CN1694935A - 防止表面受到火的影响的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防止表面受到火的影响的方法，包括用至少约2mm的含有阻燃剂填料的聚硅氧烷组合物的涂层涂布表面，这样赋予了表面优异的室外耐久性以及耐热性和耐火性。在本发明的优选实施方式中，阻燃剂填料是蜜胺，并且聚硅氧烷组合物是一种单罐装室温可固化的组合物，其与水分接触可固化。

Description

防止表面受到火的影响的方法

                      技术领域

本发明涉及一种防止表面受到火的影响的方法，包括用至少约2mm的阻燃、耐火和耐热、可固化的聚硅氧烷组合物的涂层涂布表面。具体地说，该可固化的聚硅氧烷组合物耐火，具有优异的阻止热传递的性能，防止聚硅氧烷组合物涂布的结构受到破坏。

                      背景技术

耐火产品广泛地用于现代建筑中，除了具有阻燃性能之外，理想的耐火产品还应对大火产生的热量绝缘。它还应不散发或仅散发极少量的有毒气体。这些特征可以将在着火期间对建筑物的破坏降到最小并且保证居民有足够的时间相对安全地离开该区域。在美国专利6,387,993、6,395,815、6,444,736、6,441,122和6,433,049中描述了耐火产品的实例。

Batdorf在美国专利6,387,993中描述了使用聚乙烯基吡咯烷酮聚合物的水基阻燃组合物。该专利没有描述表面绝热性。

Tkaczyk等在美国专利6,395,815中描述了一种改进了的耐高温的适合于绝缘电线的聚硅氧烷组合物。该专利没有描述或要求该产品的防火焰或防火等级。

Touhara等在美国专利6,444,736中描述了一种用作无毒阻燃密封或涂层的聚烯烃组合物。该专利没有描述在着火期间可以将对建筑物的破坏降到最低的绝热性能。

DeMott等在美国专利6,441,122中描述了蜜胺在脲稀释的苯酚甲醛碱性可熔酚醛树脂粘合剂中的用途。该粘合剂产品仅适合于玻璃纤维而不打算用作阻燃剂。

Romaneski等在美国专利6,433,049中描述了耐火的热塑性聚硅氧烷固化产品的配方。该耐火产品产热少，但是没有描述在大火高温下的耐热性。

因此一直需要能提供一种对表面防火焰、火和热的保护。

                      发明内容

本发明提供了一种防止表面受到火的影响的方法，包括用至少约2mm的含有阻燃剂填料的聚硅氧烷组合物的涂层涂布该表面，从而提供优异的室外耐久性以及耐热性和耐火性。

在本发明的一个方面，阻燃剂填料是蜜胺。

在本发明的另一方面，聚硅氧烷组合物是单罐装室温可固化的组合物，其与水分接触可固化。

再一方面，本发明的方法使用一种单罐装室温可固化有机聚硅氧烷橡胶组合物，它包括通过将以下物质混合获得的产品：

a)约20-约60重量％的一种或多种如下式的聚二有机硅氧烷流体

                R′[(R)₂SiO]_n(R)₂SiR′

其中R是具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基或者苯基自由基，R′各自可以相同或不同，是OH或具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基或者苯基自由基，并且n是使在25℃下粘度在约1-约100,000厘泊范围的平均值，其中至少一种聚有机硅氧烷流体中的两个R′都是OH并且n是使在25℃下粘度在1,000-100,000厘泊范围内、优选在25℃下粘度在1,000-40,000厘泊范围内的平均值；

b)0-约40重量％的如下式的环状有机硅氧烷

                    [(R)₂SiO]_n

其中R是具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基或者是苯基，R可以被具有1-8个碳原子的烷基自由基任选取代，并且n的平均值为3-10；

c)5-约50重量％的一种或多种选自如下的阻燃剂填料：蜜胺、二氧化锆、二氧化铬、硼酸锌、氧化锑和剥落石墨；

d)约0-约30重量％的一种或多种无机增量填料或非增强填料；例如石英、硅藻土、硫酸钡、碳酸钙、二氧化钛等；

e)约0.5-约10重量％的无定形SiO₂增强填料，表面积为约50-300m²/g，并且粒径范围在约0.01-0.03微米；

f)约1-约10重量％的如下式的硅烷交联剂

                      RSiX

其中R是具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基或者是苯基，R可以被具有1-8个碳原子的烷基自由基任选取代，并且X是具有选自如下官能团的烷基自由基：羧基、酮肟亚氨基(ketoximino)、烷氧基、羰基和直接与硅原子相连的胺；

