CN86106831A

CN86106831A - 防火和绝缘用的组合料

Info

Publication number: CN86106831A
Application number: CN198686106831A
Authority: CN
Inventors: 卡尔文·舒鲍; 罗伯特·康拉德·贝斯特; 罗伯特·弗农·斯金纳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-09-10
Filing date: 1986-09-10
Publication date: 1987-03-11
Also published as: PT83353B; EP0217569A2; DK432886A; ES2002308A6; FI863658A0; PT83353A; AU6251586A; GB8621856D0; EP0217569A3; GB2180231A; GR862320B; GB2180231B; DK432886D0; FI863658A; CA1275423C; BR8604324A; NO863611D0; NO863611L

Abstract

一种组合料，用于同酸性磷酸铝溶液反应而在例如钢质的桁架上形成超轻质的绝缘和防火层。此组合料包含一种能形成孔隙的组分，它是一种轻质的团粒，例如膨化珍珠岩，和/或固体起泡剂，诸如白云石，氧化镁和/或氧化铝，和一种触变剂，例如膨润土和一种细颗粒的固体例如滑石两者中的至少一种，和最好有一种球状粘土。

Description

本发明是关于用于防火和绝缘的组合料，特别是金属氧化物组合料，用于同酸性磷酸盐溶液反应而形成固化的磷酸盐粘结涂层。

在钢框架建筑物的建造中，必须对钢结构件录取防火或热绝缘措施，以防止或抑制钢结构件在万一建筑物中发生大火时的软化或塌陷。石棉涂层由于公认有致癌性，所以在这种用途中已不再采用含石棉的组合料。现在用于对结构件防火处理的主要商业性产品是一种以波特兰水泥为基的粘结性混合物或相近的粘结介质，以一种含水的泥浆的形式用喷涂法进行施涂。这种材料有很多不足之处，这种组合料本身只是一种中等的绝缘介质，所以必须将大量的材料涂在结构件上。然而，它在结构件上的结合力很弱，特别在湿的时候所以往往会由于它本身的重量而脱落损失掉。这就限制了在一次施涂操作中能够涂上去的数量，因而常常必须在同一表面上涂上两层或更多层涂层以达到足够的厚度。此外，这种材料固化比较慢，这些事实结合在一起，就增加了劳动成本，因此也就增加了涂层的总成本。

Hacker的美国专利4303450号公布了用于钢结构件防火处理的组合料，此组合料由水泥、珍珠岩团粒以及膨润土组成，将干燥的组合料在一个喷嘴式混合器中同水混合，喷涂于钢的表面上。

对于一种要涂于结构件上的涂层来说，其要求是该涂层必须能附着于结构件表面上，必须能用喷涂法进行施涂，并且能迅速硬化，以提供优良的热绝缘性能。

众所周知，磷酸铝和磷酸镁粘结剂可用于制作各种不同的团粒。Shubow 的美国专利4419133和45 03 10 9号公布了粘结的团粒结构，其组成包括氧化铝、氧化镁、一种团粒，诸如砂粒或石粒，或可能是膨化珍珠岩或蛭石，以及一种由磷酸一铝Al（H₂PO₄）₃（以下简作MAP）构成的粘结剂。

Cassidy的美国专利39 23 53 4号公布了慢速固化的可浇注成型的组合料，其组成包括氧化镁、MAP和一种耐火的填充料，当该组合料是用作捣实法或喷注法用的混合物时，还可含有增塑剂，例如膨润土和其他粘土或其代用品，该组合料中也可加粘土来增加产品的热强度，此外，也可含有发泡剂。

Tomic的美国专利41 74 22 7号公布了用于将一个螺栓固定于一个孔内的浆状组合料，其组成包含氧化镁或硅酸镁、MAP和团粒。

Russell的美国专利4262055号公布了磷酸铵粘结剂，同一种氧化镁硬化剂相配合用于粘结轻质团粒，如珍珠岩。该团粒粘结剂混合物作为一种轻质的防火材料涂在结构件上。可是此类混合物的缺点是当磷酸铵同氧化镁发生反应时有气态的氨放出，这对工人是讨厌并且有害的。Limes的美国专利3285758号公布了耐火的组合料，其组成包括磷酸铵粘结剂和氧化镁、硬化剂以及团粒（它可以是原矿白云石）;该组合料可以是一种用于喷涂的混合物状态。

Cassens的美国专利4276091号叙述了耐火的组合料，其组成包括碱金属的磷酸盐和铝盐粘结剂，用于粘结耐火的团粒，诸如方镁石、白云石、铬矿石、铝钒土和/或高含量氧化铝熟料，并配入膨润土或任选地配入沥青;也用于粘结氧化铝颗粒/铝钒土团粒，以及塑性粘土。Cassens的组合料是混合的干料，在喷涂于一种表面上去之前，在喷枪的喷嘴中将水加至干的混合料中。

Vukasovich的美国专利3148996号叙述了发泡的陶瓷材料，其制法是用磷酸铝溶液同硅酸钙反应以生成一种浆糊状产物，往其中加入一种气体或产气物质，例如微粒的碳酸盐，随后使之完全硬化。

我们发现了一种组合料，能通过加入一种磷酸盐粘结剂而形成一种用于涂层的组合料，可用例如喷涂法以得到一种具有优良热绝缘性的，附着性很好的绝缘层。

本发明提供一种轻质的防火、隔音和绝缘阻隔层的组合料，它适用于同一种粘结剂的酸性水溶液混合以后使用，此粘结剂从这样一组化合物中选用，此组化合物包括磷酸二氢一铝、含单原子碱土金属的磷酸二氢盐及其混合物;上述组合料的组成包括：（1）一种氧化物组分，它是氧化镁、氧化铝或其混合物，该氧化物的颗粒度是至少90%通过200目的筛网，其表面积是至少5米²/克;（2）至少一种孔隙形成剂，它是一种平均密度为从约48至约1440公斤/米³（约3至约90磅/英尺³）的多孔性的矿物团粒，或至少一种无机的固体起泡剂，其颗粒度为至少90%通过200目的筛网，或这两种物料的混合物;（3）至少一种触变剂和一种细颗粒的材料两者中的一种，其颗粒度为至少90%通过200目的筛网。此组合料中最好还包含有一种球状粘土。组合料较有利的组成为氧化物组分、多孔性团粒和触变剂，并再任选地包含起泡剂和/或细颗粒的材料，但其组成也可以是氧化物组分、起泡剂和细颗粒的材料，再任选地含有团粒和/或触变剂。这些含有团粒的组合料可以是细颗粒的物体，并是按照本发明第二方面的方法制备的，此方法包括：将各组分混合在一起，例如将上述氧化物组分和触变剂及团粒混合在一起，以形成一种混合物，然后将此混合物同水混合以形成一种涂了层的团粒;若组合料中含有球状粘土，则最好是在加水之前先把它混入混合物中。

上述的阻隔层组合料可在临使用之前同酸性磷酸盐溶液混合而转变成一种可硬化的阻隔层组合料，本发明的第三方面是提供由两套或几套材料组成的综合配料，其成分在混合以后形成一种防火和绝缘的阻隔层组合料，这种综合配料包括：（a）含有本发明组合料一套或几套，和（b）含有磷酸二氢-铝或单原子碱土金属的磷酸二氢盐或其混合物的酸性水溶液一套或几套。将这几套材料的成分混合在一起，制成一种可硬化的组合料，这就是本发明的又一方面，此组合料可通过本发明中的一种方法对一个结构件进行防火涂层，这种方法是将此组合料喷涂于结构件上。最后，本发明提供了一种热绝缘的结构件，它具有一个芯体和热绝缘的表面涂层，是通过将上述可硬化的组合料用喷涂法涂到芯体上去而形成的。

上述可配入的轻质多孔性团粒是无机材料，可以是许多膨化的多孔性矿物中的任何一种，诸如蛭石、珍珠岩、硅酸盐（例如Dacotherm牌号的）、玻璃、硅藻土或炉渣，或其他多孔性材料，例如火山灰或浮石。这些材料的混合物，或多孔性矿物同少量非多孔性团粒（诸如砂子或象莫来石之类的结晶质铝-硅酸盐材料）的混合物也可以应用，唯团粒混合物的体积密度应在48-1440公斤/米³（3-90磅/英尺³），较好是在48-960公斤/米³（3-60磅/英尺³），特别是在48-480公斤/米³（3-30磅/英尺³）的范围内，特别最好的是小于240公斤/米³（15磅/英尺³），例如在80-240公斤/米³（5-15磅/英尺³）的范围内。膨化珍珠岩和砂子按1∶1至4∶1体积比混合而成的混合物，可使硬化的产物得到特别优良的热性能。在本发明的某些具体方案中，可硬化的组合料中不含有多孔性团粒。

