CN106046422A

CN106046422A - 一种不燃耐火处理剂

Info

Publication number: CN106046422A
Application number: CN201610574298.6A
Authority: CN
Inventors: 足立清; 米川寿夫; 米川侑孝
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2016-07-21
Publication date: 2016-10-26

Abstract

本发明涉及一种不燃耐火处理剂，其是由热膨胀性黑铅、由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊、氧化钛粉末、氢氧化铝粉末、三聚氰胺化合物粉末以及季戊四醇粉末组成的不燃用粉体。同时，本发明不燃耐火处理剂，还是由热膨胀性黑铅、由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊、氧化钛粉末、氢氧化铝粉末、三聚氰胺化合物粉末、季戊四醇粉末以及含有多元醇的液体和含有聚异氰酸盐的液体形成的聚氨酯树脂配制后得到的发泡型不燃组成物。本发明具有充足的不燃性能以及轻量和长时间的耐久性能，在长时间维持高耐火、防火性能的同时，能够防止由于加热而软化的液体化树脂流出或者碳化物脱落等现象。

Description

一种不燃耐火处理剂

技术领域

本发明主要是有关新型的不燃用粉体以及含有该种粉体的发泡型不燃组成物，特别涉及一种不燃耐火处理剂。

背景技术

作为不燃、隔热、防噪音等素材，发泡型聚氨酯材料被广泛使用。此外，因为发泡型聚氨酯材料具有广泛的材料特性，所以从其发泡方法、发泡倍率等方面出发进行了各种各样的开发。

例如，作为制造方法，通过混合聚酯多元醇材料和异氰酸盐材料数秒后发生硬化反应这种方法是大家常用的技术。

此外，聚氨酯的隔热性的良好性已在各领域得到证实，并且在建筑物、工场、工厂冷藏仓库。家庭用品等领域得到了广泛的使用，其今后的发展也备受瞩目。

但是，现状市场贩卖的聚氨酯材料因其制造的特性曾一度引起火灾并无法控制场面。因此，混入了氢氧化铝等物质（10~60％）并测量其不易燃化。然而，这些大量的难燃材料仍然残留有粘性增强，并且发泡不膨胀等问题。

还有，氢氧化铝在高温时一定的时间内会产生水蒸气，但如果降低则无法得到该效果。

更甚至，只靠膨胀黑铅无法得到大部分飞散的效果。

综上所述，历来因为能够使得聚氨酯类材料不燃化的适合的材料尚未被找出，所以为聚氨酯类材料不燃化提供新型的材料就是本发明的课题。

发明内容

本发明为解决以上问题，本发明提出了一种具有有充足的不燃性能以及轻量和长时间的耐久性能，在长时间维持高耐火、防火性能的同时，能够防止由于加热而软化的液体化树脂流出或者碳化物脱落等现象发生的不燃耐火化处理剂。

本发明的技术方案如下：

上述的不燃耐火处理剂，其由热膨胀性黑铅、由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊、氧化钛粉末、氢氧化铝粉末、三聚氰胺化合物粉末以及季戊四醇粉末组成的不燃用粉体；相对于100重量份的热膨胀性黑铅，由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊的重量份为60~220，氧化钛粉末的重量份为40~200。

所述不燃耐火处理剂，其中：所述聚磷酸铵粉末在加热的条件下，通过有机物脱水、碳化，在形成防火碳化层的同时，也自动形成了防火性的无机制磷酸膜；同时通过加热分解生成氨气，使有机物质膨胀成发泡剂。

所述不燃耐火处理剂，其中：所述三聚氰胺化合物粉末包含有三聚氰胺、三聚氰胺诱导体以及三聚氰胺树脂；所述三聚氰胺诱导体包括蜜白胺、密勒胺、melom、苯并胍胺、硫酸三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸酯和聚磷酸铵；所述三聚氰胺树脂是甲醛和三聚氰胺或者是三聚氰胺的诱导体反应得到的缩合生成物；所述三聚氰胺树脂可以通过含有1~6个原子的脂肪族完全或者部分的醚化。

