CN106029763A - 热绝缘膨体聚四氟乙烯制品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含PTFE的热绝缘材料，其在环境条件下的热导率小于或等于25mW/m K，所述PTFE包括膨体PTFE(ePTFE)。在一个实施方式中，本发明的绝缘材料包含气凝胶颗粒和聚四氟乙烯(PTFE)。所述绝缘材料可以形成疏水、高透气性的、具有高强度的制品，所述制品可用于非静态应用，如动态弯曲等。所述绝缘制品是挠性的、可伸展的和可弯曲的。同样地，所述绝缘材料没有或几乎没有细颗粒脱落或产生粉尘。颗粒密度小于约100kg/m3以及在环境条件(约298.5K和101.3kPa)下热导率小于或等于约15mW/m K的气凝胶颗粒可用于所述绝缘材料。

Description

热绝缘膨体聚四氟乙烯制品
技术领域
本发明总体上涉及热绝缘制品，更具体地涉及包含热绝缘颗粒如气凝胶颗粒和聚四氟乙烯的热绝缘膨体聚四氟乙烯制品。
背景
气凝胶用于热绝缘的应用和气凝胶的低热导率是众所周知的。令人满意的热导性是气凝胶大于约95％的极高孔隙率和气凝胶材料的小孔径(在大气压力下小于空气分子的平均自由程尺寸，或小于约100nm)的结果。由于所述小孔径，空气分子在所述材料中的活动性受限，空气导热的有效性降低，导致低的热导率。在环境条件下，空气的热导率约为25mW/m K(毫瓦每米开尔文)。具有较大孔径的绝缘体如泡沫、棉絮、羊毛和其它常见的热绝缘材料的热导率约为40mW/m K，由于辐射和固体传导的原因高于空气的热导率。已知气凝胶粉末和珠粒的热导率约为9-20mW/m K。但是，这种高孔隙率低密度的材料不能以粉末形式用于多种应用，由于其产生大量粉尘，使得安装、操作、成形和塑型特别困难，并进一步导致安全问题。
制备气凝胶的传统方法通常包括用超临界流体萃取。所述方法通常包括将气凝胶前体液体倒入模具，采用各种液体交换干燥气凝胶液体来形成高孔隙率凝胶结构，并使用超临界流体萃取来形成气凝胶整体件的步骤。例如使用超临界流体萃取的方法非常耗时并且昂贵。此外，产生的结构是刚性的，机械强度低，在形成气凝胶材料之后进行进一步模制或成形为所需形状的能力有限。这些材料在挠曲时通常开裂或粉碎，并且已知细气凝胶颗粒会脱落或“产生粉尘”。
在增加气凝胶材料的挠性和强度的尝试中，Stepanian等的美国专利公开2002/0094426教导了气凝胶材料与增强结构、特别是高纤维棉絮结合。优选地，气凝胶通过纤维棉絮结构与无规取向的微纤维和/或传导层结合来增强。为了形成气凝胶片材，将形成气凝胶的前体液体倒入棉絮，并超临界干燥以形成气凝胶。公开了得到的增强气凝胶结构是可悬垂的，挠曲时比较不容易粉碎，比较不容易脱落细气凝胶颗粒。但是，由于这些结构缺乏可模制性和可成形性以及与超临界萃取步骤有关的成本，这种材料的应用受到限制。
为了克服通常与增强的气凝胶有关的脆性，Frank等的U.S.专利第5,786,059号教导了将气凝胶粉末胶合在一起形成连续产品。具体地，具有纤维网层和气凝胶颗粒的气凝胶复合材料优选形成为垫或板。纤维网包括两种牢固地互相连接的具有较低和较高温度熔融区域的聚合物的双组分纤维材料，向该材料中喷洒气凝胶颗粒。加热至较低熔融温度时，所述网的纤维彼此连接并且也与气凝胶颗粒连接。得到的复合物是相对硬的结构，施加机械应力时，颗粒从纤维上断裂或脱离，从而使气凝胶片段从网中脱落。
Smith等在U.S.专利第6,172,120号中公开了一种制备气凝胶的方法，其中气凝胶以粉末而非整体块状物或片材形式形成。该制备过程具有形成气凝胶时无需超临界流体萃取步骤的优点。但是，粉末形式的气凝胶由于其产生大量粉尘和缺少可成形性不能用于多种应用。