g)约0.2-约3重量％的有机硅烷粘合促进剂；和

h)约0.02-约3重量％的有机锡盐作为缩合催化剂。

                      附图说明

在附图中描述了本发明的优选实施方式，其中：

图1是本发明的6mm厚阻燃涂层相对于1200℃的明火的温度-时间图；和

图2是20mm厚涂层的温度-时间图。

                    具体实施方式

本发明提供了一种防止表面受到火的影响的方法，包括给该表面涂布至少约2mm的含有阻燃剂填料的聚硅氧烷组合物的涂层，从而赋予表面优异的室外耐久性以及耐热性和耐火性。

用于本发明的含有阻燃剂填料的聚有机硅氧烷组合物具有优异的耐火性、阻燃性和绝热性。当该组合物涂布到金属、混凝土和木结构上，特别是金属结构上时，由于对热绝缘而具备了优异的耐高强度火的性能。该组合物可以通过任一常用的方法例如刷、喷等涂布到这些结构上。

用于本发明的组合物包括可固化的聚有机硅氧烷和赋予该组合物优异的耐火性、阻燃性和绝热性的阻燃添加剂。

可固化的聚有机硅氧烷可以是利用单罐装或双罐装体系催化固化的任一常用的固化组合物，例如通过加成固化、高能射线诱导交联或利用水份的固化体系。

使用加成固化体系可催化聚合的聚有机硅氧烷组合物不受环境中水分的控制。尽管交联加成反应也可以在室温下进行，但是高温可以加速固化过程。基础聚合物通常是下面通式的聚二有机硅氧烷

                R″[(R)₂SiO]_n(R)₂SiR″

其中R是任选取代有1-9个卤原子的具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基，或者是任选取代有1-6个卤原子的苯基自由基，R″是一价亚烷基自由基(优选是一价乙烯基或乙烯基自由基)，并且n是使粘度在100-100,000厘泊范围的平均值。这种基础聚合物的实例是

CH₂＝CH-Si(CH₃)₂-O-Si(CH₃)₂-O------O-Si(CH₃)₂-CH＝CH₂

该加成固化体系利用交联剂聚合基础聚合物。交联剂通常是下面通式的聚二有机硅氧烷

             R[(R)(H)SiO]_m[(R)₂SiO]_nR

其中每个R可以相同或不同，是任选取代有1-9个卤原子的具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基，或者是任选取代有1-6个卤原子的苯基自由基，并且H是氢化物自由基，m和n都是整数并且其总平均值使得粘度在10-10,000厘泊范围。m的值是m+n的值的10-50％。

为了最佳交联，亚烷基自由基，优选乙烯基自由基，与氢化物自由基的比例是1∶1-6∶1。

加成固化体系的交联反应需要催化剂，通常是如下式的铂的有机金属络合物：

                 Pt[R′(SiOR)R′]₄

其中R是烷基或亚烷基，R′是亚烷基。这种铂催化剂的一个实例是铂二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物

        (CH₂＝CH-Si(CH₃)₂-O-Si(CH₃)₂-CH＝CH₂)₄Pt

加成交联是极快的反应。该反应速度可以通过减少催化剂的用量或通过使用反应抑制剂如乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷降低铂催化剂的活性来控制。

对双罐装加成固化体系也可以使用粘合促进剂来提高弹性体与该表面的粘性。粘合促进剂通常是具有以下通式的硅烷

                    R¹Si(R²O)₃

其中R¹是亚烷基自由基，优选乙烯基自由基，R²是具有1-6个碳原子的烷基自由基。

加成固化体系通常以双罐装形式提供，基础聚合物、交联剂、粘合促进剂和抑制剂作为一罐，基础聚合物和催化剂作为另一罐。将填料和颜料加入任一罐中以获得两罐中相等的粘度以便均匀混合。

尽管高温可以加速固化反应，湿固化体系通常是在室温下固化的(RTV)。该湿固化组合物可以与加成固化组合物类似以双罐装体系提供，也可以是在单个容器中含有组合物的所有组分。为了易于操作和应用，优选RTV组合物为单罐装体系。

