[发明专利]无机防火组合物、防火材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防火剂。特别是提供一种可应用于保温材料且具有防火特性的无机防火组合物、防火材料及其制备方法。

背景技术

在现在的建筑发展趋势中，在建筑物外墙包覆保温材料，以使建筑物在酷寒或酷暑环境中减少空调的使用而达到节能减碳是一个重要课题。

现在应用于建筑物的保温材料中，最常见的是可发泡性聚苯乙烯（expandable polystyrene）、挤塑聚苯乙烯（XPS）、酚醛树脂（phenol-formaldehyde）或聚胺酯（polyurethane），然而这些材料并不具有阻燃效果，在施工过程中常因火花或环境中的些微火星而酿成大火。因为许多灾害皆是源于施工中保温材料的起火，故现在多要求建筑物外墙的保温材料须同时具有防火特性。目前具有防火特性的保温材料中应用最广的是岩棉，然而岩棉会吸水、结构强度小、耐候性差，且其保温效果亦无法令人满意且寿命短，还因其供需不平衡导致价格昂贵，多仅用于建筑物的高层隔离。

现在已有包含有机硅氧烷、金属氢氧化物和热塑性树脂成分的防火材料，然而这些材料中，该有机硅氧烷成分与金属氢氧化物间必须通过热塑性树脂作为粘结剂，此粘结反应必须在高温加热下进行，使该热塑性树脂固化，增加大量生产时的成本，不利于大范围的应用。

另外，一般防火材料中所使用的有机高分子粘结剂在高温燃烧后会产生裂解并与氧气作用释放热量，且裂解后的炭渣容易剥落使燃烧的高温传递至内层材料，无法阻绝热量的传递。

因此，本领域中亟需提出一种可配合保温材料的防火阻燃效果高、机械强度良好且耐候性佳的防火组合物和防火材料，并且可适应节能减碳建筑物的发展要求。

发明内容

本发明同时使用无机聚硅氧烷凝胶和无机阻燃粉末，开发出一种可配合保温材料的防火阻燃效果高、机械强度良好且耐候性佳的防火组合物和防火材料，以适应节能减碳建筑物的发展要求。

因此，本发明涉及一种防火组合物，其包含：(a)无机聚硅氧烷凝胶；和(b)无机阻燃粉末。该(a)无机聚硅氧烷凝胶包含部分水解缩合的聚硅氧烷和/或交联的二氧化硅。

本发明还提供一种防火材料，其包含第一颗粒和/或第二颗粒。该第一颗粒包含第一壳，该第一壳包覆至少一个第一核，该第一壳包含网状交联的聚硅氧烷或网状交联的二氧化硅，该至少一个第一核选自氢氧化铝、硼酸锌、二氧化硅、硅灰、氢氧化镁及其混合物。该第二颗粒包含第二壳，该第二壳包覆至少一个第二核，该第二壳选自氢氧化铝、硼酸锌、二氧化硅、硅灰、氢氧化镁及其混合物；该至少一个第二核包含网状交联的聚硅氧烷或网状交联的二氧化硅。

本发明还提供一种制备防火材料的方法，其包含下列步骤：

(i)提供(a)无机聚硅氧烷凝胶；

(ii)在步骤(i)的无机聚硅氧胶状溶液中加入(b)无机阻燃粉末，形成混合物；和

(iii)将步骤(ii)所得的该混合物形成于材料主体上。

具体实施方式

本发明涉及一种防火组合物，其包含：(a)无机聚硅氧烷凝胶；和(b)无机阻燃粉末。该(a)无机聚硅氧烷凝胶包含部分水解缩合的聚硅氧烷和/或交联的二氧化硅。

根据本发明的该(a)无机聚硅氧烷凝胶具有无机硅氧键骨架（-Si-O-Si-O-Si-O-）和以共价键与硅原子结合的有机基团。

根据本发明的该(a)无机聚硅氧烷凝胶优选地由至少一种硅氧烷单体水解、缩合和聚合而成。该硅氧烷单体水解、缩合和聚合的方法可为一般的方法，举例而言，可在氢离子或氢氧根离子的催化剂和溶剂存在下，使硅氧烷单体的官能基进行水解、缩合和聚合反应，并在溶剂移除后产生胶结的凝胶。该(a)无机聚硅氧烷凝胶包含部分水解缩合的聚硅氧烷，在本发明的一个具体实施方案中，该(a)无机聚硅氧烷凝胶包含水解缩合反应完全的聚硅氧烷。

该(a)无机聚硅氧烷凝胶可视需要以不同的硅氧烷单体制得，在本发明的一个优选的具体实施方案中，该硅氧烷单体为包含1至15个碳原子的仲硅氧烷、叔硅氧烷或季硅氧烷，可制得防火效果佳的组合物。在本发明的一个更优选的具体实施方案中，该硅氧烷单体选自3-胺基丙基三乙氧基硅烷（3-aminopropyltriethoxysilane）、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷（3-glycidoxypropyltrimethoxysilane）、硅酸四乙酯（tetraethyl orthosilicate）及其混合物。