Ristic-Lehmann等的U.S.专利第7,118,801号教导了一种用于多种应用，包括用于服装、容器、管道、电子装置等的绝缘应用的材料。其中，包括气凝胶颗粒和聚四氟乙烯(PTFE)的801发明的材料是可成形的，具有低颗粒脱落性和低热导性。由该材料制备的复合物可进行挠曲、拉伸或缠绕，极少或没有气凝胶颗粒脱落或传导性损失。
需要一种绝缘材料，该绝缘材料能克服气凝胶颗粒和复合物的固有问题，例如气凝胶颗粒缺少可成形性和复合物缺少挠性以及施加机械应力时气凝胶颗粒脱落或产生粉尘。需要一种能形成疏水的高透气的，具有高强度并且能用于非静态的高挠性应用的制品(例如膨体PTFE制品)的绝缘材料。还需要挠性的、可拉伸且可弯曲的，极少至没有细颗粒脱落或产生粉尘的绝缘制品。
发明概述
在一个实施方式中，本发明涉及包含结合热绝缘颗粒的膨体PTFE(ePTFE)的热绝缘材料，所述材料在环境条件下的热导率小于或等于25mW/m K。在另一个实施方式中，所述热绝缘材料在约380℃时吸热。在另一个实施方式中，所述热绝缘材料是整体型的。
在另一个实施方式中，所述热绝缘材料包括ePTFE，在长度方向的拉伸强度为至少0.35MPa，横向方向的拉伸强度为至少0.19MPa。
在另一个实施方式中，所述热绝缘材料可包括小于40重量％的热绝缘颗粒和大于60重量％的聚四氟乙烯(ePTFE)，其中所述复合材料在环境条件下的热导率小于或等于25mW/m K。
在一个或多个热绝缘材料结合热绝缘颗粒的实施方式中，所述颗粒可以选自二氧化硅气凝胶颗粒、热解二氧化硅和它们的组合。
在另一个实施方式中，所述热绝缘材料包括具有节点和原纤维结构的膨体PTFE，并且在环境条件下具有小于或等于25mW/m K的热导率。此外，所述绝缘材料可包括具有约380℃吸热特性的膨体PTFE。
在另一个实施方式中，本发明涉及一种制品，所述制备包括第一层、在环境条件下热导率小于或等于25mW/m K的膨体PTFE(ePTFE)，以及第二层，所述ePTFE夹在所述第一层和第二层之间。在另一实施方式中，ePTFE是疏水性的。或者，所述第一层和第二层中的至少一层不可透过气体。此外，所述第一层和第二层中的至少一层不可透过液体。在另一个实施方式中，ePTFE包括选自二氧化硅气凝胶和热解二氧化硅的热绝缘颗粒。
附图的简要说明
采用附图以帮助进一步理解本公开内容，其纳入说明书中并构成说明书的一部分，附图显示了本公开内容的实施方式，与说明书一起用来解释本公开内容的原理。
图1是包含具有20％气凝胶加载量的ePTFE材料的热绝缘材料的表面放大5000倍的扫描电子显微照片；
图2是包含具有40％气凝胶加载量的ePTFE材料的热绝缘材料的表面放大5000倍的扫描电子显微照片；
图3是包含具有热解二氧化硅的ePTFE材料的热绝缘材料的表面放大5000倍的扫描电子显微照片；以及
图4是包含具有60％气凝胶加载量的ePTFE材料的热绝缘材料的表面放大5000倍的扫描电子显微照片。
发明详述
本领域的技术人员应理解，可通过用于发挥所需作用的任何数量的方法和设备来实现本公开内容的各个方面。还应注意，本文参考的附图不一定是按比例绘制，而是有可能放大以说明本发明的各个方面，就此而言，附图不应视为限制性的。
本发明的绝缘材料包括热绝缘颗粒如气凝胶等和聚四氟乙烯(PTFE)。所述绝缘材料可以形成疏水、高透气性的、具有高强度的制品(例如ePTFE膜、复合物等)，所述制品可用于非静态应用，或动态弯曲应用等。所述绝缘制品是挠性的、可伸展的和可弯曲的。同样地，所述绝缘材料没有或几乎没有细颗粒脱落或产生粉尘。颗粒密度小于约100kg/m3以及在环境条件(约298.5K和101.3kPa)下热导率小于或等于约15mW/m K的气凝胶颗粒可用于所述绝缘材料。应理解术语“气凝胶”和“气凝胶颗粒”在本文中可以互换使用。