湿固化体系通常利用羟基封端的聚有机硅氧烷作为基础聚合物。优选，基础聚合物是下面通式的一种或多种聚有机硅氧烷：

               R′[(R)₂SiO]_n(R)₂SiR′

其中R是具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基或苯基自由基，R′各自可以相同或不同，是OH、具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基或苯基自由基，并且n是使25℃下粘度在约1000-约100,000厘泊范围的平均值。至少一个R′具有反应性基团例如OH或亚烷基，优选OH，最优选两个R′都是OH。

湿固化体系利用具有如下通式的交联剂：

                      X-Si-R

其中R是烷基、亚烷基或苯基自由基(优选甲基或乙基)，并且X是具有与硅原子直接相连的官能团的烷基自由基。该官能团可以是羧基、酮肟亚氨基、烷氧基、羰基或胺。

湿固化RTV单罐装或双罐装体系常用的交联剂包括：

乙酰氧基硅烷(CH₃C(O)O)₃-Si-R释放乙酸作为固化副产物。

肟硅烷(C₂H₅(CH₃)C＝NO)₃-Si-R释放甲基乙基酮肟作为固化副产物。

烷氧基硅烷(R′O)₃-Si-R其中R′是具有1-6个碳原子的烷基自由基。它释放醇作为固化副产物。

Enoxy硅烷(CH₃C(O)CH₂)₃-Si-R释放丙酮作为固化副产物。

胺硅烷((CH₃)₂N)₃-Si-R释放胺作为固化副产物。它是不需要催化剂的反应最快的交联剂。

为了提高交联反应，通常使用催化剂。就湿固化体系而言，一种常用的催化剂是有机锡盐例如二丁基二月桂酸锡。

为了提高弹性体与其涂布的表面的粘性，可以使用粘合促进剂。粘合促进剂通常是如下式的化合物

其中R²和R³独立地选自具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基或者苯基，R可以任选被具有1-8个碳原子的烷基自由基取代，b是0-3的整数，并且R¹是具有1-10个碳原子的饱和、不饱和或芳香烃自由基，它可以任选含有一官能团。

高能射线(例如紫外线和电子束)诱导的交联也可以在丙烯酸酯官能团存在的情况下在聚二甲基硅氧烷分子的末端发生。紫外线固化体系中的交联非常快使得该方法在快速生产中很重要。

可以被紫外线固化的配方通常是单罐装体系，它在室温或高温下暴露于紫外线或高能射线中被固化。

可以紫外线固化的聚硅氧烷涂层含有在两端含丙烯酰氧基丙基官能团的聚二甲基硅氧烷。使用光引发剂例如乙基苯偶姻引发该自由基聚合反应。

聚二有机硅氧烷共聚物的分子式是

               R′[(R)₂SiO]_n(R)₂SiR″

其中R是具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基或苯基自由基，R′和R″可以相同或不同，是丙烯酰氧基丙基或甲基丙烯酰氧基丙基，并且n是使25℃下粘度在约100-约100,000厘泊范围的平均值。

除了形成聚硅氧烷弹性体所需的组分之外，该组合物还含有阻燃剂填料，该填料使得组合物具有优异的耐火性、阻燃性和绝热性。阻燃剂填料优选选自蜜胺、二氧化锆、二氧化铬、硼酸锌、氧化锑和剥落石墨。最优选阻燃剂填料是蜜胺。阻燃剂填料通常以占总组合物5-约50重量％，更优选以占总组合物约5-约30重量％，最优选以占总组合物的约8-约20重量％的浓度存在于组合物中。

除了上面的组分之外，组合物还可以包括其它任选组分例如具有增量、半增强或增强性能的其它填料、颜料和稀释剂。

其它填料可以包括二氧化硅、中空玻璃珠、石英、碳酸钙、硫酸钡、硅藻土等。其它填料在组合物中的量通常是总组合物的0-约30重量％，并取决于填料和所需性能。

为了提高将组合物涂覆到表面上时的操作性，组合物可以用不大于35重量％的稀释剂稀释。稀释剂可以是有机烃溶剂例如石脑油或者是低粘度聚有机硅氧烷例如封闭的线性低分子量有机硅氧烷或环状有机硅氧烷。优选地，为了去除挥发性有机化合物(VOC)，稀释剂是封闭的线性低分子量有机硅氧烷或环状有机硅氧烷。

