[发明专利]无机磷酸盐组合物及方法

说明书

技术领域

本发明涉及酸性磷酸盐组分和碱性氧化物/氢氧化物组分的多组分无机磷酸盐制品。

背景技术

环氧、聚酯、聚丙烯和其他聚合物制得的有机合成材料被广泛用于复合材料，例如纤维板、玻璃纤维复合材料、用于大理石和花岗岩台面板表面的密封剂、航空器、防弹衣等。这些树脂相对昂贵，具有高温室气体密度并且是可燃的。在它们的使用期间由它们释放的挥发性的有机化合物对于使用者存在健康危害。

目前有用于配制无机矿物基树脂的技术但是这些技术通常是以碱金属铝硅酸盐和碱金属硼铝硅酸盐为基础的。这些技术大部分限于一种类型的制品并且不是总允许具有广泛范围的配方、特性和用途的树脂的制造。

磷酸盐陶瓷以及由磷酸或酸性磷酸盐和金属氧化物之间的酸碱反应制得的陶瓷是广为人知的。这些发明中公开的产品是硬的并且重复水泥或陶瓷或两者的特性。

迄今为止的快速固化组合物例如磷酸盐陶瓷已经证实很难喷涂涂覆(并雾化)在表面上以提供平滑的、类似漆的光洁度。例如，常规的水凝水泥可被溅射涂覆，但是溅射的涂覆不能提供平滑的、类似漆的光洁度，因为其难以获得与高粘度，非悬浮的基质的良好的混合，并且这些涂层包含大量的往往导致颗粒状表面纹理的未反应的前体材料。同样，将常规的水凝水泥混合延长的时间以便提高其同质性通常导致在溅射涂覆之前或过程中的混合物固化。与这些常规制品中的起始前体一起使用另外的集料加剧了提供平滑的类似漆的光洁度的问题，尤其是如果这些集料具有大于约300筛目的尺寸。因此，迄今为止未能成功配制常规的水凝水泥以使它们是可容易地雾化的。

另一个问题，尤其对于磷酸盐陶瓷来说，是它们在应用和固化之后通常是半透明的。在可雾化的磷酸盐陶瓷中使用有色集料以向这些制品提供颜色构成了挑战。在这些制品中使用太少的天然矿物集料(例如，为了避免不想要的纹理)产生通常显示为白色或弱着色的涂料并且因此即使高于着色剂的常规负载也是不可接受的。由于流变学难题和困难地雾化，通常避免在这些制品中使用高负载的固体和/或较大的集料。

另一方面，迄今为止已经证明难以使用较大的集料(包括大的集料着色剂例如有色的砂土集料)获得有纹理的、可雾化的磷酸盐陶瓷涂料，部分由于较多的集料可阻塞喷雾/雾化设备并且必须配制组合物以使其可保持大的集料颗粒但是同时在集料移动例如沿着垂直表面或过顶表面向下前固化。相反，常规的非陶瓷的漆提供太薄的涂层而难以保持用于织构化和突出化的大的集料，至少部分因为它们具有过低的粘性并且因为它们花太长时间固化。

发明内容

一般来说，本文公开的是包含至少一种酸性磷酸盐第一组分和至少一种碱性第二组分的多组分制品，所述第一和第二组分适于组合提供无机磷酸盐组合物。

本文还公开了进行便宜地制造商业上可行的具有高强度和在制造产品和/或改进现有产品中有用的其他有用的特性的无机合成组合物所必需的化学反应的技术。本文公开的一个方面涉及制造能够长期存储和运输的化学上稳定的多组分无机磷酸盐前体的方法。在本文公开的一个具体的方面，公开了用于修饰无机磷酸盐前体溶液以便产生高强度的快速固化的磷酸盐组合物的方法。在本文公开的另一个具体的方面，提供了具有低密度、减少的结晶形态的无机磷酸盐组合物。另外的实施方案涉及制造用于热转化为包含块磷铝石(AlPO₄)相的材料的用作防火涂料的无机磷酸盐组合物的方法。通常，本文公开的方面包括使用环境友好的技术在这些无机磷酸盐前体和组合物的商业产品中提供改善的性能的制造方法。

本文还公开的是之前提到的与为了喷雾涂覆和/或将所述组合物雾化而配制的半透明的磷酸盐陶瓷的织构化和/或着色有关的问题的解决方法。因此，即时可喷雾的无机磷酸盐前体组合物包含高达约30筛目或更大的集料并且可以相对薄的厚度喷雾而仍然保持所述集料并且在集料从应用位点移动或移出例如沿着墙面向下或从天花板落下之前足够迅速地固化。这些喷雾涂覆的磷酸盐陶瓷组合物产生具有美学上令人愉快的颜色的高强度的迅速固化的磷酸盐陶瓷涂料。这些组合物还可提供防腐保护和/或被用作与聚合涂料例如丙烯酸或氨基甲酸乙酯基涂料组合的内层涂料。在一个方面，所述磷酸盐喷雾涂料组合物适于在金属表面例如交通工具诸如汽车、火车、自行车、宇航飞行器、货车和公共汽车的结构元件和底盘上喷雾涂覆。