專利名稱：具有提高的膨脹體積的層狀硅酸鹽插層化合物、其制備方法以及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過將插入物化合物插入到天然的可膨脹的層狀硅酸鹽特別是天然蛭石中而制備具有提高的膨脹體積和改進(jìn)的起始溫度的層狀硅酸鹽插層化合物的方法，這里得到的層狀硅酸鹽插層化合物及其用作膨脹材料和/或以膨脹的形式用作用于制備阻燃材料和耐高溫的絕熱板和隔音板以及密封物的添加劑的用途。
可膨脹的層狀硅酸鹽，例如蛭石，是由八面體層和四面體層構(gòu)成，層間嵌入有可交換的陽離子如鎂陽離子和鋁陽離子，這兩種離子的比例視層狀硅酸鹽的來源而變化。由于層間水的存在，這些可膨脹的層狀硅酸鹽在加熱時(shí)會(huì)膨脹，其由下面的原因引起層間水在高溫下自發(fā)釋放并導(dǎo)致層彼此擠壓。膨脹過程所用的溫度稱為起始溫度，其例如在天然可膨脹的蛭石的情況下，如其在下面的比較實(shí)施例中使用的一樣，為320℃。
這些可膨脹的層狀硅酸鹽，也如膨脹石墨一樣，由于這種熱膨脹特性而用作用于制備用于例如在建筑物的墻壁、地板和/或天花板中的裂口、通道和其它孔洞的防火密封物的阻燃組合物的膨脹型防火添加劑。在發(fā)生火災(zāi)的情況下，存在于阻燃組合物中的可膨脹的層狀硅酸鹽膨脹，這導(dǎo)致的結(jié)果是，阻燃組合物的基體材料燒完后，待密封的孔洞由于層狀硅酸鹽的膨脹而繼續(xù)在一段時(shí)間內(nèi)仍然保持封閉。
視引入管的種類和物質(zhì)狀態(tài)而對(duì)這些防火遮蔽體系提出不同的要求。例如，對(duì)于很快熔融和燃燒的聚乙烯管，要求在最短的時(shí)間內(nèi)將形成的孔洞封閉，這種效果的前提條件是，膨脹型材料的高膨脹速度和大的膨脹體積。因此，與對(duì)于起始溫度一樣，這些參數(shù)也必須具有很大程度的可變性，以例如在制備這些防火材料時(shí)可以將膨脹型阻燃材料的膨脹特性按目的調(diào)節(jié)至符合特殊的產(chǎn)品要求。與目前為止用作標(biāo)準(zhǔn)膨脹材料，但是在高溫下表現(xiàn)出氧化燒盡的膨脹石墨相反，可膨脹的層狀硅酸鹽如蛭石具有其高耐熱性的特征。但是在天然形式下，可膨脹的層狀硅酸鹽只具有中等的壓力增大的膨脹特性，其極大限制了這些材料在消極防火中的應(yīng)用。
少量的市售蛭石類型只能夠不足地實(shí)現(xiàn)在阻燃材料有目的地適應(yīng)力求的使用目的時(shí)所必需的體積和速度提高方面的適應(yīng)以及必需的撓曲性。
但是，商業(yè)上可得的層狀硅酸鹽有條件地由于插入的插入物化合物(客體化合物)的選擇受到限制而限制了其膨脹性能即其膨脹體積和起始溫度的變化。但是為了可以靈活地對(duì)特殊的產(chǎn)品要求，特別是在消極的防火領(lǐng)域中作出反應(yīng)，必須使用可膨脹的層狀硅酸鹽插層化合物，其可以實(shí)現(xiàn)較高的變化范圍和針對(duì)性地調(diào)節(jié)其膨脹性能，特別是在膨脹體積和起始溫度即膨脹開始時(shí)的溫度方面的性能。
可膨脹的層狀硅酸鹽通過客體分子插層的改性是已知的，通常通過將硅酸鹽粒子分散在相應(yīng)的客體化合物的溶液中而進(jìn)行。作為客體分子插入的既可以是無機(jī)鹽，也可以是有機(jī)化合物。商業(yè)上可得的層狀硅酸鹽的起始溫度在約300℃。
例如US專利4,305,992描述了一種具有明顯減小的負(fù)膨脹特性的膨脹型道路材料，其含有具有粒度為約0.1mm-6mm的可膨脹的蛭石，其通過與磷酸銨、碳酸銨、乙酸銨、氫氧化銨和尿素的陽離子交換而將起始溫度調(diào)節(jié)至比傳統(tǒng)的蛭石低得多的溫度。
