CN103261293A - 包含纳米多孔颗粒的复合材料 - Google Patents
包含纳米多孔颗粒的复合材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103261293A CN103261293A CN2011800591646A CN201180059164A CN103261293A CN 103261293 A CN103261293 A CN 103261293A CN 2011800591646 A CN2011800591646 A CN 2011800591646A CN 201180059164 A CN201180059164 A CN 201180059164A CN 103261293 A CN103261293 A CN 103261293A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- matrix material
- tackiness agent
- aerogel
- particle
- aforementioned
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims description 44
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title abstract description 7
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 claims abstract description 62
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 73
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 50
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 22
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 16
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 claims description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 11
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 8
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 7
- ZNZYKNKBJPZETN-WELNAUFTSA-N Dialdehyde 11678 Chemical compound N1C2=CC=CC=C2C2=C1[C@H](C[C@H](/C(=C/O)C(=O)OC)[C@@H](C=C)C=O)NCC2 ZNZYKNKBJPZETN-WELNAUFTSA-N 0.000 claims description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000007348 radical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 3
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 3
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UYMKPFRHYYNDTL-UHFFFAOYSA-N ethenamine Chemical compound NC=C UYMKPFRHYYNDTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 2
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 21
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 11
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 11
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 10
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 10
- 229910002012 Aerosil® Inorganic materials 0.000 description 8
- -1 aluminum compound Chemical class 0.000 description 8
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 7
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 5
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 5
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 229960001866 silicon dioxide Drugs 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 3
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 235000011194 food seasoning agent Nutrition 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229910052615 phyllosilicate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 3
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 3
- DGXAGETVRDOQFP-UHFFFAOYSA-N 2,6-dihydroxybenzaldehyde Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1C=O DGXAGETVRDOQFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004831 Hot glue Substances 0.000 description 2
