專利名稱：難燃組成物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種添加防火基材載體(Base)中的難燃組成物，尤其適用于以膨脹性石墨為阻燃劑的防火基材載體。本發(fā)明可以應用于涂料、黏膠、泡綿、織物、橡膠、塑膠，或含有羥基的高碳聚合物，例如聚乙然醇(PVA)、酚—甲醛樹脂(Phenol-Formaldehyde Resins)、或環(huán)氧樹脂(Epoxy Resins)等基材載體。
在以往的專利文獻中曾經(jīng)揭露將膨脹性石墨加入涂料(日本特開平9-183978)、黏性樹脂(日本特開平9-176579)、泡綿(美國專利No4,698,369)、織物(美國專利No.5,258,216)、橡膠(日本特開平9-176498)、聚酯或聚烯(日本特開平6-25476)、或高碳高分子等基材載體(Base)中，便可具有阻燃的效果。其所應用的原理是因酸化處理過的鱗片狀石墨受到火焰或高熱的時候，會因石墨層間插入的酸根分子急速的向外溢散，促使各石墨層間的距離拉開而形成蠕蟲狀物，藉由該數(shù)以千計的蠕蟲狀石墨于基材載體(Base)的表面形成一對高溫的絕熱層，故能具有阻燃效果。
然而，膨脹后的蠕蟲狀石墨體積增加了100～200倍，比重減輕、強度降低，極易因火力作用或熱對流而四處飛散，所形成的絕熱層無法固持于基材載體上，因而降低了對基材載體(Base)內(nèi)部材質(zhì)的阻燃效果。發(fā)明人爰因于此，本于積極發(fā)明的精神，亟思一種可以解決上述問題的“難燃組成物”，幾經(jīng)研究實驗終至完成此項嘉惠世人的發(fā)明。
本發(fā)明的主要目的是在提供一種難燃組成物，以便能添加于防火基材載體中有效地抑制受熱膨脹的蠕蟲狀石黑四處飛散情形。
本發(fā)明的另一目的在提供一種難燃組成物，以使其在形成碳殼層后具有雙重絕熱效果，更有效地防火阻燃。
為了達成上述目的，本發(fā)明主要是利用碳層形成劑(或含羥基高碳聚合物基材載體本身)在受熱及碳層催化劑的催化反應下，能于基材載體(Base)表面形成一層碳殼層，適時抓住受熱膨脹長成蠕蟲狀的石墨。
第一種態(tài)樣是于防火基材載體(Base)中添加有一種難燃組成物，該難燃組成物包括膨脹性石墨、碳層形成劑、以及碳層催化劑；以便當受熱及受碳層催化劑的催化反應，促使碳層形成劑于基材載體的受熱表面脫水而形成一層碳殼層，除可阻絕火源外，更可使受熱膨脹長成蠕蟲狀的石墨能被牢牢的固持于該碳殼層上，藉以抑制蠕蟲狀石墨四處飛散情形；再且，藉由該堅實的碳殼層與被固持住的蠕蟲狀石墨所形成的雙重絕熱及阻燃效果，更可有效地防火阻燃。其可適用于一般防火阻燃物的基材載體例如涂料、黏膠、泡綿、織物、橡膠或塑膠等。
本發(fā)明的另一種態(tài)樣特別適用于含有羥基的高碳聚合物如聚乙烯醇(PVA)、酚—甲醛樹脂(Phenol-Formaldehyde Resms)、或環(huán)氧樹脂(Epoxy Resins)等防火基材載體，其主要是于該含羥基高碳聚合物的防火基材載體中添加有由膨脹性石墨與碳層催化劑組成的難燃組成物；以便當受熱及受碳層催化劑的催化脫水反應，促使含羥基的高碳聚合物基材載體本身直接于其受熱表面形成一層碳殼層，除可阻絕火焰外，亦可以受熱膨脹長成蠕蟲狀的石墨能被牢牢的固持于該碳殼層上，抑制蠕蟲狀石墨四處飛散情形；同樣地，藉由該堅實的碳殼層與被固持住的蠕蟲狀石墨所形成的雙重絕熱及阻燃效果，亦可更有效地防火阻燃。
