防火耐燃復(fù)合材料與板材的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種防火耐燃材料，且特涉及一種防火耐燃復(fù)合材料與涂層。
【背景技術(shù)】
[0002] 火災(zāi)是一種可怕的災(zāi)害，不但直接造成人命的傷害，財物經(jīng)濟的損失，間接影響社 會大眾的安定。尤以建筑物火災(zāi)的影響最巨，所以最受注目的防火對策即是防火建筑材料 與裝修（飾）材料的使用。
[0003] 以現(xiàn)行耐燃材料而言，主要可分為難燃與防火材料兩部份。難燃材料以難燃性高 分子為主，其材料組成與制備多以添加鹵素系難燃劑或磷系難燃劑等方式，與易燃的高分 子主體進行摻混，以制備具有難燃的高分子材料。一般鹵素難燃劑易產(chǎn)生毒煙，當遇上大火 時，易造成許多人命的死傷，因此環(huán)保法令規(guī)范鹵素系難燃劑逐年限制使用。而磷系難燃劑 雖然不會產(chǎn)生煙毒，但是會有游離現(xiàn)象，且會使高分子基材產(chǎn)生玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下降，物性 下降、以及脆化等缺點。此外，有機磷對環(huán)境的沖擊也是非常大。
[0004] 另外有以不燃無機礦材的多層結(jié)構(gòu)作為防火層、或以金屬板搭配不燃陶瓷板或陶 瓷棉作為防火層的結(jié)構(gòu)。另外，也可以在纖維或不織布等軟性基材內(nèi)摻混無機不燃材料，并 添加難燃劑與發(fā)泡劑形成質(zhì)地堅硬的防火板材。膏板、硅酸鈣板與氧化鎂板等盡管有不燃 的優(yōu)點，但是密度大、重量重，具可撓性差，因此易剝落、碎裂、落塵量大、隔熱性不足，以及 形狀無法大幅改變，需尋找新一代阻燃隔熱材料。開發(fā)環(huán)保型難燃防火高分子塑膠及其復(fù) 合材料，以有效降低人員傷亡及財物損失，且不對生態(tài)造成污染為目前極重要的研究課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的防火耐燃復(fù)合材料包括有機組分和無機粉體或無機層狀材料，且有機組 分的官能基（0H基）會與無機粉體或無機層狀材料產(chǎn)生金屬-氧的鍵結(jié)（metaloxygen bond)。所述有機組分包括非異氰酸酯聚氨酯或環(huán)氧系的高分子、共聚物、或寡聚物。所述 無機粉體包括氫氧化物、氮化物、氧化物、碳化物或金屬鹽類。
[0006] 在本發(fā)明的一實施例中，以所述防火耐燃復(fù)合材料的總重為基準，所述有機組分 的含量為10 %~90%，所述無機粉體或無機層狀材料含量為90 %~10%。
[0007] 在本發(fā)明的一實施例中，上述無機粉體包括：氫氧化物、氮化物、氧化物、碳化物、 或金屬鹽類。
[0008] 在本發(fā)明的一實施例中，上述氫氧化物包括氫氧化鋁或氫氧化鎂。
[0009] 在本發(fā)明的一實施例中，上述氮化物包括氮化硼或氮化硅。
[0010] 在本發(fā)明的一實施例中，上述氧化物包括二氧化硅、二氧化鈦、或氧化鋅。
[0011] 在本發(fā)明的一實施例中，上述碳化物包括碳化硅。
[0012] 在本發(fā)明的一實施例中，上述金屬鹽類包括碳酸鈣。
[0013] 在本發(fā)明的一實施例中，上述無機層狀材料包括粘土、滑石或?qū)訝铍p氫氧化合物 (LDH)。
[0014] 在本發(fā)明的一實施例中，上述防火耐燃復(fù)合材料還包括難燃劑，所述難燃劑包括 三聚氰胺、磷系、氮系或磷氮混合系難燃劑。