气凝胶是显著减少对流和传导传热的热绝缘体。二氧化硅气凝胶颗粒是特别好的传导绝缘体。气凝胶颗粒是固体的、刚性且干燥的材料，可以粉末形式市售可得。例如，Smith等在U.S.专利第6,172,120号中描述了通过相对较低成本方法形成的二氧化硅气凝胶。气凝胶颗粒的尺寸可以通过喷射研磨或其它尺寸减小技术降低至所需尺寸或级别。在绝缘材料中使用的气凝胶颗粒的尺寸可以为约1μm至约1mm，约1μm至约500μm，约1μm至约250μm，约1μm至约200μm，约1μm至约150μm，约1μm至约100μm，约1μm至约75μm，约1μm至约50μm，约1μm至约25μm，约1μm至约10μm，或约1μm至约5μm。在至少一个示例性实施方式中，所述气凝胶颗粒的尺寸为约2μm至约24μm。
虽然不希望受理论限制，相信较小的气凝胶颗粒与绝缘材料的其它组份形成更均匀的混合。相应地，可以在绝缘材料中使用孔径更小，例如平均孔径小于或等于约200nm，或甚至小于或等于100nm的气凝胶。
所述气凝胶颗粒的密度可以小于100kg/m3，小于75kg/m3，小于50kg/m3，小于25kg/m3，或小于10kg/m3。在至少一个示例性实施方式中，所述气凝胶颗粒的堆积密度为约30kg/m3至50kg/m3。
适合在绝缘材料中使用的气凝胶包括无机气凝胶、有机气凝胶和它们的混合物。合适的无机气凝胶的非限制性例子包括由硅、铝、钛、锆、铪、钇和钒的无机氧化物形成的那些。用于绝缘材料的合适的有机气凝胶包括但不限于由碳、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚酰亚胺、聚糠醇、苯酚糠醇、三聚氰胺甲醛、间苯二酚甲醛(resorcinal formaldehyde)、甲酚、甲醛、聚氰脲酸酯、聚丙烯酰胺、环氧化物、琼脂和琼脂糖等制备的气凝胶。在至少一个示例性实施方式中，所述绝缘材料包含无机气凝胶，如二氧化硅。适用于本发明的热绝缘颗粒的另一实例是热解二氧化硅。
此外，在绝缘材料中使用的气凝胶可以是亲水性或疏水性的。在示例性实施方式中，所述气凝胶是疏水性至部分疏水性的，热导率小于约15mW/m K。应理解颗粒尺寸减小技术，如研磨会影响疏水性气凝胶颗粒的一些外表面基团，这导致部分表面亲水性(疏水性保留在气凝胶颗粒中)。部分疏水性的气凝胶表现出与其它化合物的结合性增强，可用于需要结合的应用中。
本发明的绝缘材料还包括聚四氟乙烯(PTFE)颗粒。在示例性实施方式中，PTFE颗粒的尺寸小于气凝胶颗粒。但是，应理解可以使用尺寸与气凝胶颗粒类似的PTFE颗粒。通常，PTFE以尺寸为等于或大于约50nm的初级颗粒形式存在或以分散体中尺寸为等于或小于约600μm的PTFE聚集体形式存在。PTFE分散体是通过乳液聚合形成的高分子量PTFE颗粒的水性胶体分散体。PTFE分散体的SSG为等于或小于约2.2。
所述绝缘材料通过制备气凝胶和PTFE颗粒的混合物来形成，例如，通过形成气凝胶颗粒的水性分散体和PTFE分散体的混合物来形成。气凝胶/PTFE颗粒混合物可包含小于约90重量％的气凝胶颗粒、小于约85重量％的气凝胶颗粒、小于约80重量％的气凝胶颗粒、小于约75重量％的气凝胶颗粒、小于约70重量％的气凝胶颗粒、小于约65重量％的气凝胶颗粒、小于约60重量％的气凝胶颗粒、小于约55重量％的气凝胶颗粒、或小于约50重量％的气凝胶颗粒。在一些实施方式中，所述混合物中存在的气凝胶颗粒的量小于40％，小于或等于35％，小于或等于30％，小于或等于25％，小于或等于20％，小于或等于15％，或小于或等于10％。所述气凝胶颗粒可以约10％-40％的量存在于所述混合物中。在示例性实施方式中，所述气凝胶颗粒的量小于40％。
