CN116419963A - 膨胀材料和由其制成的制品 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种膨胀制品，该膨胀制品包括含有50重量％至92重量％的石墨和8重量％至50重量％的粘结剂的膨胀材料，并且可具有100x或更大的自由膨胀比和1.0或更小的自由膨胀纵横比。该膨胀制品可以是片材，并且可以是L形、矩形、三角形或其他形状。该膨胀制品可具有3D形状。该膨胀制品可以是用于电气箱的插入物，其表面积为电气箱后壁的表面积的75％或更小。该膨胀片材具有一定的质量，并且该质量与该电气箱的体积的比率可以为3g/100cm³或更小。制造膨胀制品的方法包括将以干重计50重量％至92重量％的石墨与8重量％至50重量％的粘结剂混合以形成混合物，将该混合物压制或模制成成形体并且干燥该成形体。

Description

膨胀材料和由其制成的制品

技术领域

本发明涉及膨胀材料以及由其制成的片材和制品。本发明还涉及用于外壳诸如电气箱的膨胀材料。

背景技术

现代建筑设计的一个重要部分是保护结构免受火灾破坏并且阻止火势在结构内蔓延。已经开发了多种防火系统，包括矿物绝缘材料、水泥喷雾、膨胀涂料、独立膨胀片材，等等。膨胀材料在暴露于热量时膨胀，并且可用于使材料和结构与热量隔离，并且通过堵塞火势蔓延的开口来减缓火势蔓延。由于加热膨胀材料的组分，诸如含碳粘结剂，一些膨胀材料产生轻质炭。一些膨胀材料诸如含有硅酸钠或石墨的膨胀材料，可以产生硬炭。膨胀材料还可包含在加热和分解时具有冷却效果的阻燃剂或化合物，诸如水合物。

壁和其他结构中的开口可由膨胀材料片材覆盖，该膨胀材料片材旨在发生火灾的情况下堵塞或密封开口。已经开发特定的膨胀产品用于电气箱内部，电气箱包括用于电线的通孔。此类产品旨在保持防火壁和包含齐平安装装置(诸如出线盒、电气柜或机械柜)的隔板的每小时评级。在每种产品的单独分类中提供了已经对材料进行评估的具体应用和安装方法。用于研究此类产品的标准是ANSI/UL 263，“建筑结构和材料的防火测试”。可以使用的另一标准是UL渗透防火测试安全标准，UL 1479(第四版，2015年)。

为了实现期望的阻燃性和每小时评级，现有的膨胀电气箱插入物通常用于覆盖电气箱的整个后壁，使得当防火插入物膨胀(受热膨胀)时，整个箱填充有膨胀材料，并且火势无法穿过箱。插入物覆盖整个后壁，因为现有材料通常仅在一个维度上表现出最大量的膨胀并且/或者仅表现出有限量的膨胀，因此在发生火灾的情况下需要大量的膨胀材料来填充箱。然而，覆盖箱的整个后壁给在箱内进行电气工作(诸如装配电缆和开关)带来了困难。另外，由于可用于电气箱的现有膨胀材料在电气箱内占据大量的空间，所以它们很难改装到现有的有线电气箱内。

需要进一步改进用于防火的膨胀材料。

发明内容

膨胀制品包括膨胀材料。膨胀材料包括50重量％至92重量％的石墨和8重量％至50重量％的粘结剂。膨胀制品可以是片材。膨胀制品可具有三维形状，具有在三个维度上延伸的主表面。膨胀材料可包含55重量％至90重量％、60重量％至90重量％、70重量％至90重量％或约80重量％的石墨。膨胀材料可包含10重量％至45重量％、10重量％至40重量％、10重量％至30重量％或约20重量％的粘结剂。膨胀材料具有100x或更大的自由膨胀比。膨胀材料具有1.0或更小的自由膨胀纵横比。

根据一个实施方案，用于具有后壁的电气箱的膨胀制品包括具有限定一定表面积的形状的膨胀片材，后壁的表面积被限定一定体积的侧壁包围。在该上下文中，表面积被理解为是指片材的一个主表面(例如，片材的一个主侧面的表面)的表面积，对于平面片材，相当于当片材平坦地放置在表面上时被片材覆盖的面积。膨胀片材包括膨胀材料。膨胀材料可包括50重量％至92重量％的石墨；以及8重量％至50重量％的粘结剂。膨胀片材的表面积可小于电气箱后壁的表面积。膨胀片材具有一定的质量，并且质量与电气箱的体积的比率可以为3g/100cm³或更小、2.5g/100cm³或更小、2.0g/100cm³或更小、1.5g/100cm³或更小、或1.2g/100cm³或更小。膨胀片材的表面积可以是电气箱后壁的表面积的75％或更小、60％或更小、50％或更小、40％或更小、30％或更小、或25％或更小。膨胀材料形成可具有0.5mm至10mm或1mm至6mm厚度的层。在加热至350℃或更高的温度时，膨胀材料能够膨胀以填充电气箱体积的90％或更多、95％或更多、98％或更多、或100％。

根据一个实施方案，将膨胀片材施加到具有被侧壁包围的后壁的外壳的方法包括将膨胀片材施加到外壳的壁中的至少一个壁上，用膨胀片材覆盖后壁的表面积的不到75％。膨胀片材可包括膨胀材料的层，该膨胀材料包含50重量％至92重量％的石墨和8重量％至50重量％的粘结剂。外壳可被设置在防火壁内。外壳可包括电气箱、灭火器箱或电梯呼梯盒。膨胀片材可具有外壳后壁表面积的60％或更小、50％或更小、40％或更小、30％或更小、或25％或更小的表面积。该方法可包括将多个不连续的膨胀片材施加到壁中的至少一个壁上，多个膨胀片材的总表面积为后壁表面积的75％或更小、60％或更小、50％或更小、40％或更小、30％或更小、25％或更小、或20％或更小。

根据一个实施方案，制造膨胀制品的方法包括将以干重计50重量％至92重量％的石墨与8重量％至50重量％的粘结剂混合以形成混合物。该方法还包括将该混合物压制或模制成成形体并且干燥该成形体。该混合物还可包括溶剂。混合物可具有40重量％至80重量％、50重量％至70重量％、或55重量％至65重量％的固体含量。成形体可以是片材。成形体可以是具有在三个维度上延伸的主表面的三维成形体。