US專利5,1165,37和相應(yīng)的歐洲專利申請(qǐng)0 429 246提供了一種在低溫下可膨脹的蛭石和一種含有這種蛭石作為膨脹型防火添加劑的膨脹型道路材料。在說明書中暗示，由上述US專利文本4,305,992已知的蛭石具有的膨脹溫度對(duì)于許多使用目的來說還是太高，以致于此現(xiàn)有技術(shù)的教導(dǎo)針對(duì)的是進(jìn)一步降低蛭石的膨脹溫度。這通過下面的方法實(shí)現(xiàn)與通過使用硝酸鉀溶液而引入的鉀離子進(jìn)行陽離子交換。和與硝酸銨、氯化鉀和氯化銨的離子交換相比，由此可以如所說明的一樣，達(dá)到更低的膨脹溫度。
但是，按照現(xiàn)有技術(shù)得到的可膨脹的層狀硅酸鹽不能完全令人滿意，因?yàn)椴荒軐?shí)現(xiàn)有目的地使膨脹型防火添加劑的性能與防火材料各自的粘合劑基體相協(xié)調(diào)。如上文已經(jīng)論述的，在消極防火時(shí)必須通過膨脹材料的膨脹過程來軋斷熔融的金屬管和塑料管，以由此通過引入管的收縮過程而使形成的空腔快速再次封閉，形成機(jī)械穩(wěn)定和隔熱的防護(hù)層。對(duì)此，要求具有增壓膨脹的膨脹材料，其中盡管有阻力或者相反壓力，但是膨脹過程并沒有中斷，如這種例如在作為通過碳供體(例如淀粉和季戊四醇)、酸供體(例如多磷酸銨)與膨脹多孔劑(例如蜜胺)反應(yīng)的結(jié)果的化學(xué)膨脹的情況下。
此外，只有當(dāng)防火組合物的粘合劑基體軟化時(shí)，才可以使用膨脹過程，因?yàn)橹挥羞@時(shí)才可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同作用并可以實(shí)現(xiàn)可膨脹層狀硅酸鹽的盡可能好的增壓膨脹效率。因此，要求使用可以有目的并精確地調(diào)節(jié)其膨脹特性的性能曲線的可膨脹的層狀硅酸鹽，其中特別要看，在提高的膨脹速度下是否可以按期望的方式改進(jìn)起始溫度。
此外，按照US專利文本5,116,537或相應(yīng)的歐洲專利申請(qǐng)0 429 246的教導(dǎo)，使用硝酸鉀制備的可膨脹的蛭石特別是因?yàn)樵隍问袣埩舻南跛徕浀母g特性及其潛在的對(duì)健康的損害作用而不適合用于防火。為制備合適的消極防火產(chǎn)品，有必要將損害后果和健康方面的危險(xiǎn)保持盡可能低并避免有毒的、攻擊性的或增進(jìn)火勢(shì)的添加劑和添加物，以盡可能保持火災(zāi)負(fù)擔(dān)很小。因?yàn)橄跛徕涀鳛椴迦胛锘衔镌诳膳蛎浀膶訝罟杷猁}分解時(shí)釋放出腐蝕性的亞硝氣，所以此現(xiàn)有技術(shù)的蛭石特別是在用作電纜引入套管的密封物時(shí)是不利的。考慮到這種防火產(chǎn)品可能含有最多至超過40％的膨脹型防火添加劑，即硝酸鉀交換的蛭石的事實(shí)，在火災(zāi)中產(chǎn)生很高濃度的在分解中釋放的氣體。這在用于帶有高的電纜占據(jù)空間的電纜艙壁和/或電纜井道的大的待密封孔洞，如它們?cè)陔娦蓬I(lǐng)域和在網(wǎng)絡(luò)傳輸線方面出現(xiàn)的一樣的情況下，是特別困難的，因?yàn)槌擞糜诜阑鹈芊馕锏母卟牧嫌昧恳酝?，還經(jīng)常存在小的空間性，以致于可能產(chǎn)生不期望的有毒煙道氣的濃縮。
最后，在所提到的現(xiàn)有技術(shù)中的層狀硅酸鹽中含有的硝酸鉀，由于其性能而不適合用作阻燃劑，因?yàn)槠涫窃鲞M(jìn)火勢(shì)的物質(zhì)，其通過氧的供應(yīng)而維持燃燒，并借此積極促進(jìn)膨脹型防火產(chǎn)品的聚合物基體的分解。因?yàn)樽枞俭w系的目的在于避免火源擴(kuò)散并引起火災(zāi)自熄，所以通過陽離子交換用硝酸鉀改性的可膨脹的層狀硅酸鹽顯得實(shí)際上完全不適合用作防火領(lǐng)域中的膨脹型防火添加劑。
本發(fā)明的目的即是，提供一種用于制備層狀硅酸鹽插層化合物的方法，該化合物特別適用于消極防火，并在增壓膨脹特性方面可以有目的地調(diào)節(jié)其較高的膨脹速度和其起始溫度。
