專利名稱：復(fù)合的熱防護體系和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱防護涂層。它特別是用作基材上的涂層，保護基材免受極度的高強度、高速的過熱條件的影響。
背景技術(shù)：
提供防火和防其它高熱的各種組合物是已知的。最近，這種組合物通常包括高分子粘合劑，并當(dāng)暴露于火焰或高溫條件時會炭化。炭化組合物有各種不同的方法。在Deogon的美國專利No.5591791中公開了數(shù)種炭化的耐火涂層。簡而言之，這種涂層是燒蝕涂層，當(dāng)暴露于火或其他的高熱時，該涂層可膨脹(swell)到其起始厚度的小于2倍；膨脹型涂層如Nielsen等的美國專利268077、Kaplan的美國專利3284216或Ward等的美國專利45294679中披露的那些，這種涂層膨脹產(chǎn)生的炭化層比涂層起始厚度大5倍；以及在Feldman的美國專利3849178中披露的升華(subliming)成炭涂層，該涂層經(jīng)歷吸熱相變并使其起始厚度膨脹2-5倍，形成連續(xù)的多孔基材。這種膨脹型和升華型涂層被稱為“活性”的熱防護涂層。有時也將該涂層施加到中間體結(jié)構(gòu)體上，然后再覆蓋到基材上，正如Feldman的美國專利4493945所述。
在特定的熱通量、環(huán)境和溫度條件下，在預(yù)定的組合物厚度下，給定的溫度升高所要求的時間是該組合物對下部基材提供熱防護的有效量度。
最后，通過物理腐蝕和通過化學(xué)過程消耗炭并顯著降低保護作用，所述化學(xué)過程例如通過空氣中的氧氣和通過涂層或者在火焰環(huán)境內(nèi)產(chǎn)生的自由基的氧化。在炭被全部消耗之前，炭層的分解留下碎屑且沒有維持其本身的必需強度，從而被排出或簡單地脫落(剝落)使之失效。
為了應(yīng)用這些熱防護涂料物質(zhì)，已采用或提出許多方法和結(jié)構(gòu)。最常見的途徑是將這些物質(zhì)直接施加到基材上，而不需要附加結(jié)構(gòu)。但對于許多應(yīng)用來說，在涂料材料中包埋入一種增強材料，如玻璃纖維織物、石墨織物或鐵絲網(wǎng)以加固這種材料，并防止其在火焰或極熱條件下破裂或從基材上脫落。在Feldman的美國專利No.3022190、Billing等的美國專利No.3913290、Kaplan的美國專利No.3915777和Billing等的美國專利No.4069075中可找到這種途徑的實例。有時先將該材料施加到一種增強結(jié)構(gòu)(如彈性帶或彈性鐵絲網(wǎng))上，并將結(jié)合的結(jié)構(gòu)覆蓋到基材上。在Feldman的美國專利No.3022190、Peldow的美國專利No.4018962、Peterson等的美國專利No.4064359、Castle的美國專利No.4276332和Fryer等的美國專利No.4292358中可找到這種途徑的實例。在后面所述的這些體系中，增強結(jié)構(gòu)的目的可以是既加固所得復(fù)合材料，又允許將其施加到一種基材上，而不需要將未固化的涂料直接在基材上噴涂、鏝抹或上漆。在前述任何一種方法和結(jié)構(gòu)體中，通常會在基材上施加多層以提供附加的保護。
但目前已知的材料和方法對于給定重量的保護材料不能有效提供所需的長時間保護。有效性特別重要，這是因為在許多應(yīng)用中，重量或體積受到嚴(yán)格限制。而且，用高負(fù)載阻燃涂料嚴(yán)重?fù)p害其物理特性，并且例如通過限制其成膜特性或其耐水性，從而限制其作為涂料的適用性。