[0015] 在本發(fā)明的一實施例中，上述防火耐燃復(fù)合材料還包括添加劑，所述添加劑包括 玻璃纖維、玻璃砂、烷氧型硅烷或硅氧烷。
[0016] 本發(fā)明的防火耐燃復(fù)合板材是以上述防火耐燃復(fù)合材料制得，其中所述防火耐燃 復(fù)合板材為撓性板材。
[0017] 為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式 作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0018] 圖1示出了實施例一至四與硅酸鈣板的板材背面的溫度變化曲線圖。
【具體實施方式】
[0019] 本發(fā)明的防火耐燃復(fù)合材料包括有機組分和無機粉體或無機層狀材料。以所 述防火耐燃復(fù)合材料的總重為基準，有機組分的含量例如在10%~90%之間，又例如在 30 %~70 %之間，無機粉體或無機層狀材料的含量例如在90 %~10 %之間，又例如在 70%~30%之間。若無機粉體或無機層狀材料的含量過低，則阻燃效果不佳。若無機粉體 或無機層狀材料的含量過高，則成型后彎折易龜裂。所述有機組分包括非異氰酸酯聚氨酯 (nonisocyanate polyurethane)或是環(huán)氧系（epoxy-based)的高分子、共聚物、或寡聚物。 所謂的寡聚物是指數(shù)均分子量約200至2999道耳頓（Daltons)的化合物，而所謂的共聚物 與有機高分子是指數(shù)均分子量約3000至100, OOODaltons的化合物。另外，有機組分還可 包括選自聚有機酸（polyorganic acid)系、聚烯烴（polyolefin)系與聚胺（polyamine)系 其中之一的有機高分子、共聚物、或寡聚物。
[0020] 所述無機粉體則包括氫氧化物、氮化物、氧化物、碳化物或金屬鹽類。舉例來說，上 述氫氧化物例如金屬氫氧化物，如氫氧化鋁（A1 (0H)3)、氫氧化鎂（Mg(0H)2)等。上述氮化物 例如氮化硼（BN)、氮化硅（Si 3N4)等。上述氧化物例如二氧化硅（Si02)、二氧化鈦（Ti02)、 氧化鋅（ZnO)等。上述碳化物例如碳化硅（SiC)。上述金屬鹽類例如碳酸鈣（CaC0 3)。
[0021] 上述無機層狀材料例如粘土、滑石（talc)、或?qū)訝铍p氫氧化合物（Layered Double Hydroxides，LDH)等。其中，粘 土可為娃研^石類粘土（smectite clay)、蛭石 (vermiculite)、管狀高嶺土（halloysite)、絹云母（sericite)、阜土（vermiculite)、蒙脫 土（montmorillonite)、富錯蒙脫土（beildellite)、娃鐵石（nontronite)、云母（mica)或 水輝石（hectorite)等。
[0022] 以上無機粉體或無機層狀材料可依照需求單獨使用或混合使用。在一實施例中， 無機粉體為氫氧化鋁（A1(0H) 3)、氫氧化鎂（Mg(0H)2)、二氧化硅（Si02)、二氧化鈦（Ti0 2)或 氧化鋅（ZnO)。
[0023] 上述有機成分與無機粉體或無機層狀材料可直接混合進行反應(yīng)，或者在各種溶媒 (例如水、乙醇或甲基乙基酮）的存在下進行反應(yīng)形成共價鍵（covalent bond)或離子鍵 (ionic bond)。反應(yīng)溫度一般在室溫至150°C之間，反應(yīng)時間可從10分鐘至數(shù)天不等。
