防火聚氨酯材料和防火结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及防火聚氨酯材料和防火结构。特别地，本发明涉及一种防火聚氨酯材料，其包含发泡聚氨酯本体、防火无机粉体和中空结构。该中空结构的密度小于约0.1g/cm3，且该中空结构的材料选自聚合物、玻璃和陶瓷。根据本发明的防火聚氨酯材料具有极佳的防火效果。本发明还提供一种防火结构。
【专利说明】防火聚氨酯材料和防火结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种防火材料。特别是，本发明提供一种具有防火特性的聚氨酯材料和防火结构。
【背景技术】
[0002]聚氨酯材料为广泛利用的聚合物材料，在日常生活食衣住行各方面几乎皆可见其制品，尤其是发泡聚氨酯更是其中一重要的材料，发泡聚氨酯可于模具内发泡，因而可制得所需形状的物品，例如作为建筑物装潢常见的线板、饰板或装饰件，以取代耗时、耗力、成本高昂、且重量极重的石材或木材，为现今室内装潢的一主力材料。
[0003]然而此等发泡聚氨酯材料当作用装潢材料时，面临防火消防方面的重大考验，由于聚氨酯材料本身 并不具有防火特性，当接触到火源时常快速着火熔融，并使灾情扩大，因此改进发泡聚氨酯材料使其具有防火特性为此领域中的重大课题。
[0004]现今改善发泡聚氨酯材料的防火特性为于聚氨酯材料中添加足量的防火粉体，例如氢氧化铝、氮系防火成份如三聚氰胺，其遇热释放氮气与氨气降低可燃气体浓度、磷系防火成份如聚磷酸铵，其遇热后产生偏磷酸使有机物脱水、碳系防火成份如季戊四醇。然而此等成份的添加虽可明显改善发泡聚氨酯材料的防火特性，但聚氨酯材料的发泡性却同时大幅降低，无法完全充满发泡模具的模穴内的所有角落，因此无法制得精致的表面细节。此外，发泡聚氨酯材料因前述防火成份的添加，亦使材料的整体重量增加，同时不利于室内装潢的利用。
[0005]因此，本领域中亟需提出可同时兼顾发泡聚氨酯材料的发泡性和改进重量的防火聚氨酯材料及防火结构，以利于各应用领域的发展要求。
【发明内容】
[0006]本发明并用防火无机粉体和中空结构，开发可同时兼顾发泡聚氨酯材料的发泡性和改进重量的防火聚氨酯材料和防火结构，从而可应聚氨酯材料各应用领域的发展要求。
[0007]因此，本发明涉及一种聚氨酯材料，其包含:
[0008]发泡聚氨酯本体；
[0009]防火无机粉体；和
[0010]中空结构，其中该中空结构的密度小于约0.lg/cm3，且该中空结构的材料选自聚合物、玻璃和陶瓷。
[0011]本发明还提供一种防火结构，其包含:
[0012]一致密层,其包含发泡聚氨酯；和
[0013]一主体掺杂层，其包含发泡聚氨酯掺杂防火无机粉体和中空结构，其中该中空结构的密度小于约0.lg/cm3，且该中空结构的材料选自聚合物、玻璃和陶瓷。
【具体实施方式】[0014]本发明涉及一种聚氨酯材料，其包含发泡聚氨酯本体、防火无机粉体和中空结构。该中空结构的密度小于约0.lg/cm3，且该中空结构的材料选自聚合物、玻璃和陶瓷。
[0015]根据本发明的发泡聚氨酯本体为聚氨酯材料的主体部分，其具体的发泡程度、发泡密度和/或泡沫大小应该视所应用的目的而定。本领域技术人员可依据目的制得该发泡聚氨酯本体。该发泡聚氨酯本体的用量可依据所需的防火性质、发泡性及材料的重量而定，在本发明的一个优选【具体实施方式】中，该发泡聚氨酯本体的含量为约30%至约40%，以重量计。