在某些極端的火焰條件下，所有這些已知的涂料體系要求過大的厚度和重量以提供充分的防護?？砂l(fā)生這種極端的火焰條件的環(huán)境之一是從一個地方運送可燃壓縮氣體或液體(典型的是烴)到另一地方的輸送管道附近。管道的破裂或閥門或接頭的故障可導(dǎo)致高溫、高熱通量、高速燃燒，這常被稱為“噴射火焰”。若破裂或開口處的壓差大于2∶1(two-to-one)，則在孔隙處產(chǎn)生流動阻塞情況，和在孔隙的下游處產(chǎn)生氣體的超音速流動。這些高速氣體的熱通量的數(shù)量級為約300-320Kw/m2，和溫度可典型地為1000℃-1500℃。定義噴射火焰和描述評價防護涂料體系有效性的試驗方法，現(xiàn)在已有標(biāo)準(zhǔn)。一個重要的標(biāo)準(zhǔn)是OTI 95 634“Jet Fire Resistance Test Of Passive FireProtection Materials”(Health and Safety Executive(UK)，OffshoreTechnology Report，1996)。該文獻(xiàn)在此引入?yún)⒖肌?br> 當(dāng)暴露于噴射火焰的溫度、熱通量和氣動剪切應(yīng)力時，目前已知的涂料體系會腐蝕并快速被消耗或剝落和脫落。燒蝕涂層傾向于產(chǎn)生具有良好物理和化學(xué)抗性的致密炭，但在標(biāo)準(zhǔn)的噴射火焰試驗中，發(fā)現(xiàn)它們使得下部基材可能在非常短的時間內(nèi)到達(dá)臨界溫度。在暴露于極熱而膨脹的活性涂層的情況下，通常以裂縫形式分解，而在炭中形成的裂縫是由于高的熱梯度產(chǎn)生的差熱應(yīng)力和因剪切力引起的快速腐蝕的結(jié)果。
為了提高當(dāng)暴露于極熱過程中炭層的強度，和為了限制散裂和裂縫，長期以來在涂料材料中摻入織物。正如在Feldman的美國專利No.5622774中所述，玻璃纖維織物在許多高溫應(yīng)用中具有便宜、容易安裝和增強作用。但噴射火焰將織物升高到高于玻璃軟化點的溫度(約870℃)，玻璃纖維織物崩解。因此要求用其它織物。如前述的Feldman的美國專利No.5622774和在Castle等的美國專利No.5590648、Boyd等的美國專利No.5433991和Kobayashi等的美國專利No.5401793中所教導(dǎo)的石墨布是一種選擇。石墨布可以或者是基本上純的碳或者是前體材料，這是本領(lǐng)域中公知的。也可使用耐火材料如石英(Refrasil)織物。金屬網(wǎng)便宜而被廣泛使用，但它重且難以安裝。但即使用織物或網(wǎng)狀物增強時，已知的防護體系在防噴射火焰方面不是非常有效的，因此要求厚而重的涂層以提供保護，即使是有限的保護。
此處所提及的專利全部在此引入?yún)⒖肌?br> 發(fā)明概述本發(fā)明一個實施方案的目的之一是提供熱防護體系，其在防噴射火焰方面比目前已知的體系更有效。
根據(jù)下述說明，其它目的對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一般說是提供一種能保護基材免受噴射火焰的復(fù)合體系，該體系包括活性的防火材料下層和燒蝕的防火材料上層，燒蝕材料當(dāng)暴露于噴射火焰時形成開孔基材，使得氣體可從下層通到環(huán)境中。