附图说明

图1A和图1B是典型的电气箱设计的示意性顶视透视图。

图2是具有现有膨胀片材插入物的电气箱的示意图。

图3A是根据一个实施方案的用于电气箱的膨胀制品的示意性顶视图。

图3B是根据一个实施方案的具有图3A的膨胀制品的电气箱的示意性顶视透视图。

图4A是根据一个实施方案的用于电气箱的膨胀制品的示意性顶视图。

图4B是根据一个实施方案的具有图4A的膨胀制品的电气箱的示意性顶视透视图。

图5A是根据一个实施方案的用于电气箱的多个膨胀制品的示意性顶视图。

图5B是根据一个实施方案的具有图5A的多个膨胀制品的电气箱的示意性顶视透视图。

定义

除非另外指明，否则本文所使用的所有科学和技术术语具有在本领域中普遍使用的含义。本文提供的定义将有利于理解本文频繁使用的某些术语，并且不意味着限制本公开的范围。

在此使用的术语“自由膨胀比”是指当材料不被限制在空间内(即，在多个方向上自由膨胀)时，与加热前材料的初始体积相比，加热至350℃时材料的体积的增加量。例如，10x的自由膨胀比意味着在材料被加热至350℃之后的最终体积是材料的初始体积的10倍。

在此使用的术语“约束膨胀比”是指当在两个侧向维度上约束的同时在厚度(例如，高度)上自由膨胀时，与加热前材料的初始体积相比，加热至350℃时材料体积的增加量。

在此使用的术语“自由膨胀纵横比”是指当材料不被限制在空间内(即，在多个方向上自由膨胀)时，在加热至350℃时，高度相对于半径(例如，宽度)的膨胀比。1.0的自由膨胀纵横比指示材料在高度和半径上相等地膨胀。对于在一个侧向方向上的膨胀比另一个方向上的膨胀更大的材料，平均侧向膨胀可用于计算自由膨胀纵横比的半径。

除非另有说明，否则术语“聚合物”和“聚合物材料”包括但不限于有机均聚物，共聚物，诸如嵌段、接枝、无规和间规共聚物、三聚物等，以及它们的共混物和改性物。此外，除非另外明确限制，否则术语“聚合物”应包括材料的所有可能的几何构型。这些构型包括但不限于全同立构、间同立构和无规立构对称。

如在此所用的术语“基本上”具有与“显著地”相同的含义，并且可理解为将后接术语修改至少约90％、至少约95％或至少约98％。

如在此所用的术语“基本上不”具有与“显著地不”相同的含义，并且可理解为具有与“基本上”相反的含义，即，修改随后的术语不超过25％、不超过10％、不超过5％或不超过2％。

术语“约”在此结合数值使用以包括本领域技术人员所预计的测量值的正常变化，并且被理解为具有与“大约”相同的含义并且涵盖典型的误差裕度，诸如规定值的±5％。

诸如“一个”、“一种”、“该”和“所述”的术语并非旨在仅指单一实体，而是包括可用于说明的特定示例的一般类别。

术语“一个”、“一种”、“该”和“所述”可与术语“至少一个(种)”互换使用。后接列表的短语“……中的至少一个(种)”和“包含……中的至少一个(种)”是指列表中项目中的任一项以及列表中两项或更多项的任何组合。

如本文所用，术语“或”一般按其通常的意义使用，包括“和/或”，除非上下文另外清楚地指出。术语“和/或”意指所列要素中的一个或全部，或者所列要素中的任何两个或更多个的组合。

通过端点表述的数值范围包括该范围内所含的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等，或者10或更少包括10、9.4、7.6、5、4.3、2.9、1.62、0.3等)。当值的范围为“至多”或“至少”某个特定值时，该值包括在该范围内。

如本文所用，“具有”、“包括”、“包含”等等均以其开放性意义使用，并且一般是指“包括但不限于”。应当理解，“基本上由……组成”、“由……组成”等等包含在“包括”等等之中。如本文所用，当“基本上由……组成”涉及组合物、产物、方法等时，意指组合物、产物、方法等的组成要素限于所枚举的组成要素，以及对该组合物、产物、方法等的基本特性和新颖特性无实质性影响的任何其他组成要素。

词语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些有益效果的实施方案。然而，在相同的情况或其他情况下，其他实施方案也可以是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案是不可用的，并且并不旨在将其他实施方案排除在本公开(包括权利要求书)的范围之外。

为了清楚起见在本文中参照附图来描述本文提及的诸如“顶部”、“底部”、“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”的任何方向以及其他方向和取向，但是这些方向和取向并非要对实际的装置或系统或者装置或系统的用途进行限制。如本文所述的装置或系统可在多种方向和取向上使用。

具体实施方式

本发明涉及膨胀材料以及由其制成的片材和制品。本公开还涉及用于外壳中的膨胀材料，这些外壳为诸如在防火壁或其他防火结构中或上面的外壳。此类外壳的示例包括电气箱、灭火器箱、电梯呼梯盒，等等。

现有的用于电气箱的膨胀材料片材或插入物的大小通常被设定成使得它们覆盖电气箱的整个后壁。图1A和图1B中示出了示例性电气箱的示意图，并且在图2中示出了电气箱中的典型的膨胀插入物的示例。典型的电气箱20包括被限定内部体积23的侧壁22包围的后壁21。电气箱20通常还包括各种孔25和开口，以适应安装和装配，以及电线的布线。在一些情况下，如图1A所示，电气箱20可包括凸起的接地螺钉位置26。在其他情况下，其他孔25中的一个孔可用于安装接地螺钉27和接地线28，如图1B所示。如图2中可见，典型的膨胀插入物200覆盖电气箱20的后壁中的所有孔，使得更加难以接近孔以及/或者安装电气箱。

根据一个实施方案，本公开的膨胀材料在所有三个维度上具有高膨胀比。因此，膨胀材料可以相对小的量使用，同时能够在加热时填充外壳内部相对较大的体积。例如，当在电气箱中使用时，膨胀材料可以作为小片(或多个片)添加到电气箱内部，并且在加热时足以填充电气箱。电气箱通常包括用于电线和用于拧入接地螺钉的多个孔。本公开的膨胀材料可以用可进入孔并且不被膨胀片材覆盖的方式施加。

本公开的膨胀材料可形成为膨胀片材。可以将片材切割成各种形状和大小以适应不同的外壳。片材可包括可以支撑膨胀材料并且可以帮助处理片材的表层。膨胀材料还可以形成为其他形状，例如三维(“3D”)形状。所谓的3D形状是指膨胀制品具有第一主表面和相对的第二主表面，其中至少第一主表面在三个维度上延伸。例如，膨胀材料可以形成为弯曲的3D形状，诸如凹形形状(例如，杯子)、管或包括平坦部分和弯曲部分两者的形状。