另外，气凝胶/PTFE颗粒混合物可以包含大于约10重量％的PTFE颗粒、大于约15重量％的PTFE颗粒、大于约20重量％的PTFE颗粒、大于约25重量％的PTFE颗粒、大于约30重量％的PTFE颗粒、大于约35重量％的PTFE颗粒、大于约40重量％的PTFE颗粒、大于约45重量％的PTFE颗粒、或大于约50重量％的PTFE颗粒。在示例性实施方式中，所述混合物中存在的PTFE颗粒的量大于或等于60％，大于或等于65％，大于或等于70％，大于或等于75％，或大于或等于80％。所述PTFE颗粒可以约60％-90％的量存在。在示例性实施方式中，所述PTFE颗粒可以大于60％的量存在于气凝胶/PTFE颗粒混合物中。
可以通过改变混合物中气凝胶与PTFE的重量百分数之比来部分调节性质，如热导率、致粉尘性、可成形性和强度。
本发明的材料可任选地包含额外的组份。任选的组份可以添加到气凝胶/PTFE粘合剂混合物中，例如细分散的遮光剂,以减少辐射传热并改进热性能，任选的组份包括例如炭黑、二氧化钛、氧化铁、碳化硅、硅化钼、氧化锰、聚二烷基硅氧烷(其中烷基包含1-4个碳原子)等。此外，例如可以任选地加入聚合物、染料(dies)、增塑剂、增稠剂、各种合成和天然纤维，来增加机械强度和实现如颜色和热稳定性、弹性等的性质。任选的组份优选以小于气凝胶/PTFE混合物的约10％的量添加。
气凝胶和PTFE颗粒的混合物可以进行共凝结，例如通过搅拌或添加共凝结剂使混合物共凝结。共凝结的混合物包含基本上均匀的气凝胶颗粒和PTFE颗粒的掺混物。共凝结的混合物可以进行干燥(例如在烘箱中)并压制成预制件。所述预制件可以随后挤出为带材，压延至希望的厚度，并膨胀(单轴或双轴)成热绝缘的膨体PTFE(ePTFE)材料。
得到的ePTFE是热绝缘的，热导率小于或等于25mW/m-K、小于或等于20mW/m-K或小于或等于15mW/m-K(均在环境条件下)。ePTFE具有图1-4所示的节点和原纤维结构。同样，ePTFE证明具有长度方向和横向方向的高拉伸强度。此外，ePTFE具有高透气性，MVTR为至少5,000g/m2/24小时、至少10,000g/m2/24小时、至少20,000g/m2/24小时或至少30,000g/m2/24小时或更高。在本文中，可透气表示制品具有至少5,000g/m2/24小时的透气性。
在另一实施方式中，所述绝缘材料还包括可膨胀微球，如预期其它材料，可膨胀球或发泡剂可用来将绝缘材料膨胀为发泡材料。包含可膨胀微球的绝缘材料是共凝结的，形成如上所述的带材。然后，可将所述带材加热至足以膨胀所述微球的温度，使得所述带材膨胀成发泡绝缘材料。例如，如果带材为2mm厚，加热和膨胀可得到4mm厚的发泡绝缘材料。所述发泡绝缘材料是柔韧的、可压缩的，并且可以基本上完全回复。此外，所述发泡绝缘材料具有低密度。
在一个实施方式中，热绝缘ePTFE用作鞋类制品的绝缘体。所述ePTFE材料可用于鞋类制品的任何部分，包括鞋面部分、脚跟部分、脚趾部分或鞋底(底部)部分。除了热绝缘ePTFE之外，或作为热绝缘ePTFE的替代，发泡绝缘材料可用作鞋类制品中的绝缘体。例如，所述发泡绝缘材料可用于鞋面部分、脚跟部分、脚趾部分和/或鞋底(底部)部分。在至少一个示例性实施方式中，绝缘的鞋类制品包括在鞋类制品鞋面部分中的至少一种热绝缘ePTFE和在鞋类制品鞋底(底部)部分的发泡绝缘材料。在本文中，术语“鞋类制品”包括鞋和靴。
除上述之外，认为具有低热导率的可成形的、可模塑的、低致粉尘性材料落入本发明的范围。这些材料具有充分的可模制性，以成形为挠性的在一个或多个方向具有弯曲的三维结构或形状。此外，所述材料任选地形成拉伸时产生最少粉尘的可拉伸结构。它们可以卷绕软管或管道以发挥绝缘效果。
