阻燃防護(hù)體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種由改良型再水合赤泥(MR2S)制成的無機(jī)無鹵素阻燃劑，再水合赤泥(MR2S)含有以下礦物成份：l0％-50％(重量百分比)的鐵化合物，12％-35％(重量百分比)的鋁化合物，5％-17％(重量百分比)的硅化合物，2％-21％(重量百分比)的TiO2，0.5％-6％(重量百分比)的鈣化合物，其中，與鐵化合物的氧化物成份相比，鐵化合物具有的氫氧化物與氧化水合物大于等于50％(重量百分比)，優(yōu)選大于等于80％(重量百分比)，并且，與鋁化合物的氧化物成份相比，鋁化合物具有的氫氧化物與氧化水合物大于等于50％(重量百分比)，優(yōu)選大于等于80％(重量百分比)；本發(fā)明進(jìn)一步涉及包含一種可燃材料和上述無機(jī)無鹵素阻燃劑的防火材料結(jié)構(gòu)及其制造方法。
【專利說明】阻燃防護(hù)體
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及領(lǐng)域?yàn)闊o機(jī)阻燃劑(AFM)。
[0002]發(fā)明背景
[0003]阻燃劑是一種用于限制、減緩或阻止火勢蔓延的防火劑。
[0004]在有潛在火源或使用可燃材料會導(dǎo)致安全風(fēng)險(xiǎn)的地方都會使用阻燃劑。
[0005]由于在建筑物、飛機(jī)與汽車制造以及在室內(nèi)裝飾中對安全性的要求不斷上升，并且越來越多地使用高性能的合成材料代替金屬與金屬合金材料，所以導(dǎo)致對阻燃劑的需求
日益上升。
[0006]阻燃劑的工作原理基于不同的反應(yīng):
[0007]-中斷在材料熱解過程中所產(chǎn)生氣體的自由基鏈反應(yīng)；
[0008]-由炭化材料(膨脹)形成防護(hù)層，從而阻止氧氣與熱量進(jìn)入；
[0009]-通過激發(fā)吸熱 分解或通過蒸發(fā)化合水對燃燒過程進(jìn)行冷卻；
[0010]-通過惰性氣體物質(zhì)稀釋可燃燒氣體；
[0011]-液化，也就是說形成一種可從燃燒區(qū)域流出來的溶液，同時可以減少表面積。
[0012]大多數(shù)的阻燃劑都可以激發(fā)以上提到的一種或多種化學(xué)-物理反應(yīng)。
[0013]因此，可以將阻燃劑分成以下四種類型:
[0014]-添加型阻燃劑，可以添加到可燃材料中的阻燃劑；
[0015]-反應(yīng)型阻燃劑，通過聚合到合成材料中而成為材料自身一部分的阻燃劑；
[0016]-天然型阻燃劑，材料本身就可阻燃的阻燃劑；
[0017]-涂層型阻燃劑，可以從外面涂覆到可燃材料上的阻燃劑。
[0018]而出于毒性方面(也就是說在分解過程中會形成有毒氣體)的原因，反應(yīng)型阻燃劑與天然型阻燃劑以及添加型阻燃劑已經(jīng)受到批評，并且目前正在對其進(jìn)行嚴(yán)格的風(fēng)險(xiǎn)評估，所以無機(jī)阻燃劑日益重要。
[0019]關(guān)于全球的生產(chǎn)額可以參考丹麥環(huán)保局的報(bào)告(溴化阻燃劑。備選材料的物質(zhì)流分析和評估(1999年))。其對阻燃劑的分類如下:
[0020]-50 % 的無機(jī)阻燃劑(AFM)，例如:ATH (Al (OH) 3)與 MDH (Mg (OH) 2)，
[0021]-25%的鹵化阻燃劑，
[0022]-20 %的有機(jī)磷化合物，
[0023]-5%的氮基阻燃劑。
