CN1253983A - 难燃组成物 - Google Patents

Abstract

一种难燃组成物,用以添加于基材载体中,该难燃组成物主要包括膨胀性石墨、碳层形成剂、以及碳层催化剂;若使用于含羟基高磷聚合物基材载体中,本发明的难燃组成物仅需包括膨胀性石墨与碳层催化剂;当受热或火焰时,本发明可于基材载体表面形成一碳壳层,促使受热膨胀长成蠕虫状的石墨能被牢牢固持于碳壳层上,可有效抑制蠕虫状石墨四处飞散情形,且与该坚实的碳壳层形成双重绝热阻燃效果,能更有效地防火阻燃。

Description

难燃组成物

本发明是关于一种添加防火基材载体(Base)中的难燃组成物，尤其适用于以膨胀性石墨为阻燃剂的防火基材载体。本发明可以应用于涂料、黏胶、泡绵、织物、橡胶、塑胶，或含有羟基的高碳聚合物，例如聚乙然醇(PVA)、酚—甲醛树脂(Phenol-Formaldehyde Resins)、或环氧树脂(Epoxy Resins)等基材载体。

在以往的专利文献中曾经揭露：将膨胀性石墨加入涂料(日本特开平9-183978)、黏性树脂(日本特开平9-176579)、泡绵(美国专利No：4,698,369)、织物(美国专利No.5,258,216)、橡胶(日本特开平9-176498)、聚酯或聚烯(日本特开平6-25476)、或高碳高分子等基材载体(Base)中，便可具有阻燃的效果。其所应用的原理是因酸化处理过的鳞片状石墨受到火焰或高热的时候，会因石墨层间插入的酸根分子急速的向外溢散，促使各石墨层间的距离拉开而形成蠕虫状物，藉由该数以千计的蠕虫状石墨于基材载体(Base)的表面形成一对高温的绝热层，故能具有阻燃效果。

然而，膨胀后的蠕虫状石墨体积增加了100～200倍，比重减轻、强度降低，极易因火力作用或热对流而四处飞散，所形成的绝热层无法固持于基材载体上，因而降低了对基材载体(Base)内部材质的阻燃效果。发明人爰因于此，本于积极发明的精神，亟思一种可以解决上述问题的“难燃组成物”，几经研究实验终至完成此项嘉惠世人的发明。

本发明的主要目的是在提供一种难燃组成物，以便能添加于防火基材载体中有效地抑制受热膨胀的蠕虫状石黑四处飞散情形。

本发明的另一目的在提供一种难燃组成物，以使其在形成碳壳层后具有双重绝热效果，更有效地防火阻燃。

为了达成上述目的，本发明主要是利用碳层形成剂(或含羟基高碳聚合物基材载体本身)在受热及碳层催化剂的催化反应下，能于基材载体(Base)表面形成一层碳壳层，适时抓住受热膨胀长成蠕虫状的石墨。

第一种态样是于防火基材载体(Base)中添加有一种难燃组成物，该难燃组成物包括膨胀性石墨、碳层形成剂、以及碳层催化剂；以便当受热及受碳层催化剂的催化反应，促使碳层形成剂于基材载体的受热表面脱水而形成一层碳壳层，除可阻绝火源外，更可使受热膨胀长成蠕虫状的石墨能被牢牢的固持于该碳壳层上，藉以抑制蠕虫状石墨四处飞散情形；再且，藉由该坚实的碳壳层与被固持住的蠕虫状石墨所形成的双重绝热及阻燃效果，更可有效地防火阻燃。其可适用于一般防火阻燃物的基材载体例如涂料、黏胶、泡绵、织物、橡胶或塑胶等。

本发明的另一种态样特别适用于含有羟基的高碳聚合物如聚乙烯醇(PVA)、酚—甲醛树脂(Phenol-Formaldehyde Resms)、或环氧树脂(Epoxy Resins)等防火基材载体，其主要是于该含羟基高碳聚合物的防火基材载体中添加有由膨胀性石墨与碳层催化剂组成的难燃组成物；以便当受热及受碳层催化剂的催化脱水反应，促使含羟基的高碳聚合物基材载体本身直接于其受热表面形成一层碳壳层，除可阻绝火焰外，亦可以受热膨胀长成蠕虫状的石墨能被牢牢的固持于该碳壳层上，抑制蠕虫状石墨四处飞散情形；同样地，藉由该坚实的碳壳层与被固持住的蠕虫状石墨所形成的双重绝热及阻燃效果，亦可更有效地防火阻燃。

