CN101107342A - 防火剂 - Google Patents

Abstract

一种防火剂用于减少可燃材料燃烧的危险。这种防火剂具有至少一种碳供体和一种含磷酸。在火灾时这种防火剂形成用以保护可燃材料的填充物。

Description

防火剂

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的防火剂以及根据权利要求13前序部分所述的用于减小可燃物质燃烧危险的方法。

背景技术

DE 29 10 595 C2公开了一种耐火混合成型体，这种混合成型体上涂附有膨胀剂。这种膨胀剂由碳组分，尤其是糖、催化剂、发泡剂和球形填充材料构成。这种膨胀剂在180℃以上的温度下产生泡沫，这种泡沫在混合成型体的一定时间内阻挡火焰前沿。但是这种膨胀剂的缺点是：在大约300℃以上的高温时会自燃，因而在燃烧时间长温度高的火灾情况下会失去防火作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防火剂，即便在可燃材料表面已经损坏的情况下，这种防火剂依然具有对高燃烧温度可靠的防火作用。

根据本发明，上述任务由权利要求1特征以及权利要求13的步骤实现。

根据权利要求1的防火剂基本上由两种主要成分组成，即碳供体和含磷酸。这种含磷酸在碳供体上具有一种主要的催化作用，利用这种作用碳在很高温度下，例如在火灾情况下，转化成一种填充剂。这种填充剂只由碳构成，但也是那种在高温下不会燃烧的大分子。在火灾时，在可燃材料上形成一层填充剂层，这种填充剂层阻止了在可燃材料上以及点燃可燃材料的燃烧。假如所形成的填充剂层局部损坏，则在该层之下形成新的填充剂层。依此方式，在火灾时保护可燃材料自燃。在火灾中可燃材料的上表面会被损坏，尤其是会被弄脏，但是这种方法会可靠地阻止火焰的大面积扩张。尤其是在有燃烧危险的区域中，例如化学设备，尤其是在运输工具领域，特别是在飞机中，防止火焰大面积扩张具有非常重要的意义。在这些地方至今为止都不可能使用可燃材料，例如木材、纸或热塑性塑料，因为这些东西会增加燃烧危险。因此要求避免使用贵重的材料。利用本发明的防火剂可以在上述有燃烧危险的场合使用价格适宜的建筑材料。另一个采用这种防火剂的场合是预制房建筑，这时通常使用木材作为支承物。利用本发明的防火剂，这种建筑基本上变的安全了。业已证明，醇是一种碳供体。在填充中这种多元醇的转化时，磷酸仅仅起到催化剂的作用，此时将水从碳供体中分离出来。这些水变成水蒸气进入周围环境中，且同时对可燃材料起到希望的冷却作用。

根据权利要求2，已知磷酸、膦酸和亚磷酸是非常好的催化剂。这些物质直接对碳供体产生影响，而不必先进行化学转化。

当含磷酸至少包括一个氨基时，根据权利要求3，便于在火灾中形成最有效的填充。因此，含磷酸能够与大量的酸基结合，尽管此时相对紧密的形成分子。酸基的结合对是氮原子，并且在火灾的时候在含磷酸分解时通过脱氧在火焰上形成一种附加的去氧效果。

根据权利要求4，氨基二烷基磷酸、氨基二烷基膦酸、氨基二烷基亚磷酸、氨基三烷基磷酸、氨基三烷基膦酸或氨基三烷基亚磷酸可以作为含磷酸。

氨基二甲基磷酸、氨基二甲基膦酸、氨基二甲基亚磷酸、氨基三甲基磷酸、氨基三甲基膦酸和氨基三甲基亚磷酸具有很高的势能，将碳供体转化成填充剂，并根据权利要求5优选作为含磷酸。

假如根据权利要求6碳供体由多元醇构成，便可以非常有效地将碳供体转化成填充剂。

为了更好地形成填充，根据权利要求7碳供体由碱金属化合物组成是适宜的。在形成填充时，碱金属的作用尚不清楚，但可以接受的是碱金属具有催化性质。

根据权利要求8，特别强调了将钠作为碱金属的特殊效果。

根据权利要求9，为了实现尽可能优选地构成填充，碳供体具有一种烷烃结构，该结构具有至少5个，最好至少7个碳原子。当烷烃的链短时，产生填充的作用比较弱。基本上对于碳结构的长度没有上限。但是，非常长的碳结构会导致很高的分子量，这时就不能很好地将碳供体涂附在可燃材料上。在碳链具有15个以上碳原子的时候这种缺点尤为明显。

权利要求10给出了一个特别有利的碳供体。这种碳供体具有一种碳结构，对于这种碳结构，每一个碳原子都具有一个从-OH和碱金属基团的列表中选出的功能基团。利用这种方式可以使每一个烷烃结构的碳原子与碱金属和水或一方面与氢另一方面与-OH基团结合。在与磷酸催化反应的时候，氢和-OH基团被分离并形成水，从而通常保留烷烃链并形成所需的填充物。通过对烷烃结构的碳原子的功能基团的选择，就可以产生非常有效的分离水的化学反应以及由此而来的优选地形成填充物。这将降低形成填充物的活化能量，从而优选地通过防火剂对可燃材料进行保护。