[0024] 舉例來說，可先將環(huán)碳酸酯（carbonate)與過量的胺基化合物反應(yīng)成尾端為NH 2 的寡聚物或聚合物，再加入無機粉體（或無機層狀材料）與環(huán)氧樹脂，并充份攪拌20分鐘， 并于50°C~100°C的溫度下進行反應(yīng)；或是將環(huán)碳酸酯與環(huán)氧化合物混合均勻后，加入無 機粉體（或無機層狀材料）并充份攪拌生成一漿料，再加入胺基化合物并持續(xù)攪拌20分 鐘，再于50°C~100°C的溫度下進行反應(yīng)。如以氫氧化鋁作為無機粉體，反應(yīng)式如下 ：
【主權(quán)項】
1. 一種防火耐燃復(fù)合材料，其特征在于，所述防火耐燃復(fù)合材料包括： 有機組分，包括選自非異氰酸酯聚氨酯、環(huán)氧系、聚有機酸系、聚烯烴系、與聚胺系所組 成群組中至少一種的高分子、共聚物、或寡聚物；以及 無機粉體或無機層狀材料， 所述有機組分的官能基會與所述無機粉體產(chǎn)生金屬-氧的鍵結(jié)。
2. 權(quán)利要求1所述的防火耐燃復(fù)合材料，其特征在于，以所述防火耐燃復(fù)合材料的 總重為基準，所述有機組分的含量為10 %~90 %，所述無機粉體或無機層狀材料含量為 90%~10%。
3. 權(quán)利要求1所述的防火耐燃復(fù)合材料，其特征在于，所述無機粉體包括：氫氧化物、 氮化物、氧化物、碳化物、或金屬鹽類。
4. 權(quán)利要求3所述的防火耐燃復(fù)合材料，其特征在于，所述氫氧化物包括氫氧化鋁或 氫氧化鎂。
5. 權(quán)利要求3所述的防火耐燃復(fù)合材料，其特征在于，所述氮化物包括氮化硼或氮化 硅。
6. 權(quán)利要求3所述的防火耐燃復(fù)合材料，其特征在于，所述氧化物包括二氧化硅、二氧 化鈦、或氧化鋅。
7. 權(quán)利要求3所述的防火耐燃復(fù)合材料，其特征在于，所述碳化物包括碳化硅。
8. 權(quán)利要求3所述的防火耐燃復(fù)合材料，其特征在于，所述金屬鹽類包括碳酸鈣。
9. 權(quán)利要求1所述的防火耐燃復(fù)合材料，其特征在于，所述無機層狀材料包括粘土、滑 石或?qū)訝铍p氫氧化合物。
10. 權(quán)利要求1所述的防火耐燃復(fù)合材料，其特征在于，還包括難燃劑，所述難燃劑包 括二聚氛胺、憐系、氣系或憐氣混合系難燃劑。
11. 權(quán)利要求1所述的防火耐燃復(fù)合材料，其特征在于，還包括添加劑，所述添加劑包 括玻璃纖維、玻璃砂、烷氧型硅烷或硅氧烷。
12. -種防火耐燃復(fù)合板材，其特征在于，是以權(quán)利要求1~11中任一項所述的防火耐 燃復(fù)合材料制得，其中所述防火耐燃復(fù)合板材為撓性板材。
【專利摘要】一種防火耐燃復(fù)合材料與板材。所述防火耐燃復(fù)合材料包括有機組分和無機粉體，且有機組分的官能基(OH基)會與無機粉體產(chǎn)生金屬-氧的鍵結(jié)。所述有機成分包括非異氰酸酯聚氨酯或環(huán)氧系的高分子(epoxy-based polymer)、共聚物、或寡聚物。所述無機粉體包括氫氧化物、氮化物、氧化物、碳化物、金屬鹽類、或無機層狀材料。
【IPC分類】C08K3-34, C08K3-36, C08G71-04, C08K3-26, C08K3-38, C08K7-14, C08K3-22
【公開號】CN104744692
【申請?zhí)枴緾N201410337731
【發(fā)明人】薛茂霖, 陳誼珍, 葉正緯, 劉芝瑋, 謝峰銘, 施希弦, 時國誠
【申請人】財團法人工業(yè)技術(shù)研究院
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2014年7月16日
【公告號】EP2889359A1, US20150183930