本文所述的热绝缘材料可用于多种应用，包括绝缘材料和由其制备的复合物，用于服饰，如手套和鞋类绝缘衬垫、服装、服装内衬、管道绝缘、低温绝缘、电子装置、炊具、家庭应用、储存容器和食品药品包装、潜水服、以及双功能绝缘，如声绝缘和热绝缘、电绝缘和热绝缘等。
已经在上文中概括性地并且对于具体实施方式描述本申请的发明。对本领域的技术人员显而易见的是，在不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变动。
测试方法
应理解，虽然下文描述了某些方法和设备，但本领域普通技术人员确定适用的任何方法或设备也可选择性地采用。
湿气渗透率测试-(MVTR)
各样品织物的MVTR按照ISO 15496的一般教导测定，不同之处在于，基于设备的水蒸气渗透率(WVPapp)并利用以下转换方程式，将样品的水蒸气渗透率(WVP)换算为MVTR湿气渗透率(MVTR)。
MVTR＝(ΔP值×24)/((1/WVP)+(1+WVPapp值))
为了确保相当的结果，在测试前将试样在73.4±0.4°F和50±2％相对湿度的条件下调理2小时，并且水浴的水保持恒定为73.4°F±0.4°F。
对各样品测量一次MVTR，并且结果表示为g/m2/24小时。
拉伸强度
使用配有平面夹具(flat-faced grip)和0.445千牛负荷传感器的5565拉伸测试仪测量膜的拉伸强度。量规长度为6.35厘米，十字头速度为50.8厘米/分钟(应变速度＝13.3％/秒)。为了确保相当的结果，将实验室温度保持在68°F(20℃)和72°F(22.2℃)之间以确保相当的结果。如果样品在夹具界面处断裂，则放弃数据。
对于纵向(长度方向)拉伸强度测量，样品的较大尺寸沿机器方向或者“下网(down web)”方向取向。对于横向拉伸强度测试，样品的较大尺寸垂直于机器方向，也称为“交叉网”方向取向。然后使用Mitutoyo 547-400绝对卡规来测量样品的厚度。然后在拉伸测试仪上分别测试各样品。每个样品测量三个不同的部分。使用三次最大负荷(即峰值力)测量的平均值。
采用下式计算纵向和横向的拉伸强度：
拉伸强度＝最大载荷/横截面积
将三次交叉网测量的平均值记录为纵向和横向拉伸强度。
厚度
用热导率仪器的集成厚度测量对样品厚度进行测试。(Laser Comp型Fox314(Laser Comp Model Fox 314)，马萨诸塞州索格斯的Laser Comp公司(LaserComp Saugus,MA))。记录单次测量结果。
热导率测量(在压缩状态下)
本发明样品的热导率使用定制的热流计热导率测试仪进行测量，按照ASTM C518的教导，并在环境条件下增加压缩(约298K和101.3kPa)。测试仪由装有热流传感器(型号FR-O25-TH44033，康涅狄格旧塞布鲁克的概念工程公司(Concept Engineering,Old Saybrook,Connecticut))的加热铝板和嵌入其表面的温度传感器(热控管)，以及保持在室温的第二铝板(同样具有嵌入其表面的温度传感器)组成。
加热板的温度保持在303.15K，同时“冷”板的温度保持在298.15K。板的直径为约10厘米。向与下部板连接的绕轴旋转臂施加重物来压缩样品。压缩情况下样品的厚度用数字编码器测量，数字编码器用使用数字千分尺(型号ID-Fl25E，日本Mitutoyo Co1p.公司)测量的金属垫片进行校准。通常在将样品放置在测量仪中达到稳定状态后约2-5分钟内获得热流测量。根据下述由测量的热流和样品厚度计算热导率：k＝L*Q，其中k是热导率，以mW/m-K计，L是样品厚度，以m计，Q是热流，以mW/m2-K计。记录单次测量结果。
热导率(无压缩)
还测量了不压缩所述样品时的热导率。所述样品用Laser Comp型号Fox314热导率分析仪进行测量。(马萨诸塞州索格斯的Laser Comp公司)。记录单次测量结果。
