[发明专利]碳酸硅组合物及其制备和应用方法

说明书

背景技术

除非本文中另外指出，本节所述的材料对于本申请的权利要求而言并非现有技术，且并非通过包括本节而承认其为现有技术。

火灾和其它燃烧过程为人和自然等带来可能的危险。当不受控制时，火灾和燃烧可能快速造成损害。已经开发出致力于减轻该损害的多种材料和装置。通常，此类材料和装置可分为两种常见的组：窒息剂和化学抑制剂。

窒息剂起到阻止氧气到达火焰的作用，由此基本使火灾“哽灭”。窒息剂的实例包括水和磷酸盐，但也存在其他试剂。在某些情况下，窒息剂可能不足以控制大型或者蔓延中的火灾。此外，许多窒息剂本身具有负面效果。举例而言，磷酸盐可能阻止植物生长并可能具有其它负面效果。

化学抑制剂通常包括氯或溴，并被设计来均裂式分解，这意味着化学键断裂而形成中性分子和两个自由基。所述自由基与燃烧过程中的氧和自由基结合，以阻止燃烧进程。虽然化学抑制剂在控制大型或蔓延中的火灾方面趋于比窒息剂更为有效，但许多化学抑制剂也具有负面效果。特别是，许多化学抑制剂可能产生卤代烃，后者会耗尽臭氧层。

发明内容

本发明总体上公开了包含碳酸硅(Si(CO₃)₂)作为阻燃性组合物的装置、材料以及装置和材料的制造方法。在一个实例中，本发明描述了包含碳酸硅和至少一种推进剂的灭火组合物。所述碳酸硅可以是例如浆液、泡沫或粉末的形式。

在另一实例中，本发明描述了包含材料和碳酸硅的阻燃性材料。所述材料可以是非阻燃性材料，从而使碳酸硅的添加能够为该材料赋予阻燃性，或者所述材料可以是阻燃性材料，从而使碳酸硅的添加能够改善该材料的阻燃性。

在又一实例中，本发明描述了阻燃性木质材料的制造方法。该方法包括将碳酸硅分散在溶剂中以形成混合物并将该混合物施加到材料内或材料上。

前述概要仅为说明性而并非意在以任何方式进行限制。除了上文所述的说明性方面、实施方式和特征以外，通过参照附图和下面的具体实施方式，其它方面、实施方式和特征将变得显而易见。

附图说明

在附图中，图1说明了根据至少某些实施方式配置的灭火器装置的实例。

具体实施方式

在以下具体实施方式中参照了形成其一部分的附图。在图中，相同的符号通常指示相同的组成部分，除非上下文另外指出。具体实施方式、附图和权利要求中所描述的说明性实施方式并非意在限制。在不背离本文所呈现的主题内容的主旨或范围的情况下，可以利用其它的实施方式，也可以进行其它变化。容易理解的是，如本文一般性描述的本发明的各方面可以以多种多样的不同设置进行排列、替换、合并、拆分和设计，而这些均在本文中得到明确预期。

本发明公开了包含碳酸硅(Si(CO₃)₂，CAS1000286-59-8)作为阻燃剂的装置、材料以及所述材料的制造和应用方法。在某些实例中，有利的是，利用碳酸硅作为阻燃性组合物。

二氧化硅可以容易地制备，且可从多种来源商购获得。二氧化硅(SiO₂)与二氧化碳(2(CO₂))反应而形成碳酸硅(Si(CO₃)₂)。二氧化硅(也称硅石)常见于自然中，例如作为砂或石英。二氧化碳在自然中同样地普遍存在，且能够利用包括例如空气蒸馏和各种酸与金属碳酸盐的反应在内的许多过程分离得到。所得产物碳酸硅是无毒且稳定的物质。另外，碳酸硅可能是相对廉价的材料，其可以是许多其它过程的副产物，例如利用石英和其它二氧化硅材料从大气中隔离二氧化碳的过程。

碳酸硅能够热分解。碳酸硅能够在接触高水平的热量时充当阻燃剂。在等于或高于约350℃的温度时，碳酸硅分解回至二氧化硅和二氧化碳，这是上述生成反应的对峙反应。二氧化碳能有效地充当化学抑制剂，而二氧化硅能有效地充当窒息剂。此外，二氧化碳和二氧化硅各自是相对无毒、无腐蚀性且稳定的。结果可以是一种安全且有效的对抗或阻止火灾的手段。

二氧化碳在高温通常为气体。二氧化碳气体比氧气重，因此其起到置换火焰周围的氧气的作用，从而如上所述有效地使火“哽灭”。

二氧化硅在高温通常为固体。特别是，当二氧化硅在高于其玻璃化转变温度(约600℃)时，其可处于有助于使燃烧窒息的宏观尺寸的浮岩样固体形式。