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一般說是提供一種能保護基材免受噴射火焰的復(fù)合體系，該體系包括活性的防火材料下層和活性的防火材料上層，當(dāng)下層暴露于火焰或其它高溫條件時發(fā)生膨脹，當(dāng)上層暴露于火焰或其它高溫條件時也膨脹，但上層的膨脹小于下層，上層填充的耐火材料占上層重量的至少約7wt％。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種保護基材免受高溫的方法，其包括第一步是將第一種活性的熱防護組合物層覆蓋到基材上，然后第二步是將第二種活性的熱防護組合物上層覆蓋到上述第一層上，該第二種組合物包含耐火材料的填料，其占第二種組合物重量的至少約7wt％。第一種組合物和第二種組合物均優(yōu)選包含高分子粘合劑和成氣劑，且第二種組合物包含的成氣劑小于第一種組合物。
在一些實施方案中，高溫網(wǎng)狀物或織物增強劑被包埋入復(fù)合體系中。增強劑可以是多種材料。在一個實施方案中，它是石墨。在另一實施方案中，它是金屬如鍍鋅鋼。在其它實施方案中，它是各類玻璃纖維；高溫聚合物如聚酰亞胺、聚苯并咪唑或聚酰胺如Kevlar；陶瓷如氧化硅或氧化鋯；或硅氧烷或這些材料的結(jié)合。也可使用其它網(wǎng)狀物或織物增強劑，而該增強劑可以自由浮動在復(fù)合材料中或插入到下部基材內(nèi)。在一些實施方案中，在下層基本上已固化之前或之后，網(wǎng)狀物或織物覆蓋到下層。若下層基本上已固化，則粘合劑層優(yōu)選以未固化上層的薄涂層形式被覆蓋到下層上，并且網(wǎng)狀物或織物包埋入該粘合層內(nèi)。在另外的實施方案中，網(wǎng)狀物或織物包埋入上層內(nèi)。在另外的實施方案中，網(wǎng)狀物或織物包埋入下層內(nèi)。在其它實施方案中，特別是當(dāng)網(wǎng)狀物被插入到基材內(nèi)和體系厚度小時，網(wǎng)狀物可擴展進入到體系的這兩層內(nèi)。在其它實施方案中，選擇上層內(nèi)的短切纖維的用量和尺寸以替代網(wǎng)狀物或織物。在其它實施方案中，體系并不要求有網(wǎng)狀物或織物增強劑。在其它實施方案中，如在Feldman的美國專利No.4493945中，利用網(wǎng)狀物或織物使該體系與基材隔開。
在復(fù)合體系的優(yōu)選實施方案中，將下層直接覆蓋到基材上并與之粘合。當(dāng)然，根據(jù)通常可接受的做法，應(yīng)當(dāng)理解為首先將底漆涂布到基材上以有助于粘接。
在優(yōu)選實施方案中，下層約1-25mm厚。在一個實施方案中，下層小于15mm厚。在另一實施方案中，下層約3mm到約10mm厚。
下層通過膨脹到其起始厚度的至少兩倍而對高溫條件起反應(yīng)。在一些實施方案中，下層膨脹到其覆蓋厚度的約2-約5倍。在其它實施方案中，下層膨脹到其起始厚度的5-100倍。下層優(yōu)選包括約30％-約65％的聚合物樹脂和大于30％的發(fā)泡劑(成氣劑)。許多可用的配方是本領(lǐng)域已知的，在前述專利中給出了一些實例。在McGinniss等的美國專利No.5487946中給出了另一配方。其它是可商購的，例如Chartek 7(Akzo Nobel/InternationalPaint，Ltd.)、Albi Clad 800(Albi Manufacturing division ofStanchem，Inc.)或Thermo-Lag 3000、Thermo-Lag 2000、Thermo-Lag 440、Thermo-Lag 330或Thermo-Lag 220(Nu-Chem.，Inc.)。