[0016]根据本发明的防火无机粉体为具防火阻燃效果的无机粉体，优选地，该防火无机粉体为可降低材料的热总释放量的粉体，在本发明的【具体实施方式】中，防火无机粉体选自硼酸锌、石墨、氢氧化镁、氢氧化铝、碳酸钙、硅灰、粘土、多面体低聚倍半硅氧烷(P0SS)、已膨胀的石墨烯及其混合物。在本发明的优选【具体实施方式】中，该防火无机粉体为遇热可释放结晶水的晶体，如氢氧化镁或氢氧化铝。在本发明的另一优选【具体实施方式】中，该防火无机粉体为遇热可释放二氧化碳的晶体，如碳酸钙或硼酸锌。在本发明的再一优选【具体实施方式】中，该防火无机粉体为遇热可释放二氧化碳的粉体，如碳酸钙、硼酸锌或已膨胀的石墨烯，其中已膨胀的氧化石墨烯为层状结构，其官能团经加热后可释放二氧化碳，而使各层间的距离增加，从而可更进一步避免火源接触发泡聚氨酯本体。在本发明的一个更优选【具体实施方式】中，该防火无机阻燃粉体为氢氧化铝。
[0017]该防火无机粉体的用量可依据所需的防火性质、发泡性和材料的重量而定，在本发明的一个优选【具体实施方式】中，该防火无机粉体的含量为约50%至约60%，以重量计。
[0018]根据本发明的中空结构是指中心具有一空间的结构，其特征在于该中空结构的密度小于约0.lg/cm3，因该中空结构的中心具有一空间，故其密度低，优选地，该中空结构的密度小于约0.05g/cm3 ;更优选小于约0.03g/cm3 ;甚至更优选从约0.05g/cm3至约0.03g/cm3。虽不愿为理论所限制，但相信该中空结构因其密度低，故可减轻材料的整体重量，且可使发泡聚氨酯本体的使用量减少，并可因发泡聚氨酯本体的使用量减少而使材料中有机成分降低，而减少材料的热总释`放量，而达到防火目的。另一方面，还因该中空结构的密度低，于发泡时可先充满模具的模穴，特别是精致的表面细节部分，还克服了【背景技术】中因添加防火成份而使聚氨酯材料的发泡性大幅降低，无法完全充满发泡模具的模穴内的所有角落的缺点。
[0019]根据本发明的中空结构的材料选自聚合物、玻璃和陶瓷，本领域技术人员可将此类材料制得中心具有空间的中空结构。在本发明的一个【具体实施方式】中，该中空结构为聚合物材料，且选自发泡聚苯乙烯和发泡聚苯丙烯。在本发明的另一【具体实施方式】中，该中空结构为玻璃材料，经燃烧，玻璃高温熔融产生胶结，也可保护发泡聚氨酯本体不与火源接触，进一步提升防火效果。
[0020]该中空材料的形状及大小并无特殊限制，但是为配合该聚氨酯材料的各项性质，该中空结构的粒径优选小于约5mm,更优选为约Imm至约5mm。
[0021]该中空结构的用量可依据所需的防火性质、发泡性和材料的重量而定，在本发明的一个优选【具体实施方式】中，该中空结构的含量为约0.5%至约5%，以重量计。
[0022]在本发明的一个优选【具体实施方式】中，该聚氨酯材料可进一步包含其他防火成份，其具体实例为氮系防火成份如三聚氰胺、磷系防火成份如聚磷酸铵、碳系防火成份如季戊四醇。
[0023]在本发明的一个优选【具体实施方式】中，该聚氨酯材料进一步包含助剂，以增进该组合物的各式性质。该助剂的种类、成分和含量可依需要而定，例如为分散剂、隔热剂、结构补强剂、粘结剂、界面活性剂、色料、染料、抗龟裂剂、防水剂、抗紫外线剂、抗菌剂、抗霉剂或成碳剂。
[0024]根据本发明的聚氨酯材料，可应用于各式发泡聚氨酯材料的领域，其优选应用于建筑材料，更优选应用于室内装潢的建筑材料，甚至更优选应用于线板、饰板或装饰件。