根据一个实施方案，膨胀材料被提供为膨胀片材或3D形状。膨胀片材或成形体可包括膨胀材料层，并且任选地包括粘附到膨胀材料层的表层或其他层。膨胀材料可包括50重量％至92重量％的石墨和8重量％至50重量％的粘结剂。例如，膨胀材料可包括55重量％或更多、60重量％或更多、或70重量％或更多的石墨。膨胀材料中石墨的量可以为90重量％或更少，或者85重量％或更少。在一个实施方案中，膨胀材料包括约80重量％的石墨。膨胀材料可包括10重量％或更多、12重量％或更多、15重量％或更多、或18重量％或更多的粘结剂。膨胀材料可包括45重量％或更少、40重量％或更少、35重量％或更少、30重量％或更少、或25重量％或更少的粘结剂。例如，粘结剂的量可以为约20重量％。在一些实施方案中，膨胀材料由石墨和粘结剂组成。膨胀材料可以不含化学阻燃剂，诸如氢氧化铝(ATH)；氢氧化镁(MDH)；碳酸钙镁石；水菱镁矿；红磷；硼化合物，诸如硼酸盐；有机卤素化合物；酸衍生物和氯化石蜡；有机溴类，诸如十溴二苯醚(decaBDE)、十溴二苯乙烷；高分子溴化化合物，诸如溴化聚苯乙烯；溴化碳酸酯低聚物(BCO)；溴化环氧低聚物(BEO)；四溴邻苯二甲酸酐；四溴双酚；四溴双酚A(TBBPA)；六溴环十二烷(HBCD)；磷酸三聚氰胺；和聚磷酸三聚氰胺。

可以使用具有适当高膨胀能力的任何石墨。合适的石墨包括插层可膨胀片状石墨，诸如亚硫酸氢盐、硫酸、磷酸、硝酸、氯化铁或高氯酸盐插层石墨。例如，石墨可以选自按以下商品名市售的材料：ASBURY等级3772、ASBURY等级1721、ASBURY等级3721、ASBURY等级1722、ASBURY等级3335、ASBURY等级3577、ASBURY等级3570、ASBURY等级1395、ASBURY等级3558、ASBURY等级3626、ASBURY等级3494、ASBURY等级3538、NYAGRAPH 35、NYAGRAPH 200、NYAGRAPH 351、NYAGRAPH 251、NYAGRAPH KP 251、NYAGRAPH 249、NYAGRAPH 250、GRAFGUARD等级160-50N、GRAFGUARD等级160-80N、GRAFGUARD等级180-60N、GRAFGUARD等级200-100N、GRAFGUARD等级210-200N、GRAFGUARD等级220-50N、GRAFGUARD等级220-80N、GRAFGUARD等级250-50N、GRAFGUARD等级280-50N，或它们的组合。在一个实施方案中，石墨包括ASBURY等级3772、ASBURY等级1721、NYAGRAPH 351，或它们的组合。

可以使用与在膨胀材料中使用相容并且不干扰膨胀性质的任何粘结剂。例如，粘结剂可包括聚乙酸乙烯酯(PVA)、乙酸乙烯酯丙烯酸类、乙烯基丙烯酸类、丙烯酸类聚合物、弹性体和共聚物、聚氯丁二烯、聚氨酯分散体、聚乙烯醇(PVOH)、乙酸乙烯酯聚合物(PVA)和共聚物(PVAC)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、天然橡胶胶乳和合成弹性体，诸如苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)或聚氨酯(PUR)和改性苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、聚氯乙烯(PVC)、由单体乙酸乙烯酯、乙烯和丙烯酸酯产生的聚合物和共聚物；由单体乙酸乙烯酯和乙烯产生的聚合物和共聚物；由单体乙烯和丙烯酸酯产生的聚合物和共聚物；或它们的组合。优选地，粘结剂包括由以下单体制备的聚合物和共聚物：乙酸乙烯酯、乙烯和丙烯酸酯；乙酸乙烯酯和乙烯；或乙烯和丙烯酸酯；或它们的组合。在一个实施方案中，粘结剂是由单体乙酸乙烯酯、乙烯和丙烯酸酯制备的聚合物或共聚物。

根据一个实施方案，膨胀材料具有80x或更大、90x或更大、100x或更大、110x或更大、或120x或更大的自由膨胀比。自由膨胀比没有期望的上限，但在实践中，自由膨胀比可以高达400x，或高达350x。膨胀材料可具有1.0或更小、0.95或更小、或0.8或更小的自由膨胀纵横比。根据一个实施方案，膨胀材料具有70x或更大、80x或更大、90x或更大、100x或更大、或110x或更大的约束膨胀比。

根据一个实施方案，膨胀片材包括膨胀材料层和粘附到膨胀材料层的一个或多个其他层。例如，膨胀片材可包括通过粘合剂粘附到膨胀材料的表层。表层可以是由聚合物膜(诸如聚丙烯、聚乙烯、PVC或聚苯乙烯膜)或纸、金属箔、非织造基质、织造基质、泡沫等或它们的任何组合制成的衬件。表层可以为膨胀材料提供支撑，从而允许其更容易被处理(例如，切割和弯曲)而不破裂。表层可以提供用于标志(诸如品牌名称和产品信息)的表面。表层可包括一层或两层粘合剂。粘合剂可设置在膨胀材料与衬件之间、设置在衬件的外表面上、或两种情况皆有。在粘合剂设置在聚合物衬件的外表面上的情况下，表层还可包括可移除的防粘衬件。可以使用任何合适的粘合剂，诸如压敏粘合剂(PSA)。

用于表层的合适的PSA的示例包括由天然橡胶、合成橡胶、苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯醚、丙烯酸类树脂、聚α烯烃、有机硅、聚氨酯或聚脲，以及它们的组合制成的粘合剂。有用的天然橡胶压敏粘合剂通常包含塑炼的天然橡胶、一种或多种增粘树脂，并且通常包含一种或多种抗氧化剂。合成橡胶粘合剂通常是橡胶状弹性体，它们是自粘性或非粘性且需要增粘剂的。自粘性合成橡胶压敏粘合剂包含，例如丁基橡胶，异丁烯与小于3％的异戊二烯的共聚物；聚异丁烯，异戊二烯的均聚物；聚丁二烯和苯乙烯/丁二烯橡胶。苯乙烯嵌段共聚物压敏粘合剂一般包含A-B型弹性体或A-B-A型弹性体，其中A表示热塑性聚苯乙烯嵌段，而B表示聚异戊二烯、聚丁二烯或聚(乙烯/丁烯)和树脂的橡胶态嵌段。聚乙烯醚压敏粘合剂一般是乙烯基甲基醚的均聚物、乙烯基乙基醚或乙烯基异丁基醚的共混物，或者乙烯基醚的均聚物与乙烯基醚和丙烯酸酯的共聚物的共混物，以实现所需的压敏粘合剂性质。根据聚合的程度，均聚物可为粘性油、发粘的软树脂或橡胶状物质。丙烯酸压敏粘合剂通常具有约-20℃或更低的玻璃化转变温度，并且可包括C₃-C₁₂烷基酯组分和极性组分，诸如丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯-乙酸乙烯酯单元、N-乙烯基吡咯烷酮和苯乙烯大分子单体。聚α烯烃压敏粘合剂，一般包含基本非交联聚合物或非交联聚合物，它们可具有在它们上面接枝的可辐射活化的官能团。聚α烯烃聚合物可为自粘的以及/或者包含一种或多种增粘材料。有机硅压敏粘合剂包括两种主要组分，即聚合物或凝胶以及增粘树脂。聚合物通常是高分子量聚二甲基硅氧烷或聚二甲基二苯基硅氧烷，其在聚合物链的末端含有残余的硅醇官能团(SiOH)，或者是包含聚二有机硅氧烷软链段和脲或草酰胺封端硬链段的嵌段共聚物。增粘树脂一般为由三甲基硅氧基基团(OSiMe3)封端并且还包含一些残余的硅醇官能团的三维硅酸盐结构。