在優(yōu)選的實施方案中，上層約1-25mm厚。在一個實施方案中，上層小于15mm厚。在另一實施方案中，上層約2mm到約6mm厚。當(dāng)使用網(wǎng)狀物或織物增強劑時，優(yōu)選上層至少約2.5mm厚。
上層組合物與下層和其本身這二者的結(jié)合形成本發(fā)明的一部分。因此，根據(jù)本發(fā)明另一方面是提供一種熱防護組合物，其具有聚合物粘合劑，5％-30％的發(fā)泡劑，和至少7％的耐火填料，所述發(fā)泡劑在該組合物可經(jīng)歷的高溫條件下從固體變化為氣體。
耐火填料優(yōu)選包括顆粒狀或纖維狀或二者。填料優(yōu)選包括玻璃、石墨或陶瓷纖維和顆粒(微粒)。玻璃可以是各種類型的玻璃。陶瓷可包括例如金屬氧化物如氧化硅、氧化鋁、莫來石、氧化鎂、二氧化鈦和氧化鋯；金屬碳化物如碳化硅、碳化鋁、碳化硼和碳化鉻；金屬氮化物如氮化硅、氮化硼和氮化鋁；金屬硅酸鹽如硅酸鋁、堇青石、鋯石、皂石；和金屬硼化物如四硼化硅、硼化鎢和硼化鋯。石墨可以基本上是純碳形式或在火焰條件下可能轉(zhuǎn)化為基本上純碳的前體物質(zhì)。在現(xiàn)有的噴涂器中使用的任何纖維應(yīng)當(dāng)限制長度不超過約7mm，但當(dāng)用其它方法如鏝涂、刷涂、輥涂或模塑施加上層時，可使用較長的纖維。在一個實施方案中，填料為組合物的至少約15wt％。在另一實施方案中，它們?yōu)榻M合物的約20％-30wt％。在其它實施方案中，它們?yōu)榻M合物的至少約25wt％。惰性填料增加體系的耐腐蝕性和顯著增加其有效性。優(yōu)選選擇惰性填料，其比沒有填料的上層會更有效地從高溫火焰中再輻射熱量(例如通過反射)。
上層摻入少量成氣組分，以確保在火焰條件下形成開孔基材。在一個實施方案中，成氣劑含量小于上層組合物重量的30％。在另一實施方案中，成氣劑是上層組合物重量的約10％至約25％。配制上層組合物要使其在火焰條件下膨脹遠(yuǎn)低于下層，優(yōu)選是其起始厚度的10％-100％的數(shù)量級。上層抑制下層的膨脹，但它不阻止下層的膨脹。
在目前優(yōu)選的實施方案中，對上層改性以增加其柔性和彈性，如用增韌劑。在目前最優(yōu)選的實施方案中，上層包括約35％-約65％的環(huán)氧樹脂。優(yōu)選例如用聚硫化物改性樹脂以增加其柔性和彈性。優(yōu)選用胺來固化它。也可使用其它樹脂如聚酰胺、聚酰亞胺、丙烯酸、氨基甲酸酯、聚異氰脲酸酯等。在目前優(yōu)選的樹脂中，使用聚硫化物和胺固化劑組分可得到足夠的柔性，從而當(dāng)加熱時能形成可滲透氣體的開孔基材，也能使下層膨脹，特別在最熱的區(qū)域。僅部分氣體從下層出來滲透通過上層。其它部分將使下層發(fā)生有限膨脹。上層也耐高溫應(yīng)力，該應(yīng)力是通過在該層的表面上具有非常高的溫度而在其下具有低得多的溫度而產(chǎn)生的。
可將添加劑加入到上層中，以便用其它方式改進其性能。例如可加入元素或化合物形式的硼或鋅。也可加入著色劑、控釋劑、流變改性劑、增塑劑等。
當(dāng)上層不暴露于過量的熱或火焰時，也使體系具有優(yōu)點。它使體系更加耐環(huán)境條件如水、鹽、輻射和腐蝕，并使之更耐物理摩擦。在NORSOK M501標(biāo)準(zhǔn)(Rev.4，1999年12月)中描述的浸漬/冷凍/干燥循環(huán)試驗程序下，在有或無面涂層的情況下，已成功地測試了本發(fā)明的一個實施方案。當(dāng)在60分鐘烴火焰耐久性試驗(Norwegian Petroleum Directorate Standrad NS 3904)中測試時，對來源于該試驗(沒有劃痕)的樣品以及沒有經(jīng)歷循環(huán)試驗程序的樣品進行測試。