CZ292469B6 - Nanokompozit pro tepelnou izolaci - Google Patents

Nanokompozit pro tepelnou izolaci Download PDF

Info

Publication number
CZ292469B6
CZ292469B6 CZ19993964A CZ396499A CZ292469B6 CZ 292469 B6 CZ292469 B6 CZ 292469B6 CZ 19993964 A CZ19993964 A CZ 19993964A CZ 396499 A CZ396499 A CZ 396499A CZ 292469 B6 CZ292469 B6 CZ 292469B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
weight
component
nanocomposite
nanocomposite according
functional groups
Prior art date
Application number
CZ19993964A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ9903964A3 (cs
Inventor
Helmut Schmidt
Martin Mennig
Gerhard Jonschker
Original Assignee
Institut für Neue Materialien Gemeinnützige GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institut für Neue Materialien Gemeinnützige GmbH filed Critical Institut für Neue Materialien Gemeinnützige GmbH
Publication of CZ9903964A3 publication Critical patent/CZ9903964A3/cs
Publication of CZ292469B6 publication Critical patent/CZ292469B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00Fireproofing materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • B32B17/069Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of intumescent material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C14/00Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
    • C03C14/004Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of particles or flakes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C14/00Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
    • C03C14/008Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in molecular form
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use 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
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/06Quartz; Sand
    • C04B14/064Silica aerogel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B30/00Compositions for artificial stone, not containing binders
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2214/00Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/04Particles; Flakes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2214/00Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/17Nature of the non-vitreous component in molecular form (for molecular composites)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2214/00Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/32Nature of the non-vitreous component comprising a sol-gel process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/28Fire resistance, i.e. materials resistant to accidental fires or high temperatures
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/92Fire or heat protection feature
    • Y10S428/921Fire or flameproofing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
    • Y10T428/2991Coated
    • Y10T428/2993Silicic or refractory material containing [e.g., tungsten oxide, glass, cement, etc.]

Abstract

Nanokompozit pro tepeln izola n · ely z skateln² spojen m (A) alespo 35 % stic anorganick slou eniny o nanovelikosti pop° pad s modifikovan²m povrchem, nap°. sm sn oxidy k°em ku, hlin ku, (B) 10 a 60 % slou eniny s alespo dv ma funk n mi skupinami, kter reaguj s povrchov²mi skupinami stic (A) o nanovelikosti a/nebo mohou s nimi navz jem p sobit, nap°. skupiny -OH, -SH, -NH.sub.2.n., (C) 1 a 40 % vody a/nebo organick ho rozpouÜt dla, kter je prost funk n ch skupin nebo m funk n skupiny jako slo ka (B), p°i em jsou procenta m n na v dy hmotnostn a vztahuj se na sumu slo ek (A), (B) a (C), a (D) 0 a 10 % p° sad, nap°. stabiliz tory, barviva, vzta eno na nanokompozit; je vhodn² pro protipo rn ochranu, zvl Üt jako v²pl dut²ch prostor mezi stavebn mi d ly a pro v²robu sklen n²ch transparentn ch izola n ch uspo° d n .\