空气流测量(ATEQ)
用ATEQ型号D520(密歇根州利福尼亚的ATEQ公司)仪器进行空气流测量，所述仪器装配有流动面积为2.99cm2的圆形密封件。记录两次测量的平均值。
格里数
用格里透气度测定仪(型号4340，由纽约州特洛伊的格里精密仪器公司(Gurley Precision Instruments Troy,NY)制造)测量样品对空气流的阻力。结果报告为格里数，其是在4.88英寸水压降下100立方厘米空气通过1平方英寸测试样品的时间，以秒计。记录单次测量结果。
入水压力(WEP)
入水压力提供了一种用于测试穿过膜和/或织物的水侵入的方法。将测试样品夹在一对测试板之间，小心避免损坏。下部的片具有使用水对样品的一部分施加压力的能力。将一片纸巾置于测试片之间的样品顶部的未增压一侧，作为水进入的证据指示。然后以小增量对样品加压，直至水透过纸巾的第一可视信号出现，该信号表示穿透压或进入压。该压力记录为入水压力。记录单次测量结果。
实施例
实施例1
得到PTFE 601(购自特拉华州威尔明顿的杜邦内穆尔公司(E.I.DuPont deNemours,Inc.,Wilmington,DE))和气凝胶(Enova气凝胶MT1200，马萨诸塞州波士顿的卡伯特公司(Enova Aerogel MT 1200,Cabot,Boston,MA))的分散体形式。以如下方式共凝结PTFE和气凝胶。将91克己醇(PN H13303-4L,密苏里州圣路易斯的西格玛阿德里奇公司(Sigma Aldrich St Louis,MO))加入14.4千克水中，在Silverson型EX60混合器(马萨诸塞州东朗梅多的Silverson机械公司(Silverson Machines Inc,East Longmeadow MA))中混合1分钟，叶轮速度为1500rpm。混合持续至气凝胶完全浸湿(约6-10分钟)。然后加入3.46千克PTFE分散体，混合器速度增加至1500rpm，持续1.5分钟。将得到的凝结物通过Reemay片(编号2014-686，田纳西州旧希柯利的Reemay公司(item#2014-686,Reemay,Old Hickory TN))脱水，然后在强制通风炉中165℃干燥24小时。
然后将得到的干燥凝结物用Isopar K(1kg/kg)(德克萨斯州休斯敦的埃克森美孚化学公司(Exxon Mobile Chemical,Houston TX))掺混，随后压缩为圆柱形预制件。然后将预制件挤压通过筒，以提供宽15.2cm和厚3.7mm的湿带材。
将湿带材压延至2.2mm厚，在设定为150℃的强制通风炉中干燥4分钟，然后在250℃再干燥4分钟。
然后将干燥的压延的带材以如下方式在两个方向上在250℃同时双轴膨胀：长度方向膨胀比为8：1，横向方向膨胀比为18：1，速率为500％/秒。
得到的热绝缘ePTFE薄膜具有以下性质：长度方向和横向方向的拉伸强度分别为1.54MPa和1.53MPa；厚度为0.36mm；非压缩情况下的热导率为21mW/m-K；5psi压缩的热导率为8.9mW/m-K；MVTR(MDM)为32508g/m2/24小时；格里数为0.7秒；4.5毫巴压降下ATEQ空气流为6.2l/hr-cm2；以及入水压(WEP)为29psi。表面的5000倍放大的扫描电子显微照片(SEM)示于图1。示出节点(10)和原纤维(20)。
实施例2