本发明方法包括在要防止受到火的影响的表面涂布至少2mm厚的含有阻燃剂的聚有机硅氧烷组合物涂层，以使该表面耐火，同时阻燃剂赋予表面优异的耐传热性，防止热传递使涂布该聚硅氧烷组合物的结构遭到破坏。用常规方法例如浸、刷或喷将该组合物涂布到待保护的表面。

优选地，通过在待保护表面喷涂一次或多次阻燃组合物直到涂层达到所需厚度。涂层的厚度将取决于应用的具体要求和所需的保护水平。涂层通常具有2-50mm的平均厚度，更优选6-25mm的平均厚度，最优选约10-25mm。对于较大的厚度，优选双罐装聚有机硅氧烷，尽管使用单罐装通过多层叠加涂覆也能达到最终厚度。

在一个特别优选的实施方式中，用于本发明方法的作为防火涂层的组合物是单罐装有机聚硅氧烷橡胶组合物，该组合物含有约20-约60重量％的一种或多种如下式的聚二甲基硅氧烷流体：

                R′[(R)₂SiO]_n(R)₂SiR′

其中R是具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基或苯基自由基，R′各自可以相同或不同，是OH或具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基或苯基自由基，并且n是使25℃下粘度在约1-约100,000厘泊范围的平均值。至少一种聚有机硅氧烷流体是具有反应性基团的较高粘度硅氧烷，其中两个R′都是OH，并且n是使25℃下粘度在1,000-100,000厘泊范围、优选是使25℃下粘度在1,000-40,000厘泊范围内的平均值。聚二甲基硅氧烷可以含有少量的单甲基硅氧烷单元和例如在工业产品中发现的以杂质形式存在的少量替换了甲基自由基的其它基团，但是优选仅含聚二甲基硅氧烷的流体。

该优选实施方式的组合物可以含有低分子量的另一种线性二甲基聚硅氧烷，起组合物的粘性降低稀释剂的作用以便于将该组合物涂覆到表面上。该低分子量线性二甲基聚硅氧烷是如上述分子式的端基封闭的低聚化合物，其中R和R′可以相同或不同，独立地选自具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基或苯基自由基。n的平均值在4-24的范围内，优选在4-20的范围内。

如果组合物含有如上所述的两种不同的聚硅氧烷，那么聚硅氧烷的总量通常是约40-60重量％，其中这两种聚硅氧烷的相对量由最终涂层所需的性能决定。以聚硅氧烷流体的总重量为基础，通常每一种聚硅氧烷将以约30重量％-约70重量％的比例存在。

除了低分子量线性二甲基聚硅氧烷之外，或者代替它，组合物可以含有高达约40重量％，更优选20-30重量％的如下式的环状有机硅氧烷：

                    [(R)₂SiO]_n

其中R是具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基或者是苯基，R可以被具有1-8个碳原子的烷基自由基任选取代，并且n的平均值为3-10。优选的环状有机硅氧烷是环聚二甲基硅氧烷并且与低分子量线性二甲基聚硅氧烷相似用作稀释剂以降低组合物的粘性，便于通过喷、刷或浸涂覆。

组合物还含有5-50重量％，更优选5-30重量％的一种或多种选自如下的阻燃剂填料：蜜胺、二氧化锆、二氧化铬、硼酸锌、氧化锑、氧化铝三水合物和剥落石墨。优选，组合物含有约8-约20重量％的蜜胺作为阻燃剂填料。

组合物还可以含有无机增量填料或非强化填料。该增量填料优选选自无机材料例如中空玻璃珠、碳酸钙、硫酸钡、硅藻土、石英、结晶二氧化硅、二氧化钛、氧化铝三水合物和氧化锌。基于所需性能和组合物的最终用途来选择填料。若需要较高强度，则选择结晶二氧化硅。

组合物还含有约0.5-10重量％的无定形SiO₂增强填料，其表面积在约50-300m²/g之间并且粒径范围在约0.01-0.03微米之间。填料的比重优选是约2.2。无定形SiO₂增强填料可以不经处理或者例如用聚有机硅烷或硅烷经表面处理。