[0024]從數(shù)量上來看，氫氧化鋁(ATH)是最重要的無機(jī)阻燃劑。在拜耳法中，可以從鋁土礦中提取氫氧化鋁(ATH)，而同時會產(chǎn)生廢渣赤泥(RS)。在下文中，赤泥(RS)都可以理解為通過拜耳法從鋁土礦中提取氫氧化鋁(ATH)時所中產(chǎn)生的殘?jiān)?br> [0025]赤泥(RS)有時候也可以稱為去掉了氫氧化鋁(ATH)的鋁土礦，其是一種在化學(xué)與礦物成份、吸熱性能以及PH值等方面極不均一的物質(zhì)(參見表I)。其不均一性的原因一方面取決于所采用鋁土礦的各種成份，但另一方面也取決于拜耳法使用的是壓煮溶出工藝還是管道溶出工藝。在壓煮溶出工藝中，可以在170-180°C時使用濃度為30%-35%的氫氧化鈉溶液進(jìn)行溶出，這樣可以將壓力調(diào)節(jié)至6巴-8巴，而設(shè)計(jì)管道溶出工藝的目的在于通過將溫度提高至270°C使反應(yīng)時間從6至8小時縮短至短于I小時。不過，在這種溫度下反應(yīng)器末端水蒸氣的壓力會達(dá)到60巴。管道溶出工藝的這種高溫也會影響赤泥的成份。例如:在管道溶出工藝中，F(xiàn)e-O2-H2O會失去平衡，幾乎完全轉(zhuǎn)化成赤鐵礦。
[0026]由于赤泥(RS)的這種不均一性，所以直到今天也沒有重大的經(jīng)濟(jì)用途。就此而言，赤泥(RS)幾乎僅僅只是作為廢渣被處理在堆場。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0027]本發(fā)明的任務(wù)在于通過制備一種新的、經(jīng)濟(jì)上可利用的無機(jī)阻燃劑避免上述不利情況。
[0028]通過獨(dú)立權(quán)利要求可以解決該任務(wù)。在從屬權(quán)利要求中定義了本發(fā)明的有利改進(jìn)方案與結(jié)構(gòu)形式。
[0029]本發(fā)明涉及一種無機(jī)無鹵素?zé)o毒阻燃劑，所述阻燃劑礦物成份的重量百分比為:10-50% 的鐵化合物，12-35% 的鋁化合物，5-17% 的 SiO2, 2—21 % 的 TiO2,0.5-6% CaO 與3-10 的 Na2O。
[0030]其中，在根據(jù)本發(fā)明所述的無機(jī)阻燃劑中，氫氧化鋁/氧化鋁水合物與氧化鋁的比例大于等于I (也就是說，至少有50% (重量百分比)，優(yōu)選80% (重量百分比)的氫氧化鋁/氧化鋁水合物)，氧化鐵水合物與氧化鐵的比例大于等于I (也就是說，至少有50%(重量百分比)，優(yōu)選80% (重量百分比)的氧化鐵水合物)。另外，無機(jī)阻燃劑是改良型再水合赤泥(MR2S)。
[0031]除此此外，其優(yōu)點(diǎn)在于，在改良型再水合赤泥(MR2S)中，可溶解Na2O的比例小于等于0.03% (重量百分比)，平均顆粒直徑(d50)小于等于50 μ m,優(yōu)選0.5至10 μ m,殘余水分小于等于0.4% (重量百分比)。通過這種方式不僅可以開發(fā)出赤泥(RS)的經(jīng)濟(jì)用途，還可以解決對赤泥(RS)這種昂貴的特殊廢棄物進(jìn)行垃圾處理的問題。
[0032]另外，本發(fā)明還涉及一種防火材料結(jié)構(gòu)，所述防火材料結(jié)構(gòu)包括一種可燃材料、根據(jù)本發(fā)明所述的阻燃劑以及一種用于生產(chǎn)防火材料結(jié)構(gòu)的工藝，所述工藝具有以下步驟:準(zhǔn)備一種可燃材料，將可燃材料與根據(jù)本發(fā)明所述的阻燃劑進(jìn)行混合或?qū)⒆枞紕┩扛驳娇扇疾牧仙?，由此得到一種防火材料結(jié)構(gòu)。
