阻燃组合物制造技术

本发明专利技术公开了一种含有水、硅酸钠、煅烧填料和潜在性酸催化剂的含水阻燃处理用组合物。可将该组合物用在硬纸板基材如波纹硬纸板上。然后使该组合物硬化，产生增强的阻燃性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及阻燃涂料和使用这种涂料改性从而具备阻燃性的纤维素材料。本专利技术还涉及制造这种阻燃纤维素材料的方法。
技术介绍
纤维素材料如木材和颗粒板被广泛用作建筑材料。有许多纤维素材料需要具有一定程度的阻燃性。例如，许多建筑材料如果具有至少一定程度的阻燃性，则它们将使自身的燃烧进程放慢，从而给居住于其中的居民提供必要的安全。这些建筑材料包括木材、许多类型的壁板、安装在建筑结构内的表面材料如天花板。如果这些材料具有至少部分阻燃性，那么任何产生的火势都会是缓慢燃烧，从而给建筑物中的居民增加了安全。硬纸板是一种纤维素材料，作为建筑材料，它的用途通常是有限的，通常限制用于齐边拉门的加固。但是，硬纸板具有所需较高的强度尤其是刚性对重量比的特性，而且它的成本低。波纹硬纸板由于有空气截留在其凹槽中而具有低的导热性。尽管存在这些吸引人的利益，硬纸板的用途还是有限，这是由于它的可燃性，缺乏足够阻燃性的缘故。阻燃性是指如本专利技术范围内所述，经本文所述溶液处理的纤维素材料支持火势的倾向大大减少。已有各种提高纤维素材料阻燃性的尝试。在硬纸板材料的情况下，它们包括在硅酸钠水溶液中浸渍的硬纸板。但是，由于这些涂料的抗水性差，所以它们并未证明是令人满意的。此外，在暴露在火焰中时，该涂料可能熔化或破裂，从而使可燃的硬纸板暴露在火苗之中。Dimanshtaeyn(美国专利第5035851号，1991年7月30日)描述了涂料溶液的使用，该溶液含有硅酸盐、粘土和一些无机材料(如硼酸盐)，可用它涂覆金属、木材和泡沫聚合物材料，以赋予它们一定程度上的阻燃性。但这是一种复杂和昂贵的溶液，而且并不总是能产生可接受的阻燃性。Luckanuck在1992年2月4日提交的美国专利第5085897号描述了一种硅酸盐和惰性矿物纤维矿物粉末的液体混合物，使用该混合物涂覆建筑物中使用的钢梁。当使用此溶液涂覆钢制建筑材料时，据称能减少钢柱和其它建筑材料在火中的弯曲。这种处理并不包括反应性煅烧填料，也不包括潜在性酸催化剂。Nguyen等人在1989年12月19日提交的美国专利第4888057号中描述了阻燃性复合涂料，该涂料含有硅酸盐和碳化硅粉末的混合物。据说涂覆了这些材料的建筑材料具有阻燃性。但是，此涂料使用起来复杂且价格昂贵。美国专利第6040057号(2000年3月21日)涉及使用一种碱金属处理的材料(使碱金硅酸盐不溶于水)对纤维素材料进行处理。美国专利第3940516号(1976年2月24日)涉及具有下述成分的组合物5-15％粉末状的硅酸盐-氧化物烧结物或熔合物；15-35％无水粉末状硅酸铝；50-80％磷酸铝、磷酸铬、磷酸镁或磷酸钙。上述成分中不存在碱金属的硅酸盐。美国专利第5171496号(1992年12月15日)公开了木材复合材料。使用的组合物含有高炉炉渣，通过加热而硬化。该组合物通常不具有阻燃性，但通过修饰纤维素材料可产生阻燃性。因而对于未经处理的纤维素，该组合物是没有阻燃性的组合物。此文献中的这些组合物还富含钙，这对于其反应模式是重要的。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是提供一种水溶液形式的阻燃处理用组合物，它含有水；选自碱金属硅酸盐或碱土金属硅酸盐的金属硅酸盐；反应性的煅烧填料；潜在性酸催化剂。碱金属硅酸盐较佳选自硅酸钾、硅酸钠和硅酸锂。碱土金属硅酸盐较佳选自硅酸铍、硅酸镁和硅酸钙。较佳的是，金属硅酸盐选自硅酸钠和硅酸钾。更佳的是，金属硅酸盐是硅酸钠。反应性煅烧填料较佳选自氧化铝和硅酸铝。本专利技术的另一个方面是提供一种使用含有下述成分的组合物处理纤维素基材使其具有阻燃性的方法水； 选自碱金属硅酸盐或碱土金属硅酸盐的金属硅酸盐；反应性煅烧的填料；潜在性酸催化剂。