组合物还含有约1-10重量％，优选2-5重量％的交联剂，优选肟硅烷交联剂。优选肟硅烷交联剂如式RSi(ON＝CR′₂)₃，其中R和R′各自代表具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基或苯基自由基，优选烷基自由基例如甲基、乙基、丙基、丁基，或者亚烷基自由基例如乙烯基、烯丙基，或者苯基自由基。优选的R和R′是烷基或乙烯基自由基，最优选甲基和乙基自由基。

组合物还含有约0.2-3重量％的有机功能硅烷作为粘合促进剂。优选该有机功能硅烷如式

其中R²和R³独立地选自具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基或者苯基自由基，b是0-3的整数，优选0，并且R¹是具有1-10个碳原子的饱和、不饱和或芳香烃自由基，R¹还可以经选自如下的成分功能化：氨基、醚、环氧、异氰酸酯、氰基、丙烯酰氧基和酰氧基及其组合。R²和R³优选如下的烷基自由基：甲基、乙基、丙基和丁基，或者如下的亚烷基自由基：乙烯基和烯丙基。更优选R²和R³是烷基自由基，最优选甲基、乙基或丙基自由基。优选R¹是烷基，更优选R¹还用一个或多个氨基功能化。最优选的有机功能硅烷是N-(2-氨基乙基-3-氨基丙基)三甲氧基硅烷。

在所有上述的化合物中，烷基包括直链、支链或环状自由基。其中烷基是C1-8直链或支链烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、己基等等，环烷基是C3-8环烷基，例如环丙基、环丁基、环己基等等，亚烷基是C1-8亚烷基，例如乙烯基和烯丙基。上面的基团以及苯基自由基还可以通过在链或环结构中引入(视情况而定)选自如下的基团而被功能化：氨基、醚、环氧、异氰酸酯、氰基、酰氧基、酰氧基及其组合，前提是该功能化对该化合物的所需性能没有负面影响。

组合物还含有约0.02-3重量％的羧酸的有机锡盐作为缩合催化剂，它会加速组合物的老化。优选有机锡盐选自二乙酸二丁基锡、辛酸亚锡、二辛酸二丁基锡和二月桂酸二丁基锡。最优选有机锡盐是下式的二月桂酸二丁基锡：

              (C₄H₉)₂Sn(OCOC₁₀H₂₀CH₃)₂

组合物可以含有少量的其它任选组分例如颜料和其它填料，前提是加入这些组分不会使由组合物制得的硬化涂层的所需性能降低。一种常用的任选组分是颜料，优选灰色颜料，最优选其以不大于约1重量％的量存在。

用于本发明的湿固化有机聚硅氧烷组合物是在没有水分的情况下将这些组分混合在一起制得的。硅烷是易潮的并且在有水分的情况下会发生交联，因此当加入硅烷时混合物必须基本上没有自由水并保持在无水状态下，直到需要固化时。

一种优选的混合方法包括将聚硅氧烷流体与增量填料和增强填料和其它任选填料和颜料混合。之后，在氮气环境下加入肟硅烷和有机功能硅烷并混合。将有机锡盐加入到混合物中，然后将该混合物分装到密封容器中贮藏待用。

待保护的表面用组合物通过常规方法例如浸、刷或喷涂布。优选，待保护的表面是通过喷一次或多次本发明的组合物来涂布的。涂层的厚度将取决于应用的具体需要和所需的保护水平。涂层通常具有2-50mm的平均厚度，更优选具有6-25mm的平均厚度，最优选约10-25mm。如果由单罐装聚有机硅氧烷形成涂层，那么可以通过多层叠加涂覆达到最终厚度。在表面上形成涂层之后，将该表面暴露于通常环境下使涂层交联及固化。为了获得厚涂层，可以优选能够被刷或涂在表面上的触变组合物。

本发明的改进方法是赋予表面优异的耐传热性，防止热传递导致涂布聚硅氧烷组合物的结构遭到破坏而实现防止表面受到火的影响。

以下实施例用来描述本发明的优选实施方式，并证实了该涂层的有效性，但不打算以任何方式限制本发明的保护范围。

实施例I

以双罐装体系制备聚二有机二硅氧烷的耐火性组合物。

A部分

制品的A部分是通过如下制得的：将44重量％的由乙烯基自由基(CH₂＝CH-)终端的粘度为10,000厘泊的聚二甲基硅氧烷、4重量％的用六甲基二硅氮烷处理过的表面积为150m²/g的无定形二氧化硅、10重量％的结晶二氧化硅和34重量％的蜜胺混合，然后加入8重量％的有机铂催化剂并混合，直到混合物成为可流动的均匀糊剂。