這些標(biāo)準(zhǔn)在此引入?yún)⒖肌?br> 與常規(guī)的面涂不同，本發(fā)明的上層具有實質(zhì)厚度至少1mm，優(yōu)選至少2mm，且它與下層的組合物相容。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，上層與下層包括類似的樹脂體系，但它們中的成氣材料用量和耐火填料的用量不同。
盡管在本發(fā)明所預(yù)計的許多應(yīng)用中不是優(yōu)選的，但在一些應(yīng)用中可使用上層，而沒有下層，如防護管道，其不要求長期防火或其它高溫條件。
已發(fā)現(xiàn)，在標(biāo)準(zhǔn)的噴射火焰試驗步驟下，本發(fā)明的復(fù)合材料比僅包括上層組合物或下層組合物的體系將提供至少30％的更長期保護，甚至當(dāng)覆蓋全部復(fù)合體系時也是如此。本發(fā)明的優(yōu)選體系提供至少50％的更長期保護，和有時超過100％的更長期保護。
可使用本發(fā)明的體系保護各種基材。特別是用在烴回收或處理設(shè)備如深海鉆井平臺和石油加工廠內(nèi)的保護結(jié)構(gòu)鋼方面。也可使用它保護其它基材，例如包括其它金屬、塑料、管道、法蘭、葉片、隔板、罐、火箭發(fā)射的臺架和超音速飛機的進氣邊(leading edge)。
根據(jù)下述說明，將最好地理解本發(fā)明的其它方面。
實施發(fā)明的最佳模式以下通過舉例詳細(xì)描述本發(fā)明而不是限制本發(fā)明。該描述將使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能清楚地做出和使用本發(fā)明，并且說明本發(fā)明的數(shù)種實施方案、修改、變化、替代和應(yīng)用，包括什么是我們目前所認(rèn)為的實施本發(fā)明的最佳模式。
實施例1
制備用作燒蝕的上層組合物，其含有35％-65wt％的柔性聚合物樹脂(可例舉改性的環(huán)氧樹脂，特別是環(huán)氧聚硫化物樹脂)、5％-30％的成氣劑(可例舉多元醇泡沫劑、胺發(fā)泡劑和磷酸鹽產(chǎn)酸劑)和約10％-約40％的耐火填料。例舉的組合物是具有如下所述標(biāo)稱分子式的雙組分改性環(huán)氧樹脂表1Wt％三聚氰胺5多磷酸銨10季戊四醇5環(huán)氧樹脂(雙酚A) 25聚硫化物和胺固化劑 25玻璃纖維(短切) 5陶瓷顆粒25實施例2制備下層活性熱防護組合物，其含有30％-70wt％的聚合物樹脂(例舉改性環(huán)氧樹脂，特別是環(huán)氧聚硫化物樹脂)和20-50wt％成氣劑(例舉多元醇泡沫劑、胺發(fā)泡劑和磷酸鹽產(chǎn)酸劑)。在下述試驗中使用的組合物是雙組分環(huán)氧基熱活化涂料，所述涂料當(dāng)暴露于燃燒或熱極限條件時，在固定溫度下?lián)]發(fā)，從而通過開孔基材的形成顯示出小量的體積增加(大于起始體積的2倍)，并吸收和阻滯熱量，以保護基材。組合物包括多元醇、1，3，5-三嗪-2，4，6-三胺、環(huán)氧樹脂和雙(亞乙基氧基)甲烷的聚合物，含有二硫化鍵和可固化的端硫醇基團(聚硫化物)。
例舉的組合物是具有如下所述標(biāo)稱分子式的雙組分改性環(huán)氧樹脂表2Wt％三聚氰胺 5多磷酸銨 25季戊四醇 10環(huán)氧樹脂 30聚硫化物 20玻璃纖維 5催化劑5
用下層組合物噴涂通常如OTI 95634中所列的試驗夾具(test fixture)至3mm厚。
