防火聚氨酯材料和防火結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及防火聚氨酯材料和防火結(jié)構(gòu)。特別地，本發(fā)明涉及一種防火聚氨酯材料，其包含發(fā)泡聚氨酯本體、防火無機粉體和中空結(jié)構(gòu)。該中空結(jié)構(gòu)的密度小于約0.1g/cm3，且該中空結(jié)構(gòu)的材料選自聚合物、玻璃和陶瓷。根據(jù)本發(fā)明的防火聚氨酯材料具有極佳的防火效果。本發(fā)明還提供一種防火結(jié)構(gòu)。
【專利說明】防火聚氨酯材料和防火結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種防火材料。特別是，本發(fā)明提供一種具有防火特性的聚氨酯材料和防火結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]聚氨酯材料為廣泛利用的聚合物材料，在日常生活食衣住行各方面幾乎皆可見其制品，尤其是發(fā)泡聚氨酯更是其中一重要的材料，發(fā)泡聚氨酯可于模具內(nèi)發(fā)泡，因而可制得所需形狀的物品，例如作為建筑物裝潢常見的線板、飾板或裝飾件，以取代耗時、耗力、成本高昂、且重量極重的石材或木材，為現(xiàn)今室內(nèi)裝潢的一主力材料。
[0003]然而此等發(fā)泡聚氨酯材料當(dāng)作用裝潢材料時，面臨防火消防方面的重大考驗，由于聚氨酯材料本身 并不具有防火特性，當(dāng)接觸到火源時?？焖僦鹑廴?，并使災(zāi)情擴大，因此改進發(fā)泡聚氨酯材料使其具有防火特性為此領(lǐng)域中的重大課題。
[0004]現(xiàn)今改善發(fā)泡聚氨酯材料的防火特性為于聚氨酯材料中添加足量的防火粉體，例如氫氧化鋁、氮系防火成份如三聚氰胺，其遇熱釋放氮氣與氨氣降低可燃氣體濃度、磷系防火成份如聚磷酸銨，其遇熱后產(chǎn)生偏磷酸使有機物脫水、碳系防火成份如季戊四醇。然而此等成份的添加雖可明顯改善發(fā)泡聚氨酯材料的防火特性，但聚氨酯材料的發(fā)泡性卻同時大幅降低，無法完全充滿發(fā)泡模具的模穴內(nèi)的所有角落，因此無法制得精致的表面細節(jié)。此外，發(fā)泡聚氨酯材料因前述防火成份的添加，亦使材料的整體重量增加，同時不利于室內(nèi)裝潢的利用。
[0005]因此，本領(lǐng)域中亟需提出可同時兼顧發(fā)泡聚氨酯材料的發(fā)泡性和改進重量的防火聚氨酯材料及防火結(jié)構(gòu)，以利于各應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明并用防火無機粉體和中空結(jié)構(gòu)，開發(fā)可同時兼顧發(fā)泡聚氨酯材料的發(fā)泡性和改進重量的防火聚氨酯材料和防火結(jié)構(gòu)，從而可應(yīng)聚氨酯材料各應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展要求。
[0007]因此，本發(fā)明涉及一種聚氨酯材料，其包含:
[0008]發(fā)泡聚氨酯本體；
[0009]防火無機粉體；和
[0010]中空結(jié)構(gòu)，其中該中空結(jié)構(gòu)的密度小于約0.lg/cm3，且該中空結(jié)構(gòu)的材料選自聚合物、玻璃和陶瓷。
[0011]本發(fā)明還提供一種防火結(jié)構(gòu)，其包含:
[0012]一致密層,其包含發(fā)泡聚氨酯；和
[0013]一主體摻雜層，其包含發(fā)泡聚氨酯摻雜防火無機粉體和中空結(jié)構(gòu)，其中該中空結(jié)構(gòu)的密度小于約0.lg/cm3，且該中空結(jié)構(gòu)的材料選自聚合物、玻璃和陶瓷。
【具體實施方式】[0014]本發(fā)明涉及一種聚氨酯材料，其包含發(fā)泡聚氨酯本體、防火無機粉體和中空結(jié)構(gòu)。該中空結(jié)構(gòu)的密度小于約0.lg/cm3，且該中空結(jié)構(gòu)的材料選自聚合物、玻璃和陶瓷。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的發(fā)泡聚氨酯本體為聚氨酯材料的主體部分，其具體的發(fā)泡程度、發(fā)泡密度和/或泡沫大小應(yīng)該視所應(yīng)用的目的而定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可依據(jù)目的制得該發(fā)泡聚氨酯本體。該發(fā)泡聚氨酯本體的用量可依據(jù)所需的防火性質(zhì)、發(fā)泡性及材料的重量而定，在本發(fā)明的一個優(yōu)選【具體實施方式】中，該發(fā)泡聚氨酯本體的含量為約30%至約40%，以重量計。