B部分

制品的B部分是通过如下制得的：将85重量％的由乙烯基自由基终端的聚二甲基硅氧烷、8重量％的用六甲基二硅氮烷处理过的表面积为150m²/g的无定形二氧化硅和4重量％的其中有20mol％的甲基自由基被氢化物自由基取代的聚二甲基硅氧烷交联剂混合，然后加入2重量％的乙烯基三甲氧基硅烷粘合促进剂和1重量％的1，3-二乙烯基四甲基二硅氧烷交联抑制剂并混合，制得可流动的均匀糊剂。

将等体积的A部分和B部分混合在一起，并将其用于形成6mm均匀厚度的聚硅氧烷片，在经2小时固化。

A和B部分之一或者二者都可以用合适的稀释剂稀释以提供适合喷涂的粘度。

实施例II

通过如下制备用于耐火性的组合物：将38重量份的由羟基终端并且在25℃下粘度为3,300厘泊的聚二甲基硅氧烷、10重量份的比重为4的二氧化钛、8重量份的密度为1.5g/ml的蜜胺和38重量份的无定形二氧化硅和结晶二氧化硅填料的混合物混合，该无定形二氧化硅的比重为2.2并且表面积为150m²/g，然后在氮气环境下加入4重量份的甲基三(甲基乙基酮肟)甲硅烷、1重量份的N-(2-氨基乙基-3-氨基丙基)三甲氧基甲硅烷和0.1重量份的二月桂酸二丁基锡，并在氮气环境下充分混合至均匀稠度。

在模具中制备均匀厚度(6mm)的聚硅氧烷片并在室温和50％相对湿度下固化7天。

实施例III

UL94V可燃性试验步骤

进行UL94V试验以预测按照上面实施例制备的固化聚硅氧烷产品的可燃性等级。根据结果可以将材料分成V-1、V-1或V-2。

从按照上述实施例II制备的6mm片剪下尺寸为125mm×13mm的棒形片。边缘磨成光滑形状。

将供应到燃烧器的甲烷气调整至105mL/min的流速。调整该燃烧器产生20mm的蓝焰。垂直夹紧该棒形样品使得燃烧器的上部比样品的下端低10mm。在样品棒的下端的中心点供应火焰。火焰供应10秒钟，然后移开至距离样品150mm。记录余焰时间(t1)。火焰一停止立即将燃烧器放置在样品下面距离样品的下端10mm处10秒钟。然后移开燃烧器至距离样品150mm并记录余辉时间(t2)。

结果

t1＝0秒钟

t2＝0秒钟

UL94V-0等级要求t1≤10秒钟，t2≥50秒钟。

实施例IV

在另一试验中，将6mm钢厚钢棒涂布有6mm上述实施例II的组合物的涂层。使钢棒的涂布表面和距离150mm且约1200℃的丙烷喷灯的蓝焰上部直接接触4小时。结束后，直接暴露于火焰下的涂层区域形成硬碳，但是仍保持了结构上的完整性。整个试验没有观察到由涂层到钢棒的明显传热。

实施例V

在钢棒(60mm×5000mm×3mm)上涂布20mm和6mm厚由实施例II中的组分制备的干膜。涂布3层获得20-mm厚的涂层，涂布2层获得6-mm厚的涂层。每次间隔48小时之后进行下一次涂布以便完全固化涂层。最后涂布之后，使涂层在室温条件(20℃温度和40％相对湿度)下固化7天。

将钢棒上的涂层与丙烷喷灯的火焰接触4小时。涂层直接与温度为1200℃的蓝焰的上部接触。将一温度传感器安装在钢棒的后部，并且将相对于不同时间的温度记录在图表记录器上。

如图1和图2所示，由钢棒的后部记录的温度图显示了两个斜率。第一个斜率代表试验开始时温度急剧上升，然后缓慢上升(第二个斜率)至恒定温度。第一个斜率是由于聚硅氧烷在表面燃烧。第二个斜率表示的传热的降低是由于聚硅氧烷的燃烧表面层变成固体二氧化硅(silicone dioxide)而使得绝热性提高。