- 239000004693 Polybenzimidazole Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 239000004823 Reactive adhesive Substances 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 2
- 235000013877 carbamide Nutrition 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 125000006297 carbonyl amino group Chemical group [H]N([*:2])C([*:1])=O 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 2
- HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N furfural Chemical compound O=CC1=CC=CO1 HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 2
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 2
- 125000001181 organosilyl group Chemical group [SiH3]* 0.000 description 2
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 2
- 229920002480 polybenzimidazole Polymers 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920006327 polystyrene foam Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- XZMCDFZZKTWFGF-UHFFFAOYSA-N Cyanamide Chemical compound NC#N XZMCDFZZKTWFGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical group [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004902 Softening Agent Substances 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 229920004935 Trevira® Polymers 0.000 description 1
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229920006223 adhesive resin Polymers 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 description 1
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 description 1
- 239000000495 cryogel Substances 0.000 description 1
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- IJKVHSBPTUYDLN-UHFFFAOYSA-N dihydroxy(oxo)silane Chemical compound O[Si](O)=O IJKVHSBPTUYDLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 150000002118 epoxides Chemical class 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920005546 furfural resin Polymers 0.000 description 1
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007863 gel particle Substances 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000591 gum Polymers 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- ZQXSMRAEXCEDJD-UHFFFAOYSA-N n-ethenylformamide Chemical compound C=CNC=O ZQXSMRAEXCEDJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 150000003141 primary amines Chemical group 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 229920003987 resole Polymers 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000011115 styrene butadiene Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000000352 supercritical drying Methods 0.000 description 1
- 239000012747 synergistic agent Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 125000000026 trimethylsilyl group Chemical group [H]C([H])([H])[Si]([*])(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N vinyl-ethylene Natural products C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