已經(jīng)驚奇地發(fā)現(xiàn)，在通過陽離子交換而對(duì)可膨脹層狀硅酸鹽的膨脹特性進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，得到的層狀硅酸鹽的膨脹性能不僅可以通過選擇相應(yīng)的金屬陽離子而加以積極地影響，而且還可以通過選擇所使用的陰離子而加以影響，因?yàn)楹苊黠@，陰離子也部分地共插層并在其分解時(shí)對(duì)膨脹過程起到一定的作用。
因此，上述目的通過一種根據(jù)主權(quán)利要求的方法來解決。次要權(quán)利要求涉及這一發(fā)明主題的優(yōu)選的實(shí)施方案，以及按照這種方法得到的層狀硅酸鹽插層化合物和其作為膨脹材料的用途，該膨脹材料可以用作膨脹型防火添加劑和/或以膨脹形式用作用于制備阻燃材料的添加劑，以及用于制備耐高溫絕熱板和隔音板和密封物的添加劑。
因此，本發(fā)明提供一種用于通過將插入物化合物插入到天然的可膨脹的層狀硅酸鹽特別是天然蛭石中而制備具有提高的膨脹速度和/或改進(jìn)的起始溫度的層狀硅酸鹽插層化合物的方法，其特征為，作為插入物化合物，至少一種選自鋰和鉀的醇鹽和鋰、鈉和鉀與有機(jī)酸形成的鹽的化合物通過陽離子交換插入到天然層狀硅酸鹽中。
已經(jīng)驚奇地表明，用上述處理方法和其中使用的插入物化合物可以實(shí)現(xiàn)按本發(fā)明得到的層狀硅酸鹽插層化合物的性能即關(guān)于膨脹速度、起始溫度和膨脹體積的高可變性。
本發(fā)明提及的起始溫度[℃]定義為，膨脹體系即這里的按本發(fā)明的層狀硅酸鹽插層化合物開始熱膨脹過程的溫度，即膨脹過程開始的溫度。傳統(tǒng)的和商業(yè)上可得的可膨脹的天然層狀硅酸鹽例如實(shí)施例1中提及的購自中國的天然蛭石，具有的起始溫度當(dāng)借助下面描述的設(shè)備和指定的測(cè)試條件下測(cè)定時(shí)為320℃。
膨脹速度[％/℃]定義為，每℃溫度升高量下，按下面的方法測(cè)定的層狀硅酸鹽插層化合物的體積的百分比增加量。
膨脹體積[％/mg]按層狀硅酸鹽插層化合物的量歸一化，相應(yīng)于初始體積和完全膨脹的層狀硅酸鹽插層化合物的最終體積之間的差值。用于測(cè)定這個(gè)參數(shù)的更詳細(xì)的說明參見本說明書的進(jìn)一步的進(jìn)程。
在按本發(fā)明的方法中，作為插入物化合物優(yōu)選使用含有一個(gè)或多個(gè)羧基的非必要取代的有機(jī)羧酸的鹽。特別優(yōu)選的是，通式為R(COOH)n的非必要取代的有機(jī)羧酸的鹽，其中R是含有1-30個(gè)碳原子，優(yōu)選含有1-18個(gè)碳原子的非必要取代的烷基、環(huán)烷基、鏈烯基、環(huán)烯基、芳基、芳烷基、芳基環(huán)烷基、烷芳基或環(huán)烷基芳基，n是數(shù)值為1-4，優(yōu)選1或2的整數(shù)。優(yōu)選的有機(jī)羧酸含有的取代基是一種或多種選自鹵原子、醚基、酯基、氨基、酰胺基、羥基和脲基的取代基。
根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施方案，作為插入物化合物插入到天然的可膨脹的層狀硅酸鹽中的是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、草酸、酒石酸、己酸、己二酸、丙二酸、葡糖酸、乙醇酸、檸檬酸、乳酸、乙醛酸、三氟乙酸、水楊酸、次氮基三乙酸和/或乙二胺四乙酸(EDTA)的鹽。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，作為插入物化合物插入的是鋰或鉀與一元或多元的，脂族或芳族的醇，例如甲醇、乙醇、2-丙醇、2-丁醇、叔丁醇、芐醇、1-癸醇、乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇和/或甘油形成的醇鹽。