在下層凝固之前，將石墨織物壓制到下層內(nèi)。使下層固化17小時，和在下層上噴涂實施例1的3mm厚的上層組合物。使該復(fù)合材料在30℃下固化1小時。
實施例3根據(jù)1996年的OTI 95634中所列的試驗步驟，將根據(jù)實施例2制備的試驗制品暴露于噴射火焰。該試驗表明，在試驗條件下，復(fù)合結(jié)構(gòu)提供約60分鐘的防護。
較小規(guī)模的試驗表明，復(fù)合體系提供的防護遠(yuǎn)大于單獨的厚度等于復(fù)合材料總厚度的上層或下層所提供的防護。以下概述那些試驗結(jié)果表3小規(guī)模的噴射火焰模擬溫度 約1100℃熱通量約300kw/m2涂料組合物 A＝下部涂層，B＝上部涂層試驗制品涂料組合物到400℃的時間平板6”×6”×1/4” 3mmA和3mmB 44分鐘6”×6”×1/4” 6mmA 27分鐘管道直徑-4” 5mmB 10分鐘直徑-4” 3mmA，3mmB 26分鐘(壁厚3/8”)實施例4根據(jù)Offshore Technology Report OTI 95 634，做本發(fā)明復(fù)合體系的實物試驗。如實施例1(表1)和實施例2(表2)所示，形成上層與下層組合物。試樣用環(huán)氧底漆底涂，并用標(biāo)稱厚度為3mm的下層組合物和平均厚度為3mm的上層組合物涂布，其中上層組合物用約2.3孔/cm2的一定尺寸的織造碳纖維織物增強。織物重為約105g/m2，并將布料的接合層互相重疊。復(fù)合體系的總厚度為6mm，其中單次測量范圍介于5mm至7mm。
在30分鐘結(jié)束時，平均箱(box)溫升高到環(huán)境溫度以上250℃和平均網(wǎng)狀物溫度升高239℃。在75分鐘之后，平均箱溫升高到環(huán)境溫度以上327℃和平均網(wǎng)狀物溫度升高382℃。在30分鐘處的最大升高分別為428℃和265℃；在75分鐘時它們?yōu)?50℃和411℃。
也根據(jù)Offshore Technology Report OTI 95 634，在單獨含上層組合物的體系上(實施例1，表1)進行試驗。試樣用環(huán)氧底漆底涂，并在箱子背部涂布標(biāo)稱厚度為12mm的上層組合物和涂布16mm厚度在網(wǎng)狀物上。在離箱子和網(wǎng)狀物表面約8mm處用一定尺寸的織造碳纖維織物增強整個結(jié)構(gòu)。僅在離網(wǎng)狀物表面標(biāo)稱12mm的網(wǎng)狀物上方，使用額外的織物層。該織物具有約2.3個孔/cm2，重為約105g/m2，和布料的接合層互相重疊。體系的平均測量厚度為，在箱子背部為12.7mm(10.5-16mm)，和在試樣的網(wǎng)狀物上方為15.2mm(13-17mm)。
在30分鐘結(jié)束時，平均箱溫升高到環(huán)境溫度以上121℃和平均網(wǎng)狀物溫度升高175℃。在70分鐘之后，平均箱溫升高到環(huán)境溫度以上180℃和平均網(wǎng)狀物溫度升高347℃。在120分鐘之后，平均箱溫升高到環(huán)境溫度以上207℃和平均網(wǎng)狀物溫度升高474℃。在30分鐘時的最大升高分別為140℃和225℃；在70分鐘時它們?yōu)?39℃和628℃。在120分鐘之后，織物全部完整，沒有金屬基材因噴射火焰而被暴露。