- C04B26/02—Macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
- B29C44/34—Auxiliary operations
- B29C44/3461—Making or treating expandable particles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/06—Quartz; Sand
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/0066—Use of inorganic compounding ingredients
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/34—Silicon-containing compounds
- C08K3/36—Silica
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
- C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
- C08L101/02—Compositions of unspecified macromolecular compounds characterised by the presence of specified groups, e.g. terminal or pendant functional groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/30—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for heat transfer properties such as thermal insulation values, e.g. R-values
- C04B2201/32—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for heat transfer properties such as thermal insulation values, e.g. R-values for the thermal conductivity, e.g. K-factors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2205/00—Foams characterised by their properties
- C08J2205/02—Foams characterised by their properties the finished foam itself being a gel or a gel being temporarily formed when processing the foamable composition
- C08J2205/026—Aerogel, i.e. a supercritically dried gel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2205/00—Foams characterised by their properties
- C08J2205/04—Foams characterised by their properties characterised by the foam pores
- C08J2205/042—Nanopores, i.e. the average diameter being smaller than 0,1 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2379/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C08J2361/00 - C08J2377/00
- C08J2379/02—Polyamines
Abstract
本发明涉及一种气凝胶复合材料、制备该复合材料的方法和组合物以及该复合材料的用途。
Description
本发明涉及一种包含纳米多孔颗粒的复合材料，更具体而言是一种气凝胶复合材料，涉及用于制备所述复合材料的方法和组合物，以及所述复合材料的用途。
气凝胶和微粉硅胶（aerosil）是高度多孔固体，因为其体积的主要部分由孔组成。气凝胶可例如基于硅酸盐，也可基于塑料或碳。气凝胶孔的直径在纳米范围内。由于其高孔容，气凝胶特别是可用作绝缘材料，该材料将出色的绝缘性能与低密度相结合。气凝胶最初作为颗粒存在，并可使用粘合剂通过例如挤压进行成形加工以形成板。
在文献中气凝胶也描述为以空气为分散介质的凝胶。气凝胶可通过干燥合适的凝胶获得。本发明中的气凝胶也包括干凝胶（xerogel）和冻凝胶（cryogel）。气凝胶的成形加工终止于溶胶-凝胶转变期间。一旦固体凝胶结构已经形成，外部形式仅可通过粉碎（例如碾磨）而改变。
EP-A-0340707公开了密度为0.1至0.4g/cm3的绝缘材料，其具有良好的热绝缘能力和足够高的抗压强度，该材料通过使用有机或无机粘合剂将二氧化硅气凝胶颗粒粘附在一起获得。合适的无机粘合剂的实例为水泥、石膏、石灰或水玻璃。
EP489319A2公开了基于二氧化硅气凝胶颗粒和苯乙烯聚合物泡沫的复合泡沫。US-A-6121336公开了通过掺入二氧化硅气凝胶改善聚氨酯泡沫的性能。DE4441567A1公开了得自气凝胶和无机粘合剂的复合材料，其中气凝胶颗粒的微粒直径小于0.5mm。EP672635A1公开了得自二氧化硅气凝胶和粘合剂的成形制品，其额外使用了页硅酸盐或粘土矿物。US-A-6143400公开了得自气凝胶颗粒和粘合剂的复合材料，其使用直径小于0.5mm的气凝胶颗粒。DE10533564A1公开了包含气凝胶颗粒、粘合剂和纤维剂的复合材料。WO2007/011988A2公开了具有所谓的混合气凝胶颗粒和粘合剂的组合物，其中气凝胶颗粒可与粘合剂形成共价键。
然而，制备此类成形制品通常需要使用高粘合剂含量。此外，很多性能特征例如热导率或断裂强度仍需要改善。通常还存在成形制品的制备问题。大量有机粘合剂由于其高粘度而不能使用。低粘度分散体的使用通常需要用水性溶剂过度稀释，其缺点在于，由于气凝胶表面未润湿，分散体中的粘合剂不与通常为疏水性的二氧化硅气凝胶颗粒发生任何结合。
因此，本发明解决的问题是提供可将较低的粘合剂含量与改善的低的热导率和低密度相结合的复合材料。该复合材料也可以简单方式——例如通过改善有机粘合剂的使用——而获得。