根据一个实施方案，膨胀材料可以通过将石墨和粘结剂与溶剂混合以形成混合物，并且将该混合物压制或模制成成形体诸如片材或3D成形体来制备。该材料可以在制造过程中(在干燥之前)成型，并且可以任选地在之后以热或机械方式进一步成型。成型的混合物(例如，片材或3D成形体)可以被干燥。以干重计，混合物可包含50重量％至92重量％的石墨以及8重量％至50重量％的粘结剂。例如，以干重计，混合物可包含55重量％或更多、60重量％或更多、或70重量％或更多的石墨。以干重计，混合物中石墨的量可以为90重量％或更少，或者85重量％或更少。例如，混合物中石墨的量可以为60重量％至90重量％，或70重量％至85重量％。在一个实施方案中，以干重计，混合物包含约80重量％的石墨。以干重计，混合物可包含10重量％或更多、12重量％或更多、15重量％或更多、或18重量％或更多的粘结剂。以干重计，混合物可包含45重量％或更少、40重量％或更少、35重量％或更少、30重量％或更少、或25重量％或更少的粘结剂。例如，混合物中粘结剂的量可以为10重量％至40重量％，或者15重量％至30重量％。在一个实施方案中，以干重计，粘结剂的量为约20重量％。

在一些实施方案中，将石墨和粘结剂与溶剂混合形成分散体或乳液。混合物(例如，分散体或乳液)可具有40重量％或更大、50重量％或更大、或55重量％或更大的固体含量。混合物可具有65重量％或更小、70重量％或更小、或80重量％或更小的固体含量。例如，混合物可具有40重量％至80重量％、50重量％至70重量％、或55重量％至65重量％的固体含量。可以使用任何合适的溶剂。例如，混合物可以用水性溶剂或有机溶剂制备。在优选实施方案中，溶剂为水。

膨胀材料可形成为具有任何合适厚度的层。在许多应用中，可以使用0.5mm至10mm的厚度。膨胀材料层的厚度可以为0.5mm或更大、1mm或更大、2mm或更大、3mm或更大、或4mm或更大。膨胀材料层的厚度可以为6mm或更小、8mm或更小、10mm或更小、或12mm或更小，但可以使用甚至更大的厚度。在一些情况下，厚度可以在0.5mm至10mm、1mm至8mm或2mm至6mm的范围内。

膨胀材料可根据所需用途形成任何合适的形状和大小。在一些实施方案中，将膨胀材料形成为膨胀片材，以用于外壳中，用于诸如防火壁上或嵌入防火壁中的外壳中。例如，可以将膨胀材料成形为用于电气箱、灭火器箱或电梯呼梯盒的膨胀制品。根据一个实施方案，外壳(例如，电气箱、灭火器箱或电梯呼梯盒)具有后壁，该后壁的表面积被限定一定体积的侧壁包围，并且膨胀片材的表面积小于电气箱后壁的表面积。例如，膨胀片材的表面积可以是外壳后壁的表面积的75％或更小、60％或更小、50％或更小、40％或更小、30％或更小、或25％或更小。膨胀制品的大小被设定成使得当膨胀材料(或膨胀片材或制品)被加热至350℃或更高时，膨胀材料能够膨胀至填充外壳(例如，电气箱、灭火器箱或电梯呼梯盒)的体积的90％或更多、95％或更多、98％或更多、或100％。

外壳中提供的膨胀材料的量可被确定为相对于外壳体积的膨胀材料(或膨胀片材或制品)的质量。可以假设膨胀片材或制品的大部分质量由膨胀材料构成，并且在这种情况下表层和粘合剂的质量可以忽略不计。根据一个实施方案，膨胀材料(或膨胀片材或制品)的质量与电气箱的内部体积的比率为3g/100cm³或更小、2.5g/100cm³或更小、2.0g/100cm³或更小、1.5g/100cm³或更小、或1.2g/100cm³或更小。虽然该比率没有期望的下限(假设膨胀材料的量足以在加热时填充外壳)，但实际上该比率可以是0.8g/100cm³或更大。

在一些情况下，外壳可以是电气箱。电气箱通常具有多种大小，诸如4英寸乘4英寸(具有16平方英寸的后壁表面积)(约10cm×10cm，面积为约100cm²)、5英寸乘5英寸(具有25平方英寸的后壁表面积)(约12.5cm×12.5cm，面积161cm²)，等等。在一个示例性实施方案中，用于4英寸乘4英寸(约10cm×10cm)电气箱的膨胀制品是厚度为4mm至6mm，并且表面积为2平方英寸(约13cm²)至8平方英寸(约52cm²)或2平方英寸(约13cm²)至6平方英寸(约39cm²)的膨胀片材。膨胀制品的大小可基于电气箱的大小来确定。在一些情况下，膨胀片材的表面积可以为80cm²或更小、60cm²或更小、50cm²或更小、40cm²或更小、30cm²或更小、25cm²或更小、20cm²或更小、或15cm²或更小。膨胀片材(例如，膨胀制品)可具有12g或更小、10g或更小、8g或更小、或6g或更小的质量。

膨胀制品可以成型为容纳该制品将在其中使用的外壳。例如，膨胀制品可以是成型为矩形、正方形、三角形、圆形、椭圆形或任何其他规则、不规则、多边形或圆形形状的片材。在一些实施方案中，膨胀制品是L形的。“L形”是指制品是形状类似矩形的片材，其中一个拐角被移除(例如，切掉一个矩形)，基本上为字母L的形状。在一些实施方案中，膨胀制品具有3D形状。即，膨胀制品具有第一主表面和相对的第二主表面，其中至少第一主表面在三个维度上延伸。例如，膨胀制品可以形成圆顶或杯形，形状类似管，或包括平面和3D部分。此类3D成型膨胀制品可装配到壁中的外壳或开口中，或围绕形状诸如管道或导管。