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的防火無機粉體為具防火阻燃效果的無機粉體，優(yōu)選地，該防火無機粉體為可降低材料的熱總釋放量的粉體，在本發(fā)明的【具體實施方式】中，防火無機粉體選自硼酸鋅、石墨、氫氧化鎂、氫氧化鋁、碳酸鈣、硅灰、粘土、多面體低聚倍半硅氧烷(P0SS)、已膨脹的石墨烯及其混合物。在本發(fā)明的優(yōu)選【具體實施方式】中，該防火無機粉體為遇熱可釋放結(jié)晶水的晶體，如氫氧化鎂或氫氧化鋁。在本發(fā)明的另一優(yōu)選【具體實施方式】中，該防火無機粉體為遇熱可釋放二氧化碳的晶體，如碳酸鈣或硼酸鋅。在本發(fā)明的再一優(yōu)選【具體實施方式】中，該防火無機粉體為遇熱可釋放二氧化碳的粉體，如碳酸鈣、硼酸鋅或已膨脹的石墨烯，其中已膨脹的氧化石墨烯為層狀結(jié)構(gòu)，其官能團經(jīng)加熱后可釋放二氧化碳，而使各層間的距離增加，從而可更進一步避免火源接觸發(fā)泡聚氨酯本體。在本發(fā)明的一個更優(yōu)選【具體實施方式】中，該防火無機阻燃粉體為氫氧化鋁。
[0017]該防火無機粉體的用量可依據(jù)所需的防火性質(zhì)、發(fā)泡性和材料的重量而定，在本發(fā)明的一個優(yōu)選【具體實施方式】中，該防火無機粉體的含量為約50%至約60%，以重量計。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的中空結(jié)構(gòu)是指中心具有一空間的結(jié)構(gòu)，其特征在于該中空結(jié)構(gòu)的密度小于約0.lg/cm3，因該中空結(jié)構(gòu)的中心具有一空間，故其密度低，優(yōu)選地，該中空結(jié)構(gòu)的密度小于約0.05g/cm3 ;更優(yōu)選小于約0.03g/cm3 ;甚至更優(yōu)選從約0.05g/cm3至約0.03g/cm3。雖不愿為理論所限制，但相信該中空結(jié)構(gòu)因其密度低，故可減輕材料的整體重量，且可使發(fā)泡聚氨酯本體的使用量減少，并可因發(fā)泡聚氨酯本體的使用量減少而使材料中有機成分降低，而減少材料的熱總釋`放量，而達到防火目的。另一方面，還因該中空結(jié)構(gòu)的密度低，于發(fā)泡時可先充滿模具的模穴，特別是精致的表面細節(jié)部分，還克服了【背景技術(shù)】中因添加防火成份而使聚氨酯材料的發(fā)泡性大幅降低，無法完全充滿發(fā)泡模具的模穴內(nèi)的所有角落的缺點。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的中空結(jié)構(gòu)的材料選自聚合物、玻璃和陶瓷，本領(lǐng)域技術(shù)人員可將此類材料制得中心具有空間的中空結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一個【具體實施方式】中，該中空結(jié)構(gòu)為聚合物材料，且選自發(fā)泡聚苯乙烯和發(fā)泡聚苯丙烯。在本發(fā)明的另一【具體實施方式】中，該中空結(jié)構(gòu)為玻璃材料，經(jīng)燃燒，玻璃高溫熔融產(chǎn)生膠結(jié)，也可保護發(fā)泡聚氨酯本體不與火源接觸，進一步提升防火效果。
[0020]該中空材料的形狀及大小并無特殊限制，但是為配合該聚氨酯材料的各項性質(zhì)，該中空結(jié)構(gòu)的粒徑優(yōu)選小于約5mm,更優(yōu)選為約Imm至約5mm。
[0021]該中空結(jié)構(gòu)的用量可依據(jù)所需的防火性質(zhì)、發(fā)泡性和材料的重量而定，在本發(fā)明的一個優(yōu)選【具體實施方式】中，該中空結(jié)構(gòu)的含量為約0.5%至約5%，以重量計。
[0022]在本發(fā)明的一個優(yōu)選【具體實施方式】中，該聚氨酯材料可進一步包含其他防火成份，其具體實例為氮系防火成份如三聚氰胺、磷系防火成份如聚磷酸銨、碳系防火成份如季戊四醇。
[0023]在本發(fā)明的一個優(yōu)選【具體實施方式】中，該聚氨酯材料進一步包含助劑，以增進該組合物的各式性質(zhì)。該助劑的種類、成分和含量可依需要而定，例如為分散劑、隔熱劑、結(jié)構(gòu)補強劑、粘結(jié)劑、界面活性劑、色料、染料、抗龜裂劑、防水劑、抗紫外線劑、抗菌劑、抗霉劑或成碳劑。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的聚氨酯材料，可應(yīng)用于各式發(fā)泡聚氨酯材料的領(lǐng)域，其優(yōu)選應(yīng)用于建筑材料，更優(yōu)選應(yīng)用于室內(nèi)裝潢的建筑材料，甚至更優(yōu)選應(yīng)用于線板、飾板或裝飾件。