本发明提供了一种复合材料，包含纳米多孔（更具体而言是粒状的）颗粒（更具体而言是气凝胶）以及基于粘合剂和交联剂的交联粘合剂，其中所述粘合剂是被氨基类基团取代的聚合物。
本发明还提供了一种用于制备复合材料的方法，其包括将纳米多孔（更具体而言是粒状的）颗粒（更具体而言是气凝胶）、粘合剂和交联剂混合，通过交联剂与粘合剂的氨基类基团反应进行交联，并将由此获得的材料：
a)直接进行成形操作并任选固化，或
b)制粒、存储并根据需要或当需要时进行成形和固化。
本发明还提供一种用于制备复合材料的组合物，其包含纳米多孔（更具体而言是粒状的）颗粒（更具体而言是气凝胶）、粘合剂和交联剂，其中粘合剂是被氨基类基团取代的聚合物。
在本发明中，除非另有指明，所使用的术语定义如下并且所提及的参数如下进行测量：
颗粒：颗粒或者为单块的微粒（即由一块组成）；或者基本上包含直径小于微粒的颗粒，其任选地通过合适的粘合剂粘结或通过挤压结合在一起以形成更大的微粒。
孔隙度：孔隙体积与全部体积的比例，其通过氮吸附和解吸（<100mm）和压汞法（>100mm）测量。
疏水性：本发明中的疏水性物质是室温下与水的接触角大于90°的物质。
纳米多孔：应理解为意指颗粒中孔的尺寸为0.1至500nm，更特别是<200nm且更优选<100nm（d50），并且孔隙度为50至99，更特别为70至99且更优选80至99。
粒状：应理解为意指微粒以0.1μm至100mm的尺寸存在且优选1μm至30mm（d50），并且颗粒最长轴与最短轴的比例优选为4:1至1:1。
微粉硅胶：应理解为意指可由四氯化硅水解获得的火成二氧化硅（pyrogenous silica），并且优选具有5-50nm（d50）的一次粒径。
分子重量：所报道的分子量基于数均分子量Mn。
D50值：50%的颗粒比其小且50%的颗粒比其大的尺寸。
现将描述本发明的优选实施方案，同时也可结合具体描述的实施方案。
复合材料中的纳米多孔颗粒的比例优选在1体积%至99.9体积%的范围内，更优选在5%至99%的范围内，甚至更优选在20%至99%的范围内。
纳米多孔颗粒
优选的纳米多孔颗粒是粒状的。纳米多孔颗粒在进一步优选的实施方案中为气凝胶或微粉硅胶。所述纳米多孔颗粒可为有机、无机或有机-无机的纳米多孔颗粒。
气凝胶
适用于本发明复合材料的气凝胶更特别为基于氧化物——更特别是二氧化硅和金属氧化物（更特别为氧化铝、二氧化钛和氧化锆）——的气凝胶，或基于有机物质的气凝胶，例如三聚氰胺-甲醛缩合物（US-A-5,086,085）、间苯二酚-甲醛缩合物（US-A-4,873,218）以及可由糠醛与酚醛清漆树脂（phenolic novolak resin）聚合得到的气凝胶。特别合适的是适用于溶胶-凝胶技术的化合物，例如参见WO97/10188A1第7页第1段，例如硅或铝化合物。然而，所述气凝胶也可基于上述材料的混合物。优选使用包含硅化合物的气凝胶。特别优选包含SiO2的气凝胶，更特别为SiO2气凝胶，其任选地经过有机改性。
优选的气凝胶具有以下参数：
孔隙度： 50至99%，特别是70至99%，更优选80至99%
密度： 30至300g/L，优选≤150g/L
粒径： 0.1至100μm，优选1至30μm（d50）
孔径： 0.1至500μm，特别是＜200nm，更优选＜100nm。
此外，气凝胶的热导率随着孔隙度的提高和密度的降低（低至0.1g/cm3左右的密度）而降低。因此，优选孔隙度大于60%以及密度介于0.1和0.4g/cm3之间的气凝胶。粒状气凝胶的热导率应当优选低于40mW/m＊K，更优选低于25mW/m＊K。
特别优选的气凝胶是基本上由无定形二氧化硅组成的二氧化硅气凝胶，但根据其制备方法，所述气凝胶还可包含有机化合物。
二氧化硅气凝胶颗粒可以已知方式由水玻璃溶液经以下步骤获得：二氧化硅水凝胶、溶剂交换以及随后进行超临界干燥。通常存在的珠状形式是由于从专门设计的模具喷雾的快速胶凝硅溶胶以及飞行中的液滴胶凝所致。其进一步的具体内容记载于DE-A-2103243中。将水凝胶水替换为对二氧化硅呈化学惰性的其它液体记载于例如US-A-2,093,454、US-A-3,977,933和JP-A-53/025295。
气凝胶颗粒可以单峰、双峰或多峰分布使用。
在一个优选的实施方案中，气凝胶颗粒在其表面上具有疏水基团。适于持久疏水化的基团例如通式-Si(R)3的三取代甲硅烷基，优选三烷基甲硅烷基和/或三芳基甲硅烷基，其中每个Ｒ独立地为非反应性有机基团例如C1-C18烷基或C6-C14芳基，优选C1-C6烷基或苯基，更特别为甲基、乙基、环己基或苯基，所述非反应性有机基团可额外被官能团取代。使用三甲基甲硅烷基对于持久疏水化气凝胶是特别有利的。引入这些基团可通过气凝胶和例如活性的三烷基硅烷衍生物（例如三烷基氯硅烷或六烷基二硅氮烷）之间的气相反应而实现（参见R.IIer，The Chemistry ofSilica，Wiley&Sons，1979）。
官能化纳米多孔颗粒
纳米多孔颗粒（更具体而言是气凝胶）可固定于粘合剂中。纳米多孔颗粒在粘合剂中的固定可通过将反应性基团引入纳米结构中或通过掺入少量粘合剂而增强。
官能化的化合物，例如烷氧基硅烷（如3-氨基丙基三乙氧基硅烷或3-氨基丙基三甲氧基硅烷）可用于例如使纳米结构化学官能化。这些反应基团在第一步中通过硅烷单元结合至气凝胶以及在第二步中氨基基团使得与粘合剂化学连接。
用于官能化的合适体系以极大篇幅记载于WO2005103107A1，第9页第18行至第15页第4行，其通过引用的方式直接纳入本申请中。
可用的粘合剂包括聚合物，例如三聚氰胺-甲醛树脂。合适的聚氨酯树脂、聚酯树脂或环氧树脂是本领域技术人员已知的。所述树脂参见例如Encyclopedia of Polymer Science und Technology(Wiley)的以下章节：a)Polyesters,unsaturated:Edition3,Vol.11,2004,p.41-64;b)Polyurethanes:Edition3,Vol.4.2003,p.26-72和c)Epoxy resins:Edition3,Vol.9,2004,p.678-804。此外，Ullmann’s Encyclopedia of IndustrialChemistry(Wiley)包括以下章节：a)Polyester resins,unsaturated:Edition6,Vol.28,2003,p.65-74;b)Polyurethanes:Edition6,Vol.28,2003,p.667-722和c)Epoxy resins:Edition6,Vol.12,2003,p.285-303。还可以使用氨基官能化或羟基官能化的聚合物，更特别是聚乙烯胺或聚乙烯醇。基于三聚氰胺和酚醛树脂以及丙烯酰胺的实例记载于EP0451535B1和DE19649796A1。