也根據(jù)Offshore Technology Report OTI 95 634，在單獨含下層組合物的兩個體系上(實施例2，表2)進行試驗。試樣用環(huán)氧底漆底涂，并涂布了標(biāo)稱厚度為5mm的下層組合物(試驗A)和11mm下層組合物(試驗B)。在各試驗中，用19-直徑(gauge)的金屬網(wǎng)12.7mm×12.7mm(其具有插入到基材內(nèi)的孔)增強整個結(jié)構(gòu)。對于試驗A來說，體系的平均測量厚度為在箱子背部為4mm(2.5-5mm)，和在試樣的網(wǎng)狀物上方為4.7mm(3-7mm)。對于試驗B來說，體系的平均測量厚度為在箱子背部為11mm(9-14mm)，和在試樣的網(wǎng)狀物上方為11.4mm(9-13mm)。
在30分鐘結(jié)束時，試驗B的平均箱溫升高到環(huán)境溫度以上200℃和平均網(wǎng)狀物溫度升高180℃。在74分鐘之后，平均箱溫升高到環(huán)境溫度以上318℃和平均網(wǎng)狀物溫度升高325℃。在74分鐘處的最大升溫為604℃和376℃。金屬網(wǎng)狀物和金屬基材因噴射火焰而被暴露。
根據(jù)上述結(jié)果可看出，已實現(xiàn)了本發(fā)明的數(shù)個目的和優(yōu)點，并已獲得了其它有益的效果。
在不脫離本發(fā)明的范圍情況下，可對上述內(nèi)容作出許多變化，在上述說明書中所包括的或在附圖
中所示的所有內(nèi)容是為了要舉例說明，而不是要限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種保護基材免受火焰或其它高溫條件的復(fù)合體系，該體系包括活性防火材料下層和燒蝕的防火材料上層，燒蝕材料當(dāng)暴露于高溫條件時，形成開孔基體，使得氣體能經(jīng)下層通到環(huán)境中。
2.權(quán)利要求1的體系，其中上層包括至少約7wt％的惰性填料。
3.權(quán)利要求1的體系，其中上層包括至少15wt％的惰性填料。
4.權(quán)利要求1的體系，其中上層包括至少20wt％的惰性填料。
5.權(quán)利要求2的體系，其中惰性填料選自玻璃、石墨和陶瓷。
6.權(quán)利要求2的體系，其中惰性填料通過上層增加熱的再輻射。
7.權(quán)利要求1的體系，其中該體系能防噴射火焰的時間比與上層或者下層厚度相同的涂層所能防的時間至少多30％。
8.權(quán)利要求1的體系，進一步包括包埋在體系內(nèi)的網(wǎng)狀物或織物增強劑。
9.權(quán)利要求1的體系，其中下層厚度為約1-約25mm。
10.權(quán)利要求1的體系，其中下層厚度為約2-約15mm。
11.權(quán)利要求10的體系，其中上層厚度為約2-約6mm。
12.權(quán)利要求1的體系，其中上層厚度為約1-約25mm。
13.權(quán)利要求1的體系，其中上層厚度為約1-約6mm。
14.一種能保護基材免受噴射火焰的復(fù)合體系，該體系包括活性防火材料下層和活性防火材料上層，其中下層當(dāng)暴露于火焰或其它高溫條件時膨脹，上層當(dāng)暴露于火焰或其它高溫條件時也膨脹，但上層的膨脹小于下層，上層包含填充的耐火材料占上層重量的至少約7wt％。
15.權(quán)利要求14的體系，其中上層包括至少15wt％的耐火材料。
16.權(quán)利要求14的體系，其中惰性填料選自玻璃、石墨和陶瓷。
17.權(quán)利要求14的體系，其中該體系能防噴射火焰的時間比與上層或者下層厚度相同的涂層所能防的時間至少多30％。
18.權(quán)利要求14的體系，進一步包括包埋在體系內(nèi)的網(wǎng)狀物或織物增強劑。
19.權(quán)利要求14的體系，其中下層厚度為約1-約25mm。