[0033]其中，要準(zhǔn)備一種改良型再水合赤泥(MR2S)，所述改良型再水合赤泥已經(jīng)證明是一種很好的無機(jī)阻燃劑。此外，令人感到意外地是，在可燃物質(zhì)(例如:聚合物)中用作無機(jī)阻燃劑(AFM)的這種改良型再水合赤泥(MR2S)在發(fā)生火災(zāi)時可以使灰垢燒結(jié)或玻璃化。通過燒結(jié)或玻璃化，使用了本發(fā)明所述無機(jī)阻燃劑(AFM)的可燃燒物質(zhì)不僅在發(fā)生火災(zāi)的情況下既不會熔化，而且在燃燒之后也不會出現(xiàn)飛灰。與此相反的是，灰垢還具有一定的機(jī)械性能，特別是具有一種特殊的穩(wěn)定性。這樣就可以特別有利地避免出現(xiàn)可能會被人吸入的飛灰。同樣特別有利的是，不會出現(xiàn)可燃燒結(jié)構(gòu)的液化現(xiàn)象，從而避免火災(zāi)的蔓延。另夕卜，特別有利的是，通過這種方式可以降低氧氣進(jìn)入可燃燒結(jié)構(gòu)核心的量，從而防止進(jìn)一步燃燒或燒透。特別有利的是，灰垢的玻璃化可以起到絕緣電纜的效果，通過這種方式甚至可以使電纜在火災(zāi)中也可以保持其功能性。
[0034]在對赤泥(RS)進(jìn)行了改良后，其已經(jīng)被證明是一種極好的無鹵素?zé)o機(jī)阻燃劑。改良可以理解為以下幾方面:
[0035]-準(zhǔn)備赤泥(RS)，
[0036]-對所準(zhǔn)備赤泥(RS)的成份進(jìn)行分析，
[0037]-對赤泥進(jìn)行再水合，
[0038]-對再水合赤泥進(jìn)行物理加工。
[0039]還可以進(jìn)行以下方面的進(jìn)一步改良:
[0040]-用水沖洗所準(zhǔn)備的赤泥(RS)，
[0041]-用水沖洗再水合的赤泥，
[0042]-干燥再水合的赤泥，
[0043]-對再水合的赤泥進(jìn)行物理加工，以便有利地得到一種期望的顆粒結(jié)構(gòu)，例如:通過碾磨與篩選。
[0044]-將干燥的并且經(jīng)過物理加工的再水合赤泥與塑料基體混合。
[0045]-摻入吸熱可反應(yīng)的物質(zhì),例如:ATH(三水招石、一水軟招石)，氫氧化鎂(MDH)或針鐵礦等，以便優(yōu)化熱性能并且在必要時擴(kuò)大無機(jī)阻燃劑發(fā)生反應(yīng)的溫度范圍。
[0046]在再水合過程中，氧化物(例如:鋁或鐵的氧化物)會轉(zhuǎn)化成氫氧化物:一水軟鋁石(水合氧化鋁)會轉(zhuǎn)化成三水鋁石(A`l (OH) 3) ,Al2O3會轉(zhuǎn)化成成三水鋁石，赤鐵礦(氧化鐵)會轉(zhuǎn)化成針鐵礦(氧化鐵水合物)。也就是說，從在180°C至350°C的期望作用范圍內(nèi)沒有或者只有較低作用的物質(zhì)產(chǎn)生具有最大可能吸熱潛力的物質(zhì)。通過這種過程可以改變赤泥(RS)的化學(xué)與礦物成份，從而提高吸熱焓并且最終提高阻燃效果，也就是產(chǎn)生了一種在其效果范圍內(nèi)明確定義的無機(jī)阻燃劑(AFM)，而與赤泥(RS)是來自壓煮溶出工藝還是來自管道溶出工藝無關(guān)。
[0047]這樣生產(chǎn)而成的改良型再水合赤泥(MR2S)可以在各種具有定義性能的材料結(jié)構(gòu)中用作無機(jī)阻燃劑(AFM)。再水合處理后的吸熱焓越高，材料結(jié)構(gòu)中的充填度必定就越低。
[0048]因?yàn)楦牧夹驮偎铣嗄?MR2S)的吸熱反應(yīng)覆蓋的溫度范圍是大約180°C至350°C，所以通過改良型再水合赤泥(MR2S)可以部分或完全代替ATH和/或MDH，也就是說只使用一種唯一的物質(zhì)。
[0049]改良型再水合赤泥(MR2S)也可以在其表面方面進(jìn)行改良，以便易于加入到材料結(jié)構(gòu)中。
[0050]特別是可以利用納米粘土涂覆改良型再水合赤泥(MR2S)。通過這種方式可以在發(fā)生火災(zāi)情況下進(jìn)一步提高灰垢的玻璃化。而且，在改良型再水合赤泥(MR2S)中所包含的粘土型連接也會產(chǎn)生一種灰垢的玻璃化效果。