粘合剂
本发明使用的粘合剂为具有胺官能团的聚合物。其应理解为意指被氨基类基团取代的聚合物。所述氨基类基团优选为伯胺基。在一个特别优选的实施方案中，粘合剂包含重复的下式的乙烯胺单元
-CH2-CHNH2-
在一个极特别优选的实施方案中，所述粘合剂为聚乙烯胺，更优选具有10000至500000[g/mol]的摩尔质量并且优选10至400000。除了氨基类基团，聚合物链还可具有其他取代基，更特别为甲酰胺基团。
在一个优选实施方案中，聚乙烯胺通过自由基或阳离子引发的乙烯基甲酰胺的聚合以及甲酰胺基团在酸性或碱性区域内的水解而获得。水解可以为完全水解或部分水解。
除了本发明的粘合剂，其它有机或无机粘合剂可以0.1-5重量%的量使用，基于氨基官能化粘合剂计。其它合适的有机粘合剂为例如由EP672635A1已知的粘合剂，例如反应性粘合剂如环氧树脂粘合剂、反应性聚氨酯粘合剂、苯酚-甲醛树脂、间苯二酚-甲醛树脂、脲-甲醛树脂和三聚氰胺-甲醛树脂、硅树脂粘合剂、聚酰亚胺和聚苯并咪唑树脂；热熔性粘合剂如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和聚酰亚胺，石蜡，以及水性分散粘合剂如苯乙烯-丁二烯和苯乙烯-丙烯酸酯共聚物。所述粘合剂还可包含页硅酸盐和/或粘土矿物，如EP0672625A1所述。
为了在使用固体粘合剂时实现粘合剂在高气凝胶含量下在填隙空间内的良好分布（disbursement）以及极好的粘附性，固体粘合剂的颗粒应优选小于气凝胶颗粒。在加工时可能同样需要采用高压。
对于热熔性粘合剂或反应性粘合剂（例如三聚氰胺-甲醛树脂），当粘合剂必须在高温下加工时，必须选择粘合剂使得其熔融温度不超过纤维的熔融温度。
粘合剂通常以1体积%至50体积%复合材料的量使用，优选以1体积%至30体积%的量使用。必须根据复合材料对机械和热的要求以及防火要求来选择粘合剂。
交联剂
使用交联剂以通过与粘合剂的氨基类基团反应获得交联粘合剂。所述交联粘合剂形成嵌入气凝胶的基质。在一个特别优选的实施方案中，粘合剂和交联粘合剂是亲水的。因此，粘合剂和交联粘合剂即使渗入疏水性气凝胶中也仅是较小程度的渗入。可用的交联剂包括所有能与本发明所用的粘合剂反应的化合物，更特别是醛、异氰酸酯、环氧化物、丙烯酸酯、丙烯酰胺、酯和二乙烯磺酸酯类化合物。乙二醛和乙二醇二甲醚是特别有用的交联剂。
添加剂
复合材料可包含有效量的其它添加剂，例如染料、颜料、填料、阻燃剂、阻燃剂增效剂、抗静电剂、稳定剂、增塑剂和IR遮光剂。
为了降低辐射对热导率的影响，泡沫可包含IR遮光剂例如金属氧化物、非金属氧化物、金属粉末（例如铝粉末）、碳（例如炭黑、石墨、金刚石）或有机染料和颜料，这特别是对于高温下使用有利。特别优选炭黑、二氧化钛、铁氧化物或二氧化锆。上述材料在每种情况下不仅可单独使用也可结合使用，即以两种或多种材料的混合物的形式使用。
对于剥离强度和断裂强度，还有利的是使复合材料含有纤维。作为纤维材料，可以使用有机纤维例如聚丙烯、聚酯、尼龙或三聚氰胺-甲醛纤维和/或无机纤维，例如玻璃、矿石以及SiC纤维和/或碳纤维。
干燥后获得的复合材料的防火级别可通过气凝胶和无机粘合剂的防火级别以及视情况任选的纤维材料的防火级别决定。为了达到复合材料极有利的防火级别（低可燃性或非易燃），纤维应当由不易燃的材料（例如矿石、玻璃或SiC纤维）组成。
为避免由于添加纤维而增加热导率
a）纤维的体积分数应为0.1至30%，优选1至10%，以及
b)纤维材料的热导率应当优选<1W/m＊K。
对纤维直径和/或材料的适当选择可降低辐射对热导率的影响并提高机械强度。为此，纤维直径应当优选在0.1至30μm的范围内。
辐射对热导率的影响可在使用碳纤维或含碳纤维时被特别地降低。
机械强度还可受到复合材料中的纤维长度和分布的影响。优选使用长度为0.5至10cm的纤维。纤维的织物也可用于板形制品。
复合材料还可包含其它辅助材料，例如甲基纤维素、淀粉、聚乙烯醇和/或蜡乳液。所述辅助材料在现有技术中以大型工业规模用于陶瓷组合物的成形。
复合材料还可包含用于其制备方法和/或形成于其制备方法的添加剂，例如用于压缩模塑的平滑剂（例如硬脂酸锌）、或在使用树脂的情况下的酸性或酸分离固化促进剂的反应产物。
复合材料的防火级别由气凝胶、纤维和粘合剂以及其它任选存在的物质的防火级别决定。为了达到复合材料极有利的防火级别，优选使用非易燃型的纤维，例如玻璃或矿物纤维，或低可燃性类型纤维，例如TREVIRA C
或三聚氰胺树脂纤维；基于无机物以及更优选基于SiO2的气凝胶；以及低可燃性粘合剂，例如无机粘合剂或脲-甲醛树脂或三聚氰胺-甲醛树脂、硅树脂粘合剂、聚酰亚胺树脂和聚苯并咪唑树脂。
加工
当所述材料以片体形式，例如板或垫的形式使用时，可在其至少一侧上层压至少一层覆盖层以便改善其表面性能，例如提高耐用性，使其成为蒸汽屏蔽层或保护蒸汽屏蔽层使其不易受污染。覆盖层也可改善复合模塑的机械稳定性。当覆盖层以双面使用时，所述覆盖层可以相同或不同。
可用的覆盖层包括本领域技术人员已知的任何材料。其可为多孔的并因此用作蒸汽屏蔽层，例如聚合物箔，优选反射热辐射的金属箔或金属化的聚合物箔。但是，也可使用允许空气渗入材料内并从而产生更好声绝缘性的多孔覆盖层，例如多孔箔、纸张、织物或非织造物。
层压还可例如以基本保持声学性能进行，即以所谓“开放”系统，例如多孔板。
覆盖层本身也可由两层或多层组成。可使用粘合剂使覆盖层牢固，纤维和气凝胶颗粒通过粘合剂粘结至覆盖层并彼此粘结，但也可使用一些其他胶粘剂。
复合材料的表面可闭合并通过将至少一种合适的材料引入表层中而加固。可用的材料包括例如热塑性聚合物如聚乙烯或聚丙烯，或树脂如三聚氰胺-甲醛树脂。
本发明的复合材料具有10至100mW/mK的热导率，优选在10至50mW/mK范围内，更优选在15至40mW/mK范围内。
制备复合材料
本发明的复合材料优选通过以下方法制备：将气凝胶、粘合剂和交联剂互相混合，所述粘合剂为被氨基类基团取代的聚合物；保持所述混合物在优选60-100℃的温度下以使交联剂与粘合剂反应，并且优选将产物（mass）在模具中固化。
中值直径dm为0.001至8mm的二氧化硅-气凝胶颗粒用一种水悬浮液涂覆和/或与之混合，并将产物在模具中固化，所述水悬浮液含有页硅酸盐和/或粘土矿物以及至少一种有机或无机粘合剂。
在本发明方法的一个优选实施方案中，模具是透湿性的并且其内表面是疏水性的。
这可通过例如叠加金属筛网和合适的聚合物箔而实现。
在一个优选实施方案中，本发明的复合材料与其他泡沫结合，例如聚氨酯和/或聚苯乙烯泡沫。在一个特别优选的实施方案中，本发明的复合材料与发泡聚苯乙烯层压。在另一个特别优选的实施方案中，本发明的复合材料与聚苯乙烯泡沫混合，更特别是与发泡聚苯乙烯混合。混合比例易于根据具体需求进行调整并且可例如为10：90至90：10的体积比。