该处理较佳包括膜厚度为50-1000μm的经干燥并硬化的涂层的使用。本专利技术又一方面提供了经阻燃性组合物处理的纤维素材料，该组合物通过使含有下述成分的组合物硬化而形成水；选自碱金属硅酸盐或碱土金属硅酸盐的金属硅酸盐；反应性煅烧的填料；潜在性酸催化剂。较佳使用此阻燃性组合物涂覆该纤维素材料。专利技术的详细描述硅酸钠是最佳的金属硅酸盐。但是，也可使用其它金属硅酸盐，包括不同金属硅酸盐的混合物。最佳的硅酸钠由PQ Industries生产。这种材料是种水溶液，基本上由SiO2/Na2O组成。硅酸钠的合适的溶液的例子是Vitrosol N和Vitrosol H，这两者都可以从PQAustralia得到。Vitrosol N是38w/w％的水溶液。反应性煅烧填料较佳选自煅烧氧化铝和煅烧硅酸铝。这些材料都属于通称为火山灰的填料。它们定义为呈细分散形式的材料，并且在水中常温下能与氢氧化钙发生化学反应，生成具有粘结特性的化合物。合适的材料的例子有煅烧燧土、煅烧氧化铝、飘尘和高炉炉渣。说这种填充物是反应性的，是因为它能与碱性水和/或金属硅酸盐起反应。因而，此填料与常规的填料如滑石粉和粘土不同。这些反应性填料易于获得，并且一般是低成本的。飘尘是现代发电厂中燃烧煤粉产生的细分散的有光泽的材料。先前已发现它们可用在改良混凝土中，可以实现较低的成本和较高的长期强度。反应性填料的颗粒大小对于产生最好的结果是重要的，当最大颗粒的尺寸小于150μm时可以获得最好的结果。通常，较小的颗粒获得较好的结果，通过75μm筛的颗粒能产生提高的性能。潜在性酸催化剂较佳是改性的有机酸，尤其是酯，该催化剂在使用上述组合物处理的条件下变成活泼的。最佳的潜在性酸催化剂是乙酸的酯和二元酸如戊二酸、琥珀酸和己二酸的酯。合适的潜在性酸催化剂的一个例子是甘油三乙酸酯。在上述组合物的碱性条件下，酯基发生水解，产生起催化剂作用的游离的酸。其它各种物质如磷酸盐和硼酸盐也会在本专利技术的水性的碱性混合物中水解，使pH降低并引起混合物硬化。这种潜在催化剂的一个例子是偏磷酸三钠。潜在性酸催化剂的使用使得处理用组合物在施加到表面上之前有足够的贮存期。潜在性酸催化剂的选择使得可以调节反应时间，为使用该方法提供足够的贮存期。一般情况下，二元酸催化剂引起的固化比甘油三乙酸酯慢，贮存期比它长。潜在催化剂是自身不起催化剂的作用或相对不活跃，但通过化学或物理变化会转变成催化剂或更活泼的催化剂的材料。应注意的是，在本申请的内容中，潜在催化剂包括任何在被加到本专利技术的碱性混合物中时能通过化学或物理上的变化产生减少该混合物的pH、引起该混合物硬化的物质的物质。较佳以无水的形式加入这些物质，在这种情况下，它们常常能吸收制剂中过量的水分，从而加速最终产物的干燥。潜在催化剂的另一例子是使用二氧化碳、较佳是使用空气中或由高压容器提供的二氧化碳。二氧化碳在吸收到组合物中时形成碳酸，从而引起该组合物的硬化。潜在性酸催化剂的另一例子是由于增高组合物的温度而被激活的物质。本专利技术组合物各成分的相对特性会对液体和硬化的涂料的特性都产生影响。为了能够通过浸涂或流涂施加本专利技术的组合物，该组合物具有较低的粘度是重要的。已发现150-250厘泊的粘度特别合适。但是，可使用大大超过250厘泊的粘度。例如，2500厘泊或以上的粘度可以适用，尤其是在组合物是剪切稀释或假塑性的情况下。剪切稀释流变性能是人们已知的，其特征是粘度随着剪切速率的增加而减小。经填料改性的硅酸钠溶液的粘度常常是合适的，不需要作进一步的调整。但是，可加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含水阻燃处理用组合物，它含有： 水； 选自碱金属硅酸盐或碱土金属硅酸盐的金属硅酸盐； 反应性煅烧填料； 潜在性酸催化剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AJ约翰，PI奎斯特，
申请(专利权)人：诺维奥酚醛泡沫材料控股有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]