本發(fā)明的碳層形成劑可為多元醇類，例如異戊四醇、二異戊四醇、聚異戊四醇、丙三醇、三羥甲基甲烷、三羥甲基丙烷、乙二醇、丙二醇、環(huán)己二醇等其中之一或一種以上的組成。此外，該碳層形成劑亦可為多醣類，例如山梨糖醇、葡萄糖、半乳糖、果糖、阿拉伯糖、蔗糖、淀粉、糊精、果膠、果酸等其中之一或一種以上的組成。
本發(fā)明碳層催化劑可以是含磷化合物，諸如紅磷、三聚氰胺焦磷酸、磷酸胍尿素、正磷酸、三聚磷酸、偏磷酸、聚磷酸、亞磷酸、六偏磷酸、聚磷酸銨、磷酸二氫銨、磷酸氫銨、偏磷酸銨、亞磷酸銨、焦磷酸銨、六偏磷酸銨、氯化磷、磷酸酐等其中之一或一種以上的組成。
以上均可達成本發(fā)明的目的與功效。由于本發(fā)明技術(shù)新穎進步，能提供產(chǎn)業(yè)上利用，故依法申請發(fā)明專利。
為能讓貴查委員能更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉數(shù)實施例說明如下。以下各實施例所舉的各成分份數(shù)配比是指重量配比。
實施例一選擇多元醇類中的異戊四醇的為本發(fā)明的碳層形成劑，聚磷酸銨為碳層催化劑，將其與粉末狀膨脹性石墨以配比為膨脹性石墨20-60份、異戊四醇250100份、聚磷酸銨100份均勻混合，壓成直徑2cm，厚度3mm的圓形試片，使其受熱或置入火焰中。首先，聚磷酸銨分解為磷酸及氨氣。
此時磷酸中的H+離子將異戊醇中的羥基(OH-)取出結(jié)合成水，使異戊四醇產(chǎn)生脫水反應，促使異戊四醇因羥基(OH-)被驅(qū)離而相互結(jié)合成碳殼層。
磷酸+異戊四醇→水+碳殼層
燃燒后的結(jié)果為，碳殼層將數(shù)以千計長成蠕蟲狀的石墨牢牢地固持住，有效防止石墨飛散，可形成一耐高溫的絕熱層。
實施例二本實施例所使用的組成物成分大致與上例相同，惟其將碳層催化劑改用三聚氰胺焦磷酸，且其配比亦與上例相同。均勻混合后，壓成直徑2cm，厚度3mm的圓形試片，使其受熱或置入火焰，三聚氰胺焦磷酸亦先分解出磷酸，磷酸中的H+離子亦將異戊四醇中的羥基(OH-)取出結(jié)合成水，使異戊四醇產(chǎn)生脫水反應，促使異戊四醇因羥基(OH-)被驅(qū)離而相互結(jié)合成碳殼層。
燃燒后的結(jié)果為，碳殼層同樣地將數(shù)以千計長成蠕蟲狀的石墨牢牢地固持住，有效防止石墨飛散，可形成一而高溫絕熱層。
實施例三將膨脹性石墨、聚磷酸銨各4份，加入酚—甲醛樹脂(Phenol-Formaldehyde Resins，一種含羥基的高碳聚合物)均勻混合后倒入模具中，經(jīng)置于烘箱以150℃作熟化處理1.5小時后取出。
以酒精燈作燃燒測試，受火焰燃燒后蠕蟲狀石墨不飛散，且燃燒后10秒離火即熄，防火阻燃效果良好。