图3A和图3B中示出了切割成L形的膨胀制品10的示例。膨胀制品10可被施加到(例如，插入到)电气箱，同时使用于电导管和螺钉的孔25中的至少一些孔暴露，包括凸起的接地螺钉位置26。

图4A和图4B中示出了切割成三角形的膨胀制品11的示例。膨胀制品11可被施加到(例如，插入到)电气箱，同时使用于电导管和螺钉的孔25中的至少一些孔暴露，包括凸起的接地螺钉位置26。

图5A和图5B中示出了切割成多个片的膨胀制品12的示例。虽然示出了圆形形状，但是也可以使用任何其他形状，诸如矩形。多片膨胀制品12可被施加到(例如，插入到)电气箱，同时使用于电导管和螺钉的孔25中的至少一些孔暴露，包括凸起的接地螺钉位置26。

根据一个实施方案，通过将一片或多片膨胀材料设置在外壳内而将膨胀材料(例如，膨胀片材或制品)施加到外壳。例如，施加可包括简单地将一片或多片膨胀材料放置在外壳内，而不将膨胀材料粘附到外壳。在一些实施方案中，施加包括将膨胀材料粘附到外壳的表面，诸如粘附到后壁、侧壁或粘附到后壁和侧壁两者。术语“侧壁”在此用于指外壳的两侧以及顶部和底部(例如，底板)。膨胀片材可通过剥离防粘衬件并且将粘合剂压到外壳表面上来施加。可以选择和施加膨胀片材，使得该片材覆盖外壳的后壁的表面积的不到75％。例如，膨胀片材可覆盖外壳后壁的表面积的60％或更小、50％或更小、40％或更小、30％或更小、或25％或更小。外壳可被设置在防火壁内。外壳可包括电气箱、灭火器箱、电梯呼梯盒等。

在一些实施方案中，膨胀片材以膨胀片材的多个不连续区段或片的形式提供，并且施加包括将多个不连续区段或片施加(例如，设置、粘附或放置)在外壳内。例如，施加可包括将多个不连续区段或片放置在外壳内部或将多个不连续区段或片粘附到外壳的壁中的至少一个壁上。膨胀片材的多个不连续部分或片材的总表面积可以为外壳后壁的表面积的75％或更小、60％或更小、50％或更小、40％或更小、30％或更小、25％或更小、或20％或更小。

根据一个实施方案，施加到外壳的膨胀材料(例如，膨胀片材或制品)，无论是作为一片还是多片施加，都具有一定的质量并且外壳具有一定的内部体积，并且质量与内部体积的比率为3g/100cm³或更小、2.5g/100cm³或更小、2.0g/100cm³或更小、1.5g/100cm³或更小、或1.2g/100cm³或更小。根据一个实施方案，选择膨胀材料的量，使得在加热至350℃或更高时，膨胀材料能够膨胀以填充外壳的内部体积的90％或更多、95％或更多、98％或更多、或100％。

根据一个实施方案，外壳是电气箱，并且施加膨胀材料(例如，膨胀片材或制品)涉及使电气箱的用于电导管和螺钉的孔暴露。换句话讲，施加膨胀片材使得它不覆盖用于电导管和螺钉的孔。用于各种开口和孔的类似容纳可以在除了电气箱之外的外壳中进行。

实施方案

以下是根据本公开的示例性实施方案的列表：

根据一个实施方案，膨胀制品包含膨胀材料，所述膨胀材料包含50重量％至92重量％的石墨；以及8重量％至50重量％的粘结剂。

实施方案2是根据实施方案1所述的膨胀制品，其中所述制品是片材。

实施方案3是根据实施方案1所述的膨胀制品，其中所述制品具有三维成形体，所述三维成形体包括在三个维度上延伸的主表面。所述制品可成形为类似凹面形状(例如，杯子)、管或包括平坦部分和弯曲部分两者的形状。

实施方案4是根据实施方案1至3中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀材料包含50重量％或更多、55重量％或更多、60重量％或更多、或者70重量％或更多的石墨；以及90重量％或更少、或者85重量％或更少的石墨。所述膨胀材料可包含55重量％至90重量％、60重量％至90重量％、70重量％至90重量％或约80重量％的石墨。

实施方案5是根据实施方案1至4中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀材料包含10重量％或更多、12重量％或更多、15重量％或更多、或18重量％或更多的粘结剂；以及/或者45重量％或更少、40重量％或更少、35重量％或更少、30重量％或更少、或25重量％或更少的粘结剂。所述膨胀材料可包含10重量％至45重量％、10重量％至40重量％、10重量％至30重量％或约20重量％的粘结剂。

实施方案6是根据实施方案1至5中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀材料具有80x或更大、90x或更大、100x或更大、110x或更大、或者120x或更大的自由膨胀比。所述自由膨胀比可以为至多400x，或至多350x。

实施方案7是根据实施方案1至6中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀材料具有1.0或更小、0.95或更小、或者0.8或更小的自由膨胀纵横比。

实施方案8是根据实施方案1至7中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀材料具有70x或更大、80或更大、90x或更大、100x或更大、或者110x或更大的约束膨胀比。

实施方案9是根据实施方案1至8中任一项所述的膨胀制品，其中所述石墨包含亚硫酸氢盐插层石墨、硫酸插层石墨或磷酸插层石墨，优选地包含亚硫酸氢盐插层石墨。所述石墨可以选自按以下商品名市售的材料：ASBURY等级3772、ASBURY等级1721、ASBURY等级3721、ASBURY等级1722、ASBURY等级3335、ASBURY等级3577、ASBURY等级3570、ASBURY等级1395、ASBURY等级3558、ASBURY等级3626、ASBURY等级3494、ASBURY等级3538、NYAGRAPH 35、NYAGRAPH 200、NYAGRAPH 351、NYAGRAPH 251、NYAGRAPH KP 251、NYAGRAPH 249、NYAGRAPH250、GRAFGUARD等级160-50N、GRAFGUARD等级160-80N、GRAFGUARD等级180-60N、GRAFGUARD等级200-100N、GRAFGUARD等级210-200N、GRAFGUARD等级220-50N、GRAFGUARD等级220-80N、GRAFGUARD等级250-50N、GRAFGUARD等级280-50N，或它们的组合。在一个实施方案中，所述石墨包括ASBURY等级3772、ASBURY等级1721、NYAGRAPH 351，或它们的组合。