上述团粒最好是单独使用膨化珍珠岩或将它同未膨化珍珠岩混合应用，但特别推荐单独使用膨化珍珠岩。膨化珍珠岩的体积密度最好是48-240，例如80-160公斤/米³（3-15，例如5-10磅/英尺³）。团粒的颗粒度通常是至少90%，例如至少95%能通过8目的筛网（按美国标准筛颗粒度试验法测定），并且不多于10%，例如不多于5%残留于8目的筛网上，此外，最好是至少40%，例如至少50%残留在20目的筛网上;通常是少于20%通过50目的筛网。这样，所用团粒最好是至少70%，特别是至少80%的颗粒通过8目的筛网，但不通过50目的筛网。退一步的要求，所用团粒可以是平均颗粒度大于上述颗粒度的团粒同平均颗粒度小于上述颗粒度的团粒的混合物;这样的团粒混合物可以使硬化的产物得到较高的强度，但需要额外的特殊混合操作以保证最终的硬化涂层的均匀性。膨化珍珠岩通常是农用级的。所用珍珠岩的硬度最好是处于按珍珠岩研究所标准（Perlite Institute Standard）PI-306-80测定的硬度等级的上半部分。

氧化镁在组合料中通常总是有的，它可以是纯的氧化镁，但也可以用各种高MgO含量的矿物。氧化镁可以是从菱镁矿制得的，可能是苛性的或“化学的”氧化镁、低反应活性的氧化镁或死烧的氧化镁，或者由于改变菱镁矿的煅烧条件而具有介于上述几种氧化镁之间的反应活性。氧化镁的成分分析（重量百分比）可以是MgO87.3%，SiO₂4.6%，Fe₂O₃2.7%，Al₂O₃1.2%和CaO1.2%，或最好是纯度更高的，例如至少97%MgO。

氧化镁的体积密度可以是480-4000，例如800-2400和特别是800-1600公斤/米³（30-250磅/英尺³，例如50-150和特别是50-100磅/英尺³），其表面积可以是5-200米²/克，最好是5-150，或特别是在未加起泡剂（见下文）时为5-50米²/克，例如5-20米/克，或者特别是在有起泡剂时为10-150，例如20-100，又如20-50米²/克。氧化镁的颗粒度可以是至少50%通过325目的筛网，同时至少90%通过200目的筛网，但氧化镁最好是颗粒非常细的，至少90%，特别是至少95%通过325目的筛网，并且不多于5%，特别是不多于2%残留在200目的筛网上。增加氧化镁的表面积可增加其活性，缩短它同磷酸盐粘结剂的反应时间，因而减少最终组合料的硬化时间。

氧化铝在组合料中可能有，它可以是一种干燥的氧化铝粉末或氧化铝的三水化合物或煅烧氧化铝，其典型成分分析（重量百分比）为99.8%Al₂O₃，0.13%Na₂O，0.03%Fe₂O₃和0.03%SiO₂。其颗粒度通常是至少50%通过325筛网和至少90%通过200目的筛网，最好是至少90%，例如至少95%通过325目的筛网。氧化铝的体积密度可以是480-1600公斤/米³，例如960-1280公斤/米³（30-100磅/英尺³，例如60-80磅/英尺³），其表面积可以是10-200米²/克，例如50-100米²/克。用氧化铝代替一部分氧化镁可降低同磷酸盐溶液反应的速度，因而延长硬化时间但同时也增加硬化了的涂层的强度。

在组合料中也可能有一种触变剂，它最好是一种水合的胶质的铝-硅酸盐粘土，例如象膨润土之类的蒙脱石类粘土，它可以是多种多样的遇水只发生很小膨胀、例如小于300%的品种，诸如钙膨润土之类的品种，但更可取的是具有高膨胀度的品种，例如遇水能膨胀大于1000%，例如1000-2500%的，诸如美国西部的膨润土，例如产自怀俄明州或德克萨斯州的钠膨润土。膨润土干燥时在松散状态下的体积密度通常是480-1280公斤/米³，特别是560-800公斤/米³（30-80磅/英尺³，特别是35-50磅/英尺³）。若不用胶质的粘土，也可以用其他无机触变剂，象烘制过的二氧化硅之类，或者用有机的触变剂，诸如树胶之类，例如阿拉伯树胶，或醚化的纤维素衍生物，诸如羧甲基纤维素之类。所用的触变剂，例如胶质粘土，可有助于使潮湿的涂层保持稳定，防止它在固化之前发生收缩和紧密化，它一般较多地同低密度的团粒一起使用。触变剂也可以是滑石。所用的球状粘土是一种具有高可塑性的细颗粒的水合硅酸铝，例如一种高岭土或中国粘土，后者主要是纯粹的高岭土。胶质粘土同球状粘土的相对重量通常是0.1-4∶1，例如0.3-2.5∶1，特别是0.3-0.8∶1。球状粘土可有助于使湿的涂层附着于基体上足够长的时间，使可硬化的组合料能够固化并同基体结合在一起。增加球状粘土的数量通常可增强附着力。

上述粘结剂的磷酸盐部分是一种磷酸二氢-铝（MAP）或单原子碱土金属的磷酸二氢盐或其混合物的酸性溶液。碱土金属可以是钙，但最好的是镁，而粘结剂最好是铝和镁二者的磷酸二氢盐的混合物。此溶液当磷酸盐只含铝的盐类时，通常含磷酸盐10-60%（重量），当只含镁的盐类时，含磷酸盐20-40%（重量），而当采用镁盐和铝盐的混合物时，从溶解度考虑磷酸盐含量为从20至40-50%（重量）。此溶液的pH值通常为0.5-2.0，这是由于存在过量的磷酸，超过了同溶液中的金属完全反应所必需的数量。典型的商品MAP溶液（盐类总含量为约50%重量）含有7.8-8.2%Al₂O₃（或7.0%Al₂O₃和0.67%MgO）和33.4-34.0%P₂O₅，同时P₂O₅∶Al₂O₃的重量比为约4∶1（P∶Al的分子比为3.03∶1），（或P对Al+Mg的分子比为3.07∶1），其比重（26.7℃/15.6℃，80°F/60°F）为1.47-1.50，其发货状态的pH值为约1.0。一种典型的商品磷酸二氢一镁溶液以下简作（MMP）（盐类总含量为约37%）含有6.6-6.9%MgO，32.3-34.3%P₂O₅，其比重（26.7℃/15.6℃，80°F/60°F）为1.475-1.500，其发货状态的pH值为约1.2。在混合物中，MMP对MMP和MAP总量的重量百分比可以是1-50%，例如5-20%。商品磷酸铝或磷酸镁的浓溶液或其混合物在同其他组分（即团粒组合料）混合之前最好的用水稀释，例如1份重量的MAP溶液用0.5-4份重量的水稀释，这样，同其他组分混合所用的MAP溶液的浓度最好是10-35%（重量），特别是15-30%，例如20-25%（重量）。磷酸盐溶液的浓度应该使它同其他组分混合制成的混合物能有流动性，特别是应能用于进行喷涂。为了配制最终的可硬化性组合料，单独加入的水或随同一种其他组分一起加入的水的数量，在已经混合但硬化过程还未完成之前，通常是用于配制可硬化性组合料的全部组分（包括水在内）的总重量的10-50%，例如10-40%（重量），或例如20-40%，例如20-35%（重量），又例如22-32%，25-35%（重量），或35-50%（重量）。磷酸铝和/或磷酸镁在可硬化组合料中的含量最好是1-20%，例如5-15%（干燥物质的重量百分比）。