如下制备热绝缘ePTFE膜。得到PTFE 601(购自特拉华州威尔明顿的杜邦内穆尔公司(E.I.DuPont de Nemours,Inc.,Wilmington,DE))和气凝胶(Enova气凝胶MT1200，马萨诸塞州波士顿的卡伯特公司(Enova Aerogel MT 1200,Cabot,Boston,MA))的分散体形式。以如下方式共凝结PTFE和气凝胶。将136克己醇加入15.1千克水中，以1500rpm的叶轮速度混合1分钟。速度减缓至500rpm，缓慢加入363克二氧化硅气凝胶。混合持续至气凝胶完全浸湿(约6-10分钟)。然后加入2.59千克PTFE分散体，混合器速度增加至1500rpm，持续1.5分钟。得到的凝结物通过Reemay片脱水，然后在热空气烘箱中165℃干燥24小时。
然后将得到的干燥凝结物用Isopar K以1.5kg/kg的比例掺混，随后压缩为圆柱形预制件。然后将预制件挤压通过筒，以提供宽15.2cm和厚3.7mm的湿带材。
将湿带材压延至2.2mm厚，在设定为150℃的强制通风炉中干燥4分钟，然后在250℃再干燥4分钟。
然后将干燥的压延的带材以如下方式在两个方向上在250℃同时双轴膨胀：纵向方向膨胀比为3：1，横向方向膨胀比为6：1，速率为500％/秒。
得到的热绝缘ePTFE薄膜具有以下性质：长度方向和横向方向的拉伸强度分别为0.59MPa和0.7MPa；厚度为0.86mm；非压缩情况下的热导率为21mW/m-K；5psi压缩的热导率为10mW/m-K；MVTR(MDM)为9,798g/m2/24小时；格里数为1.4秒；4.5毫巴压降下ATEQ空气流为2.7l/hr-cm2；以及入水压(WEP)为34psi。表面的5000倍放大的扫描电子显微照片(SEM)示于图2。示出节点(10)和原纤维(20)。
实施例3
如下制备另一热绝缘ePTFE膜。得到PTFE 601(购自特拉华州威尔明顿的杜邦内穆尔公司(E.I.DuPont de Nemours,Inc.,Wilmington,DE))和热解二氧化硅(气凝胶R812，德国哈瑙的赢创工业公司(Evonik Industries AG,HanauGermany))的分散体形式。以如下方式共凝结PTFE和热解二氧化硅。将280克己醇加入23千克水中，以1500rpm的叶轮速度混合1分钟。叶轮速度降至500rpm，缓慢加入750克热解二氧化硅。继续混合15分钟。然后加入4.4千克PTFE分散体，混合器速度增加至1500rpm，持续3.33分钟。得到的凝结物使用Reemay片脱水，然后在热空气烘箱中165℃干燥24小时。
然后将得到的干燥凝结物与95wt％Isopar K和5％月桂酸(PN L556，密苏里州圣路易斯的西格玛-奥德里奇公司)以1.1kg/kg的量掺混，随后压缩成圆柱形预制件。然后将预制件挤压通过筒，以提供宽15.2cm和厚3.4mm的湿带材。
将湿带材压延至2mm厚，在设定为250℃的强制通风炉中干燥。
然后将干燥的压延的带材以如下方式在两个方向上同时双轴膨胀：两个方向的膨胀比＝6：1，两个方向的膨胀速率＝500％/秒，280℃。
得到的热绝缘ePTFE薄膜具有以下性质：长度方向和横向方向的拉伸强度分别为0.35MPa和0.19MPa；厚度为0.86mm；非压缩情况下的热导率为23mW/m-K；5psi压缩的热导率为16mW/m-K。表面的5000倍放大的扫描电子显微照片(SEM)示于图3。示出节点(10)和原纤维(20)。
实施例4
得到PTFE 601(购自特拉华州威尔明顿的杜邦内穆尔公司(E.I.DuPont deNemours,Inc.,Wilmington,DE))和气凝胶(Enova气凝胶MT1200，马萨诸塞州波士顿的卡伯特公司(Enova Aerogel MT 1200,Cabot,Boston,MA))的分散体形式。以如下方式共凝结PTFE和气凝胶。将181克己醇加入15.7千克水中，以1500rpm的叶轮速度混合1分钟。叶轮速度降至500rpm，缓慢加入544克二氧化硅气凝胶。混合持续至气凝胶完全浸湿(约6-10分钟)。然后加入1.73千克PTFE分散体，混合器速度增加至1500rpm，持续1.5分钟。将得到的凝结物通过Reemay片(编号2014-686，田纳西州旧希柯利的Reemay公司(item#2014-686,Reemay,Old Hickory TN))脱水，然后在强制通风炉中165℃干燥24小时。