[0051]特別是細(xì)顆粒的改良型再水合赤泥(MR2S)在高溫時易于燒結(jié)，這樣的話就可以產(chǎn)生所述的玻璃狀灰垢。
[0052]總之，改良型再水合赤泥(MR2S)不僅覆蓋了 ATH與MDH的應(yīng)用范圍，而且還具有防火效果。利用納米粘土進(jìn)行涂覆還可以提高玻璃化，從而解決灰垢的問題。因?yàn)橛写罅砍嗄?RS)作為改良型再水合赤泥(MR2S)初始原材料，所以可以給所有大規(guī)模產(chǎn)品配置低價(jià)的無機(jī)阻燃劑(AFM)。
[0053]為了將無機(jī)阻燃劑(AFM)加入到可燃物質(zhì)(例如:聚合物)中，必須盡可能降低可溶于水的碳酸鈉(以Na2O重量百分比的形式表述)的比例，從而提高聚合物的耐水性，這一點(diǎn)特別適用于電纜的絕緣。
[0054]本發(fā)明涉及一種防火材料結(jié)構(gòu)，所述防火材料結(jié)構(gòu)包括一種可燃材料與一種阻燃的物質(zhì)(以下簡稱阻燃劑或防火劑)，其特征在于，阻燃劑包括一種礦物成份，所述礦物成份的組成如下:
[0055]10-50% (重量百分比)的鐵化合物，
[0056]12-35% (重量百分比)的鋁化合物，
[0057]5-17% (重量百分比)的SiO2,
[0058]2-10% (重量百分比)的TiO2,
[0059]0.5-6 % (重量百分比)的CaO,與
[0060]3-10% (重量百分比)的Na20。
[0061]礦物成份優(yōu)選為改良型再水合赤泥(MR2S)。重要的是，鐵化合物與鋁化合物主要是以氫氧化物或氧化水合物的形式存在的，而不是以氧化物的形式存在。通過再水合過程，所有的鋁化合物與鐵化合物大多會轉(zhuǎn)換成氫氧化物或氧化水合物。在鋁化合物中，Y -Al2O3與一水軟鋁石會轉(zhuǎn)化成三水鋁石，在鐵化合物中，赤鐵礦會轉(zhuǎn)化成針鐵礦。這樣就可以使吸熱焓達(dá)到盡可能高的等級，并由此實(shí)現(xiàn)盡可能高的阻燃性能。
[0062]材料結(jié)構(gòu)可以是由一種或多種聚合物組成的建筑材料、塑料制品、橡膠制品、硬紙板、電纜絕緣材料或電纜絕緣套。
[0063]材料結(jié)構(gòu)可以包含重量百分比為3-95%的阻燃劑。
[0064]阻燃劑可以包含30-100 % (重量百分比)的礦物成份(MR2S)，余下的0_70 % (重量百分比)可以通過其它阻燃成份或阻燃添加物構(gòu)成。
[0065]其它的阻燃成份或阻燃添加物可以包括一種無機(jī)無毒的吸熱反應(yīng)物質(zhì)。
[0066]其它的阻燃成份或阻燃添加物優(yōu)選可以包括鹽水合物、氫氧化物與碳酸鹽。
[0067]可溶解的Na2O的含量會被調(diào)節(jié)至小于0.03% (重量百分比)，或0.003% (重量百分比)或0.003-0.03% (重量百分比)。
[0068]本發(fā)明涉及將上述阻燃物質(zhì)用作可燃材料結(jié)構(gòu)、可燃建筑材料、塑料、橡膠、硬紙板材料或電纜絕緣套的阻燃劑。
[0069]本發(fā)明還涉及一種用于生產(chǎn)防火材料結(jié)構(gòu)的工藝，所述工藝包括以下步驟:
[0070]a.準(zhǔn)備一種可燃材料
[0071]b.將可燃材料與阻燃劑進(jìn)行混合或?qū)⒆枞紕┩扛驳娇扇疾牧仙希?br> [0072]c.并由此而得到一種防火材料結(jié)構(gòu)。
[0073]在步驟b中所述阻燃劑的礦物成份可以是平均顆粒直徑(d50)為0.5-50 μ m的細(xì)顆粒，優(yōu)選0.5-10 μ m。
[0074]在進(jìn)行步驟b的混合或涂覆工作前，可以對阻燃劑進(jìn)行物理處理，優(yōu)選進(jìn)行碾磨。