上述孔隙形成剂可以是一种无机的起泡剂，它可以在可硬化组合料的配制过程中加入，最好它是作为一种预先混合成的团粒组合料的一个组成部分，该团粒组合料的组成包含团粒、氧化镁和/或氧化铝、触变剂和任选地还可含有粘土;或者是作为一种起始组合料的一个组成部分，该起始组合料的组成包括氧化镁和/或氧化铝、起泡剂和细颗粒材料，但它也可以在配制可硬化组合料的时候才同阻隔层组合料和磷酸盐粘结剂互相混合。起泡剂最好是同其他的干燥组分（例如团粒、氧化镁和/或氧化铝、触变剂以及任选地含有的粘土）相混合然后加入水，例如加入重量为其他组分总重量10-50%的水，使固体成分被水湿透，以得到一种潮湿的物质，当混合物中有团粒时它能将团粒包覆起来，然后任其干燥。上述起泡剂的颗粒度通常为至少50%，例如至少90%通过200目的筛网，特别是至少50%，最好是至少90%通过325目的筛网。固体无机起泡剂的例子是碳酸盐、重碳酸盐、亚硫酸盐和亚硝酸盐，例如其碱金属的盐类或最好是碱土金属的盐类，诸如碳酸钙、白云石、碳酸镁、碳酸钡以及钠或钾的碳酸盐或重碳酸盐。起泡剂的数量通常最多为可硬化组合料干燥重量（不包括起泡剂）的200%（重量），而它最好是能使涂在基体上的干燥涂层膨胀至相当于其不加起泡剂时的体积的一倍半至十倍，从而将干燥涂层的密度减小至可能低达112-160公斤/米³（7至10磅/英尺³）。这样，可以使用数量为10-100%，例如50-80%的白云石（百分比按上述同样方式表示），也可以使用能产生等量气体的其他碳酸盐和起泡剂。碳酸盐化合物同MgO的重量比可以是2∶1至10∶1，例如3-5∶1。无机起泡剂的作用是通过同酸性的磷酸盐粘结剂溶液反应而产生一种气体，例如二氧化碳，而这种反应消耗了粘结剂溶液中的一部分游离酸，或部分地中和了金属的磷酸氢盐。采用较高比例的无机起泡剂，需要同时增加金属的磷酸氢盐对氧化镁的含量比例，或者改用往金属的磷酸氢盐溶液中加入矿物酸，例如，加入额外的磷酸或硫酸或盐酸的办法，以补偿此反应所消耗的酸。按上述方式加入或随同酸性的金属磷酸盐一起加入的矿物酸的数量可以是可硬化组合料总重量（包括水和酸）的0.5-10%（重量），而酸对碳酸盐（以白云石为例）的重量比可以是1∶3-20，酸对金属氧化物组分和碳酸（以白云石为例）二者总量的重量比可以是1∶4-25。起泡剂在进行硬化的涂层中生成气泡，为了减少这种气泡在硬化过程中的损失，最好能加快硬化的速度，例如通过提高氧化镁或氧化铝对酸性磷酸盐含量比例，或采用反应活性较高的氧化镁或氧化铝，即具有较大表面积的，例如20-50或30-40米²/克的，而不是表面积5-20，例如约10米²/克的。为有助于在基体上产生封闭的多孔性涂层，可以在可硬化组合料中加入一种二价或三价金属的硬脂酸盐，例如，一种钙、铝或锌的硬脂酸盐，而且最好是能加入至团粒组合料中，硬脂酸盐对氧化镁的重量比可以是0.5-10∶99.5-90。

一种推荐采用的添加剂，特别是当组合料中有一种起泡剂时需要加入，它是一种细颗粒的材料，它不是无机的起泡剂，即不是表面积大于5米²/克的氧化镁，也不是表面积大于5或10米²/克的氧化铝，而其颗粒的至少90%通过200目的筛网。通常此材料的表面积为0.1-1米²/克，最好其颗粒少于5%，例如少于2%通不过100目的筛网;同时最好有至少90%，例如至少95%通过325目的筛网。此细颗粒材料可以是二氧化硅粉末，或者是碱土金属或铝的氧化物或硅酸盐，例如硅酸镁，包括诸如滑石之类带氢氧基的硅酸盐，低反应活性的氧化铝，例如“死烧”氧化铝，或表面积小于1米²/克的氧化镁、硅酸铝，诸如莫来石或叶蜡石、或硅酸钙，诸如硅灰石或石膏。此材料最好是滑石和/或莫来石，并且基本上其全部颗粒都通过325目的筛网。

滑石或其他这样的细颗粒材料（例如莫来石）的总量可以最多至50%（重量）（以可硬化组合料的干燥重量为基，不包括起泡剂和该细颗粒材料），例如为10-30%。此材料最好在加水配制阻隔层的初始组合料之前加入至氧化镁和起泡剂中，其数量可以是团粒组合料重量的10-40%，例如20-30%。很有利的是，此细颗粒材料，例如滑石，具有触变性，并且有助于控制多孔性结构的均匀性，可能还可以起增粘剂的作用以减少有些组分的回弹损失，因为滑石、莫来石和氧化铝看来有此作用。滑石或莫来石，或由10-40%滑石和90-60%莫来石组成的混合物的使用数量，最好是此细颗粒材料的总量对阻隔层组合料（例如由团粒组成的细颗粒物体）的含量百分比为15-35%。滑石可以取代部分或全部的任何其他触变剂，例如组合料中的膨润土。

各种组分含量的相对比例可以用许多不同方式表示：或基于团粒的重量，或基于全部各组分的干燥重量（不包括磷酸盐粘结剂水溶液），或基于混合时全部组合料的重量（以干燥物为基），或基于混合时全部组合料的重量。若按照全部组合料的重量（以干燥物为基）来表示，就可以是含10-30%，例如10-20%MgO;35-60%，例如40-60%团粒（例如膨化珍珠岩）;5-12%球状粘土;10-20%膨润土，以及5-25%，例如5-20%;如5-15%或10-20%磷酸-铝。若按照团粒组合料的重量（即可硬化组合料的重量，不包括磷酸盐粘结剂水溶液）来表示，此团粒组合料可以含10-45%或15-45%，10-35%，例如15-25%MgO;30-70%，例如40-70%，又如50-70%团粒（例如膨化珍珠岩）;5-20%，例如5-15%或9-17%球状粘土;以及10-25%，例如10-20%或10-17%膨润土。若按照团粒（例如膨化珍珠岩）的重量来表示，此团粒组合料可以含20-70%MgO，例如20-60%MgO;10-20%球状粘土，和20-40%，例如大约25%膨润土。由于推荐的酸性磷酸铝粘结剂溶液是50%的浓溶液，所以若将含量比例按照可硬化组合料（包括在50%粘结剂溶液中的水，但不包括任何外加的水）的总量来表示也很方便。这样，总的组合料就含有7-30%，例如7-20%，如7-10%，或者10-30%，例如10-20%MgO;30-60%，例如35-55%团粒（例如膨化珍珠岩）;5-12%，例如5-10%球状粘土;8-20%，例如10-16%膨润土，以及10-35%，例如25-33%或10-25%MAP溶液（50%浓度）。50%MAP溶液对团粒的重量百分比通常是20-90%，例如30-80%。

因为轻质团粒具有如此低的密度，所以也可以很方便地以体积而不是以重量来表示团粒、MgO、粘土和膨润土的数量。这样，若以体积来表示，在团粒组合料中各组份的百分比含量为1-15%，例如1-10%或2-15%或1-6%，如1-3%MgO（体积比）;80-95%，例如80-90%或85-93%（体积比）密度为4-8磅/英尺³的团粒（例如密度为6.5磅/英尺³的膨化珍珠岩）;1-10%，例如2-10%或1-3%（体积比）球状粘土;以及2-10%，例如2-6%（体积比）膨润土。若按照团粒（例如密度为4-10磅/英尺³的团粒，诸如膨化珍珠岩）的体积来表示，在团粒组合料中各组分的含量为：1-15%，例如2-15%或1-6%，1.5-6%，如1.5-3.5%MgO（体积比）;1-10%，例如2-10%或1-3.5%，例如1.5-3.5%（体积比）球状粘土;以及2-10%，例如2-6%，如3-5%，又如大约4%膨润土。

这样，为制备一种所推荐的可硬化组合料，就可以用重量份数（以干燥物料的重量表示）：5-20份，例如10-15份磷酸-铝（或它同5-20%MMP的混合物）;0.5-20份，例如5-18份或7-12份氧化镁（例如表面积为20-60米²/克，颗粒度为至少90%通过325目的筛网的氧化镁）;20-30份团粒（例如密度为48-240公斤/米³，如80-160公斤/米³（3-15磅/英尺³，例如5-10磅/英尺³）的膨化珍珠岩）：0～8份，例如2-6份球状粘土;2-15份，例如5-10份触变剂（例如膨润土）;20-80份，例如30-50份白云石或者钙或镁的碳酸盐;以及0-20份，例如4-20份或8-16份上述细颗粒材料（例如滑石）。在这个推荐的可硬化组合料中，水的数量最好是组合料总重量的30-50%。

上述组合料中也可以含有一种二氧化硅或砂子填充料，例如颗粒度为至少70%是40目至100目的，同时，大于和小于此范围的颗粒各不多于15%，而且大于30目的不多于7%。这种填充料可以代替部分多孔性团粒（例如珍珠岩），同不含此种填充料的多孔性团粒相比较，它可以增加发泡的硬化层的热容量。二氧化硅和砂子的数量可以是阻隔层组合料（例如细颗粒的物体，而膨化珍珠岩数量是这种物体重量的1-10%时）的重量的25-50%，例如25-40%;这样，二氧化硅砂子和膨化珍珠岩的总重量通常是细颗粒物体重量的30-60%，例如30-45%。这种含有砂子或二氧化硅的组合料常常含有（按此组合料，例如细颗粒物体的重量计）20-55%二氧化硅或砂子、1-20%膨化珍珠岩、3-12%滑石、25-70无机起泡剂（例如白云石）、0.3-5%，例如0.5-5%表面积为20-60米²/克的MgO、以及任选地含有0-30%，例如15-30%莫来石。这种细颗粒物体在喷涂过程中同酸性磷酸盐溶液（含10-30%金属磷酸盐）发生反应，此金属磷酸盐重量（干燥的）对此组合料总重量的重量百分比是1-10%，例如1-7%，而且酸性磷酸盐溶液重量对细颗粒物体总重量的重量百分比是15-40%，例如22-40%。为制备湿的可硬化组合料所用的水的总重量百分比（以湿的可硬化组合料为基）通常是10-30%，特别是13-25%。