[0025]本发明还提供一种防火结构，其包含:一致密层，其包含发泡聚氨酯；和一主体掺杂层，其包含发泡聚氨酯掺杂防火无机粉体和中空结构，其中该中空结构的密度小于约
0.lg/cm3,且该中空结构的材料选自聚合物、玻璃和陶瓷。
[0026]根据本发明的该防火结构是由该聚氨酯材料所形成的，因该中空结构的密度低，于发泡时掺杂发泡聚氨酯和防火无机粉体可先充满模具的模穴，而形成该主体掺杂层，优选位于该防火结构的表面，之后该发泡聚氨酯主体再行发泡于模穴内，因该发泡聚氨酯主体成份单纯，故形成该致密层。
[0027]根据本发明的中空结构可将热总释放量自约16MJ/cm2至约24MJ/cm2大幅降低至于约8MJ/cm2，符合现今法规对防火材料的要求，且经燃烧测试时，其表面并不贯穿，可知该主体掺杂层可充分保护该致密层不接触火源，故该致密层仅因高温而熔融，而不起火燃烧，而作为优秀的防火结构。
[0028]兹以下列实施例予以详细说明本发明，而并不意味本发明仅局限于这些实施例所公开的内容。
[0029]实施例
[0030]根据下表1的成分配制防火组合物:
[0031]表1:
[0032]
【权利要求】
1.一种聚氨酯材料，其中该聚氨酯材料包含: 发泡聚氨酯本体； 防火无机粉体；和 中空结构，其中该中空结构的密度小于约0.lg/cm3，且该中空结构的材料选自聚合物、玻璃和陶瓷。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其中该防火无机粉体选自硼酸锌、石墨、氢氧化镁、氢氧化铝、碳酸钙、硅灰、粘土、多面体低聚倍半硅氧烷POSS、已膨胀的石墨烯及其混合物。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其中该中空结构选自发泡聚苯乙烯和发泡聚苯丙烯。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其中该中空结构的粒径小于约5mm。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其中该聚氨酯材料进一步包含助剂，该助剂选自分散剂、隔热剂、结构补强剂、粘结剂、界面活性剂、色料、染料、抗龟裂剂、防水剂、抗紫外线剂、抗菌剂和抗霉剂。
6.一种防火结构，其中该防火结构包含: 致密层，其包含发泡聚氨酯 ；和 主体掺杂层，其包含发泡聚氨酯掺杂防火无机粉体和中空结构，其中该中空结构的密度小于约0.lg/cm3，且该中空结构的材料选自聚合物、玻璃和陶瓷。
7.根据权利要求6所述的防火结构，其中该防火无机粉体选自硼酸锌、石墨、氢氧化镁、氢氧化铝、碳酸钙、硅灰、粘土、多面体低聚倍半硅氧烷、已膨胀的石墨烯及其混合物。
8.根据权利要求6所述的防火结构，其中该中空结构选自发泡聚苯乙烯和发泡聚苯丙烯。
9.根据权利要求6所述的防火结构，其中该中空结构的粒径小于约5mm。
10.根据权利要求6所述的防火结构，其中该防火结构进一步包含助剂，该助剂选自分散剂、隔热剂、结构补强剂、粘结剂、界面活性剂、色料、染料、抗龟裂剂、防水剂、抗紫外线剂、抗菌剂、抗霉剂和成碳剂。
【文档编号】C08K7/24GK103525074SQ201310265585
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2012年6月28日
【发明者】刘铮达, 高哲一, 陈布伦, 汪玉琦, 苏盈彰 申请人:奇菱科技股份有限公司