本发明的复合材料具有出色的机械性能（例如断裂强度增强）和热绝缘性能（通常可达到低于0.025W/m＊K的热导率），因此可用于广泛的多种领域。
所述领域的实例为建筑、燃油锅炉、冷却装置、烤炉（参见EP-A-0475285）、加热管、区域供热线、液化气容器、夜间蓄热炉的热绝缘以及各种技术装置中的真空绝缘。
更特别地，本发明的复合材料可用于内绝热以实现低能耗标准，用于外绝热——任选地与水泥和无机胶粘剂结合——以及作为基础抹灰、增强砂浆和顶部抹灰组合物的部分，用于屋顶绝缘，以及在冰箱、运输箱、多层元件、管道绝缘和工艺泡沫中的技术应用。
此外，本发明的复合材料的另一个优点是其表面均匀且光滑。所述复合材料还特别易于通过锯切、喷砂或切割而加工/机加工。单个的气凝胶颗粒在过程中不会分离，使得加工/机加工表面也具有均匀的外观。
实施例
实施例1（本发明）
将200g有机改性的SiO2气凝胶（99.2体积%）、300g Lupamin
型9095聚乙烯胺（10%水溶液）、20g水和1.7g作为交联剂的乙二醛混合并引入模具中（底面积：20cm＊20cm）。粒状气凝胶的粒度为0.1至4.0mm、体积密度为80至100kg/m3以及热导率为约18mW/m＊K。将制得的板在70℃下于干燥的室内干燥。所得的成形制品为机械稳定的板（20cm＊20cm＊4cm），其密度为130g/l且热导率为16.7mW/m＊K。
实施例2（比较例）
将780g Lupamin
型9095聚乙烯胺（10%水溶液）与780g得自实施例1的有机改性的SiO2气凝胶、78g水和7g作为交联剂的乙二醛混合。将由此获得的产物引入50cm＊50cm＊5cm的模具中并在两个热板之间挤压（在90℃下）。3小时后，将板脱模并在70℃下于干燥的室内干燥至恒重。
所得的成形制品为机械稳定的板（50cm＊50cm＊5cm），其密度为140g/l且热导率为16.2mW/m＊K。
将该板进行物理测量，其结果总结在以下表中：
λ值： 16.2mW/m＊K
抗压强度： 194kPa
抗弯强度： 100kPa
密度： 140g/l
实施例3
由实施例1的板（密度130g/l）切割下厚度为2cm的圆盘，并在其顶部和底部粘附厚度为1cm的Neopor板。其密度和机械性能进一步得到改善：
λ值： 22.4mW/m＊K
密度： 60g/l
抗弯强度： 222kPa
抗压强度： 170kPa
实施例4
将100g有机改性的SiO2气凝胶（约45体积%）、200g Lupamin
型9095聚乙烯胺（10%水溶液）、20g水和1.7g作为交联剂的乙二醛混合并引入具有30g Neopor
型P5300（约55体积%）的模具（底面积：20cm＊20cm）中。将制得的板在60℃下于干燥的室内干燥。
所得的成形制品为机械稳定的板（20cm＊20cm＊4cm），具有如下值：
λ值： 24mW/m＊K
密度： 100g/l
Claims (15)
1.一种复合材料，包含纳米多孔——更具体而言是粒状的——颗粒——更具体而言是一种气凝胶——和基于粘合剂和交联剂的交联粘合剂，其中所述粘合剂是被氨基类基团取代的聚合物。
2.根据权利要求1的复合材料，其中所述气凝胶为任选被有机改性的SiO2气凝胶。
3.根据前述权利要求的一项或两项的复合材料，其中所述颗粒的粒度（D50值）为0.1至100μm以及更特别为1-30μm。
4.根据前述权利要求至少一项的复合材料，其中所述颗粒的孔隙度为50至99%。
5.根据前述权利要求至少一项的复合材料，其中所述粘合剂包括重复的乙烯胺聚合单元。
6.根据前述权利要求至少一项的复合材料，其中所述粘合剂是聚乙烯胺，其优选具有10000至500000g/mol的摩尔量。
7.根据前述权利要求至少一项的复合材料，其中所述交联剂具有与所述粘合剂的氨基类基团反应的基团。
8.根据前述权利要求至少一项的复合材料，其中所述交联剂是乙二醛。
9.用于制备前述权利要求至少一项的复合材料的组合物，其包含纳米多孔颗粒——更具体而言是气凝胶、粘合剂以及交联剂，其中所述粘合剂是被氨基类基团取代的聚合物。
10.根据权利要求9的组合物，其中每100重量份气凝胶存在10至25重量份的粘合剂和0.5至5重量份的交联剂。
11.一种用于制备前述权利要求至少一项的复合材料的方法，其包括将所述颗粒、粘合剂和交联剂混合，通过使所述交联剂与所述粘合剂的氨基类基团反应而进行交联，并将所得的材料
a)直接进行成形操作并任选固化，或
b)制粒、存储并根据需要或当需要时进行成形和固化。
12.一种成形制品，更具体而言是一种板，其基于权利要求1至8至少一项的复合材料以及其它泡沫——更具体而言是聚氨酯或聚苯乙烯。
13.根据权利要求12的成形制品，其中所述其它泡沫被层压在权利要求1至8至少一项的复合材料上。
14.根据权利要求12的成形制品，其中将所述其它泡沫与权利要求1至8至少一项的复合材料混合。
15.权利要求1至8和12至14至少一项的材料用于热绝缘或声绝缘的用途。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP10193989.0 | 2010-12-07 | ||
| EP10193989 | 2010-12-07 | ||
| PCT/EP2011/071837 WO2012076489A1 (de) | 2010-12-07 | 2011-12-06 | Verbundmaterial enthaltend nanopröse partikel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103261293A true CN103261293A (zh) | 2013-08-21 |
| CN103261293B CN103261293B (zh) | 2015-06-17 |
Family
ID=45217549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201180059164.6A Expired - Fee Related CN103261293B (zh) | 2010-12-07 | 2011-12-06 | 包含纳米多孔颗粒的复合材料 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2649118B1 (zh) |
| KR (1) | KR20130138275A (zh) |
| CN (1) | CN103261293B (zh) |
| ES (1) | ES2536315T3 (zh) |
| WO (1) | WO2012076489A1 (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108962473A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-12-07 | 国家消防工程技术研究中心 | 一种绝热电缆 |