所以概括地说，上述阻隔层组合料（例如是细颗粒物体）通常含有重量百分比为20-70%的团粒（膨化珍珠岩或它同惰性的填充料，例如砂子的混合物）、0.3-40%金属氧化物（氧化镁和/或氧化铝），3-25%触变剂（最好是膨润土和或滑石），0-70%无机起泡剂（例如白云石）、0-20%球状粘土，以及0-30%莫来石。在所推荐的以珍珠岩为基础的细颗粒物体中，可以有20-70%膨化珍珠岩;0.3-40%，例如5-40%氧化镁和/或氧化铝;8-25%滑石和/或膨润土;0-20%，例如3-20%球状粘土，以及0-70%，例如25-70%或者0-50%，如25-50%白云石。在所推荐的以珍珠岩和砂子的混合物构成的团粒为基础的细颗粒物体中，可以有1-20%珍珠岩、20-55%砂子、0.3-5%氧化镁和/或氧化铝、3-12%滑石、25-70%白云石，以及任选地有10-30%莫来石。上述细颗粒物体通常同一定数量的酸性磷酸盐溶液相混合，这样制成的可硬化组合料含有1-20%铝和/或镁的酸性磷酸盐（以干燥物料计）。

当上述阻隔层组合料只含有少量的多孔性团粒时，适用于加入磷酸盐粘结剂以后发生硬化的起始防火组合料，可以含有0.3-20%氧化镁（例如1-6%表面积至少为20米²/克，例如为20-60米²/克的氧化镁，或者是6-20%，例如8-16%表面积为5-20米²/克的氧化镁）;0-20%，例如0-5%膨化珍球岩;0～10%，例如2-8%球状粘土;0%或0-15%，例如1-15%或7-12%触变剂;20-70%，例如20-40%或40-65%或25%起泡剂（例如白云石）;以及5-70%，例如5-30%或者40-70%，如50-70%细颗粒材料（例如滑石），同时，起泡剂和细颗粒材料的总重量为50-95%，例如60-80%或80-95%。随着起泡剂数量的增加，细颗粒材料的数量最好也要增加，这样，起始的组合料可以实质上含有1-15%，例如1-5%氧化镁，4-80%细颗粒材料（例如滑石，如4-20%或30-80%滑石）;10-80%，例如10～50%白云石;0-8%球状粘土;以及任选地含2-15%膨润土。上述起始的组合料也可以实质上含有0.5-15%，例如0.5-5%氧化镁;3-30%滑石;10-40%白云石;20-50%砂子或其他惰性填充料;0-30%，例如20-30%莫来石;以及0-8%粘土;为了提高发泡硬化层的使用温度，上述砂子可以至少部分地代之以莫来石，使砂子和/或莫来石的总量为20-80%，例如40-80%。此起始的组合料最好是实质上含有2-10MgO、10-50%白云石和滑石总量，其余是二氧化硅和/或砂子和/或莫来石。此起始的组合料也可以含有0-20%膨化珍珠岩，例如密度为48-240公斤/米³（3-15磅/英尺³）的膨化珍珠岩。此起始组合料也可以同一定数量的铝和/或镁的酸性磷酸盐溶液相混合，以得到一种可硬化的组合料，其中酸性磷酸盐的含量（以干燥物料计）为1-20%，例如1-5%或5-15%，其中水的总含量（以全部湿的可硬化组合料的总重量为基表示）为10-45%，例如25-35%或10-20%。

若以一种干燥物料为基础的重量份数来表示，一种推荐的可硬化组合料可实质上含有5-20份，例如10-15份磷酸-铝（或它同5-20%MMP的混合物）;5-20份，例如7-12份表面积为20-60米²/克，颗粒度为至少90%通过200目的筛网的氧化镁;0-20份团粒（例如密度为48-240公斤/米³，例如80-160公斤/米³（3-15磅/英尺³，例如5-10磅/英尺³）的膨化珍珠岩;0-8份，例如2-6份球状粘土;0-15份，例如2-15或5-10份触变剂（例如膨润土）;15-65份，例如30～50份白云石或者钙或镁的碳酸盐;以及30-70份，例如40-60份上述的细颗粒材料（例如滑石和/或二氧化硅粉末）。在这种推荐的可硬化的组合料中，水的量最好是该组合料总重量的20-50%。

各种组份的相对比例可以用许多不同的方式表示，或根据这种可硬化的组合料在混合以后但发生反应之前的重量（以干燥物料计），或就根据可硬化组合料的重量。若按照可硬化组合料的重量（以干燥物料计）来表示，它可以有5-20%，例如5-15%或7-13%磷酸一铝;1-20%，例如5-15%，如5-13%表面积为5-20米²/克的MgO，或1-5%表面积为20-60米²/克的MgO;0-10%膨化珍珠岩;0-8%，例如2-6%球状粘土;0%或0-12%，例如4-10%触变剂（例如高度膨胀性的膨润土）;15-65%，例如15-35%，或者40-60%或20-50%白云石;以及5-65%，例如5-30%，或者40-65%或20-45%细颗粒材料（例如二氧化硅粉末和/或滑石）。同时白云石和细颗粒材料总的重量百分比是45-85%，例如50-70%或70-85%。由于所推荐的酸性磷酸铝粘结剂是50%浓度，所以若按照可硬化组合料的总重量（包括50%浓度的MAP溶液，但不包括任何所加入的水）来表示重量百分比也是很方便的，这样就可以有5-30%，例如10-25%或25-33%磷酸-铝溶液（50%浓度）;1-17%MgO，例如1-5%表面积为20-60米²/克的MgO，或5-12%表面积为5-20米²/克的MgO或0-8%膨化珍珠岩;0-8%，例如2-6%球状粘土;0%或0-12%，例如6-10%触变剂（例如膨润土）;10-60%，例如10-30%或者30-55%或20-40%白云石;以及5-65%，例如5-20%或40-60%细颗粒材料（例如二氧化硅粉末和/或滑石），同时白云石和细颗粒材料的总量为40-80%，例如50-65%或60-80%。

硬化速度和硬化产物的强度取决于镁和/或铝的氧化物数量对于酸性粘结剂溶液中的磷酸盐含量和对于这种粘结剂溶液中游离磷酸含量的相对数量。一般地说，增加金属氧化物的数量和/或增加游离酸的含量增加硬化速度，而增加磷酸盐的含量会增加硬化产物的强度。增加镁和/或铝的氧化物的表面积或减小其颗粒度也会增加硬化速度。在酸性粘结剂溶液中，MgO对P₂O₅的重量比可以是0.2-10∶1，例如0.2-3∶1或0.5-10∶1，例如1-5∶1或0.5-3∶1，而当采用Al₂O₃或它同MgO的混合物时，上述对应的重量比例，是按镁和铝的不同分子量和当量进行修正之后得到的。

在上述关于比例的叙述中，是将基准专门定在以氧化镁作为硬化剂上的。氧化镁可以至少部分地用氧化铝来代替，一般地说，120份重量的MgO相当于102份重量的Al₂O₃。MgO对于Al₂O₃的重量比可以是1∶0.1至1∶6，特别是1∶0.1至1∶0.5。

在上述关于比例的叙述中，是将基准专门地定在膨润土上，但所述的比例也应用于其他触变剂。专门的基准也定在MAP溶液及其比例上，但这些一般也应用于具有类似P₂O₅含量的酸性磷酸盐，特别是也用于MAP/MMP混合物，而且特别是那些MMP对于MMP和MAP总量的重量百分比为5～20%的混合物。

如果需要，各种添加成分可以加至组合料中，例如，硅酸盐，如硅酸镁或硅酸铝（例如自然存在的莫来石）可以加至组合料中，只要最终产物的密度不增加得太多。这种硅酸盐数量对Mgo的重量比可以是6～26∶7～20或5～20∶1，例如大约10～20∶1。用硅酸盐代替Mgo会降低硬化速度。硅酸盐对磷酸铝溶液的重量比可以是3∶2至4∶1，而硅酸盐和团粒总量对组合料总量（磷酸铝以50%水溶液表示）的百分比可以是60～65%。若特别是用于医院的，此组合料中可以加入8-羟基喹啉之类的杀菌剂。