實施例四將膨脹性石墨、聚磷酸銨、季戊四醇混合后加入聚甲基丙烯酸甲酯中，做成長80mm、寬40mm、厚3mm的試片，置于烘箱50℃烘干2天后取出剪裁成80mm長、寬5mm的條狀試條以供測試。
以酒精燈將其點燃進行燃燒測試，受熱燃燒的長成蠕蟲狀的石墨粉被碳殼層固持住而不飛散，且試條防火阻燃效果良好。若不移開火焰使其持續(xù)長時間燃燒，則膨脹性石墨燃燒后受碳殼層固持而形成整條定形的條狀物，聚集性甚佳。
實施例五于市售的涂料(非防火性)中添加膨脹性石墨、季戊四醇、聚磷酸銨，混合均勻后涂刷在木板上。
以火焰噴槍槍口距離木板表面15cm，火焰強度開到最大，垂直噴向涂刷的表面，其防火阻燃效果良好，且石墨粉不飛散。
實施例六將膨脹性石墨、聚磷酸銨、季戊四醇加入聚丙烯(PP)中，利用雙螺桿壓出機混練，擠出成直徑4mm的條狀物，每一段長15mm。
做燃燒測試時，長成蠕蟲狀的石墨粉不飛散，且燃燒后膨脹性石墨受碳殼層固持而形成整條定形的條狀物，聚集甚佳。
實施例七在兩劑型的PU發(fā)泡原材中的多元醇部份加入膨脹性石墨、聚磷酸銨和季戊四醇的混合物，混合均勻后再將多異氰酸酯等原料混入，進行發(fā)泡，并做長35cm、寬7cm、厚2.5cm的標準試片。
以火焰噴槍進行燃燒測試，其防火阻燃效果良好，且長成蠕蟲狀的石墨粉不飛散。
實施例八將膨脹性石墨、季戊四醇和聚磷酸銨的混合物置入兩片不織布的夾層中，將兩片不織布針軋在一起，(依照CNS-10285法規(guī)))作燃燒測試，其防火阻燃效果良好、完全能通過該法規(guī)的要求，且長成蠕蟲狀石墨粉不飛散。
綜上所陳，本發(fā)明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異于習知技術(shù)的特征，為“難燃組成物”的一大突破，懇請貴審查委員明察，早日賜準專利，以嘉惠社會，實感德便。惟應注意的是，上述諸多實施例僅為了便于說明而舉例而已，本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍自應以申請專利范圍所述為準，而非僅限于上述實施例。
權(quán)利要求
1.一種難燃組成物，用以添加于基材載體中使具有防火阻燃效果，其特征在于，該難燃組成物主要包括膨脹性石墨、碳層形成劑、以及碳層催化劑；當受熱及受碳層催化劑的催化反應，促使碳層形成劑于基材載體的受熱表面脫水形成一層碳殼層，除可阻絕火源外，更可使受熱膨脹長成蠕蟲狀石墨能被牢牢地固持于該碳殼層上，藉以抑制蠕蟲狀石墨四處飛散性形；再且，藉由該堅實的碳殼層與被固持住的蠕蟲狀石墨所形成的雙重絕熱及阻燃效果，可更有效地防火阻燃。
2.如權(quán)利要求1所述的難燃組成物，其特征在于，其中該碳層形成劑為多元醇類。
3.如權(quán)利要求2所述的難燃組成物，其特征在于，其中該多元醇類是選自異戊四醇甲烷、二異戊上醇、聚異戊四醇、丙三醇、三羥甲基甲烷、三羥甲基丙烷、乙二醇、丙二醇、環(huán)己二醇等其中至少一種。
4.如權(quán)利要求1所述的難燃組成物，其特征在于，其中該碳層形成劑為多醣類。
5.如權(quán)利要求4所述的難燃組成物，其特征在于，其中該多醣類是選自山梨糖醇、葡萄糖、半乳糖、果糖、阿拉伯糖、蔗糖、淀粉、糊精、果膠、果酸等其中至少一種。