| CN115286001A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-11-04 | 景德镇陶瓷大学 | 一种促进缩聚非水沉淀法制备氧化硅气凝胶的方法及其制品 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2855568B1 (de) | 2012-06-04 | 2018-04-04 | Basf Se | Aerogel enthaltender polyurethan-verbundwerkstoff |
| WO2015074988A1 (en) | 2013-11-22 | 2015-05-28 | Basf Se | Nanoporous composite material with low density comprising hollow particles |
| CN108559195A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-09-21 | 安徽富煌钢构股份有限公司 | 一种硅基增强聚苯乙烯发泡保温板材及其制备方法 |
| WO2023223204A1 (en) | 2022-05-16 | 2023-11-23 | Owens Corning Intellectual Capital, Llc | Formaldehyde-scavenging formulation |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070259979A1 (en) * | 2006-05-03 | 2007-11-08 | Aspen Aerogels, Inc. | Organic aerogels reinforced with inorganic aerogel fillers |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2093454A (en) | 1934-10-01 | 1937-09-21 | Samuel S Kistler | Method of producing aerogels |
| DE2103243C3 (de) | 1971-01-25 | 1979-01-11 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von weitgehend kugelförmigen, Kieselsäure enthaltenden Hydrogelen |
| US3977993A (en) | 1975-03-12 | 1976-08-31 | Gulf Research & Development Company | Metal oxide aerogels |
| JPS5325295A (en) | 1976-08-20 | 1978-03-08 | Central Glass Co Ltd | Production of superfine particle silica |
| DE3814968A1 (de) | 1988-05-03 | 1989-11-16 | Basf Ag | Daemmstoff der dichte 0,1 bis 0,4 g/cm(pfeil hoch)3(pfeil hoch) |
| US4873218A (en) | 1988-05-26 | 1989-10-10 | The United States Department Of Energy | Low density, resorcinol-formaldehyde aerogels |
| DE4008046C2 (de) | 1990-03-14 | 1999-09-16 | Irbit Research & Consulting Ag | Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus Melaminharzschaumstoff |
| DE4028743A1 (de) | 1990-09-11 | 1992-03-12 | Miele & Cie | Backofen mit einer backmuffel |
| DE4038784A1 (de) | 1990-12-05 | 1992-06-11 | Basf Ag | Verbundschaumstoffe mit niedriger waermeleitfaehigkeit |
| US5086085A (en) | 1991-04-11 | 1992-02-04 | The United States Of America As Represented By The Department Of Energy | Melamine-formaldehyde aerogels |
| DE4408478A1 (de) | 1994-03-14 | 1995-09-21 | Bayer Ag | Mittel zur Wasserbehandlung |
| DE4409309A1 (de) | 1994-03-18 | 1995-09-21 | Basf Ag | Formkörper, enthaltend Silica-Aerogel-Partikel sowie Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US6121336A (en) | 1994-06-28 | 2000-09-19 | Basf Corporation | Surfactants for incorporating silica aerogel in polyurethane foams |
| DE4441567A1 (de) | 1994-11-23 | 1996-05-30 | Hoechst Ag | Aerogelhaltiges Verbundmaterial, Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung |
| DE19533564A1 (de) | 1995-09-11 | 1997-03-13 | Hoechst Ag | Faserhaltiges Aerogel-Verbundmaterial |