实施例VI

制备可以用紫外线固化的由单甲基丙烯酰氧基丙基终端的聚二有机硅氧烷的耐火性组合物。该组合物是通过如下制得的：将40重量份的25℃下粘度为2000厘泊的由单甲基丙烯酰氧基丙基终端的聚二甲基硅氧烷、8重量份的比重为4的二氧化钛、8重量份的密度为1.5g/ml的蜜胺和36重量份的比重为2.2并且表面积为130m²/g的无定形二氧化硅和结晶二氧化硅的混合物混合；然后加入1重量份的烯丙基三甲氧基甲硅烷和0.5重量份的乙基苯偶姻，并在氮气环境下混合至均匀稠度。为了便于喷，还可以使用稀释剂，例如环聚二甲基硅氧烷或石脑油。

在惰性环境下暴露于250-350nm波长的紫外线下，1分钟内将1000微米厚的涂层固化。

本发明的方法通过对表面涂布至少约2mm的阻燃、耐火和耐热的可固化的聚硅氧烷组合物，可以防止表面受到火的影响。结构的表面上的可固化的聚硅氧烷组合物的涂层防火，同时具有优异的耐传热性，热传递可能导致涂布有聚硅氧烷组合物的结构遭到破坏。

本发明的方法尤其用于工业、商业和常规建筑，其中重要的是防止结构的整体性可能受到火的影响。通过用按照本发明的方法制备的阻燃组合物涂布结构元件例如钢、混凝土和木杆、柱和其它部件，可以很长时间地保护建筑物的结构整体性，使得险情发生时建筑物的居住者能够离开，消防员有足够的时间控制火情，降低了结构毁坏的危险性。

本发明的组合物和方法可用于涂布各种不同的表面。这些表面包括用于建筑物的结构元件例如梁、柱、托梁等。这些结构元件可以是钢、混凝土或木头。本发明的组合物和方法尤其用于防止钢结构元件与高温火接触时的弱化。除了结构元件之外，本发明的组合物和方法还可用于涂布纺织品和其它织物，在某些情况下它们提供阻燃性也是重要的。例如，组合物可以涂布到用于制备帐篷和天棚用的帆布或其它材料上，以便在帐篷或天棚内着火时提供增加的保护。类似地，其它织物例如工业座椅等，也可以用本发明的组合物涂布。

尽管已参照具体实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员应理解的是，可以在不背离本发明的精神和范围下进行各种改变并且可以等价替换。所有这些改进都在本文所附的权利要求的范围内。

Claims (21)

1、一种防止表面受到火的影响的方法，包括将该表面涂布有至少约2mm的含有一种或多种阻燃剂填料的聚硅氧烷组合物，从而赋予表面优异的室外耐久性以及耐热性和耐火性。

2、如权利要求1的方法，其中组合物含有约5-约50重量％的阻燃剂填料。

3、如权利要求2的方法，其中阻燃剂填料是一种或多种选自如下的填料：蜜胺、二氧化锆、二氧化铬、硼酸锌、氧化锑、氧化铝三水合物和剥落石墨。

4、如权利要求3的方法，其中阻燃剂填料是蜜胺。

5、如权利要求1的方法，其中聚硅氧烷组合物是与水分接触可固化的单罐装室温可固化的组合物。

6、如权利要求5的方法，其中单罐装室温可固化的有机聚硅氧烷组合物包括通过将以下物质混合获得的产品：

a)约20-约60重量％的一种或多种如下式的聚二有机硅氧烷流体

                R′[(R)₂SiO]_n(R)₂SiR′

其中R是具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基或者苯基自由基，R′各自可以相同或不同，是OH或具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基或者苯基自由基，并且n是使25℃下粘度在约1-约100,000厘泊范围的平均值，其中至少一种聚有机硅氧烷流体中的一个或两个R′都是OH并且n是使25℃下粘度在1,000-100,000厘泊的范围内、优选在25℃下粘度在1,000-40,000厘泊的范围内的平均值；

b)0-约40重量％的如下式的环状有机硅氧烷

                    [(R)₂SiO]_n

其中R是具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基或者是苯基，R可以被具有1-8个碳原子的烷基自由基任选取代，并且n的平均值为3-10；