按本發(fā)明特別優(yōu)選插入的插入物化合物是檸檬酸鋰、甲酸鋰、乙酸鋰、甲酸鈉、草酸鈉、葡糖酸鈉、甲醇鈉、乙醇鈉、丙醇鈉、甲酸鉀、乙酸鉀、葡糖酸鉀、草酸鉀和/或乙二胺四乙酸-二鉀鹽。
作為天然的可膨脹的層狀硅酸鹽，按本發(fā)明優(yōu)選使用具有平均粒徑為0.1mm-10mm，優(yōu)選0.3mm-1.0mm的可膨脹的蛭石，水墨云母和/或綠泥石-蛭石。
這里，該方法優(yōu)選按此方法實(shí)施將層狀硅酸鹽懸浮于插入物化合物在合適的溶劑中的溶液中，此插層可以非必要地在加熱的條件下進(jìn)行，并且將得到的層狀硅酸鹽插層化合物從懸浮液中分離出來，非必要地進(jìn)行洗滌并干燥。
本發(fā)明中，作為溶劑可以使用水、脂族或芳族醇、醚、酯、烷烴、環(huán)烷烴、芳族溶劑和/或胺。但是，特別優(yōu)選水作為溶劑。
在實(shí)施本方法時(shí)，優(yōu)選在插入物化合物在溶液中的濃度為0.01mol/l至5.0mol/l，優(yōu)選0.1mol/l至1.0mol/l下進(jìn)行。有利的是，插層反應(yīng)在溫度為10℃至150℃，優(yōu)選在25℃至60℃的條件下，反應(yīng)0.5-144小時(shí)，優(yōu)選10-36小時(shí)。
在反應(yīng)后，層狀硅酸鹽插層化合物優(yōu)選通過從懸浮液中過濾或傾析而分離出來，對(duì)其非必要地用幾毫升所使用的溶劑洗滌并隨后干燥?？梢栽谑覝叵?，在真空下，或在室溫下或還是在高溫下的烘箱中進(jìn)行干燥。優(yōu)選在烘箱中，在60-80℃下干燥1小時(shí)至12小時(shí)。
本發(fā)明另外還提供按照上述處理方法得到的層狀硅酸鹽插層化合物以及其用作膨脹材料的用途，該膨脹材料可以用作例如膨脹型防火添加劑，和/或以膨脹的形式用作用于制備阻燃材料的添加劑，以及用作用于制備耐高溫的絕熱板和隔音板和密封物，特別是用于在建筑物的墻壁、地板和/或天花板中的裂口、通道和其它孔洞的防火密封物的添加劑。為此，按常用方法將這些層狀硅酸鹽插層化合物引入用于這些使用目的的基體材料中，并且以為力求達(dá)到的膨脹效果所必需的量引入。
按本發(fā)明得到的層狀硅酸鹽插層化合物的上面提及的膨脹性能通過熱機(jī)械分析，測(cè)量材料的尺寸隨溫度的變化。為此，將試樣放在配有測(cè)試探針的樣品支座上并放入爐中，將其在使用合適的升溫程序下，在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)加熱。測(cè)試探針還可以用變化的載荷進(jìn)行進(jìn)汽沖擊。在此測(cè)試中，正的尺寸改變稱為膨脹。
為測(cè)定按本發(fā)明得到的層狀硅酸鹽插層化合物的膨脹特性，將粉末狀的試樣放在剛玉坩堝中，并用鋼質(zhì)坩堝蓋住。鋼質(zhì)坩堝保證在試樣膨脹的過程中將試樣的尺寸變化無震動(dòng)地傳遞給測(cè)試探針。將這種坩堝裝配體放入熱機(jī)械分析設(shè)備(TMA)的樣品支座上并放入爐中。
作為這種熱機(jī)械分析的結(jié)果得到一條曲線，如附圖中所描述，其中唯一的
圖1其中，材料的百分比膨脹以鋼質(zhì)坩堝的線性位移形式對(duì)溫度作圖。
層狀硅酸鹽插層化合物的起始溫度[℃]在數(shù)學(xué)上定義為延長(zhǎng)的試樣膨脹前的基線與膨脹曲線的拐點(diǎn)處切線的交點(diǎn)。
所研究的膨脹型材料在起始溫度范圍內(nèi)的膨脹速度對(duì)應(yīng)于拐點(diǎn)處切線的斜率。因此，膨脹速度的單位是[％/℃]。