20.權(quán)利要求14的體系，其中下層厚度為約2-約6mm。
21.權(quán)利要求20的體系，其中上層厚度為約2-約6mm。
22.權(quán)利要求14的體系，其中上層厚度為約1-約25mm。
23.權(quán)利要求1的體系，其中上層厚度為約1-約6mm。
24.一種保護基材免受高溫條件的方法，其包括第一步是將第一種活性熱防護組合物層覆蓋到基材上，然后，第二步是將第二種活性熱防護組合物上層覆蓋到第一層上，第二種組合物包含填充的耐火材料占第二種組合物重量的至少約7wt％。
25.權(quán)利要求24的方法，其中第一種組合物和第二種組合物均包含高分子粘合劑和成氣劑，第二種組合物包含的成氣劑重量小于第一種組合物，該方法提供一種覆蓋基材的復(fù)合體系。
26.權(quán)利要求25的方法，包括在復(fù)合體系內(nèi)包埋高溫網(wǎng)狀物或織物增強劑的另一步驟。
27.權(quán)利要求26的方法，其中增強劑包括石墨織物。
28.權(quán)利要求26的方法，其中增強劑包括金屬網(wǎng)。
29.權(quán)利要求24的方法，其中將下層涂敷成約1-約25mm的固化厚度。
30.權(quán)利要求29的方法，其中下層厚度小于15mm。
31.權(quán)利要求24的方法，其中下層對高溫條件的反應(yīng)是使其膨脹到起始厚度的至少兩倍。
32.權(quán)利要求24的方法，其中將上層涂敷成約1-約15mm的固化厚度。
33.權(quán)利要求32的方法，其中上層厚度小于約6mm。
34.權(quán)利要求24的方法，其中上層對高溫條件的反應(yīng)是使其膨脹到不超過起始厚度的兩倍。
35.一種熱防護組合物，其包含高分子粘合劑，5％-30％的發(fā)泡劑，和至少7％的耐火填料，所述發(fā)泡劑在該組合物可經(jīng)受的高溫條件下從固體變化為氣體。
36.權(quán)利要求35的組合物，其中耐火填料包括顆粒和纖維。
37.權(quán)利要求35的組合物，其中填料包括陶瓷顆粒和玻璃纖維。
38.權(quán)利要求35的組合物，其中填料包括一種或多種選自玻璃、石墨和陶瓷中的材料。
39.權(quán)利要求35的組合物，其中填料是組合物重量的至少約15％。
40.權(quán)利要求35的組合物，其中填料是組合物重量的約20％-30％。
41.權(quán)利要求35的組合物，其中發(fā)泡劑是組合物重量的約10％-30％。
42.權(quán)利要求35的組合物，其包括增韌劑。
43.權(quán)利要求35的組合物，其中組合物包括約35％-約65％的改性環(huán)氧樹脂。
44.權(quán)利要求43的組合物，其中環(huán)氧樹脂用聚硫化物改性并用胺固化。
全文摘要
一種能保護基材免受噴射火焰的復(fù)合體系，其包括下層活性防火材料和上層防火材料。上層當(dāng)暴露于噴射火焰時形成開孔基體，使得氣體能經(jīng)下層通到環(huán)境中。上層包括耐火材料的填料，并在最初暴露于高溫條件過程中保護該體系。上層當(dāng)暴露于高溫條件時膨脹，但其膨脹小于下層。
文檔編號C09D5/18GK1487981SQ01822233
公開日2004年4月7日 申請日期2001年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月22日
發(fā)明者愛德華·W·泰勒, 魯賓·費爾德曼, 小詹姆斯·A·里普, 斯 A 里普, 愛德華 W 泰勒, 費爾德曼 申請人:核化學(xué)公司