c)5-约50重量％的一种或多种选自如下的阻燃剂填料：蜜胺、二氧化锆、二氧化铬、硼酸锌、氧化锑、氧化铝三水合物和剥落石墨；

d)约0-约30重量％的一种或多种无机增量填料或非增强填料；

e)约0.5-约10重量％的无定形SiO₂增强填料，表面积为约50-300m²/g，并且粒径范围在约0.01-0.03微米；

f)约1-约10重量％的如下式的硅烷交联剂

                      RSiX

其中R是具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基或者是苯基，R可以被具有1-8个碳原子的烷基自由基任选取代，并且X是具有选自如下官能团的烷基自由基：羧基、酮肟亚氨基、烷氧基、羰基和直接与硅原子相连的胺；

g)约0.2-约3重量％的有机硅烷粘合促进剂；和

h)约0.02-约3重量％的作为缩合催化剂的有机锡盐。

7、如权利要求6的方法，其中交联剂是如下式的肟硅烷交联剂；

                    RSi(ONR′₂)

其中R和R′独立地选自具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基或者是苯基，R可以被具有1-8个碳原子的烷基自由基任选取代。

8、如权利要求6的方法，其中组合物中的聚有机硅氧烷流体仅是一种其中两个R′都是OH的聚有机硅氧烷流体并且环状有机硅氧烷占约20-约30重量％。

9、如权利要求8的方法，其中粘合促进剂是如下式的化合物

其中Me是甲基自由基。

10、如权利要求9的方法，其中有机锡盐是选自如下的羧酸有机锡盐：二乙酸二丁基锡、辛酸亚锡和二辛酸二丁基锡。

11、如权利要求10的方法，其中羧酸的有机锡盐是如下式的化合物

            (C₄H₉)₂Sn(OCOC₁₀H₂₀CH₃)₂。

12、如权利要求1的方法，对紫外线或高能射线固化体系而言，其中组合物含有20-70％的如下式的聚二有机硅氧烷

                 R′[(R)₂SiO]_n(R)₂SiR″

其中R是具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基或苯基自由基，R′和R″可以相同或不同，是丙烯酰氧基丙基或甲基丙烯酰氧基丙基，并且n是使在25℃下粘度在约100-约100,000厘泊范围的平均值。

13、如权利要求12的方法，其中使用0.25-5％的乙基苯偶姻作为光引发剂。

14、如权利要求13的方法，其中使用1-5％的烯丙基三甲基甲硅烷作为粘合促进剂。

15、如权利要求14的方法，其中组合物含有约5-约50重量％的阻燃剂填料。

16、如权利要求15的方法，其中阻燃剂填料是一种或多种选自如下的填料：蜜胺、二氧化锆、二氧化铬、硼酸锌、氧化锑、氧化铝三水合物和剥落石墨。

17、如权利要求16的方法，阻燃剂填料是蜜胺。

18、如权利要求1的方法，就双罐装加成固化体系而言，其中组合物含有30-80重量％的如下式的聚二有机硅氧烷

                 R″[(R)₂SiO]_n(R)₂SiR″

其中R是任选取代有1-9个卤原子的具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基，或者是任选取代有1-6个卤原子的苯基自由基，R″是一价亚烷基自由基(优选是一价乙烯基或乙烯基自由基)，并且n是使粘度在100-100,000厘泊范围的平均值。

19、如权利要求18的方法，其中组合物含有1-12重量％的如下式的聚二有机硅氧烷交联剂

             R[(R)(H)SiO]m[(R)₂SiO]_nR

其中每个R可以相同或不同，是任选取代有1-9个卤原子的具有1-8个碳原子的一价烷基或亚烷基自由基，或者是任选取代有1-6个卤原子的苯基自由基，并且H是氢化物自由基，m和n都是整数并且其总平均值使得粘度在10-10,000厘泊范围，m的值是m+n的值的10-50％。

20、如权利要求18的方法，其中组合物含有0.5-3％的如下式的粘合促进剂

                    R¹Si(R²O)₃

其中R¹是亚烷基自由基，优选乙烯基自由基，R²是具有1-6个碳原子的烷基自由基。

21、如权利要求18的方法，其中总组合物含有2-14重量％的铂二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物作为催化剂。