实施方案10是根据实施方案1至9中任一项所述的膨胀制品，其中所述粘结剂包含含有乙酸乙烯酯丙烯酸类、乙烯基丙烯酸类、丙烯酸类或它们的组合的聚合物或共聚物，优选地包含由以下单体制备的聚合物或共聚物：乙酸乙烯酯、乙烯和丙烯酸酯；乙酸乙烯酯和乙烯；或乙烯和丙烯酸酯；或它们的组合，最优选地包含由单体乙酸乙烯酯、乙烯和丙烯酸酯制备的聚合物或共聚物。所述粘结剂可包括聚乙酸乙烯酯(PVA)、乙酸乙烯酯丙烯酸类、乙烯基丙烯酸类、丙烯酸类聚合物、弹性体和共聚物、聚氯丁二烯、聚氨酯分散体、聚乙烯醇(PVOH)、乙酸乙烯酯聚合物(PVA)和共聚物(PVAC)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、天然橡胶胶乳和合成弹性体，诸如苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)或聚氨酯(PUR)和改性苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、聚氯乙烯(PVC)、由所述单体乙酸乙烯酯、乙烯和丙烯酸酯产生的聚合物和共聚物；由所述单体乙酸乙烯酯和乙烯产生的聚合物和共聚物；由所述单体乙烯和丙烯酸酯产生的聚合物和共聚物；或它们的组合。

实施方案11是根据实施方案1至10中任一项所述的膨胀制品，所述膨胀制品还包括通过粘合剂粘附到所述膨胀材料的表层。所述表层可以是由聚合物膜(诸如聚丙烯、聚乙烯、PVC或聚苯乙烯膜)或纸、金属箔、非织造基质、织造基质、泡沫等或它们的任何组合制成的衬件。所述表层可以为所述膨胀材料提供支撑，从而允许其更容易被处理(例如，切割和弯曲)而不破裂。所述表层可以提供用于标志(诸如品牌名称和产品信息)的表面。所述表层可包括一层或两层粘合剂。可以使用任何合适的粘合剂，诸如压敏粘合剂(PSA)。用于所述表层的合适的PSA的示例包括由天然橡胶、合成橡胶、苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯醚、丙烯酸类树脂、聚α烯烃、有机硅、聚氨酯或聚脲，以及它们的组合制成的粘合剂。

实施方案12是根据实施方案11所述的膨胀制品，其中所述表层包括聚合物衬件和粘合剂，并且其中所述粘合剂可设置在所述膨胀材料与所述聚合物衬件之间、设置在所述聚合物衬件的外表面上、或两种情况皆有。在粘合剂设置在所述聚合物衬件的外表面上的情况下，所述表层还可包括可移除的防粘衬件。

实施方案13是根据实施方案1至12中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀材料形成厚度为0.5mm或更大、1mm或更大、2mm或更大、3mm或更大、或者4mm或更大的层。所述膨胀材料层的厚度可以为6mm或更小、8mm或更小、10mm或更小、或12mm或更小，但可以使用甚至更大的厚度。所述厚度可以在0.5mm至10mm、1mm至8mm或2mm至6mm的范围内。

实施方案14是根据实施方案1至13中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀材料由石墨和粘结剂组成。

实施方案15是根据实施方案1至14中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀制品不含阻燃剂，诸如氢氧化铝(ATH)；氢氧化镁(MDH)；碳酸钙镁石；水菱镁矿；红磷；硼化合物，诸如硼酸盐；有机卤素化合物；酸衍生物和氯化石蜡；有机溴类，诸如十溴二苯醚(decaBDE)、十溴二苯乙烷；高分子溴化化合物，诸如溴化聚苯乙烯；溴化碳酸酯低聚物(BCO)；溴化环氧低聚物(BEO)；四溴邻苯二甲酸酐；四溴双酚；四溴双酚A(TBBPA)；六溴环十二烷(HBCD)；磷酸三聚氰胺；和聚磷酸三聚氰胺。

实施方案16是用于具有后壁的电气箱的膨胀制品，所述后壁的表面积被限定一定体积的侧壁包围，所述膨胀制品包括：具有限定一定表面积的形状并且包含膨胀材料的膨胀片材，所述膨胀材料包含：50重量％至92重量％的石墨；以及8重量％至50重量％的粘结剂，所述膨胀片材的表面积小于所述电气箱后壁的表面积。

实施方案17是根据实施方案16所述的膨胀制品，其中所述膨胀片材具有一定的质量，并且其中所述质量与所述电气箱的所述体积的比率为3g/100cm³或更小、2.5g/100cm³或更小、2.0g/100cm³或更小、1.5g/100cm³或更小、或1.2g/100cm³或更小。

实施方案18是根据实施方案16或17所述的膨胀制品，其中所述膨胀片材的表面积为所述电气箱后壁的表面积的75％或更小、60％或更小、50％或更小、40％或更小、30％或更小、或者25％或更小。

实施方案19是根据实施方案16至18中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀片材的表面积为80cm²或更小、60cm²或更小、50cm²或更小、40cm²或更小、30cm²或更小、25cm²或更小、20cm²或更小、或者15cm²或更小。

实施方案20是根据实施方案16至19中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀制品具有12g或更小、10g或更小、8g或更小、或者6g或更小的质量。

实施方案21是根据实施方案16至20中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀材料形成厚度为0.5mm或更大、1mm或更大、2mm或更大、3mm或更大、或者4mm或更大的层。所述膨胀材料层的所述厚度可以为6mm或更小、8mm或更小、10mm或更小、或12mm或更小，但可以使用甚至更大的厚度。所述厚度可以在0.5mm至10mm、1mm至8mm、或2mm至6mm的范围内。

实施方案22是根据实施方案16至21中任一项所述的膨胀制品，其中在加热至350℃或更高时，所述膨胀材料能够膨胀以填充所述电气箱的所述体积的90％或更多、95％或更多、98％或更多、或100％。

实施方案23是根据实施方案16至22中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀片材被成型为正方形、三角形、圆形或L形。

实施方案24是将膨胀片材施加到外壳的方法，该外壳具有被侧壁包围的后壁，所述方法包括：将所述膨胀片材施加到所述外壳的所述壁中的至少一个壁上，用所述膨胀片材覆盖所述后壁的表面积的不到75％，所述膨胀片材包括膨胀材料的层，所述膨胀材料包含：50重量％至92重量％的石墨；以及8重量％至50重量％的粘结剂。

实施方案25是根据实施方案24所述的方法，其中所述外壳设置在防火壁内。

实施方案26是根据实施方案24或25所述的方法，其中所述外壳包括电气箱、灭火器箱或电梯呼梯盒。

实施方案27是根据实施方案24至26中任一项所述的方法，其中所述膨胀片材具有所述外壳后壁的表面积的60％或更小、50％或更小、40％或更小、30％或更小、或者25％或更小的表面积。

实施方案28是根据实施方案24至27中任一项所述的方法，其中所述覆盖包括将多个不连续的膨胀片材施加到所述壁中的至少一个壁上，所述多个膨胀片材的总表面积为所述后壁的表面积的75％或更小、60％或更小、50％或更小、40％或更小、30％或更小、25％或更小、或者20％或更小。