所述不燃耐火处理剂，其中：所述氧化钛粉末、氢氧化铝粉末、三聚氰胺化合物粉末以及单季戊丙醇的配制比例是0.5：2:3。

一种不燃耐火处理剂，其是由热膨胀性黑铅、由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊、氧化钛粉末、氢氧化铝粉末、三聚氰胺化合物粉末、季戊四醇粉末以及含有多元醇的液体和含有聚异氰酸盐的液体形成的聚氨酯树脂配制后得到的发泡型不燃组成物；以含有多元醇的液体和含有聚异氰酸盐的液体100重量份，对应所述热膨胀性黑铅、由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊、氧化钛粉末、氢氧化铝粉末、三聚氰胺化合物粉末以及季戊四醇粉末的重量份合计为10～150。

所述不燃耐火处理剂，其中：所述发泡型不燃组成物还可以添加一种或两种普通的2液型常温硬化型聚氨酯树脂组成物的惯用辅助成份。

有益效果：

本发明的不燃用粉体，特别是通过配制聚氨酯树脂形成用组合物，实现了不燃化，本发明配制有不燃粉体的聚氨酯树脂持有充足的不燃性能以及轻量和长时间的耐久性能等，具有信赖性的同时，可以短时间内完成不燃用粉体的覆盖并且操作方法简单。

此外，还可以提供混和性耐火材料以及耐火覆盖施工方法。

相比如现在市场上所贩卖的商品，本发明的发泡型不燃组成物轻量并且具有良好的耐久、耐水性，在长时间维持高耐火、防火性能的同时，还可以简单地制造出在火灾发生时，也能够防止由于加热而软化的液体化树脂流出或者碳化物脱落等现象发生的发泡型不燃性成品。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述：

实施例1

本发明实施例1的不燃耐火处理剂，其非常适合作为使得聚氨酯树脂不燃化的粉体使用，除聚氨酯树脂以外，也可以配制用于工业用材料，建筑用材料，家庭用品材料等方面的树脂使用。

本发明实施例1的不燃耐火处理剂，是由热膨胀性黑铅、由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊和氧化钛粉末、氢氧化铝粉末、三聚氰胺化合物粉末以及季戊四醇粉末组成的不燃用粉体；其中，相对于100重量份的成分热膨胀性黑铅，由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊的重量份为60~220，氧化钛粉末、氢氧化铝粉末、三聚氰胺化合物粉末以及季戊四醇粉末的重量份为40~200；关于热膨胀性黑铅、由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊和氧化钛粉末、氢氧化铝粉末、三聚氰胺化合物粉末以及季戊四醇粉末的配制比例只要能作为耐火用粉体使用就没有特别的限制。

本发明实施例1中热膨胀性黑铅，其加热后会使得存在于黑铅层间的化合物会热分解并且具有膨胀性质的黑铅。作为存在于黑铅层间并进行热分解的上述化合物，并无特殊限制。例如，举出了黑钱酸性硫酸盐、钠黑铅、钾黑铅、卤化黑铅、黑铅氧化物、氯化铝黑铅化合物、氯化二价铁黑铅等。热膨胀性黑铅可以使用常用物质。热膨胀性黑烟经过加热之后，体积会膨胀到原来的100倍；膨胀之后的黑烟层，通过将可燃性的接缝底层材料和火焰和热量进行隔绝，可以防止接缝底层材料的燃烧。此外，由于加热膨胀使得缝隙得到堵塞，可以防止烟雾、火焰、气体等通过缝隙流入或者流出。

本发明实施例1中的由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊使用，聚磷酸铵在加热的条件下，通过有机物脱水、碳化，在形成防火碳化层的同时，也自动形成了防火性的无机制磷酸膜；此外，同时具备通过加热分解生成氨气，使有机物质膨胀的发泡剂的作用。

作为使得聚磷酸铵微胶囊化的方法，并无特别的限定。例如，可以采用界面聚合法、原位合成法、液中硬化法、相分离法、液中干燥法。隔离分散冷却法、喷雾干燥法、粉床法等常用的方法。