根据权利要求11，防火剂还另外包括氨，氨可以非常好地改善磷化合物和碳供体相互之间的溶解性。这对于实现磷化合物的优选催化作用是非常重要的。

为了最有效地将这种防火剂涂附在可燃材料上，根据权利要求12，将其置入含水溶液中。这样就很容易将其喷涂在可燃材料上。作为一种变化，也可以将水状的防火剂直接与可燃材料混合，在流体相中一直保持这种状态。

根据权利要求13的方法，为了减小可燃材料燃烧的危险在可燃材料上涂附防火剂，这种防火剂在火灾时在可燃材料的表面形成一种填充层。这种填充层非常难于燃烧，从而可以在火灾时可靠地保护可燃材料。假如这种填充层局部损坏，则这种防火剂便在损坏层下面形成新的填充层，从而有效地保护可燃材料。填充层以网状形式涂附在被保护体的表面上。网的网格宽度不大于2μm，因此火焰不会进入被保护体的上表面。利用这种方法，很少的填充量就足以保护被保护体了。这又进一步导致，很少量的防火剂就足以构成有效的保护。

根据权利要求14，利用碳供体与磷化合物的化学反应生产这种防火剂。这种化学反应是在很高温度下，即火灾时的温度下进行的。

为了简单地将这种防火剂涂附在可燃材料上，根据权利要求15，将其在含水溶液、乳液或悬浮液中喷涂在可燃材料上。尽管对可燃材料保护的要求非常高，但这在技术上还是非常简单的，并且可以合理的价格实施。

作为一种变换或附加地可以根据权利要求16将防火剂与可燃材料混合，从而在一个共同的体积中对可燃材料实施非常有效的保护。这在可燃材料可能断裂，从而产生新的未受保护的表面的情况而言是非常重要的。

根据权利要求17可以非常简单的实现上述方法。据此，在固化之前，使至少部分为流体状的可燃材料与防火剂混合。如果可燃材料是聚合物，则可以将防火剂混入含有单体和聚合反应助剂的未聚合的流体中。在聚合反应之后，这种聚合物便在整个体积中由防火剂予以保护。

根据权利要求18，将防火剂与粘接剂混合是非常有益的。这种粘接剂例如可以是胶、粘接材料或合成树脂，它们将可燃材料的固体部分，例如橡胶颗粒或锯末粘接在一个固体的基层上。

具体实施例

一种溶液包括：

所述量为重量百分比。另外，溶液中作为碳供体包含与上述量无关的葡庚糖酸钠

这种溶液被喷涂在一种压制板材上。在其上表面干燥后，这种压制板材在1200℃的火焰直接燃烧下不会燃烧。

优选的配方可以根据所使用的份额在很宽的范围内变化。对于上述的组成部分可以使用1至50份。另外，防火剂还可以包括

一种润湿剂，以便更好地将表面润湿上，或者包括一种例如烷基胺的增稠剂。

在火灾发生时，在很高的温度下发生下列反应：

Claims (18)

1.用于降低可燃材料的燃烧危险的防火剂，防火剂至少具有碳供体和至少一种含磷酸，其特征在于，碳供体具有一种醇。

2.如权利要求1所述的防火剂，其特征在于，含磷酸至少具有磷酸、膦酸或亚磷酸。

3.如权利要求1或2所述的防火剂，其特征在于，含磷酸具有至少一种有机化合物，该有机化合物由至少一种根据权利要求2的酸和至少一种氨基组成。

4.如权利要求3所述的防火剂，其特征在于，含磷酸具有至少一种氨基二烷基和/或氨基三烷基-磷酸、-膦酸和/或-亚磷酸。

5.如权利要求4所述的防火剂，其特征在于，含磷酸具有至少一种氨基二甲基和/或氨基三甲基-磷酸、-膦酸和/或-亚磷酸。

6.如前述权利要求之一所述的防火剂，其特征在于，碳供体具有一种最好是多元醇。

7.如权利要求6所述的防火剂，其特征在于，碳供体具有一种碱金属化合物。

8.如权利要求7所述的防火剂，其特征在于，碱金属是钠。

9.如权利要求1至8之一所述的防火剂，其特征在于，碳供体具有一种具有5个，最好是7个碳原子的烷烃结构。

10.如权利要求9所述的防火剂，其特征在于，碳供体的每一个碳原子具有至少一个功能基团，该功能基团从-OH和碱金属基团中选出。

11.如权利要求1至10之一所述的防火剂，其特征在于，防火剂含有氨水。

12.如权利要求1至11之一所述的防火剂，其特征在于，防火剂在涂覆到可燃材料上之前处于水溶液、乳液或悬浮液中。

13.用于减少可燃材料燃烧危险的方法，其特征在于，将防火剂涂覆在可燃材料上，防火剂在火灾时在可燃材料表面上形成网眼宽度不大于2μm的网状的填充层。

14.如权利要求13所述方法，其特征在于，通过碳供体与磷化合物的化学反应产生填充层。

15.如权利要求13或14所述方法，其特征在于，防火剂在水溶液、乳液或悬浮液中被喷涂到可燃材料上。

16.如权利要求13至15之一所述方法，其特征在于，防火剂被混入可燃材料中。

17.如权利要求16所述方法，其特征在于，在硬化之前，可燃材料以至少部分流体的形式与防火剂混合。

18.如权利要求17所述方法，其特征在于，防火剂与粘接剂混合。