此组合料也可以含有一种表面活性剂，例如一种非离子性的、阳离子性的或阴离子性的表面活性剂。非离子性表面活性剂最好是一种醚化的醇类;诸如一种聚氧烯基脂肪醇，带有1～20个氧烯基单元（例如氧化乙烯或氧化丙烯单元），并在其脂肪醇中含有8～24，例如8～18个碳原子。其他非离子性表面活性剂可以是（任选的烷基取代的聚氧烯基酚类，在其烷基中有1～18个碳原子，或由氧化乙烯和/或氧化丙烯单元组成的聚氧化烯类。表面活性剂的数量通常是湿的可硬化组合料总重量的0.1～5%，或者是其中起泡剂重量的0.5～10%，或者是可硬化组合料中所含水的总重量的0.1～5%，例如0.1～1.0%。表面活性剂通常是在粘结剂溶液同细颗粒物体混合之前先混在酸性磷酸盐粘结剂溶液中。

本发明的可硬化组合料是通过将各成分彻底混匀制成的。对于低硬化速度的组合料，例如其硬化时间为20分钟或更长的，各成分可以先在一个低速剪式混合机中混匀，然后进行施涂，例如用抹刀涂沫至被处理的表面上，或模注成所需的形状。对于高硬化速度的组合料，例如硬化时间为10分钟或更短的，用上述这种方法会出现过早发生硬化的难题，所以最好是用喷枪将组合料喷涂至表面上。这些会发生反应的组份，即上述团粒组合料以及酸性磷酸盐溶液可以分别放在分隔开的喷枪加料室中，并分别地通至一个混合器或喷枪的喷嘴或在喷嘴附近进行混合，此喷枪将所形成的混合物喷射至被处理的表面上，喷射所用压缩气体，例如压缩空气的压力为例如最高为105000公斤/米²，例如3500～105000公斤/米²，3500～14000公斤/米²，如大约7000公斤/米²（最高为150，例如5～150或5～20，如大约10磅/英寸²）。最好是用加压喷射法进行混合。金属氧化物最好是同其他成分（不包括粘结剂和水）预先彻底混匀，例如，先同团粒、触变剂、球状粘土和水混匀，然后此混合好的组合料再在喷枪中同酸性磷酸盐溶液混合，并且最好是在喷嘴混合的条件下混合，即刚好在湿的物料从喷枪喷出的出料点上进行混合，然后此混合物被喷出。团粒组合料的颗粒通常是在喷枪内先同空气流混合，然后将酸性磷酸盐溶液通入所形成的颗粒流中，形成一种湿的物料，含大约10～50%，例如10～30%，如15～25%水（以物料总重量为基）。此团粒组合料（例如密度为128～320公斤/米³（8～20磅/英尺³）的团粒）对于磷酸盐水溶液的体积比通常为10～2∶1例如5～2∶1。喷枪可以是普通的干式混合喷枪或喷嘴式喷枪。各种组分（除了粘结剂和水以外），例如金属氧化物、团粒、触变剂和球状粘土可以在一个球磨机中混合，但对于密度小于320公斤/米³（20磅/英尺³）的超轻质团粒，这种方法将有困难，因为大体积量的低密度团粒同小体积量的高密度的其他组分是很难混合均匀的。要克服这个问题，可以先将各组分，例如团粒、粘土、触变剂和金属氧化物在干燥状态混合，然后加水，加水量为其他组分总重量的10～50%，例如10～30%，如15～25%，再彻底混匀，使其他各组分均匀地包复于团粒上。某些湿的物质不仅包覆在团粒表面上，也会浸透于团粒内。所得的产物是一种轻微湿润但易于处理的细颗粒物体，即团粒组合料。这种物体的制备可以在一个工厂内进行，再将此物体发运至这种可硬化组合料的使用地，例如一个建筑工地或别的工厂，在那里此物体同酸性磷酸盐溶液混合，用于涂复被处理的表面。

本发明组合料可应用于任何基体。由于钢是制作横梁、桁架及其他结构件的常用材料，所以重点放在钢和其他黑色金属材料上。然而，本组合料显然也用于其他结构材料，诸如铝和其他有色金属材料、混凝土、塑料、玻璃、石棉和木材。除了用于横梁外，本组合料也可用于墙壁、壁板以及各种各样的工艺设备，诸如大桶和贮槽等。基体上的涂层，在其干燥和固化状态下的厚度可以是0.00635～0.102米（0.25～4.0英寸）。本组合料可用作对一个表面的密封剂，例如对石棉表面进行密封，使它具有防火性，如需要也可保护环境安全。本组合料最好是用于得到一种热绝缘的或防火的或隔音的涂层。

因为固化反应是放热反应，而且固化可在38～82℃（100～180°F）温度下发生，即使在寒冷的季节，温度低至约-26.1℃（-15°F）时，硬化时也不需要加热。通过改变氧化镁和MAP的数量以及氧化镁的细化程度，固化时间可以从几乎立即固化改变至所需的任何时间，譬如说4～60分钟，例如35～60或4～11分钟，例如9或10分钟。本发明的组合料可以用于厚的涂层，它可降低回弹损失和涂层从基体上脱离的倾向。湿的涂层通常是连续性的，并且没有开裂和脱离现象，它能自身粘结在一起并附着在基体上足够长的时间，使磷酸盐化学粘结作用得以进行，从而使涂层固化并紧密附着在基体上。湿的涂层对于基体的这种附着性使它也能用于垂直的以及头顶的基体，所涂的材料不致由于跌落、滴落、回弹或重力落下等而造成过量的损失，并且也不需要昂贵的支撑装置和铁丝网等。在团粒尺寸大于约0.0032米（1/8英寸）的保持在2%或更少的场合，除了少量重的颗粒材料会因动态回弹作用而从表面损失之外，通常湿的涂层都会附着在基体上。本发明的组合料一般具有可涂抹性和低的扯裂敏感性。本发明组合料牢固地结合于钢基体上，其结合力如此牢固以致必须用凿子才能把它凿掉，看来它似乎同钢有某些化学反应，尽管如此，它对钢没有腐蚀性，这是它的另一个重要优点。本组合料的防火性能，在经过施涂、干燥和固化之后，是很突出的，其代表性的特征是其阻止热传导的防火保护性能相当于美国材料试验协会测试方法ASTM E1709的结果：基本涂层厚0.0317米（1.25英寸），在1093℃（2000°F）时持续至少1.75小时。

本发明将通过下列专门例子作进一步阐明，这些例子只用于进行阐明而不想在所附的权利要求的范围之外来限制本发明。

在本说明书中所包括的例子中，份数和百分比数都是按重量计的，有专门说明者除外，筛分颗粒度是根据美国标准筛颗粒度试验法测定的。在例子中所用的产品，即膨化珍珠岩、膨润土、球状粘土、氧化镁和磷酸-铝溶液，具有下列特性。膨化珍珠岩是一种农用级的材料，密度为128～104公斤/米³（8～6.5磅/英尺³），甚至少60%的颗粒残留在20目的筛网上，不大于约2%的颗粒通不过8目的筛网;其颗粒度分布为：0～2%（+8目）、5～40%（-8至+16目）、10～30%（-16至+20目）、5～20%（-20至+50目）、0～15%（-50至+100目）和0～5%（-100目）。膨润土是德克萨斯产的高膨胀性钠膨润土，其松装密度为670公斤/米³（42磅/英尺³），压实密度为992公斤/米³（62磅/英尺³）。球状粘土是肯塔基-田纳西粘土公司（Kentucky Tennessee Clay Corp.）的No.6球状粘土，其密度为640～800公斤/米³（40～50磅/英尺³）。在例1～4，28和30中所用的氧化镁是一种非常微细的颗粒产品，其至少98%通过325目筛网，其表面积为大约10米²/克，密度为1200公斤/米³（75磅/英尺³）。在例5～27和28～30中所用的氧化镁是一种细颗粒产品，其至少90%通过200目筛网，其表面积为30～40米²/克。例1和3～30中的磷酸-铝溶液是一种磷酸二氢-铝的水溶液，并还含有游离磷酸和磷酸二氢-镁，所含盐类总浓度为50%，它含有7.0%Al₂O₃，0.67%MgO和33.7%P₂O₅，其比重为1.485，pH值为1.0;在例2中所用的溶液同例1中相同，但不含Mg，故含有7.8%Al₂O₃和33.7%P₂O₅。白云石和滑石是密度为960～1120公斤/米³（60～70磅/英尺³），几乎全部颗粒通过325目筛网。滑石是康涅狄格州范德比特公司（R.T.Vanderbilt Corp.）的No.1滑石，据信其中含有少量碳酸盐。二氧化硅砂子具有下列的颗粒度分析值：4.2%（+30目）、4.2%（-30至+40目）、30.7%（-40至+50目）、32.8%（-50至+70目）23.3%（-70至+100目）8.4%（-100至+140目）和0.5%（-140至+200目）。二氧化硅砂子的体积密度在未压实状态为1497.6公斤/米³（93.6磅/英尺³），其表面积为11.1米²/公斤（111厘米²/克）。莫来石是煅烧过的兰晶石，其成分分析为59.2～61.8%Al₂O₃，38.7%SiO₂，其余为Fe₂O₃，CaO，MgO和碱金属，其颗粒度分布为8.9%（+200目）、18.1%（-200至+325目）和73%（-325目筛网）。石膏是纯度为大约90%，其颗粒度为15%通过100目筛网和94%通过20目筛网。