作为微胶囊化可以使用的树脂，并无特殊限定。水分较难通过并且具有良好耐水性能够形成薄膜的树脂比较适合。例如，举出了氯化乙烯树脂、氯化聚偏氯乙烯树脂、环氧树脂、氨基甲酸乙酯树脂、丙烯酸树脂、苯酚树脂、醋酸乙烯树脂、纤维素系列树脂、醇酸树脂、紫胶树脂、邻苯二甲酸酯树脂、聚酰胺树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂等树脂。这些树脂既可以单独使用，也可以2种以上混和使用。

对于聚磷酸铵的微胶囊的粒子直径，也无特别限制，120μm以下的较为合适。

聚磷酸铵用化学式（NH₄）n+₂Pno₃n+₁（化学式中的n为2以上的整数）表示。

本发明实施例1的氧化钛粉末、氢氧化铝粉末、三聚氰胺化合物粉末以及季戊四醇粉末等物质。这些粉末既可以单独配送到热膨胀性黑铅、由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊中，也可以提前作为混合物调整之后，调配到热膨胀性黑铅、由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊中去。作为混合方法可以使用一般常用熟悉的方法。

对于上述氢氧化铝粉末，并无特殊限制；通过激光粒度仪测量2次粒子的平均直径为0.3~5μm，并且没有2次凝集或者2次凝集比较少的粉末较为合适。

为应对需要，氢氧化铝必须能通过高级脂肪酸、偶联剂（硅烷系列、钛酸酯系列或者铝系列）等表面处理剂进行表面处理。关于表面处理方法，对于氢氧化铝，添加有10％重量以下的或者5％重量以下的表面处理剂的混合方法较为适用。

此外氢氧化铝因具有耐酸性，所以需要使用硅素化合物以及/或者硼树化合物处理表面，形成耐酸性薄膜，应对需要，用表面处理剂处理过的氢氧化铝也可以使用。

上述三聚氰胺化合物粉末包含有三聚氰胺、其诱导体以及树脂，作为三聚氰胺诱导体，蜜白胺、密勒胺、melom、苯并胍胺、硫酸三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸酯，聚磷酸铵等均可使用。

此外，三聚氰胺树脂是通过使用已知的方法让醛特别是甲醛和三聚氰胺或者是三聚氰胺的诱导体反应得到的缩合生成物。三聚氰胺树脂可以通过含有1~6个原子的脂肪族完全或者部分的醚化。

上述季戊四醇粉末是多价醇，包含缩合物。包括单季戊四醇、二季戊丙醇、三季戊丙醇，聚季戊丙醇等。

氧化钛粉末、氢氧化铝粉末、三聚氰胺化合物粉末以及单季戊丙醇的配制比例一般并无特殊限制，通常是以0.5：2:3的比例使用。

实施例2

本发明实施例2的不燃耐火处理剂，是由上述实施例1中的热膨胀性黑铅、由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊和氧化钛粉末、氢氧化铝粉末、三聚氰胺化合物粉末以及季戊四醇粉末与含有多元醇的液体和含有聚异氰酸盐的液体形成的聚氨酯树脂配制后得到的发泡型不燃组成物。

上述含有多元醇的液体中含有的多元醇历来是从作为常温硬化型2液态性聚氨酯树脂组成物的多元醇成分使用的多元醇中，任意选择一种既可以使用。作为这种多元醇，并没有特殊的限制。可以举出例如，由有机二元羧酸和多价醇诱导形成的聚酯多元醇，由内酯诱导形成的聚酯多元醇，蓖麻子油，蓖麻子油变性多元醇，聚醚多元醇，环氧变性多元醇，硅系列多元醇，含有上述聚酯单位和上述多元醇单位两者的聚醚聚酯多元醇，由（超）丙烯酸诱导形成的（超）丙烯多元醇等中的分子量为300~3000，氢氧基价50~350的物质等。这些多元醇既可以单独使用，也可以2种以上混合使用。