[0075]可以對阻燃劑進(jìn)行表面處理，優(yōu)選涂覆一種可以提高阻燃劑與聚合基體兼容性或者提高灰垢玻璃化的物質(zhì)，所述物質(zhì)在發(fā)生火災(zāi)的情況下可以阻止助燃(裂解)氣體擴(kuò)散至焰鋒或者可以將表面絕緣，在電纜結(jié)構(gòu)中，這種物質(zhì)可以在發(fā)生火災(zāi)的情況下盡可能長時間地保證功能持續(xù)性。
[0076]優(yōu)選使用硅烷、脂肪酸與增塑劑以及已知工藝涂覆阻燃劑的表面。優(yōu)選使用納米粘土、硼酸與其金屬衍生物以及錫酸鋅和/或羥基錫酸鋅以及上述化合物的混合物提高灰垢的玻璃化。通過這些方式可以阻止可能的余火。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0077]圖1示出了一水軟鋁石(圖1a)、三水鋁石(圖1b)與針鐵礦(圖1c)的熱分析曲線(DTA)；
[0078]圖2示出了壓煮溶出赤泥(RS)試樣被沖洗后的DTA曲線與TG曲線。在2200C _280°C之間，記錄到三水鋁石與一水軟鋁石殘留成份的吸熱反應(yīng)，沒有記錄到針鐵礦殘留成分的吸熱反應(yīng)；
[0079]圖3示出了管道溶出赤泥(RS)試樣被沖洗后的DTA曲線與TG曲線。在2200C _280°C之間，記錄到三水鋁石與一水軟鋁石殘留成份的吸熱反應(yīng)，沒有記錄到針鐵礦殘留成分的吸熱反應(yīng)；
[0080]圖4示出了在對壓煮溶出赤泥(RS)試樣進(jìn)行酸性溶出后的濾渣(未溶解成份)的DTA曲線與TG曲線。沒有發(fā)現(xiàn)吸熱反應(yīng)。在酸性溶出時，溶解掉了所有吸熱可反應(yīng)的成份，包括氧化物(參見X-射線分析)；
[0081]圖5示出了在對管道溶出赤泥(RS)試樣進(jìn)行酸性溶出后的濾渣(未溶解成份)的DTA曲線與TG曲線。沒有發(fā)現(xiàn)吸熱反應(yīng)。在酸性溶出時，溶解掉了所有吸熱可反應(yīng)的成份，包括氧化物(參見X-射線分析)；
[0082]圖6示出了從壓煮溶出赤泥濾液(ρΗΙΟ.9)中所得沉淀的DTA曲線與TG曲線。在214°C至大約350°C之間再次出現(xiàn)了明顯的吸熱反應(yīng)。其原因在于含有三水鋁石、一水軟鋁石與針鐵礦，而這些物質(zhì)是通過再堿化后從硫酸溶液中沉淀產(chǎn)生的，但沒有結(jié)晶形沉淀。
[0083]圖7示出了從管道溶出赤泥濾液(pHll.1)中所得沉淀的DTA曲線與TG曲線。在268°C至350°C之間再 次出現(xiàn)了明顯的吸熱反應(yīng)。其原因主要在于針鐵礦，因?yàn)樵诠艿廊艹龉に囍械目量虠l件(270°C / 60巴)，鋁被完全溶解了，在這種條件下，針鐵礦轉(zhuǎn)化成了赤鐵礦。在再水合后，赤鐵礦又再次以吸熱可反應(yīng)的針鐵礦形式出現(xiàn)；
[0084]圖8示出了針鐵礦的DTA曲線與TG曲線，參考Bayoxide E99163。吸熱反應(yīng)出現(xiàn)在236°C至大約350°C之間。其與從管道溶出赤泥濾液中所得沉淀的吸熱反應(yīng)相當(dāng)。
【具體實(shí)施方式】
[0085]【定義】
[0086]“防火結(jié)構(gòu)材料”是指一種裝置，在所述裝置中可以將一種可燃材料與一種阻燃劑連接在一起，從而可以阻止或減緩這種裝置中的可燃材料因?yàn)榛鸹驘岫稽c(diǎn)燃。這種阻燃劑優(yōu)選與可燃材料固定相連，例如:通過混合或涂覆的方式相連。
[0087]“阻燃物質(zhì)”在本發(fā)明中是指阻燃劑，優(yōu)選為無毒無鹵素的無機(jī)阻燃劑，特別是改良型再水合赤泥(MR2S)。