例1

一种防火组合料由下列各成份制成。38份密度为152公斤/米³（9.5磅/英尺³）的膨化珍珠岩，7.8份膨润土，4.3份球状粘土，7.6份氧化镁，17.8份磷酸一铝溶液（含有Al和Mg两种盐类）和26.4份水。

氧化镁、球状粘土、珍珠岩和膨润土干燥地混合在一起，然后加水（9.7份）使珍珠岩被其他各成分包复起来，结果其他成分也以某种程度渗透入珍珠岩中。所得的产物是一种潮湿的细颗粒体，其颗粒度基本上和珍珠岩相同，但密度较高些。

上述潮湿的细颗粒体和一种磷酸一铝溶液同水（16.7份）的混合物被分别地用压缩空气送至一个喷枪混合器的喷嘴处。此混合器是一种改进型的喷射式混合器，其喷嘴是喷射脲甲醛泡沫树脂所用的类型。此潮湿颗粒体和混合物在喷嘴中相遇并形成一般喷出物，喷向一个美国标准宽缘工字钢的横梁结构，其尺寸号为W10×49.3，在钢梁上形成一层湿的涂层。此涂层厚度约0.05米（2英寸），任其干燥并固化以在钢的表面上得到一层密度为496公斤/米³（31磅/英尺³）的硬化层，它实质上是不可剥离的并牢固地同它自身以及同钢基体结合在一起。在一个隔热试验中此涂了层的钢的性能如下。根据保险商实验室试验方法（Underwriters Laboratory Test）E119，此涂了层的钢从达到温度538℃（1000°F）时起受保护的时间为4小时。

还涂成了其他厚度的涂层，在保险商实验室试验中得到的各相应的结果如下：

钢柱尺寸材料厚度，终点时间，分钟

米（英寸）

W10×49 0.0127（1/2） 52.5

W10×49 0.0254（1） 100

W10×49 0.057（2-1/4） 282（被保护）

W14×233 0.00635（1/4） 65

W14×233 0.0127（1/2） 105

W14×233 0.0317（1-1/4） 230

下面的表中列出了为达到所示的额定性能所必需的材料最小厚度。

钢柱尺寸额定性能，小时最小厚度

米（英寸）

W10×49 1 0.0159（5/8）

1-1/2 0.0222（7/8）

2 0.0286（1-1/8）

3 0.038（1-1/2）

4 0.0508（2）

W14×233 1 0.00635（1/4）

1-1/2 0.0111（7/16）

2 0.0159（5/8）

3 0.0254（1）

4 0.0334（1-5/16）

一种0.0254米（1英寸）厚的绝缘层，是将上述组合料喷涂至一干燥的墙壁上而制成的，按照ASTM标准C423-77的方法进行了吸音性能测试。此绝缘层在1000赫兹和2000赫兹时有很高的声音吸收系数。此绝缘层的噪声降低系数为0.63。

例2

用同例1中相类似的方法，但换用密度为128公斤/米³（8磅/英尺³）的膨化珍珠岩，用15.5份（而不是16.7份）水以稀释17.8份磷酸一铝溶液，该溶液含7.8%Al₂O₃（即不含例1中的MgO）。干燥了的涂层是一种良好的热绝缘体。

例3

重复进行例1中的过程，但用26份密度为104公斤/米³（6.5磅/英尺³）的膨化珍珠岩，7.8份膨润土，4.2份球状粘土，7.6份氧化镁，30份例1中的磷酸一铝（MAP）溶液，以及37.8份总量的添加水。按例1中的方法制成潮湿的细颗粒物体，将它悬浮在压力为6327公斤/米²（9磅/英寸²）的空气流中，在喷枪的喷嘴中与一种水溶液混合，此水溶液是用28.1份水将30份MAP溶液稀释而成的。所得的混合物被喷射至一个钢的表面上，任其干燥至生成一厚度为0.038米（1.5英寸）的绝缘层，它具有良好的热绝缘性能。

例4

重复进行例1中的过程，但使用下列各成分和数量。膨润土5份（体积），球状粘土2.5份（体积），氧化镁2.5份（体积），水（用于同上述成分混合）2.5份（体积），密度为128公斤/米³（8磅/英尺³）的DI膨化珍珠岩40份（体积），浮石120份（体积），例1中的磷酸一铝溶液2份（体积），以及水（用于稀释磷酸盐溶液）8份（体积）。浮石和珍珠岩的混合物是6-35筛孔（Screen size），密度为480-960公斤/米³（30-60磅/英尺³）。膨润土、球状粘土和氧化镁在干燥状态混合2分钟，随后加水再混合5分钟，然后加入珍珠岩和浮石。所得的潮湿细颗粒体和稀释的磷酸铝溶液在一个喷头中混合，并很快地喷射至一工字梁上，喷射速度为在1.5-2.5分钟内将同12美制加仑膨化珍珠岩和浮石相对应的各种组分的数量喷出。此过程是在几种钢梁上实施的，包括原始的钢梁，镀锌的钢梁和在车间内涂了层的钢梁。

钢上喷涂的绝缘层约为3厘米厚，密度为428.8-444.8公斤/米³（26.8-27.8磅/英尺³）。随后对钢的表面进行腐蚀试验，结果是未发现腐蚀。腐蚀试验是按照美国军事标准810D，方法507.2，湿度Ⅱ段，操作步骤Ⅲ，加重腐蚀试验法进行的。

例5

重复进行例1中的过程，但使用下列各成分和数量。9.3份表面积为30-40米²/克的氧化镁，26份密度为104公斤/米³（6.5磅/英尺³）的膨化珍珠岩，4.2份球状粘土，7.8份膨润土B，40份白云石，11.7份滑石，27.0份例1中的磷酸铝溶液，以及45.9份总量的水。为制备团粒组合料，先将氧化镁、球状粘土、膨润土、白云石、珍珠岩和滑石在干燥状态混合，然后加入9.7份水，彻底混匀制成混合物。此团粒组合料在一个空气喷枪的喷嘴中同磷酸铝溶液混合，此磷酸铝溶液已预先用36.2份水进行了稀释。此组合料在6327公斤/米²（9磅/英寸²）的空气压力下喷涂至一带有热电偶的钢基体上，在其上形成一种薄的涂层，它发生膨胀并在干燥和硬化以后成为一层0.0254米（1英寸）厚的发泡层。对此干燥层进行了热绝缘性能测试，在一温度升高至1038℃（1900°F）的陶瓷窑中钢基体温度达到538℃（1000°F）之时起它能保护钢基体达4.75小时。

例6

用下列成分制备了一种组合料，用于喷涂至一钢梁上以提供一热绝缘层，密度为104公斤/米³（6.5磅/英尺³）的膨化珍珠岩26份，滑石11.7份，白云石40份，MgO（表面积为30米²/克的）4份，润湿上述各固体料用的水9.7份，例1中的MAP溶液14.35份，以及稀释用的水19.3份。MAP溶液的成分按例5中所述的方法配制并用于喷涂至钢上。得到了一种具有良好热绝缘性能的硬化层。

例7-12

重复进行例5中的过程，制得了钢上的热绝缘性发泡层，所用的组合料含有下列各种成分，其含量的份数以体积份数（以V/V表示）和重量份数（以W/W表示）注明。

例7

二氧化硅（16V/V）（37.7W/W），膨化珍珠岩（32V/V，4.0W/W），滑石（5V/V，5.6W/W），白云石（16V/V，26.4W/W），MgO（1.5W/W），润湿用的水（4.8V/V，4.8W/W），例1中的磷酸一铝（MAP）溶液（5.4V/V 8.3W/W），稀释用的水（6.4V/V，6.4W/W）。

例8

完全按例7中的过程重复进行，但改变下列各成分的数量：白云石（24V/V，39.7W/W），润湿用的水（5.3V/V，5.3W/W），例1中的MAP溶液（6.0V/V，9.0W/W），稀释用的水（6.2V/V，6.2W/W）。

例9

完全按例7中的过程重复进行，但改变下列各成分的数量，白云石（32V/V，52.9W/W），润湿用的水（6.1V/V，6.1W/W），例1中的MAP溶液（6.4V/V，9.6W/W），稀释用的水（7.5V/V，7.5W/W）。

例10

二氧化硅（12V/V，28.3W/W），膨化珍珠岩（36V/V，4.4W/W），白云石（16V/V，26.4W/W），滑石（5V/V，5.6W/W），MgO（1.5W/W），润湿用的水量，例1中的MAP溶液量和稀释用的水量均同例7中的相同。