Description

Nanokompozit pro tepelnou izolaci
Oblast techniky
Vynález se týká nanokompozitu pro tepelnou izolaci například pro účely ochrany proti ohni, zvláště s výhodou transparentního nanokompozitu, který je vhodný pro výplně izolačních skleněných uspořádání.
Dosavadní stav techniky
Známé anorganické gely, obsahující rozpouštědlo, vykazují zvláště ve stylu se svojí rozpouštědlovou fází jevy stárnutí, které se projevují srážením spojeným se zákalem a vytvářením bublin nebo také trhlinek. Tyto jevy stárnutí se často shrnují pod pojmem syneréze a v odborné literatuře se vysvětlují postupujícími kondenzačními reakcemi a oddělováním fází.
Například gelované disperze částic oxidu křemičitého ve vodě se vyrábějí nekoncentrováním zředěných koloidních roztoků silikasolu. Při gelování vytváření jednotlivé částice oxidu křemičitého navzájem nejdříve vodíkové můstky, dříve než skupiny Si-OH zkondenzují na již nerozpustné vazby Si-OSi. Vlivem těchto ztuhlých vazeb Si-OSi se gel stává stále křehčím až se nakonec trhá za působení kapilárních sil obsaženého rozpouštědla a vlivem takového napětí, které je vyvoláni srážením gelového útvaru.
Je známo, že se reaktivní skupiny s povrchovými náboji mohou zastínit, takže jsou tyto synerezně aktivní skupiny navzájem odděleny. Známým způsobem je stabilizace oxidu křemičitého zásadami, například tetramethylamoniumhydroxidem. Touto modifikací povrchu náboje je možno sice zabránit synerézi, avšak na úkor chybějící imobilizace, jelikož již není dostatečné vzájemné působení mezi částicemi. Kromě toho se tímto způsobem mohou vyrábět jen poměrně zředěné roztoky, jelikož při silném přiblížení částic je zastínění náboje přerušeno a dochází ke spontánnímu vytváření gelu, takže se synerézní blokování ztrácí.
Pro určitá použití, například jako transparentní výplně proti ohni mezi chránícími tabulemi, je nutné používat gelů, které zůstávají čiré po delší dobu bez projevů shora uvedených jevů stárnutí. Kromě toho je důležité, aby si tyto gely zachovávaly přesně svoji formu, když jsou například v komplexně tvarovaných meziprostorách dveřních a stěnových prvků z odlišných materiálů. Přitom je obzvláště důležité, že ani při poměrně vysokém obsahu pevných látek se nesmí vyskytnout žádné projevy stárnutí podmíněné rozpouštědlem. To je obtížné, jelikož přirozeným jevům stárnutí prostřednictvím rozpouštědlové fáze, které probíhají podle Oswaldova mechanizmu, zpravidla nelze zabránit. Vysoké obsahy pevných látek jsou však žádoucí, pokud mají být takové systémy použity jako ochrana proti vysokým teplotám. Při působení vysokých teplot vzniká pěna s jemnými póiy, jak je známo pro případ vodního skla, která působí izolačně. Dostatečného izolačního působení, které je žádoucí například při požárech (například DIN 4102), se opět může dosáhnout jedině v případě velmi hustých výplní nebo konstrukcemi s několika tabulemi, což způsobuje velmi vysokou hmotnost systému, a tím je použitelnost omezena.
Úkolem vynálezu je proto vyvinout gelové systémy, které mají dostatečně vysoký obsah pevných látek, jsou absolutně prosté syneréze i při tloušťkách vrstev (jako ochrana proti vysokým teplotám), které jsou výrazně nižší než podle současného stavu techniky a vykazují dlouhodobou transparenci, což je obzvláště bezpodmínečně nutné pro transparentní obklady stěn.
-1 CZ 292469 B6
Podstata vynálezu
Nanokompozit pro tepelně izolační účely podle vynálezu spočívá vtom, že je získatelný spojením (A) alespoň 35 % částic anorganické sloučeniny a nanovelikosti s popřípadě upraveným povrchem, (B) 10 až 60 % sloučeniny s alespoň dvěma funkčními skupinami, které reagují s povrchovými skupinami částic (A) o nanovelikosti a/nebo mohou s nimi navzájem působit, (C) 1 až 40 % vody a/nebo organického rozpouštědla, které je prosté funkčních skupin nebo má funkční skupiny charakterizované v odstavci (B), přičemž jsou procenta míněna vždy hmotnostně a vztahují se na sumu složek (A), (B) a (C) a (D) 0 až 10 % přísad, vztaženo na nanokompozit.
S výhodou je nanokompozitem podle vynálezu transparentní materiál, který je v hotovém stavu tuhým (ztuhlým) pevným gelem.
S překvapením se totiž zjistilo, že proti jevům stárnutí odolné, transparentní pevné gelové materiály se mohou vyrobit tak, že se kombinují částice o nanovelikosti anorganických pevných látek s určitými organickými sloučeninami, které navzájem odstiňují za synerézu zodpovědné skupiny, současně však samy vytvářejí dostatečně silné vazné síly, které jsou potřebné pro vytvoření mechanicky stálého gelového útvaru.
Použitím částic v oboru nanovelikosti je rozptyl světla tak malý, že je zajištěna dostatečná transparence. Kromě toho má rozhodující úlohu celkové vlastnosti systému změna na rozhraní mezi strukturou matrice a částicemi, podmíněná jejich vysokým obsahem.
Tak je možné za použití shora uvedeného principu vyrábět proti synerézi stabilní, pevné a bezbarvé nanokompozitové gely, když se anorganické (s výhodou oxidické) částice v přítomnosti vhodných látek dispergují, což chrání pro synerézu aktivní skupiny koloidních částic avšak způsobuje určité zesítění částic.
