[发明专利]阻燃性聚硅氧烷泡沫体

说明书

发明领域

本发明涉及具有良好阻燃性能和良好物理性能的聚硅氧烷泡沫体。具体地，本发明涉及含硅灰石填料的聚硅氧烷泡沫体。

发明背景

现有技术中公开了各种制备阻燃性聚有机硅氧烷泡沫体的方法。Modic在USP3,425,967中公开了使用含石棉和纤维状钛酸钾的混合物作为聚有机硅氧烷泡沫体的阻燃添加剂。Lee等在USP4,026,842以及Smith在USP3,923,705中公开了使用铂或铂化合物以改进聚有机硅氧烷泡沫体的阻燃性，其中聚有机硅氧烷泡沫体是通过有机氢硅氧烷与含硅键连的羟基基团的硅氧烷反应制备的。Smith指出，通过使用炭黑可进一步改进阻燃性。Harper等在USP4,433,069中公开了阻燃性聚硅氧烷泡沫体，该泡沫体含有至少0.1％非金属纤维状耐热材料、至少一种细分散的非金属多孔耐热材料、和至少5ppm铂的混合物。纤维状耐热材料包括天然存在的材料，如石棉，以及由玻璃、碳、氧化铝或无机硅酸盐形成的人造纤维和晶须，无机硅酸盐例如硅酸铝以及硅酸铝和碱金属和/或碱土金属的硅酸盐的混合物。优选的纤维状耐热材料为玻璃和碳。

在USP4,590,222中，Bauman公开了含有聚二有机硅氧烷、树脂共聚物、铂催化剂、有机氢硅氧烷、羟基封端的聚二有机硅氧烷、填料和有机醇的聚硅氧烷泡沫体组合物。在USP4,871,781中，Weise公开了含有聚有机硅氧烷、聚有机氢硅氧烷、铂催化剂和饱和多元醇的可发性组合物。在USP5,358,975中，Anderson公开了含有聚有机硅氧烷、有机氢硅氧烷、铂催化剂、α，ω-二元醇和树脂共聚物的可发泡组合物。

发明概述

本发明提供一种具有非常高阻燃性并在燃烧时形成坚硬焦化物的固化聚硅氧烷泡沫体，基于总的组合物重量，该聚硅氧烷泡沫体含有1-60重量％的硅灰石矿物。聚硅氧烷泡沫体可通过任何本领域公知的可固化形成聚有机硅氧烷泡沫体的组合物形成。优选的是使用铂族金属催化剂固化的那些聚有机硅氧烷泡沫体。

在一优选的组合物中，聚硅氧烷泡沫体是通过固化这样一种组合物形成的，该组合物含有一种平均每分子至少含两个链烯基的液体聚有机硅氧烷、一种每分子含至少三个硅键连的氢原子的有机氢硅氧烷、一种含羟基的化合物、硅灰石和一种铂催化剂。发明详述

本发明提供一种固化的阻燃性聚硅氧烷泡沫体，该泡沫体含有含均匀分散的添加剂的固化多孔聚有机硅氧烷基质，所述添加剂含1-60重量％的硅灰石。该泡沫体具有意想不到的良好的阻燃性，并在燃烧时形成坚硬的焦化物结构。本发明人还发现，在聚有机硅氧烷泡沫体中使用硅灰石代替其它的非增强填料，可意想不到地能够有利于调节泡沫体的压缩变形性能，而对其它性能如密度、拉伸强度、伸长率和撕裂性能等没有大的影响。

硅灰石也称作偏硅酸钙，为天然存在的物质。本发明中所用硅灰石为矿物形式，为针形形态，即类似针状。典型地，该矿物的数均粒径为约2-30μm，长径比(长度∶直径)为3∶1至约30∶1。优选硅灰石的数均粒径为约5-15μm，且长径比为约15∶1至30∶1。本发明中所用的硅灰石具有较低的BET表面积，典型地为小于25m²/g，优选小于5m²/g。优选的硅灰石为由纳爱科矿物公司(NYCO^Minerals，Inc.，WillsboroNY.)提供的材料。使用非硅灰石的其它形状和形态的硅酸钙的组合物，不具有本发明组合物的成焦化物性能或低放热速率。例如，用典型具有球形形状的合成硅酸钙制得的组合物，不具有所需的防火性能。

硅灰石含量小于约1重量％的组合物不具有本发明的成焦化物性能和低放热速率。适用的硅灰石的上限将取决于未固化的和固化的组合物所需的性能，以及使未固化材料形成并保持泡沫体的能力。通常，硅灰石的含量大于约60重量％，则导致未固化的组合物太硬，因此难以加工，且不会发泡成为均匀的泡沫体。

优选的形成阻燃性聚硅氧烷泡沫体的组合物含有下述组分：

(A)一种每分子含平均至少两个链烯基的液体聚有机硅氧烷；

(B)一种每分子含至少三个硅键连的氢原子的有机氢硅氧烷，其中每个硅原子上有不超过一个所述的氢原子；

(C)一种含羟基的化合物；

(D)一种铂族金属催化剂；以及

(E)硅灰石。

更优选的情形是组合物还进一步含有

(F)一种树脂状聚有机硅氧烷。