本发明的碳层形成剂可为多元醇类，例如异戊四醇、二异戊四醇、聚异戊四醇、丙三醇、三羟甲基甲烷、三羟甲基丙烷、乙二醇、丙二醇、环己二醇等其中之一或一种以上的组成。此外，该碳层形成剂亦可为多醣类，例如山梨糖醇、葡萄糖、半乳糖、果糖、阿拉伯糖、蔗糖、淀粉、糊精、果胶、果酸等其中之一或一种以上的组成。

本发明碳层催化剂可以是含磷化合物，诸如红磷、三聚氰胺焦磷酸、磷酸胍尿素、正磷酸、三聚磷酸、偏磷酸、聚磷酸、亚磷酸、六偏磷酸、聚磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢铵、偏磷酸铵、亚磷酸铵、焦磷酸铵、六偏磷酸铵、氯化磷、磷酸酐等其中之一或一种以上的组成。

以上均可达成本发明的目的与功效。由于本发明技术新颖进步，能提供产业上利用，故依法申请发明专利。

为能让贵查委员能更了解本发明的技术内容，特举数实施例说明如下。以下各实施例所举的各成分份数配比是指重量配比。

实施例一

选择多元醇类中的异戊四醇的为本发明的碳层形成剂，聚磷酸铵为碳层催化剂，将其与粉末状膨胀性石墨以配比为：膨胀性石墨20-60份、异戊四醇250100份、聚磷酸铵100份均匀混合，压成直径2cm，厚度3mm的圆形试片，使其受热或置入火焰中。首先，聚磷酸铵分解为磷酸及氨气。

此时磷酸中的H⁺离子将异戊醇中的羟基(OH^-)取出结合成水，使异戊四醇产生脱水反应，促使异戊四醇因羟基(OH^-)被驱离而相互结合成碳壳层。

磷酸+异戊四醇→水+碳壳层

燃烧后的结果为，碳壳层将数以千计长成蠕虫状的石墨牢牢地固持住，有效防止石墨飞散，可形成一耐高温的绝热层。

实施例二

本实施例所使用的组成物成分大致与上例相同，惟其将碳层催化剂改用三聚氰胺焦磷酸，且其配比亦与上例相同。均匀混合后，压成直径2cm，厚度3mm的圆形试片，使其受热或置入火焰，三聚氰胺焦磷酸亦先分解出磷酸，磷酸中的H⁺离子亦将异戊四醇中的羟基(OH^-)取出结合成水，使异戊四醇产生脱水反应，促使异戊四醇因羟基(OH^-)被驱离而相互结合成碳壳层。

燃烧后的结果为，碳壳层同样地将数以千计长成蠕虫状的石墨牢牢地固持住，有效防止石墨飞散，可形成一而高温绝热层。

实施例三

将膨胀性石墨、聚磷酸铵各4份，加入酚—甲醛树脂(Phenol-Formaldehyde Resins，一种含羟基的高碳聚合物)均匀混合后倒入模具中，经置于烘箱以150℃作熟化处理1.5小时后取出。

以酒精灯作燃烧测试，受火焰燃烧后蠕虫状石墨不飞散，且燃烧后10秒离火即熄，防火阻燃效果良好。

实施例四

将膨胀性石墨、聚磷酸铵、季戊四醇混合后加入聚甲基丙烯酸甲酯中，做成长80mm、宽40mm、厚3mm的试片，置于烘箱50℃烘干2天后取出剪裁成80mm长、宽5mm的条状试条以供测试。

以酒精灯将其点燃进行燃烧测试，受热燃烧的长成蠕虫状的石墨粉被碳壳层固持住而不飞散，且试条防火阻燃效果良好。若不移开火焰使其持续长时间燃烧，则膨胀性石墨燃烧后受碳壳层固持而形成整条定形的条状物，聚集性甚佳。

实施例五

于市售的涂料(非防火性)中添加膨胀性石墨、季戊四醇、聚磷酸铵，混合均匀后涂刷在木板上。

以火焰喷枪枪口距离木板表面15cm，火焰强度开到最大，垂直喷向涂刷的表面，其防火阻燃效果良好，且石墨粉不飞散。

实施例六

将膨胀性石墨、聚磷酸铵、季戊四醇加入聚丙烯(PP)中，利用双螺杆压出机混练，挤出成直径4mm的条状物，每一段长15mm。

做燃烧测试时，长成蠕虫状的石墨粉不飞散，且燃烧后膨胀性石墨受碳壳层固持而形成整条定形的条状物，聚集甚佳。

实施例七

在两剂型的PU发泡原材中的多元醇部份加入膨胀性石墨、聚磷酸铵和季戊四醇的混合物，混合均匀后再将多异氰酸酯等原料混入，进行发泡，并做长35cm、宽7cm、厚2.5cm的标准试片。