例11

完全按例10中的过程重复进行，但改变下列各成分的数量：白云石（24V/V，39.7W/W），例1中的MAP溶液（6.6V/V，9.8W/W），润湿用的水（5.7V/V，9.8W/W），稀释用的水（6.7V/V，6.7W/W）。

例12

完全按例10中的过程重复进行，但改变下列各成分的数量：白云石（32V/V，52.9W/W），润湿用的水量，例1中的MAP溶液量和稀释用的水量均和例9中的相同。

例7-12中的组合料都很容易地被喷涂至钢的表面上，并在该表面上膨胀和硬化而得到发泡的绝缘层。

例13-18

例13

砂子（12V/V，28.3W/W），膨化珠珠岩（36V/V，4.4W/W），白云石（24V/V，39.7W/W），滑石（6V/V，6.7W/W），MgO（1.5W/W），润湿用的水（5V/V，5W/W），例1中的MAP溶液（5V/V，7.8W/W）稀释用的水（10V/V，10W/W）。

例14

完全按例13中的过程重复进行，但改变下列各成分的数量：例1中的MAP溶液（5V/V，7.8W/W），润湿用的水（6.2V/V，6.2W/W），稀释用的水（8.8V/V，8.8W/W）。

例15

完全按例13中的过程重复进行，但改变下列各成分的数量：例1中的MAP溶液（3V/V，4.7W/W），润湿用的水（5V/V，5W/W），稀释用的水（12V/V，12W/W）。

例16

完全按例13中的过程重复进行，但改变下列各成分的数量：例1中的MAP溶液（2V/V，3.1W/W），润湿用的水（5V/V，5W/W），稀释用的水（13V/V，13W/W）。

例17

完全按例13中的过程重复进行，但改变下列各成分的数量：例1中的MAP溶液（5V/V，7.8W/W），润湿用的水（6.2V/V，6.2W/W），稀释用的水（13.8V/V，13.8W/W）。

例18

完全按例13中的过程重复进行，但改变下列各成分的数量：例1中的MAP溶液（5V/V，7.8W/W），润湿用的水（6.2V/V，6.2W/W），稀释用的水（13.8V/V，13.8W/W），白云石（32V/V，52.9W/W）。

例13-18中的组合料都很容易地被喷涂至钢表面上，并在该表面上膨胀和硬化而得到发泡的绝缘层。

例19.20

例19

砂子（12V/V，28.3W/W），莫来石（12V/V，17.4W/W），膨化珍珠岩（24V/V，3.0W/W），白云石（24V/V，39.7W/W），滑石（6V/V，6.7W/W），润湿用的水（6.2V/V，6.2W/W），例1中的MAP溶液（5V/V，7.8W/W），稀释用的水（13.8V/V，13.8W/W）。

例20

砂子（16V/V，37.7W/W），莫来石（16V/V，23.1W/W），膨化珍珠岩（16V/V，2.0W/W），白云石（24V/V，39.7W/W），滑石（6V/V，6.7W/W），MgO（1.5W/W），润湿用的水（6.2V/V，6.2W/W），例1中的MAP溶液（5V/V，7.8W/W），稀释用的水（13.8V/V，13.8W/W）。

例19-20中的组合料都很容易地被喷涂至钢表面上，并在该表面上膨胀和硬化而得到发泡的绝缘层。

例21

一种防火的组合料由下列各成分制成：1.7份氧液镁，27.8份白云石，39.7份滑石，5.4份磷酸铝溶液，以及11.3份水。

氧化镁、白云石和滑石在球磨机中同少量的外加水（4.2份）一起被互相混合均匀，以得到一种起始的组合料。

上述起始的组合料和一种磷酸一铝溶液同水（7.1份）的混合物被分别地用压力为6327公斤/米²（9磅/英寸²）的压缩空气送至一个喷枪混合器的喷嘴处。此混合器是一种改进型的喷射式混合器，其喷嘴是喷射脲甲醛泡沫树脂所用的类型。此起始组合料和混合物在喷嘴中相遇并形成一股喷出物，喷向一个工字钢横梁结构，其尺寸号为W10×49.3，在钢梁上形成一层湿的涂层。此涂层发泡，干燥并固化而在钢表面上得到一层硬化的、发泡的良好绝缘层。

例22

一种防火的组合料由下列各成分制成：氧化镁（3-12份），球状粘土（5份），白云石（10-40份），滑石（45-82份），用这些成份制成总量为100份的起始组合料，此外还有10-30份磷酸一铝（MAP）溶液，以及用于稀释MAP溶液的水，它对MAP溶液的重量比为4∶3。

氧化镁、白云石和滑石以干燥状态混合在一起，然后加入球状粘土，还加入6-18份水以制成起始的组合料。此组合料和一种MAP溶液的混合物（此溶液已经被用水稀释，MAP溶液对水的重量比为3∶4，从而得到含有大约26%重量磷酸一铝的溶液），被分别地送到空气喷枪的喷嘴处进行混合，再按例21中叙述的过程进行喷涂。

例23

重复进行例22中的过程，所用的各成分如下：5-18份氧化镁，0-8份球状粘土，2-15份膨润土，20-80份白云石，4-20份滑石，12-30份磷酸二氢-铝（MAP）溶液，一定数量稀释用的水，其数量为MAP溶液的份数的1.67倍，以及6-18份润湿用的水。

例24

重复进行例21中的过程，所用的各成分如下：2.0份表面积为30米²/克的氧化镁，33.0份白云石，40.1份滑石，17.8份磷酸-铝（MAP）溶液和23.7份总量的添加水。

全部各种成分（除了MAP溶液和添加的水之外）被混合在一起，随后加10.1份水并彻底混匀。所得的混合物悬浮在压力约为7030公斤/米²（10磅/英寸²）的空气流中，并在一个空气喷枪的喷嘴内同稀释的MAP溶液（它由上述的MAP溶液和加入的13.6份水组成）相混合。此可硬化的组合料立即被喷涂至一个钢梁上，硬化后得到一层厚0.0254米（1英寸），具有良好绝缘性能的发泡层。

例25

重复进行例24中的过程，所用的各成分为：2.3份氧化镁，23.4份白云石，17.1份滑石，3.9份球状粘土，30.4份石英砂22.9份磷酸铝MAP溶液，30.5份外加的水，其中13.3份用于润湿干燥的固体成分，17.2份用于稀释MAP溶液。

在钢上生成的硬化产物发泡层具有良好的绝缘性能。

例26

重复进行例25中的过程，所用的各成分为：9.3份表面积为30米²/克的氧化镁，23.2份白云石，17.0份滑石，3.8份球状粘土，24份石英砂，22.5份MAP溶液，以及总量为30份的水，其中13.3份用于润湿其他固体成分，17.7份用于稀释MAP溶液。

在钢上生成的发泡层具有良好的绝缘性能。

例27

重复进行例24中的过程，所用的各成分为：砂子（24份体积，56.6份重量），莫来石（24份体积，34.7份重量），白云石（24份体积，39.7份重量），滑石（6份体积，6.7份重量），氧化镁（1.5份重量），润湿用的水（7.2份体积，7.2份重量），MAP溶液（5份体积，7.8份重量），稀释用的水（12.8份体积，12.8份重量）。

在钢上生成的发泡层具有良好的绝缘性能。

例28

重复进行例21中的过程，所用各种成分如下：石膏（90份），表面积为30米²/克的氧化镁（1.2份），表面积为10米²/克的氧化镁（24.0份），滑石（30份），球状粘土（30份），白云石（90份），混合成为固体组份，它在喷枪中同例1中的MAP水溶液（30份），水（108份），85%磷酸（4.5份）和96%硫酸（3.6份）相混合。所得的组合料被喷涂至钢表面上，在该表面上它膨胀并硬化而得到一种发泡的绝缘层。

例29

以同例28中所用的相似的方法对下列各成分进行处理：密度为104公斤/米³（6.5磅/英尺³）的膨化珍珠岩（4.0份），表面积为30米²/克的氧化镁（1.8份），滑石（3.6份），白云石（36.1份），球状粘土（4.5份），混合成固体组份，它在喷枪中同例1中的MAP水溶液（13.7份），85%磷酸（4.1份），95%硫酸（2.3份），以及水（13.7份）相混合。所得的组合料被喷涂至钢的表面上，在该表面上它膨胀并硬化而得到一种发泡的绝缘层。

例30

以同例28中所用的相似的方法对以下各成分进行处理：密度为104公斤/米³（6.5磅/英尺³）的膨化珍珠岩（3.4份），表面积为30米²/克的氧化镁（1.9份），表面积为10米²/克的氧化镁（1.9份），滑石（8.6份），白云石（34.2份），混合成固体组分，它用于同例1中的MAP水溶液（9.7份），85%磷酸（2.9份），96%硫酸（1.6份）和水（9.7份）相混合。所得的组合料被喷涂至钢的表面上，在该表面上它膨胀并硬化而得到一种发泡的绝缘层。