然后将得到的干燥凝结物用Isopar K(1.5kg/kg)掺混，随后压缩为圆柱形预制件。然后将预制件挤压通过筒，以提供宽15.2cm和厚3.7mm的湿带材。
将湿带材压延至2.2mm厚，在设定为150℃的强制通风炉中干燥4分钟，然后在250℃再干燥4分钟。
然后将干燥的压延的带材以如下方式在两个方向上在250℃同时双轴膨胀：长度方向膨胀比为4：1，横向方向膨胀比为6：1，速率为500％/秒。
得到的热绝缘ePTFE薄膜具有以下性质：长度方向和横向方向的拉伸强度分别为0.7MPa和0.27MPa；厚度为1.1mm；非压缩情况下的热导率为22mW/m-K；5psi压缩的热导率为12.2mW/m-K；格里数为0.7秒；4.5毫巴压降下ATEQ空气流为5.2l/hr-cm2；以及入水压(WEP)为28psi。表面的5000倍放大的扫描电子显微照片(SEM)示于图4。示出节点(10)和原纤维(20)。
已经在上文中概括性地并且对于具体实施方式描述本申请的发明。虽然，本发明已经显示了被认为优选的实施方式，本领域技术人员可在一般性的公开内选择多种替代方式。除了所附权利要求所述，否则本发明没有限制。

Claims (19)

1.一种制品，其包括：
结合有热绝缘颗粒的热绝缘膨体PTFE(ePTFE)，
所述制品的热导率在环境条件下小于或等于25mW/m K。
2.如权利要求1所述的材料，其中ePTFE在约380℃时吸热。
3.如权利要求1所述的材料，其中所述ePTFE是整体型的。
4.一种制品，其包括：
结合有小于40重量％气凝胶颗粒的热绝缘膨体PTFE(ePTFE)，
所述制品的热导率在环境条件下小于或等于25mW/m K。
5.如权利要求4所述的材料，其中所述气凝胶颗粒是二氧化硅气凝胶颗粒。
6.一种制品，其包括：
结合有小于40重量％热解二氧化硅颗粒的热绝缘膨体PTFE(ePTFE)，
所述制品的热导率在环境条件下小于或等于25mW/m K。
7.一种热绝缘材料，其包含：
结合有热绝缘颗粒的PTFE，所述PTFE具有节点和原纤维结构，以及所述材料的热导率在环境条件下小于或等于25mW/m K。
8.如权利要求7所述的材料，其中所述热绝缘颗粒包括气凝胶颗粒。
9.如权利要求8所述的材料，其中所述气凝胶颗粒包括二氧化硅气凝胶颗粒。
10.如权利要求7所述的材料，其中所述热绝缘颗粒包括热解二氧化硅颗粒。
11.如权利要求7所述的材料，其中所述PTFE包括膨体PTFE。
12.如权利要求11所述的材料，其中所述绝缘材料在约380℃吸热。
13.一种制品，其包括：
第一层；
结合有热绝缘颗粒的膨体PTFE(ePTFE)，其热导率在环境条件下小于或等于25mW/m K；以及
第二层，
其中所述ePTFE夹在所述第一层和第二层之间。
14.如权利要求13所述的制品，其中所述ePTFE是疏水性的。
15.如权利要求13所述的制品，其中所述第一层和所述第二层中的至少一层不可渗透气体。
16.如权利要求13所述的制品，其中所述第一层和所述第二层中的至少一层不可渗透液体。
17.如权利要求13所述的制品，其中所述热绝缘颗粒包括气凝胶颗粒。
18.如权利要求17所述的制品，其中所述气凝胶颗粒是二氧化硅气凝胶。
19.如权利要求13所述的材料，其中所述热绝缘颗粒包括热解二氧化硅。
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