实施方案29是根据实施方案24至28中任一项所述的方法，其中将所述膨胀片材施加到所述后壁、所述侧壁、或所述后壁和所述侧壁两者。

实施方案30是根据所述实施方案24至29中任一项所述的方法，其中所述膨胀片材具有一定的质量并且所述外壳具有一定的内部体积，并且其中所述质量与所述内部体积的比率为3g/100cm³或更小、2.5g/100cm³或更小、2.0g/100cm³或更小、1.5g/100cm³或更小、或1.2g/100cm³或更小。

实施方案31是根据实施方案24至30中任一项所述的方法，其中在加热至350℃或更高时，所述膨胀材料能够膨胀以填充所述外壳的内部体积的90％或更多、95％或更多、98％或更多、或100％。

实施方案32是根据实施方案24至31中任一项所述的方法，其中所述外壳为电气箱，并且其中所述方法包括使所述电气箱的用于电导管和螺钉的孔暴露。施加所述膨胀片材包括不覆盖所述电气箱的所述孔中的至少一些孔。

实施方案33是一种制造膨胀制品的方法，所述方法包括：以干重计，将50重量％至92重量％的石墨与8重量％至50重量％的粘结剂混合以形成混合物；将所述混合物压制或模制成成形体；以及干燥所述成形体。

实施方案34是根据实施方案33所述的方法，其中所述混合物还包含溶剂。

实施方案35是根据实施方案34所述的方法，其中所述溶剂为水。

实施方案36是根据实施方案33至35中任一项所述的方法，其中将所述石墨与所述粘结剂混合包括形成乳液或分散体。

实施方案37是根据实施方案33所述的方法，其中所述混合物具有40重量％至80重量％、50重量％至70重量％或55重量％至65重量％的固体含量。

实施方案38是根据实施方案33至37中任一项所述的方法，还包括将表层粘附到所干燥的成形体。所述表层可以是由聚合物膜(诸如聚丙烯、聚乙烯、PVC或聚苯乙烯膜)或纸、金属箔、非织造基质、织造基质、泡沫等或它们的任何组合制成的衬件。

实施方案39是根据实施方案33至38中任一项所述的方法，其中所述成形体为片材。

实施方案40是根据实施方案33至38中任一项所述的方法，其中所述成形体是三维的，包括在三个维度上延伸的主表面。所述成形体可以是凹面形状(例如，杯子)、管、或包括平坦部分和弯曲部分两者的形状。

实施例

下列实施例用于示例性目的，并且无意于限制所附权利要求的范围。除非另外指明，否则实施例以及说明书的余下部分中的所有份数、百分数、比率等均按重量计。本文使用以下缩写：mm＝毫米；mm³＝立方毫米；cm＝厘米；cm²：平方厘米；cm³＝立方厘米。

实施例1

样品制备程序

通过使用以下程序制备样品A至L和对比样品C7至C9。

根据表1中列出的组成，通过在500.0mL塑料三脚架中测量可膨胀石墨和粘结剂来制备100g批料。然后在室温(约21℃)下用木刮刀混合这些材料。在充分混合后，将混合物放入铝模具中，并且在5000psi和室温下在CARVER压机中压制成片材。将压制的片材在通风烘箱中在120℃下干燥2小时。然后，在干燥的片材的两侧上施加护套带(3M^TMVENTURE TAPE^TM1585CW)。

表1.样品的组成。

使用以下材料(表2A)和设备(表2B)来制备样品。

表2A.所用材料的列表。

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表2B.所使用的设备。

测试方法

自由膨胀测试程序

使用金属模具将样品切割成圆形(除非另有说明)。记录膨胀测试前每个样品的初始直径(D_i)和高度(h_i)，以使用等式1计算样品的初始体积(V_i)。将每个圆片放入铝盘中，然后在马弗炉中在350℃下烧制15分钟。15分钟后，将膨胀样品冷却至室温，并且记录膨胀样品的直径(D_f)和高度(h_f)。使用等式2计算膨胀样品的体积(V_f)。

V_i＝πr_i ²h_i 等式(1)

其中V_i＝样品的初始体积，r_i＝样品的初始半径，并且h_i＝样品的初始高度

V_f＝πr_f ²h_f等式(2)

其中V_f＝膨胀样品的体积，r_f＝膨胀样品的半径，并且h_f＝膨胀样品的高度

约束膨胀测试程序：

使用金属模具将样品切割成圆形(除非另有说明)。记录膨胀测试前样品的初始直径(D_i)和高度(h_i)，以使用等式1计算样品的初始体积(V_i)。将每个圆片切割成四片，并且将样品的所有片放入带刻度的石英圆筒中以限制侧向膨胀。样品在马弗炉中在350℃下燃烧15分钟。15分钟后，将膨胀样品冷却至室温，并且从石英圆筒记录膨胀样品的体积(V_f)。

膨胀比

根据等式3，由样品的初始体积(V_i)和膨胀体积(V_f)的比率确定样品的膨胀比：

膨胀比＝V_f/V_i 等式(3)

膨胀纵横比

根据等式4，样品的纵横比由膨胀样品的直径(D_f)和高度(h_f)之比确定。

纵横比＝h_f/D_f等式(4)

测试和结果

通过使用自由膨胀测试程序进行表1中列出的所有样品和对比样品的自由膨胀测试。自由膨胀比和自由膨胀纵横比根据等式(3)和等式(4)从测试结果计算。结果示出于表3。通过使用约束膨胀测试程序来进行样品A和样品B以及对比样品C1至C6的约束膨胀测试。根据等式(3)从测试结果计算约束膨胀比。结果示出于表4。

表3.在350℃下持续15分钟的自由膨胀测试结果

对比样品C9在加热时形成自由流动的粉末，并且无法测量尺寸。

表4.在350℃下持续15分钟的约束膨胀测试结果

实施例2

对各种大小和形状的样品A和对比样品C1和对比样品C2的膨胀能力进行测试。样品如实施例1制备。将样品切割成正方形或圆形，大小如表5所示。将每个样品置于4英寸×4英寸×21/8英寸(约10cm×10cm×5.4cm)的金属电气箱中。在圆形样品的情况下，将四个圆置于电气箱中。根据上述自由膨胀测试程序对样品进行测试。相对于后壁的面积被计算为样品的面积除以箱后壁的面积(16英寸²，约103cm²)。通过测量在测试结束时填充有膨胀石墨的箱的百分比来计算填充体积。

结果

测试结果示出于下面的表5中。

表5.在350℃下持续15分钟的自由膨胀测试结果

本文中所引用的所有参考文献及出版物全文以引用方式明确地并入本公开中，它们可能与本公开直接冲突的内容除外。虽然本文已经例示并描述了具体实施方案，但本领域的普通技术人员将会知道，在不脱离本公开范围的情况下，可用多种另选的和/或等同形式的具体实施来代替所示出和所描述的具体实施方案。应当理解，本公开并不旨在受本文中示出的例示性实施方案和实施例的不当限制，并且此类实施方案和实施例仅以举例的方式呈现，本公开的范围旨在仅受本文中如下提出的权利要求书的限制。

