2～4∶2的比例混合并发生反应，其中A组分由聚酯多元醇、聚醚多元醇、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂和复合阻燃剂组成，B组分由至少一种多异氰酸酯组成。
2、根据权利要求1所述的一种用于防火封堵的双组分发泡体系及其制品，其特征在于：所述A组分含有40～80％(重量百分比，下同)多元醇、0.1～2％催化剂、0.1～3％发泡剂、0.1～2％泡沫稳定剂、2～40％复合阻燃剂。
3、根据权利要求1所述的一种用于防火封堵的双组分发泡体系及其制品，其特征在于：所述复合阻燃剂由聚磷酸铵、磷酸三乙酯、空心微珠，其粒度为40～3000目、可膨胀石墨，其粒度为-400～400目、铁或铜的氧化物组成。
4、根据权利要求3所述的一种用于防火封堵的双组分发泡体系及其制品，其特征在于：所述复合阻燃剂含有10～60％的聚磷酸铵、1～10％磷酸三乙酯、5～60％空心微珠、1～50％可膨胀石墨、1～10％铁或铜的氧化物。
5、根据权利要求1所述的一种用于防火封堵的双组分发泡体系及其制品，其特征在于：所述体系混合反应的生成物和产品的预成型的密度为100～350kg/m3。
6、根据权利要求4所述的一种用于防火封堵的双组分发泡体系及其制品，其特征在于：所述的空心微珠是空心玻璃微珠或空心陶瓷微珠。
7、根据权利要求1所述的一种用于防火封堵的双组分发泡体系及其制品，其特征在于：其制品可以是任何一种形状。
8、根据权利要求1所述的一种用于防火封堵的双组分发泡体系及其制品，其特征在于：制品可以是硬质也可以是软质。
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