膨脹體積對(duì)應(yīng)于基線與曲線的最大值之間的水平階距。以[％]描述這種物質(zhì)或原始長(zhǎng)度的膨脹。因?yàn)樵诖藴y(cè)量中該體積與物質(zhì)的稱重量有關(guān)，所以將膨脹體積按原重歸一化。結(jié)果是，歸一化的膨脹體積的單位是[％/mg]。
在下面的實(shí)施例中說明的所制備的層狀硅酸鹽插層化合物的全部測(cè)試用可比的粒度分布在0.3mm-1.0mm范圍內(nèi)的試樣進(jìn)行。
在測(cè)定上面提及的膨脹特性的參數(shù)時(shí)，遵循下述條件設(shè)備TMA/SDTA840；Mettler-Toledo，Gieβen，DE公司升溫程序動(dòng)態(tài)模式(具有前置的等溫階段，在25℃下5分鐘)加熱速率20℃/min溫度范圍25℃-1100℃分析氣體合成空氣流速60ml/min載荷0.06N試樣容器150μl剛玉坩堝+150μl鋼質(zhì)坩堝(作為蓋)在按本發(fā)明得到的層狀硅酸鹽插層化合物用作膨脹型防火添加劑時(shí)，在優(yōu)選全部提高的膨脹體積下，視用途而較低或較高的起始溫度是必要的，其必須使性能與電纜引入套管和引入管的熔融特性相協(xié)調(diào)。按本發(fā)明沒有困難地可以將層狀硅酸鹽插層化合物的膨脹開始點(diǎn)與使用領(lǐng)域準(zhǔn)確地協(xié)調(diào)，并按此方式實(shí)現(xiàn)用于消極防火的膨脹材料的較高可變性。
按本發(fā)明得到的層狀硅酸鹽插層化合物在加熱至起始溫度時(shí)膨脹，所述的加熱過程可以有目的地在爐中進(jìn)行，用于制備相應(yīng)的膨脹產(chǎn)品，或者在另一個(gè)熱源如火、光輻射或電脈沖存在下進(jìn)行，其中當(dāng)層狀硅酸鹽插層化合物嵌入粘合劑基體中，形成防火密封物料時(shí)，也即是這樣的情況。這里堅(jiān)持一點(diǎn)，按本發(fā)明制備的層狀硅酸鹽插層化合物還在載荷下膨脹，并由此可以釋放很強(qiáng)的膨脹力，這特別對(duì)其用作膨脹材料是很重要的。
實(shí)施例1(比較)本實(shí)施例闡明購自中國的傳統(tǒng)的天然可膨脹蛭石的膨脹特性。
在150μl剛玉坩堝中稱量20mg的商業(yè)上常用的天然蛭石，并用150μl鋼質(zhì)坩堝作為蓋子蓋住，以保證載荷的力均勻分布。其中，鋼質(zhì)坩堝還必須足夠?qū)挼亟雱傆褊釄逯?，以保證整個(gè)裝配體的足夠優(yōu)良的穩(wěn)定性。然后，這個(gè)試樣裝配體如下放到TMA樣品臺(tái)上TMA探測(cè)器(石英玻璃鉤)與鋼質(zhì)坩堝的底部在中心接觸。按此方式保證，試樣的每個(gè)長(zhǎng)度改變都無干擾地從TMA探測(cè)器量取。該試樣加重有恒定的載荷0.06N并以加熱速度20℃/min加熱到1100℃。長(zhǎng)度變化作為溫度的函數(shù)加以測(cè)量。
此材料顯示出第一起始溫度為320℃，膨脹體積為14.8[％/mg]，且膨脹速度為4.2[％/℃]。
實(shí)施例2乙酸鈉通過陽離子交換而插層到天然的可膨脹蛭石中。
在100ml的燒杯中預(yù)先放入3g(0.05mol)天然蛭石并在合適的攪拌下向其中摻入0.1mol/l＝5.0mol/l乙酸鈉在30ml水中的溶液中的水溶液。反應(yīng)混合物保持在室溫下3天。為進(jìn)行處理，將此懸浮液通過孔尺寸為G1的玻璃過濾器過濾，并逐份用100ml水洗滌。然后，將陽離子交換的蛭石在60℃下在烘箱中干燥12小時(shí)。此材料經(jīng)過數(shù)月儲(chǔ)存穩(wěn)定。
以上面所述的方式測(cè)定膨脹特性表明，按此方法得到的蛭石插層化合物具有的起始溫度為277℃，歸一化的膨脹體積為16.3[％/mg]，且膨脹速度為16.4[％/℃]。
實(shí)施例3按與實(shí)施例2中所述相同的方法，通過陽離子交換將下表1中說明的插入物化合物插入到相同的可膨脹的蛭石中。得到的蛭石插層化合物的膨脹性能同樣列在下表中。