[0088]“可燃材料或者易燃材料”是指可以燃燒或者易于燃燒的材料，特別是聚合物與非揮發(fā)性碳?xì)浠衔?，例?丙烯酸乳液、丙烯酸樹脂、合成橡膠、環(huán)氧樹脂、乳膠乳液、三聚氰胺樹脂、聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚乙烯共聚物、熱后可塑聚乙烯共聚物、網(wǎng)狀聚乙烯共聚物、酚醛樹脂、聚脂樹脂(UP)的、聚氨酯、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)，PVC塑溶膠、熱塑性聚氨酯(!PU)、乙烯基酯樹脂、浙青及其它。可燃與易燃在這里可以視為同義詞。[0089]“赤泥(RS) ”是指通過拜耳法從鋁土礦中提取ATH時所產(chǎn)生的廢渣。“改良型再水合赤泥(MR2S)”是指對赤泥(RS)進(jìn)行再水合、干燥、碾磨、混合其它物質(zhì)、涂覆表面等工藝處理得到的產(chǎn)物。改良型再水合赤泥(MR2S)具有:最高0.4% (重量百分比)的水分，小于0.03% (重量百分比)的可溶解Na2O, 0.5-50 μ m優(yōu)選0.5至10 μ m的顆粒直徑(d50)。
[0090]【發(fā)明對象】
[0091 ] 在本發(fā)明中，改良型再水合赤泥(MR2S)用作無機(jī)阻燃劑(AFM)。
[0092]赤泥是在按照拜耳法生產(chǎn)氧化鋁時產(chǎn)生的。在拜耳法中，干燥與碾磨合適的鋁土礦，按照計(jì)算的比例將其與液態(tài)濃縮氫氧化鈉混合，并且在壓煮溶出工藝或在管道溶出工藝中，在加溫加壓狀態(tài)下進(jìn)行溶出。分離出所產(chǎn)生的鋁酸鈉溶液。在稀釋后，用新沉淀的ATH作為晶種進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，從中完全析出ATH。從氫氧化鋁(ATH)可以制成氧化鋁、Al2O3以及由此制成鋁金屬。
[0093]分離、沖洗并濃縮在壓煮溶出工藝或管道溶出工藝中沒有溶解的殘?jiān)?，并作為赤泥堆放在“堆場”。赤泥的名字來自其紅顏色，而其紅顏色是因?yàn)殍F含量高。
[0094]根據(jù)所使用鋁土礦質(zhì)量的不同，每生產(chǎn)一噸鋁就不可避免地產(chǎn)生1-2噸含水量大約為50%的赤泥，每年會產(chǎn)生幾百萬噸，而這幾百萬噸與已經(jīng)堆放在堆場的大量赤泥一起會造成嚴(yán)重問題。因?yàn)榈侥壳盀橹惯€沒有將赤泥成功引入相關(guān)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，所以一直被視作廢渣，并且還要進(jìn)行垃圾處理。而赤泥的垃圾處理方式主要還是以堆放到密封的堆場為主。這種存放方式昂貴且浪費(fèi)，因?yàn)樾枰艽蟮亩褕?，并且運(yùn)輸這些赤泥也需要較高的成本。此夕卜，堆場產(chǎn)生的長期成本(主要是監(jiān)控堆場)也是一個經(jīng)濟(jì)問題。因此，迫切需要開發(fā)赤泥的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0095]干燥赤泥的成份主要是由所使用鋁土礦的成份決定的。在壓煮溶出工藝還是管道溶出工藝中對拜耳法NaOH進(jìn)行加壓溶出也有有較大影響。在表I中以重量百分比的形式給出了典型成份以及平均帶寬。因?yàn)橐郧皼]有對拜耳法進(jìn)行有效地處理，所以在堆場也會發(fā)現(xiàn)與之成份不同的赤泥。
[0096]表I
[0097]赤泥的組成成份
[0098]
【權(quán)利要求】