| CA2231538A1 (en) | 1995-09-11 | 1997-03-20 | Hoechst Research & Technology Deutschland Gmbh & Co. Kg | Composite material containing aerogel and an adhesive, a process for manufacturing the same, and the use thereof |
| DE19649796A1 (de) | 1996-12-02 | 1998-06-04 | Illbruck Bau Prod Gmbh Co Kg | Verfahren zur Herstellung eines Formteils |
| DE102004019708A1 (de) | 2004-04-20 | 2005-11-17 | Basf Ag | Offenzellige Schaumstoffe und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| WO2007011988A2 (en) | 2005-07-18 | 2007-01-25 | Aspen Aerogels, Inc. | Aerogel composites with complex geometries |
-
2011
- 2011-12-06 ES ES11793417.4T patent/ES2536315T3/es active Active
- 2011-12-06 EP EP11793417.4A patent/EP2649118B1/de not_active Not-in-force
- 2011-12-06 CN CN201180059164.6A patent/CN103261293B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2011-12-06 WO PCT/EP2011/071837 patent/WO2012076489A1/de active Application Filing
- 2011-12-06 KR KR1020137014458A patent/KR20130138275A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070259979A1 (en) * | 2006-05-03 | 2007-11-08 | Aspen Aerogels, Inc. | Organic aerogels reinforced with inorganic aerogel fillers |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108962473A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-12-07 | 国家消防工程技术研究中心 | 一种绝热电缆 |
| CN115286001A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-11-04 | 景德镇陶瓷大学 | 一种促进缩聚非水沉淀法制备氧化硅气凝胶的方法及其制品 |
| CN115286001B (zh) * | 2022-08-11 | 2023-09-12 | 景德镇陶瓷大学 | 一种促进缩聚非水沉淀法制备氧化硅气凝胶的方法及其制品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2649118B1 (de) | 2015-02-25 |
| WO2012076489A1 (de) | 2012-06-14 |
| EP2649118A1 (de) | 2013-10-16 |
| KR20130138275A (ko) | 2013-12-18 |
| ES2536315T3 (es) | 2015-05-22 |
| CN103261293B (zh) | 2015-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104520365B (zh) | 包含气凝胶的聚氨酯复合材料 | |
| JP4118331B2 (ja) | 繊維を含有するエーロゲル複合材料 | |
| CN103261293B (zh) | 包含纳米多孔颗粒的复合材料 | |
| JP5547028B2 (ja) | 物体音および／または衝撃音減衰のためのエアロゲルの使用法 | |
| US5786059A (en) | Fiber web/aerogel composite material comprising bicomponent fibers, production thereof and use thereof | |
| JP4562210B2 (ja) | 少なくとも１個のエーロゲル含有層および少なくとも１個の別の層を有する多層複合材料、その製造法およびその使用 | |
| TWI743082B (zh) | 包含強化氣凝膠複合材料之積層體 | |
| JP4120992B2 (ja) | エーロゲルおよび接着剤を含有する複合材料、その製造法、ならびにその使用 | |
| JP5571851B2 (ja) | 水分散性ポリウレタンバインダーを有する無機ナノ多孔質粒子 | |
| CN103237838B (zh) | 包含纳米多孔填料的三聚氰胺树脂泡沫 | |
| US6887563B2 (en) | Composite aerogel material that contains fibres | |
| US20180044561A1 (en) | High-performance thermal insulation products | |
| US9370915B2 (en) | Composite material | |
| CN107266116A (zh) | 一种气凝胶复合材料及其制备方法 | |
| JP2014502305A (ja) | ポリウレタン複合材料 | |
| JP2021513591A (ja) | 熱絶縁材料、接着剤および外層の複合要素 | |
| CN103210032A (zh) | 中空胶乳基体中的纳米多孔粒子 | |
| KR101906045B1 (ko) | 발포성 단열 소재를 이용한 불연 단열재 | |
| WO2014118030A1 (de) | Verbundmaterial enthaltend nanoporöse partikel | |
| JP2019142739A (ja) | パネル部材 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150617 |