表1
實(shí)施例4(比較實(shí)施例)為比較目的，相應(yīng)于US專利5,116,537或相應(yīng)的歐洲專利申請(qǐng)0 429246的教導(dǎo)，在相同的條件下通過陽離子交換將硝酸鉀插入到相同的天然可膨脹的蛭石中。也如上表1中列出的得到的蛭石插層化合物具有的起始溫度為237[℃]，膨脹體積為21[％/mg]且膨脹速度為14.3[％/℃]。
但是可以看出，按本發(fā)明可以用指定的插入物化合物制備特別適用于防火的層狀硅酸鹽插層化合物，其在起始溫度、膨脹體積和膨脹速度方面的膨脹特性可以以任意方式有目的地加以調(diào)控。
權(quán)利要求
1.一種用于制備具有提高的膨脹速度和/或改進(jìn)的起始溫度的層狀硅酸鹽插層化合物的方法，其通過將插入物化合物插入到天然的可膨脹的層狀硅酸鹽特別是天然蛭石中而實(shí)施，其特征為，作為插入物化合物，至少一種選自鋰和鉀的醇鹽和鋰、鈉和鉀與有機(jī)酸形成的鹽的化合物，通過陽離子交換插入到天然層狀硅酸鹽中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征為，作為插入物化合物插入的是含有一個(gè)或多個(gè)羧基的非必要取代的有機(jī)羧酸的鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征為，作為插入物化合物使用一種通式為R(COOH)n的非必要取代的有機(jī)羧酸的鹽，其中R是含有1-30個(gè)碳原子，優(yōu)選含有1-18個(gè)碳原子的非必要取代的烷基、環(huán)烷基、鏈烯基、環(huán)烯基、芳基、芳烷基、芳基環(huán)烷基、烷芳基或環(huán)烷基芳基，n是數(shù)值為1-4，優(yōu)選1或2的整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的方法，其特征為，有機(jī)羧酸含有的取代基是一種或多種選自鹵原子、醚基、酯基、氨基、酰胺基、羥基和脲基的取代基。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的方法，其特征為，作為插入物化合物插入的是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、草酸、酒石酸、己酸、己二酸、丙二酸、葡糖酸、乙醇酸、檸檬酸、乳酸、乙醛酸、三氟乙酸、水楊酸、次氮基三乙酸和/或乙二胺四乙酸(EDTA)的鹽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征為，作為插入物化合物插入的是鋰或鉀與一元或多元的，脂族或芳族的醇形成的醇鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征為，作為插入物化合物插入的是鋰或鉀與甲醇、乙醇、2-丙醇、2-丁醇、叔丁醇、芐醇、1-癸醇、乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇和/或甘油形成的醇鹽。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的方法，其特征為，作為插入物化合物插入的是檸檬酸鋰、甲酸鋰、乙酸鋰、甲酸鈉、乙酸鈉、草酸鈉、葡糖酸鈉、甲醇鈉、乙醇鈉、丙醇鈉、甲酸鉀、乙酸鉀、葡糖酸鉀、草酸鉀和/或乙二胺四乙酸-二鉀鹽。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的方法，其特征為，作為天然可膨脹的層狀硅酸鹽使用具有平均粒徑為0.1mm-10mm，優(yōu)選0.3mm-1.0mm的可膨脹的蛭石，水墨云母和/或綠泥石-蛭石。