作为上述有机羧酸，并没有特殊的限制；例如，钛酸、已二酸、二聚化亚麻油酸、马来酸等酸均可使用。作为上述多价醇，并没有特殊的限制；例如，乙二醇，丙二醇，丁二醇，戊二醇，三羟甲基丙烷，已三醇，甘油，三羟甲基乙烷，季戊四醇等均可使用。作为由内酯诱导形成的聚酯多元醇，并无特殊限制；例如，聚丁内酯，聚戊内酯等均可使用。作为聚醚多元醇，也没有特殊的限制；例如，聚（氧化乙烯）乙二醇，聚（氧化乙烯）聚（氧乙烯）乙二醇，聚（氧乙烯）乙二醇，聚（氧化丙烯）乙二醇，聚（氧化丙烯）三元醇，聚（氧丙烯）聚（氧化乙烯）三元醇，聚（氧化丙烯）聚（氧化乙烯）聚（氧化丙烯）三元醇等均可使用。

上述含有多元醇的液体中多元醇和各种催化剂混合使用，可以加快反应速度，增强机械强度。作为可以使用的催化剂，并没有特殊限制，例如，乙二醇，丙二醇，丁二醇，戊二醇，二甘醇，二丙二醇等脂肪族甘醇嘞均可使用；乙二胺，丙二胺，丁二胺，戊二胺等脂肪族胺类均可使用；苯胺，苯二胺，4,4-亚甲二胺，2,2-双酚A（p-氨基苯基），3,3-二氯，4,4-二氨基二苯甲烷，1,2-双（三甲氧基硅基）乙烷等类的芳香族胺类都可以使用。

作为上述含有聚异氰酸盐的液体中所包含的聚异氰酸盐，通常可以使用用于聚氨酯树脂组成物的聚异氰酸盐，并无特别的限制。例如，六亚甲基二异氰酸酯，二异氰基辛烷，甲苯二异氰酸酯（也称作TDI），1,5-萘二异氰酸酯，二苯基甲烷，4,4-二异氰酸酯，联二苯-4,4-二苯基甲烷，2,2-二苯基丙烯-p，p-二苯基甲烷等均可使用。

对于上述第1液体和第2液体的配制以及配制比例，并没有特殊的限制。通常，选择第1种液体中的多元醇（例如聚酯多元醇，聚醚多元醇）以及催化剂（例如，胺成分以及/或者二元醇）的活性氢的合计摩尔数量和第2液体中的聚异氰酸盐（例如，二异氰酸酯的成分）的异氰酸酯基的摩尔数几乎相同的物质，根据所希望的可以超过适当成分的使用任意一方。

作为发泡型不燃性组成物，对于热膨胀性黑铅、由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊和氧化钛粉末、氢氧化铝粉末、三聚氰胺化合物粉末以及季戊四醇粉末与含有多元醇的液体和含有聚异氰酸盐的液体形成的聚氨酯树脂的配置比例并无特殊的限制，通常，相对于含有多元醇的液体和含有聚异氰酸盐的液体形成的聚氨酯树脂的100份重量，热膨胀性黑铅、由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊和氧化钛粉末、氢氧化铝粉末、三聚氰胺化合物粉末以及季戊四醇粉末的合计重量应为15~180重量份。

本发明实施例2的发泡型不燃组成物除了热膨胀性黑铅、由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊和氧化钛粉末、氢氧化铝粉末、三聚氰胺化合物粉末以及季戊四醇粉末与含有多元醇的液体和含有聚异氰酸盐的液体形成的聚氨酯树脂以外，为应对需要，对于通常使用的2液态性常温硬化聚氨酯树脂组成物的辅助成分，可以含有1种或者2种以上。这样作为辅助成分（任意成分），并没有特殊的限制。例如，二氧化硅，滑石粉，硫酸钡等体质颜料；氢氧化铝，氢氧化镁，高岭土，磷酸氢钙，水辉石，亚硫酸钠，7水化物，钙矾石，明矾石，水镁石，硬水铝石，三水铝矿，高岭石，蒙脱石，蛇纹石，消石灰，石膏，磷酸亚铅等，通过加热生成水蒸气的无机填充剂；氧化铁黄，淡黄色50，氧化铁棕，氧化铁红，淡蓝色100，氧化铬绿GN等的着色颜料；有机锡化合物，有机铅化化合物等的催化剂；酞酸二辛脂（也称为DOP）等的有机可塑剂；三苯基膦，磷酸三甲苯酯，磷酸三（2-氯乙基）酯，磷酸甲苯二苯酯等各种磷系列的可塑剂；脱水剂等均可使用。

