[发明专利]含水铝硅酸盐成凝胶组合物

说明书

本发明涉及含水组合物、制备这种组合物的前驱体体系及将所述组合物作为例如涂料施加到表面或基体的施用系统。

可溶性硅酸盐广泛用作粘合剂、涂料和粘结料。尽管其本身溶解性在许多应用中是宝贵的，然而对某些应用是不利的，例如结构的防水性、完整性和强度被认为是必要的那些应用。

已有大量的努力使硅酸盐在上述组合物中的的溶解度最低化，例如通过加入金属(如钙和镁)盐。然后，加入这种盐将得到沉淀形式而不是具有连续网络状结构的产品。沉淀反应中形成的可溶性盐对施加的膜的物理完整性，从而最终对所得产品的强度不利。

这些因素抑制了硅酸盐在例如制备阻燃涂料组合物中的用途。阻燃涂料组合物可广泛用于建筑维护行业，例如在可燃建筑材料结合到建筑结构之前或之后用于其中。可燃材料的实例为聚合物瓦和护墙板，如由发泡聚苯乙烯或聚氨酯塑料和包含这种塑料的复合材料组成的聚合物瓦和护墙板。木材、木屑和纸基材料也可得益于这种涂料应用。包含于这类阻燃涂料组合物中的有所谓的膨胀涂料，其部分通过受热或遇火膨胀发挥其保护作用。

某些情况下，将可燃材料与预涂阻燃涂料一起销售。例如，在出售之前将称为SafeCoat E84^TM的膨胀阻燃涂料预涂到发泡聚苯乙烯/聚氨酯泡沫制品上。

US-A-5 462 699涉及用于建筑材料等的阻燃组合物，所述组合物包含硅酸盐、水和表面活性剂。

将硅酸盐基阻燃组合物用于建筑隔热材料如发泡聚苯乙烯(如屋顶保温)导致的问题是，这种材料在运到建筑场地后直到需要时通常暴露于不利的天气条件，除非小心地保护它们免受潮湿的损害，否则这种暴露会导致硅酸盐基组合物的阻燃性能大大降低。

现在我们发现可以一定的方法由硅酸盐制备改进的含水涂料以明显克服上述溶解度问题，从而使本发明组合物适合用作阻燃组合物。然而，本发明不局限于含水组合物的阻燃用途；其它应用，如组合物作为粘合剂或粘结料的用途也属于本发明范围。本发明组合物的另一优点是它们可用于制备阻燃体系，所述阻燃体系基本无含卤化合物。含卤化合物由于其潜在环境危害性而不受欢迎。

因此，本发明提供包含铝硅酸盐和有机液体的含水成凝胶组合物，所述有机液体提高了通过将组合物作为涂料施加到表面上然后干燥而形成的薄膜的完整性。

本发明第一方面提供了含水成凝胶组合物，所述组合物包含：

(a)5％-40％，优选5％-30％铝硅酸盐；

(b)0.1％-10％有机液体，

其中所述有机液体的沸点超过110℃。

本说明书中的沸点在标准大气压力下测定。

含水是指组合物的其余部分包含水和任选一种或多种其他组分。通常，本发明组合物包含至少20％重量，优选至少30％，优选至少40的水。

本文中所用的术语“凝胶”是指包含连续固体骨架(在本发明中为基于铝硅酸盐)的物质，所述骨架包围连续液体相(本发明中，主要是水)-参见Sol-Gel Science，The Physics and Chemistry of Sol-GelProcessing (C J Brinker和G W Scheer)，Academic Press Inc.出版，1990，例如第8页。这些材料还可称为混合凝胶或凝聚胶。最初，固体可为分散、不连续固体颗粒(溶胶)，但这些单独的颗粒结合形成连续固体网络。本发明组合物最初为溶胶，所述溶胶随着时间延长而转变成凝胶。

本发明第一方面优选的组合物由包含如下物质的那些组合物组成：

(a)5％-40％，优选5-30％，更优选10％-25％重量的铝硅酸盐；

(b)0.1％-10％，优选0.3％-5％重量的有机液体；而

(c)其余为水，任选还包含一种或多种其它组分。

不存在有机液体的情况下，我们发现：给定干燥温度下，干燥(即失水)程度越大，采用铝硅酸盐组合物产生的薄膜涂层在较短时间内形成不牢固、粉状涂层的可能性越大。然而，当存在有机液体时，涂层的完整性(强度和非粉状方面)大大提高。

本文中提到的液体，除非另外相反地明确描述，否则是指在25℃、大气压下为液体，优选可倾倒的物质。此外，本文中针对非牛顿液体或凝胶提到的所有粘度是指在剪切速率为23s^-1、25℃下测定的粘度。

有机液体优选基本与水不混溶。通常不混溶性程度为，如25℃下，有机液体溶解到水中的程度低于约10％重量(优选低于约5％重量，更优选低于1％重量)，或水溶解到所述有机液体中的程度低于约10％重量(优选低于约5％重量，更优选低于1％重量)。