1.一種由改良型再水合赤泥(MR2S)制成的無機(jī)無鹵素阻燃劑，所述改良型再水合赤泥(MR2S)含有以下礦物成份: 10% -50% (重量百分比)的鐵化合物， 12%-35% (重量百分比)的鋁化合物， 5% -17% (重量百分比)的硅化合物， 2% -21% (重量百分比)的TiO2, 0.5% -6% (重量百分比)的鈣化合物， 其中，與鐵化合物的氧化物成份相比，鐵化合物具有的氫氧化物與氧化水合物大于等于50% (重量百分比)，優(yōu)選大于等于80% (重量百分比)， 并且，與鋁化合物的氧化物成份相比，鋁化合物具有的氫氧化物與氧化水合物大于等于50% (重量百分比)，優(yōu)選大于等于80% (重量百分比)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由改良型再水合赤泥(MR2S)制成的無機(jī)無鹵素阻燃劑，其特征在于，可溶解的Na2O的含量小于等于0.03% (重量百分比)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的由改良型再水合赤泥(MR2S)制成的無機(jī)無鹵素阻燃劑，其特征在于，平均顆粒大小(d50)小于等于50 μ m,優(yōu)選為0.5 μ m至10 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任意一項(xiàng)所述的由改良型再水合赤泥(MR2S)制成的無機(jī)無鹵素阻燃劑，其特征在于，殘余水分小于等于0.4% (重量百分比)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任意一項(xiàng)所述的由改良型再水合赤泥(MR2S)制成的無機(jī)無鹵素阻燃劑，其特征在于，所述`改良型再水合赤泥(MR2S)的表面利用至少一種物質(zhì)進(jìn)行處理，所述物質(zhì)能夠提高所述改良型再水合赤泥(MR2S)與聚合基體的兼容性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任意一項(xiàng)所述的由改良型再水合赤泥(MR2S)制成的無機(jī)無鹵素阻燃劑，其特征在于，所述物質(zhì)包含硅烷、脂肪酸衍生物、增塑劑、硼酸及其金屬鹽、錫酸鋅、羥基錫酸鋅或這些物質(zhì)的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?6中任意一項(xiàng)所述的由改良型再水合赤泥(MR2S)制成的無機(jī)無鹵素阻燃劑，其特征在于，無機(jī)阻燃劑的表面涂覆有例如納米粘土，以便提高灰垢的玻璃化，該提高灰垢的玻璃化也可以通過MR2S中的粘土成份實(shí)現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?7中任意一項(xiàng)所述的由改良型再水合赤泥(MR2S)制成的無機(jī)無鹵素阻燃劑，其特征在于，阻燃劑與0%-70% (重量百分比)的另外一種阻燃添加劑混合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1?8中任意一項(xiàng)所述的由改良型再水合赤泥(MR2S)制成的無機(jī)無鹵素阻燃劑，其特征在于，所述另外一種阻燃添加劑是一種吸熱可反應(yīng)的物質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1?9中任意一項(xiàng)所述的由改良型再水合赤泥(MR2S)制成的無機(jī)無鹵素阻燃劑，其特征在于，所述吸熱可反應(yīng)的物質(zhì)是ATH、三水鋁石、一水軟鋁石、MDH、針鐵礦或這些物質(zhì)的混合物。