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的方法，其特征為，將層狀硅酸鹽懸浮于插入物化合物在合適的溶劑中的溶液中，此插層可以非必要地在加熱的條件下進(jìn)行，并且將得到的層狀硅酸鹽插層化合物從懸浮液中分離出來，非必要地進(jìn)行洗滌并干燥。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征為，作為溶劑使用水、脂族或芳族醇、醚、酯、烷烴、環(huán)烷烴、芳族溶劑和/或胺。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11中至少一項(xiàng)的方法，其特征為，在插入物化合物在溶液中的濃度為0.01mol/l至5.0mol/l，優(yōu)選0.1mol/l至1.0mol/l下進(jìn)行。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中至少一項(xiàng)的方法，其特征為，插層反應(yīng)在溫度為10℃至150℃，優(yōu)選在25℃至60℃的條件下進(jìn)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-13中至少一項(xiàng)的方法，其特征為，插層反應(yīng)進(jìn)行0.5-144小時(shí)，優(yōu)選10-36小時(shí)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10-14中至少一項(xiàng)的方法，其特征為，層狀硅酸鹽插層化合物通過從懸浮液中過濾或傾析而分離出來，對(duì)其非必要地用幾毫升所使用的溶劑洗滌并隨后干燥。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征為，在室溫下，在真空下或在高溫下的烘箱中進(jìn)行干燥。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其特征為，在烘箱中，在60-80℃下干燥1小時(shí)至12小時(shí)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17中至少一項(xiàng)的方法得到的層狀硅酸鹽插層化合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-17中至少一項(xiàng)的方法得到的層狀硅酸鹽插層化合物用作膨脹材料的用途，該膨脹材料可以用作膨脹型防火添加劑，和/或以膨脹的形式用作用于制備阻燃材料的添加劑，以及用于制備耐高溫的絕熱板和隔音板和密封物，特別是用于在建筑物的墻壁、地板和/或天花板中的裂口、通道和其它孔洞的防火密封物的添加劑。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種用于制備具有提高的膨脹速度和/或改進(jìn)的起始溫度的層狀硅酸鹽插層化合物的方法，其通過將插入物化合物插入到天然的可膨脹的層狀硅酸鹽特別是天然蛭石中而實(shí)施，其特征為，作為插入物化合物，至少一種選自鋰和鉀的醇鹽和鋰、鈉和鉀與有機(jī)酸形成的鹽的化合物，通過陽離子交換插入到天然層狀硅酸鹽中，這里得到的層狀硅酸鹽插層化合物及其用作膨脹材料的用途，該膨脹材料可以用作膨脹型防火添加劑，和/或以膨脹的形式用作用于制備阻燃材料的添加劑，以及用作用于制備耐高溫的絕熱板和隔音板或密封物的添加劑。
文檔編號(hào)C04B14/20GK1508194SQ200310120928
公開日2004年6月30日 申請(qǐng)日期2003年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月17日
發(fā)明者W·安特杰, R·阿恩, W 安特杰 申請(qǐng)人:希爾蒂股份公司