以火焰喷枪进行燃烧测试，其防火阻燃效果良好，且长成蠕虫状的石墨粉不飞散。

实施例八

将膨胀性石墨、季戊四醇和聚磷酸铵的混合物置入两片不织布的夹层中，将两片不织布针轧在一起，(依照CNS-10285法规))作燃烧测试，其防火阻燃效果良好、完全能通过该法规的要求，且长成蠕虫状石墨粉不飞散。

综上所陈，本发明无论就目的、手段及功效，在在均显示其迥异于习知技术的特征，为“难燃组成物”的一大突破，恳请贵审查委员明察，早日赐准专利，以嘉惠社会，实感德便。惟应注意的是，上述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (14)

1、一种难燃组成物，用以添加于基材载体中使具有防火阻燃效果，其特征在于，该难燃组成物主要包括：膨胀性石墨、碳层形成剂、以及碳层催化剂；

当受热及受碳层催化剂的催化反应，促使碳层形成剂于基材载体的受热表面脱水形成一层碳壳层，除可阻绝火源外，更可使受热膨胀长成蠕虫状石墨能被牢牢地固持于该碳壳层上，藉以抑制蠕虫状石墨四处飞散性形；再且，藉由该坚实的碳壳层与被固持住的蠕虫状石墨所形成的双重绝热及阻燃效果，可更有效地防火阻燃。

2、如权利要求1所述的难燃组成物，其特征在于，其中该碳层形成剂为多元醇类。

3、如权利要求2所述的难燃组成物，其特征在于，其中该多元醇类是选自异戊四醇甲烷、二异戊上醇、聚异戊四醇、丙三醇、三羟甲基甲烷、三羟甲基丙烷、乙二醇、丙二醇、环己二醇等其中至少一种。

4、如权利要求1所述的难燃组成物，其特征在于，其中该碳层形成剂为多醣类。

5、如权利要求4所述的难燃组成物，其特征在于，其中该多醣类是选自山梨糖醇、葡萄糖、半乳糖、果糖、阿拉伯糖、蔗糖、淀粉、糊精、果胶、果酸等其中至少一种。

6、如权利要求1所述的难燃组成物，其特征在于，其中该碳层催化剂为含磷化合物。

7、如权利要求6所述的难燃组成物，其特征在于，其中该含磷化合物可选自红磷、三聚氰胺焦磷酸、磷酸胍尿素、正磷酸、三聚磷酸、偏磷酸、聚磷酸、亚磷酸、六偏磷酸、聚磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢铵、偏磷酸铵、亚磷酸铵、焦磷酸铵、六偏磷酸铵、氯化磷、氯氧化磷、磷酸酐等其中至少一种。

8、如权利要求1所述的难燃组成物，其特征在于，其中碳层形成剂为异戊四醇，碳层催化剂为聚磷酸铵，且其与膨胀性石墨的重量配比为：膨胀性石墨20-60份、异戊四醇25-100份、聚磷酸铵100份。

9、如权利要求1所述的难燃组成物，其特征在于，其中碳层形成剂为异戊四醇，碳层催化剂为三聚氰胺焦磷酸，且其与膨胀性石墨的重量配比为：膨胀性石墨20-60份、异戊四醇25-100份、三聚氰胺焦磷酸100份。

10、如权利要求1所述的难燃组成物，其特征在于，其中其中该难燃组成物可应用的基材载体为涂料、黏胶、泡绵、织物、橡胶或塑胶。

11、一种难燃组成物，用以添加于含羟基高碳聚合物基材载体中使具有防火阻燃效果，其特征在于，该难燃组成物主要包括：膨胀性石墨、以及碳层催化剂；

当受热及受碳层催化剂的催化脱水反应，促使含羟基的高碳聚合物基材载体本身直接于其受热表面形成一层碳壳层，除可阻绝火焰外，亦可使受热膨胀长成蠕虫状的石墨能被牢牢地固持于该碳壳层上，藉以抑制蠕虫状石墨四处飞散情形；再且，藉由该坚实的碳壳层与被固持住的蠕虫状石墨所形成的双重绝热及阻燃效果，可更有效地防火阻燃。

12、如权利要求11所述的难燃组成物，其特征在于，其中其中该碳层催化剂为含磷化合物。

13、如权利要求12所述的难燃组成物，其特征在于，其中该含磷化合物可选自红磷、三聚氰胺焦磷酸、磷酸胍尿素、正磷酸、三聚磷酸、偏磷酸、聚磷酸、亚磷酸、六偏磷酸、聚磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢铵、偏磷酸铵、亚磷酸铵、焦磷酸铵、六偏磷酸铵、氯化磷、氯氧化磷、磷酸酐等其中至少一种。

14、如权利要求11所述的难燃组成物，其特征在于，其中该含羟基高碳聚合物基材载体为聚乙烯醇、酚—甲醛树脂、或环氧树脂。