Claims (40)

1.一种包含膨胀材料的膨胀制品，所述膨胀材料包含：

50重量％至92重量％的石墨；以及

8重量％至50重量％的粘结剂。

2.根据权利要求1所述的膨胀制品，其中所述制品是片材。

3.根据权利要求1所述的膨胀制品，其中所述制品包括在三个维度上延伸的主表面。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀材料包含55重量％至90重量％、60重量％至90重量％、70重量％至90重量％或约80重量％的石墨。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀材料包含10重量％至45重量％、10重量％至40重量％、10重量％至30重量％或约20重量％的粘结剂。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀材料具有100x或更大的自由膨胀比。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀材料具有1.0或更小的自由膨胀纵横比。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀材料具有90x或更大的约束膨胀比。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的膨胀制品，其中所述石墨包括亚硫酸氢盐插层石墨。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的膨胀制品，其中所述粘结剂包含含有乙酸乙烯酯丙烯酸类、乙烯基丙烯酸类、丙烯酸类或它们的组合的聚合物或共聚物，优选地包含由以下单体制备的聚合物或共聚物：乙酸乙烯酯、乙烯和丙烯酸酯；乙酸乙烯酯和乙烯；或乙烯和丙烯酸酯；或它们的组合，最优选地包含由所述单体乙酸乙烯酯、乙烯和丙烯酸酯制备的聚合物或共聚物。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的膨胀制品，还包括通过粘合剂粘附到所述膨胀材料的表层。

12.根据权利要求11所述的膨胀制品，其中所述表层包括聚合物衬件和粘合剂，并且其中所述粘合剂可设置在所述膨胀材料与所述聚合物衬件之间、设置在所述聚合物衬件的外表面上、或两种情况皆有。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀材料形成厚度为0.5mm至10mm、或1mm至6mm的层。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀材料由石墨和粘结剂组成。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀制品不含阻燃剂。

16.一种用于具有后壁的电气箱的膨胀制品，所述后壁的表面积被限定一定体积的侧壁包围，所述膨胀制品包括：

膨胀片材，所述膨胀片材具有限定一定表面积的形状并且包含膨胀材料，所述膨胀材料包含：

50重量％至92重量％的石墨；以及

8重量％至50重量％的粘结剂，

所述膨胀片材的表面积小于所述电气箱后壁的表面积。

17.根据权利要求16所述的膨胀制品，其中所述膨胀片材具有一定的质量，并且其中所述质量与所述电气箱的体积的比率为3g/100cm³或更小、2.5g/100cm³或更小、2.0g/100cm³或更小、1.5g/100cm³或更小、或者1.2g/100cm³或更小。

18.根据权利要求16或17所述的膨胀制品，其中所述膨胀片材的表面积为所述电气箱后壁的表面积的75％或更小、60％或更小、50％或更小、40％或更小、30％或更小、或者25％或更小。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀片材的表面积为40cm²或更小、30cm²或更小、25cm²或更小、20cm²或更小、或者15cm²或更小。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀制品具有12g或更小、10g或更小、8g或更小、或者6g或更小的质量。

21.根据权利要求16至20中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀材料形成厚度为0.5mm至10mm、或1mm至6mm的层。

22.根据权利要求16至21中任一项所述的膨胀制品，其中在加热至350℃或更高时，所述膨胀材料能够膨胀以填充所述电气箱的所述体积的90％或更多、95％或更多、98％或更多、或100％。

23.根据权利要求16至22中任一项所述的膨胀制品，其中所述膨胀片材被成型为正方形、三角形、圆形或L形。

24.一种将膨胀片材施加到外壳的方法，所述外壳具有被侧壁包围的后壁，所述方法包括：

将所述膨胀片材施加到所述外壳的所述壁中的至少一个壁上，用所述膨胀片材覆盖所述后壁的表面积的不到75％，所述膨胀片材包括膨胀材料的层，所述膨胀材料包含：

50重量％至92重量％的石墨；以及

8重量％至50重量％的粘结剂。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述外壳设置在防火壁内。

26.根据权利要求24或25所述的方法，其中所述外壳包括电气箱、灭火器箱或电梯呼梯盒。

27.根据权利要求24至26中任一项所述的方法，其中所述膨胀片材具有所述外壳后壁的表面积的60％或更小、50％或更小、40％或更小、30％或更小、或者25％或更小的表面积。

28.根据权利要求24至27中任一项所述的方法，其中所述覆盖包括将多个不连续的膨胀片材施加到所述壁中的至少一个壁上，所述多个膨胀片材的总表面积为所述后壁的表面积的75％或更小、60％或更小、50％或更小、40％或更小、30％或更小、25％或更小、或者20％或更小。

29.根据权利要求24至28中任一项所述的方法，其中将所述膨胀片材施加到所述后壁、侧壁、或所述后壁和所述侧壁两者上。

30.根据权利要求24至29中任一项所述的方法，其中所述膨胀片材具有一定的质量并且所述外壳具有一定的内部体积，并且其中所述质量与所述内部体积的比率为3g/100cm³或更小、2.5g/100cm³或更小、2.0g/100cm³或更小、1.5g/100cm³或更小、或者1.2g/100cm³或更小。

31.根据权利要求24至30中任一项所述的方法，其中在加热至350℃或更高时，所述膨胀材料能够膨胀以填充所述外壳的内部体积的90％或更多、95％或更多、98％或更多、或100％。

32.根据权利要求24至31中任一项所述的方法，其中所述外壳为电气箱，并且其中所述方法包括使所述电气箱的用于电导管和螺钉的孔暴露。

33.一种制造膨胀制品的方法，所述方法包括：

将以干重计50重量％至92重量％的石墨与8重量％至50重量％的粘结剂混合以形成混合物；

将所述混合物压制或模制成成形体；以及

干燥所述成形体。

34.根据权利要求33所述的方法，其中所述混合物还包含溶剂。

35.根据权利要求34所述的方法，其中所述溶剂为水。

36.根据权利要求33至35中任一项所述的方法，其中将所述石墨与所述粘结剂混合包括形成乳液或分散体。

37.根据权利要求33所述的方法，其中所述混合物具有40重量％至80重量％、50重量％至70重量％、或55重量％至65重量％的固体含量。

38.根据权利要求33至37中任一项所述的方法，还包括将表层粘附到所干燥的成形体。

39.根据权利要求33至38中任一项所述的方法，其中所述成形体是片材。

40.根据权利要求33至38中任一项所述的方法，其中所述成形体是三维的，包括在三个维度上延伸的主表面。

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