6.如權(quán)利要求1所述的難燃組成物，其特征在于，其中該碳層催化劑為含磷化合物。
7.如權(quán)利要求6所述的難燃組成物，其特征在于，其中該含磷化合物可選自紅磷、三聚氰胺焦磷酸、磷酸胍尿素、正磷酸、三聚磷酸、偏磷酸、聚磷酸、亞磷酸、六偏磷酸、聚磷酸銨、磷酸二氫銨、磷酸氫銨、偏磷酸銨、亞磷酸銨、焦磷酸銨、六偏磷酸銨、氯化磷、氯氧化磷、磷酸酐等其中至少一種。
8.如權(quán)利要求1所述的難燃組成物，其特征在于，其中碳層形成劑為異戊四醇，碳層催化劑為聚磷酸銨，且其與膨脹性石墨的重量配比為膨脹性石墨20-60份、異戊四醇25-100份、聚磷酸銨100份。
9.如權(quán)利要求1所述的難燃組成物，其特征在于，其中碳層形成劑為異戊四醇，碳層催化劑為三聚氰胺焦磷酸，且其與膨脹性石墨的重量配比為膨脹性石墨20-60份、異戊四醇25-100份、三聚氰胺焦磷酸100份。
10.如權(quán)利要求1所述的難燃組成物，其特征在于，其中其中該難燃組成物可應用的基材載體為涂料、黏膠、泡綿、織物、橡膠或塑膠。
11.一種難燃組成物，用以添加于含羥基高碳聚合物基材載體中使具有防火阻燃效果，其特征在于，該難燃組成物主要包括膨脹性石墨、以及碳層催化劑；當受熱及受碳層催化劑的催化脫水反應，促使含羥基的高碳聚合物基材載體本身直接于其受熱表面形成一層碳殼層，除可阻絕火焰外，亦可使受熱膨脹長成蠕蟲狀的石墨能被牢牢地固持于該碳殼層上，藉以抑制蠕蟲狀石墨四處飛散情形；再且，藉由該堅實的碳殼層與被固持住的蠕蟲狀石墨所形成的雙重絕熱及阻燃效果，可更有效地防火阻燃。
12.如權(quán)利要求11所述的難燃組成物，其特征在于，其中其中該碳層催化劑為含磷化合物。
13.如權(quán)利要求12所述的難燃組成物，其特征在于，其中該含磷化合物可選自紅磷、三聚氰胺焦磷酸、磷酸胍尿素、正磷酸、三聚磷酸、偏磷酸、聚磷酸、亞磷酸、六偏磷酸、聚磷酸銨、磷酸二氫銨、磷酸氫銨、偏磷酸銨、亞磷酸銨、焦磷酸銨、六偏磷酸銨、氯化磷、氯氧化磷、磷酸酐等其中至少一種。
14.如權(quán)利要求11所述的難燃組成物，其特征在于，其中該含羥基高碳聚合物基材載體為聚乙烯醇、酚—甲醛樹脂、或環(huán)氧樹脂。
全文摘要
一種難燃組成物,用以添加于基材載體中,該難燃組成物主要包括膨脹性石墨、碳層形成劑、以及碳層催化劑;若使用于含羥基高磷聚合物基材載體中,本發(fā)明的難燃組成物僅需包括膨脹性石墨與碳層催化劑;當受熱或火焰時,本發(fā)明可于基材載體表面形成一碳殼層,促使受熱膨脹長成蠕蟲狀的石墨能被牢牢固持于碳殼層上,可有效抑制蠕蟲狀石墨四處飛散情形,且與該堅實的碳殼層形成雙重絕熱阻燃效果,能更有效地防火阻燃。
文檔編號C09K21/14GK1253983SQ9812482
公開日2000年5月24日 申請日期1998年11月13日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月13日
發(fā)明者黃俊杰, 周憲聰, 石天助 申請人:國碳科技股份有限公司