[0025]本發(fā)明還提供一種防火結(jié)構(gòu)，其包含:一致密層，其包含發(fā)泡聚氨酯；和一主體摻雜層，其包含發(fā)泡聚氨酯摻雜防火無機粉體和中空結(jié)構(gòu)，其中該中空結(jié)構(gòu)的密度小于約
0.lg/cm3,且該中空結(jié)構(gòu)的材料選自聚合物、玻璃和陶瓷。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的該防火結(jié)構(gòu)是由該聚氨酯材料所形成的，因該中空結(jié)構(gòu)的密度低，于發(fā)泡時摻雜發(fā)泡聚氨酯和防火無機粉體可先充滿模具的模穴，而形成該主體摻雜層，優(yōu)選位于該防火結(jié)構(gòu)的表面，之后該發(fā)泡聚氨酯主體再行發(fā)泡于模穴內(nèi)，因該發(fā)泡聚氨酯主體成份單純，故形成該致密層。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的中空結(jié)構(gòu)可將熱總釋放量自約16MJ/cm2至約24MJ/cm2大幅降低至于約8MJ/cm2，符合現(xiàn)今法規(guī)對防火材料的要求，且經(jīng)燃燒測試時，其表面并不貫穿，可知該主體摻雜層可充分保護該致密層不接觸火源，故該致密層僅因高溫而熔融，而不起火燃燒，而作為優(yōu)秀的防火結(jié)構(gòu)。
[0028]茲以下列實施例予以詳細說明本發(fā)明，而并不意味本發(fā)明僅局限于這些實施例所公開的內(nèi)容。
[0029]實施例
[0030]根據(jù)下表1的成分配制防火組合物:
[0031]表1:
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種聚氨酯材料，其中該聚氨酯材料包含: 發(fā)泡聚氨酯本體； 防火無機粉體；和 中空結(jié)構(gòu)，其中該中空結(jié)構(gòu)的密度小于約0.lg/cm3，且該中空結(jié)構(gòu)的材料選自聚合物、玻璃和陶瓷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯材料，其中該防火無機粉體選自硼酸鋅、石墨、氫氧化鎂、氫氧化鋁、碳酸鈣、硅灰、粘土、多面體低聚倍半硅氧烷POSS、已膨脹的石墨烯及其混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯材料，其中該中空結(jié)構(gòu)選自發(fā)泡聚苯乙烯和發(fā)泡聚苯丙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯材料，其中該中空結(jié)構(gòu)的粒徑小于約5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯材料，其中該聚氨酯材料進一步包含助劑，該助劑選自分散劑、隔熱劑、結(jié)構(gòu)補強劑、粘結(jié)劑、界面活性劑、色料、染料、抗龜裂劑、防水劑、抗紫外線劑、抗菌劑和抗霉劑。
6.一種防火結(jié)構(gòu)，其中該防火結(jié)構(gòu)包含: 致密層，其包含發(fā)泡聚氨酯 ；和 主體摻雜層，其包含發(fā)泡聚氨酯摻雜防火無機粉體和中空結(jié)構(gòu)，其中該中空結(jié)構(gòu)的密度小于約0.lg/cm3，且該中空結(jié)構(gòu)的材料選自聚合物、玻璃和陶瓷。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防火結(jié)構(gòu)，其中該防火無機粉體選自硼酸鋅、石墨、氫氧化鎂、氫氧化鋁、碳酸鈣、硅灰、粘土、多面體低聚倍半硅氧烷、已膨脹的石墨烯及其混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防火結(jié)構(gòu)，其中該中空結(jié)構(gòu)選自發(fā)泡聚苯乙烯和發(fā)泡聚苯丙烯。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防火結(jié)構(gòu)，其中該中空結(jié)構(gòu)的粒徑小于約5mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防火結(jié)構(gòu)，其中該防火結(jié)構(gòu)進一步包含助劑，該助劑選自分散劑、隔熱劑、結(jié)構(gòu)補強劑、粘結(jié)劑、界面活性劑、色料、染料、抗龜裂劑、防水劑、抗紫外線劑、抗菌劑、抗霉劑和成碳劑。
【文檔編號】C08K7/24GK103525074SQ201310265585
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月28日
【發(fā)明者】劉錚達, 高哲一, 陳布倫, 汪玉琦, 蘇盈彰 申請人:奇菱科技股份有限公司