颗粒度的换算

美国标准筛网目大小毫米

8 2.38

16 1.19

20 0.841

30 0.595

40 0.420

50 0.297

70 0.210

100 0.149

140 0.105

200 0.074

325 0.044

Claims

1、一种轻质的防火和绝缘阻隔层组合料，它适用于与一种粘结剂的酸性水溶液混合，此粘结剂包括磷酸二氢一铝、含单原子碱土金属的磷酸二氢盐或其混合物；上述组合料的组成包括：一种氧化物组分，它是氧化镁、氧化铝或其混合物，该氧化物组分的颗粒度是至少90%通过200目的筛网，其表面积是至少5米²/克；至少一种孔隙形成剂，它是一种平均密度为从约48至约1440公斤/米³(约3至约90磅/英尺³)的多孔性矿物团粒，或至少一种无机的固体起泡剂，其颗粒度为至少90%通过200目的筛网，或此两种物料的混合物；以及一种触变剂和一种细颗粒材料两者中的至少一种，颗粒度为至少90%通过200目的筛网。

2、按照权利要求1的一种组合料，其中的触变剂是至少膨润土和滑石两者中的一种。

3、按照权利要求1的一种组合料，它也包含一种球状粘土。

4、按照权利要求2或3的一种组合料，其中的多孔性团粒是膨化珍珠岩。

5、按照权利要求4的一种组合料，其中含有作为团粒的密度为48-240公斤/米³（3-15磅/英尺³）的膨化珍珠岩，还含有氧化镁颗粒，其表面积为5-50米²/克，颗粒度为至少90%通过200目的筛网，此外还有高膨胀性的膨润土和球状粘土。

6、按照权利要求5的一种组合料，它含有以组合料的重量为基准的10-45%MgO、30-70%膨化珍珠岩、10-25%膨润土和5-20%球状粘土。

7、按照权利要求4的一种组合料，它含有以团粒的体积为基准的（该团粒的密度为64-160公斤/米³（4-10磅/英尺³））1-15%MgO、1-10%膨润土和1-10%球状粘土。

8、按照权利要求1-4中任何一项要求的一种组合料，它含有一种细颗粒材料，其颗粒度为至少90%通过200目的筛网，它是一种碱土金属或铝的氧化物或硅酸盐，或二氧化硅粉末。

9、按照权利要求8的一种组合料，其中的触变剂是细颗粒的材料，并且是滑石。

10、按照权利要求2或3的一种组合料，它含有氧化镁，其颗粒度为至少90%通过200目的筛网，其表面积为至少5米²/克，高膨胀性的膨润土;滑石;以及平均密度为48-240公斤/米³（3-15磅/英尺³）的膨化珍珠岩。

11、按照权利要求2-4和8-10中任何一项要求的一种组合料，其中的孔隙形成剂是一种酸盐。

12、按照权利要求11的一种组合料。其中的碳酸盐是白云石。

13、按照权利要求12的一种组合料，它含有1-15%氧化镁，其颗粒度为至少90%通过200目的筛网，表面积为至少5米²/克;0-8%球状粘土;10-80%白云石和4-80%滑石，白云石和滑石的颗粒度为每种的至少90%都通过325目的筛网。

14、按照权利要求2或3的一种组合料，它含有滑石、氧化镁、白云石，这三种材料的颗粒度都同权利要求13中所规定的相同;还含有膨化珍珠岩，其平均密度为48-240公斤/米³（3-15磅/英尺³）。

15、按照权利要求13的一种组合料，它含有0-20%平均密度为48-240公斤/米³（3-15磅/英尺³）的膨化珍珠岩。

16、按照权利要求14的一种组合料，它含有20-70%所述的珍珠岩，5-40%氧化镁和氧化铝的混合物，这两种氧化物都是颗粒度为至少90%通过200目的筛网和表面积为至少5米²/克，0-20%球状粘土，8-25%所述的滑石和25-70%白云石。

17、按照权利要求10的一种组合料，它含有（以重量计）5-18份氧化镁，其表面积为20-60米²/克和颗粒度为至少90%通过200目的筛网，20-30份膨化珍珠岩，其密度为48-240公斤/米³（3-15磅/英尺³），0-8份球状粘土，2-15份膨润土，20-80份白云石和4-20份滑石。

18、按照权利要求2-4和9-12中任何一项要求的一种组合料，其中还含有砂子和莫来石两者中的至少一种。

19、按照权利要求18的一种组合料，它含有1-20%平均密度为48-240公斤/米³（3-15磅/英尺³）的膨化珍珠岩、20-55%砂子、0.3-5%氧化镁、3-12%滑石和25-70%白云石。

20、按照权利要求18的一种组合料，它含有0.5-15%氧化镁，其颗粒度和表面积如权利要求1内的规定，0-8%球状粘土，20-50%惰性的填充料，10-40%白云石，3-30%滑石和0-30%莫来石。

21、由2套或几套材料组成的综合配料，其成分在混合时形成一种防火和绝缘的阻隔层组合料，此种综合配料包括：（a）含有在权利要求1-20中任何一项所要求的组合料1套或几套，和（b）含有磷酸二氢一铝、单原子碱土金属的磷酸二氢盐或其混合物的酸性水溶液1套或几套。

22、一种轻质的防火和绝缘阻隔层的可硬化的组合料，它包含一种磷酸二氢一铝、单原子碱土金属的磷酸二氢盐或其混合物的酸性水溶液，以及一种在权利要求1-20中任何一项所要求的组合料，或者用按照权利要求21由几套材料组成的综合配料的成分混合所制成的组合料。

23、按照权利要求22的一种组合料，其中的酸性水溶液含有磷酸二氢一铝或它同磷酸二氢一镁的混合物。

24、按照权利要求22或23的一种组合料，其中金属的酸性磷酸盐的含量是1-20%（重量），以该组合物干燥物总重量为基准。

25、按照权利要求24的一种组合料，其中所述的含量是5-15%（重量）。

26、按照权利要求22-25中任何一项要求的一种组合料，它含有一定数量的水，此水量是组合料总重量的10-50%。

27、按照权利要求26的一种组合料，它含有重量为组合物总重量的25-35%的水。

28、按照权利要求24-27中任何一项要求的一种组合料，它包含一种所述的磷酸氢盐或磷酸盐的混合物和一种在权利要求6.14-17和20中任何一项所要求的组合料。

29、按照权利要求22的组合料，它包含一种含有酸性磷酸-铝的水溶液和一种团粒组合料，此团粒组合料包含30-70%密度为48-240公斤/米³（3-15磅/英尺³）的膨化珍珠岩，10-45%颗粒度为至少50%通过200目筛网的氧化镁、10-25%膨润土和5-20%球状粘土，若以相对于此组合料的干燥总重量为基准来表示，在上述溶液中的磷酸铝盐量和团粒组合料量的重量百分比分别为5-20%和95-80%。

30、按照权利要求22的一种组合料，它含有（以重量计）5-18份颗粒度为至少90%通过200目的筛网的氧化镁、20-30份密度为48-240公斤/米³（3-15磅/英尺³）的膨化珍珠岩、0-8份球状粘土、2-15份膨润土、20-80份白云石、4-20份滑石、和5-20份磷酸-铝或它同5-20%（重量百分比，以磷酸盐的重量为基准）的磷酸二氢一镁的混合物，以及一定数量的水，此水量是该组合料总重量的20-50%（重量）。

31、按照权利要求22的一种组合料，它含有（以干燥物料的重量计）0.5-20份颗粒度为至少90%通过200目的筛网的氧化镁、0-8份球状粘土、0-12份膨润土、10-80份白云石、3-80份滑石、0-50份惰性的填充料、0-30份莫来石和1-30份磷酸一铝或它同5-20%（重量百分比，以磷酸盐的重量为基准）的磷酸二氢一镁的混合物，以及一定数量的水，此水量是该组合料总重量的10-40%（重量）。

32、按照权利要求24-28中任何一项要求的一种组合料，它含有无机的起泡剂和添加的矿物酸。

33、一种对结构件进行防火保护的方法，此方法包括将按照权利要求22-32中任何一项要求的组合料喷涂于该结构件上。

34、按照权利要求33的一种方法，此方法中上述的酸性水溶液在一个喷枪的喷嘴中同一种细颗粒物体（它是如在权利要求1-20中任何一项所要求的那种组合料）相混合，以制成按照权利要求22-32中任何一项要求的那种组合料，它被立即喷涂到上述结构件上。

35、一种带有热绝缘层的部件，它包括一个芯体和一层热绝缘性涂层，该涂层是通过将一种按照权利要求22-32中任何一项要求的组合料施涂至该芯体上，或者是按照权利要求33或34的方法所制得的。

36、按照权利要求35的一种部件，上述涂层对它提供防火保护，保护性能相当于ASTM E1709的结果是：厚度为0.03175米的基本涂层在1093℃下保护至少13/4小时。