本发明实施例2的发泡型不燃组成物中，除了热膨胀性黑铅、由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊和氧化钛粉末、氢氧化铝粉末、三聚氰胺化合物粉末以及季戊四醇粉末与含有多元醇的液体和含有聚异氰酸盐的液体形成的聚氨酯树脂，必要的时候，还可以添加一种或两种普通的2液型常温硬化型聚氨酯树脂组成物的惯用辅助成份。这些辅助成份（任意成份）没有特别限定，例如有:硅土、滑石粉、硫酸钡等体质颜料；氢氧化铝、氢氧化镁、高岭土、磷酸氢钙、锂蒙脱石、亚硫酸钠七水合物、钙矾石、铁钽锡石、蓝调石、硬水铝石、石膏石、高岭石、蒙脱石、蛇纹石、消石灰、石膏、磷锌等一加热就会产生水蒸气的无机填充剂；氧化铁黄、浅色氧化铁黄50、氧化铁棕、氧化铁红、浅色氧化铁蓝100、氧化铬绿GN等着色颜料；有机锡化合物、有机铅化合物等催化剂；邻苯二甲酸二辛脂（也称DOP）等有机可塑剂；磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、三（氯乙基）磷酸酯、甲苯基二苯基磷酸酯等各种磷系可塑剂，脱水剂等等。

下面将展示本发明的具体制造例和比较例，但是本发明并不仅限于以下的制造例：

不燃性粉体的制造

制造例1

在8-24克热膨胀性石墨（市场销售品）和8-24克微胶囊（由黑色素类树脂覆盖聚磷酸铅粉末所制成）的基础上事先按1:2:3的比例均匀混合、分散20-30克氧化钛粉末（市场销售品）、氢氧化铝粉末（市场销售品）、黑色素树脂粉末（市场销售品）及季戊四醇粉末（市场销售品），再将以上混合物搅拌，使其均匀分散，制成不燃性粉体。

发泡型不燃组成物的制造

制造例2

在制造例1中制成的不燃性粉体基础上加入作为形成聚氨酯树脂所用的第1液--多元醇（市场销售品）和作为形成聚氨酯树脂所用的第2液--聚异氰酸酯，按表1所示的比例搅拌、混合，制成发泡型不燃组成物。

表1

原料单位：g

把这一组成物倒入成形用的容器里，放置一定时间后取出，制成450mm×900mm×50mm的不燃氨基甲酸乙酯板。

（不燃性能试验1）

表1中制造例2-1和2-2的氨基甲酸乙酯板与薄木板粘合、制造例2-3和2-4的氨基甲酸乙酯板与铝板粘合、制造例2-5和2-6的氨基甲酸乙酯板与碳钢板粘合，然后再在煤气灶上用1100℃的火焰烤制，30分钟后观察板的情况，观察结果如表2所示。

表2

（不燃性能试验2）

将不燃性能试验1中筛选出来的不燃性氨基甲酸乙酯板(450mm×900mm×40mm)分别与薄木板、铝板以及碳钢板粘合，订做成厚度为55～60mm的板，并把这板作为耐火炉的盖，将氨基甲酸乙酯板作为炉的内侧，进行不燃性能试验。试验中，花费2个小时使炉的温度达到室温～1200℃左右。在这期间，测试作为盖子使用的不燃板的表面温度（炉外侧的温度）。测试结果如表3～5所示。