11.一種防火材料結(jié)構(gòu)，其包含一種可燃材料和權(quán)利要求1?10中任意一項(xiàng)所述的阻燃劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的材料結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述材料結(jié)構(gòu)是一種建筑材料、塑料制品、橡膠制品、硬紙板或一種電纜絕緣套。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的材料結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述材料結(jié)構(gòu)具有3%-95%(重量百分比)的阻燃劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求11?13中任意一項(xiàng)所述的材料結(jié)構(gòu)，其特征在于，阻燃劑包括30%-100% (重量百分比)的所述礦物成份，而剩下的0%-70% (重量百分比)由一種其它的防火成份構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求11?14中任意一項(xiàng)所述的材料結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述其它的防火成份包含一種無機(jī)無毒的吸熱可反應(yīng)物質(zhì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11?15中任意一項(xiàng)所述的材料結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述其它的防火成份優(yōu)選包括鹽水合物、氫氧化物與碳酸鹽。
17.根據(jù)權(quán)利要求1?10中任意一項(xiàng)所述的阻燃劑，其用作可燃材料結(jié)構(gòu)、可燃建筑材料、塑料材料、橡膠材料、硬紙板材料或電纜絕緣套的阻燃劑。
18.一種用于生產(chǎn)防火材料結(jié)構(gòu)的工藝，所述工藝包括以下步驟: a.準(zhǔn)備一種可燃材料， b.將所述可燃材料與上述權(quán)利要求中所述的阻燃劑進(jìn)行混合或?qū)⑺鲎枞紕┩扛驳剿隹扇疾牧仙希? c.由此得到一種防火材料結(jié)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的工藝，其特征在于，在進(jìn)行步驟b的混合或涂覆工作前，對所述阻燃劑進(jìn)行物理處理，特別是進(jìn)行碾磨，優(yōu)選一同使用本發(fā)明所述的增效劑，所述增效劑例如是納米粘土、硼酸衍生物、錫酸鋅和/或羥基錫酸鋅。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的工藝，其特征在于，對步驟b中所述的阻燃劑的表面涂覆阻止余火的物質(zhì)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18? 20中任意一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，用于涂覆所述阻燃劑的表面以優(yōu)化和控制防火功能和加工特性的所謂的涂覆劑優(yōu)選硅烷、脂肪酸衍生物、它們的混合物和增塑劑，也可以是納米粘土、硼酸及其金屬鹽、錫酸鋅、羥基錫酸鋅以及上述化合物的混合物。
22.根據(jù)權(quán)利要求18?21中任意一項(xiàng)所述的的工藝，其特征在于，在該工藝中，當(dāng)與本發(fā)明的阻燃劑一同以母料(濃縮物)的形式使用于彈性體和熱塑性結(jié)構(gòu)時，所述增效劑以小顆粒的形式加入。
【文檔編號】C09K21/02GK103443247SQ201180069229
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月23日
【發(fā)明者】克里斯蒂安·洛克塔歇爾, 海因茨霍斯特·麥比烏斯 申請人:氟化學(xué)多納有限公司