表3

表3 铝板

表4

表4 薄木板

表5

表5 碳钢板

（不燃性能试验3）

将上述试验1和试验2中筛选出来的3种不燃性氨基甲酸乙酯填充到混凝土板（长200mm×宽约100mm×厚约65mm）中的直径（约25～60mm）的贯通部内，并在煤气灶上用1150℃的火焰烤制，观察混凝土板的变化。

同样地，在比较例中，也对普通的硅系密封材料（市场销售品）和其他耐火性密封材料（市场销售品）进行试验。结果如表6所示。

表6

本发明的发泡型不燃组成物没有特别的限定，通常都使用带有翅膀的搅拌机等混合过后，形成所要求的形状。成形的方法和条件也没有特别的限定，比如将其倒入规定好宽度、厚度、长度的容器里形成片状或胶卷状；或者把它注入根据规定好的形状做成的模具里；或者可以使用根据规定好宽度和厚度而设计的挤压膜，挤压铸造成型。

此外，本发明的发泡型不燃性组成物成品可以直接插入接缝处，或者也可以切割成所要求的宽度及（或者）长度后再插入。

关于本发明的发泡型不燃性组成物成品可适用的地方：如果是用在要求不燃性的接缝处等的话，是没有特别限定的，例如可任意适用于普通住宅的外墙、天花板、屋顶、地板、电缆及配管类、穿墙部分等各种建筑物的外观部分等的接缝处。或者也可用于接缝处以外的开口处。本发明的发泡型不燃组成物可根据不同的成形品施工场所选择适合各自的组成物，同时，必要的时候还可混合各种材料使用。

Claims

1.一种不燃耐火处理剂，其特征在于，是由热膨胀性黑铅、由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊、氧化钛粉末、氢氧化铝粉末、三聚氰胺化合物粉末以及季戊四醇粉末组成的不燃用粉体；相对于100重量份的热膨胀性黑铅，由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊的重量份为60~220，氧化钛粉末的重量份为40~200。

2.如权利要求书1所述的不燃耐火处理剂，其特征在于：所述聚磷酸铵粉末在加热的条件下，通过有机物脱水、碳化，在形成防火碳化层的同时，也自动形成了防火性的无机制磷酸膜；同时通过加热分解生成氨气，使有机物质膨胀成发泡剂。

3.如权利要求书1所述的不燃耐火处理剂，其特征在于：所述三聚氰胺化合物粉末包含有三聚氰胺、三聚氰胺诱导体以及三聚氰胺树脂；所述三聚氰胺诱导体包括蜜白胺、密勒胺、melom、苯并胍胺、硫酸三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸酯和聚磷酸铵；

所述三聚氰胺树脂是甲醛和三聚氰胺或者是三聚氰胺的诱导体反应得到的缩合生成物；所述三聚氰胺树脂可以通过含有1~6个原子的脂肪族完全或者部分的醚化。

4.如权利要求书1所述的不燃耐火处理剂，其特征在于：所述氧化钛粉末、氢氧化铝粉末、三聚氰胺化合物粉末以及单季戊丙醇的配制比例是0.5：2:3。

5.一种不燃耐火处理剂，其特征在于，是由热膨胀性黑铅、由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊、氧化钛粉末、氢氧化铝粉末、三聚氰胺化合物粉末、季戊四醇粉末以及含有多元醇的液体和含有聚异氰酸盐的液体形成的聚氨酯树脂配制后得到的发泡型不燃组成物；以含有多元醇的液体和含有聚异氰酸盐的液体100重量份，对应所述热膨胀性黑铅、由树脂覆盖聚磷酸铵粉末而形成的微胶囊、氧化钛粉末、氢氧化铝粉末、三聚氰胺化合物粉末以及季戊四醇粉末的重量份合计为10～150。

6.如权利要求书5所述的不燃耐火处理剂，其特征在于：所述发泡型不燃组成物还可以添加一种或两种普通的2液型常温硬化型聚氨酯树脂组成物的惯用辅助成份。