Následuje bližší popis materiálů pro vytvoření nanokompozitu podle vynálezu.
Složkou (A) jsou částice o nanovelikosti z anorganických sloučenin. Výrazem „částice o nanovelikosti“ se zde vždy míní částice o (střední) velikosti až 200 nm, s výhodou až 100 nm a zvláště až 50 nm. Obzvláště výhodnou je velikost částic 1 až 20nm. Těchto částic se používá pro výrobu nanokompozitu ve hmotnostním množství alespoň 35 a s výhodou alespoň 40 a především alespoň 45 %, vztaženo na složky (A), (B) a (C).
Obecně jde v tomto případě o částice oxidických anorganických sloučenin, zvláště o oxidy prvků hliník, křemík, fosfor, bor, cín, zinek, titan, zirkon, wolfram, alkalické kovy a kovy alkalických zemin, jakož také o směsné oxidy libovolných shora uvedených oxidů, přičemž jsou výhodné směsné oxidy křemíku, hliníku, titanu a/nebo zirkonu a oxid křemičitý a jeho směsné oxidy jsou zvláště výhodnými. Kromě oxidů se však mohou používat podle vynálezu různé anorganické sloučeniny, jako například karbidy, nitridy, silicidy a boridy.
Tyto částice se mohou používat buď v hotovém stavu nebo se mohou vytvářet in šitu vhodným (a pracovníkům v oboru) známým způsobem.
-2CZ 292469 B6
Kromě toho mohou být tyto částice také povrchově modifikovány. Povrchová modifikace částic (zvláště oxidických) o nanovelikosti je známa ze stavu techniky (například německý patentový spis číslo DE-A-42 12 633).
Úkolem složky (B) nanokompozitu podle vynálezu je, jak shora uvedeno, částice o nanovelikosti složky (A) tak navzájem odstínit, aby bylo možno vystříhat se jevům stárnutí nanokompozitu podmíněným mezičásticovými reakcemi a na druhé straně částice navzájem tak silně vázat (zesílit), aby produktem byl pevný, mechanicky stabilní gelový útvar.
Složky B se pro vytvoření nanokompozitu podle vynálezu používá ve hmotnostním množství 10 až 60 %, vztaženo na hmotnost částic (A), (B) a (C). S výhodou se složky (B) používá ve hmotnostním množství 15 až 45 % a zvláště 20 až 35 %, obzvláště s výhodou v množství 20 až 30 %.
Složkou (B) je jedna nebo několik, s výhodou jedna sloučenina (s výhodou organické nebo anorganické/organické povahy) s alespoň dvěma, s výhodou s alespoň třemi (s většinou s méně než 50) funkčními skupinami, které s povrchovými skupinami, obsaženými na povrchu částic o nanovelikosti (A), reagují a/nebo jsou schopny vzájemného působení. Povrchovými skupinami částic o nanovelikosti (A) jsou buď částice, které jsou obsaženy na základě anorganického materiálu vytvářejícího částice (například hydroxylové skupiny) nebo částice, které jsou důsledkem dodatečné povrchové modifikace povrchu těchto anorganických částic.
V případě reakcí funkčních skupin sloučenin složky (B) s povrchovými skupinami částic o nanovelikosti (A) může jít o běžné reakce za vytváření kovalentních nebo iontových vazeb popřípadě komplexních vazeb. Toliko příkladně se uvádějí kondenzační reakce hydroxylových skupin za odštěpování vody nebo reakce hydroxylových a karboxylových skupin. „Vzájemným působením“ se zde míní každé vzájemné působení mezi funkčními skupinami sloučenin (B) s povrchovými skupinami částic (A) o nanovelikosti, které vede ktomu, že jsou funkční skupiny sloučenin (B) a povrchové skupiny částic (A) o nanovelikosti s výhodou v trvalém bezprostředním vzájemném sousedství aniž lze pozorovat shora uvedené (kovalentní, iontové nebo koordinační) vazby. V této souvislosti se připomínají vazby prostřednictvím vodíkových můstků a van der Waalsových sil nebo vzájemným působením donor-akceptor.
S výhodou jde o funkční skupiny sloučenin (B) volené ze souboru zahrnujícího skupiny -OH (včetně -SiOH), -SH, -NH2, -NHR, -NR2, (včetně -CONH2, -CONHR, -CONR2), -NR3 +X~, COOH, -COOR, -COR, -SiOR a -CSR. Samozřejmě může sloučenina (B) mít dvě (nebo několik) stejných funkčních skupin nebo navzájem odlišných funkčních skupin. Kromě toho může jít v případě jedné nebo několika funkčních skupin, například také o (aktivovanou) dvojnou vazbu mezi dvěma atomy uhlíku (například o methakiylovou vazbu).
V uvedených skupinách znamená R popřípadě substituovanou uhlovodíkovou skupinu, jako je například skupina alkylová, aiylová, alkenylová, alkarylová a aralkylová skupina, které mají s výhodou až 20 atomů uhlíku, zvláště až 10 atomů uhlíku, jako je například skupina methylová, ethylová, propylová, butylová, vinylová, allylová, fenylová, benzylová, tolylová a naftylová skupina. Pokud má nějaká skupina dvě nebo několik skupin R, mohou být tyto skupiny stejné nebo různé. S výhodou znamená R alkylovou skupinu s 1 až 4 atomy uhlíku. Symbol X“ znamená anorganický nebo organický aniont, jako je například aniont halogenidový (zvláště chloridový, bromidový a jodidový), sulfátový, nitrátový, fosfátový, hydroxidový, formiátový, acetátový, propionátový a oxalátový.
Výhodnou třídou sloučenin jakožto složky (B) jsou polyoly, alkanolaminy, polyaminy, polytetraalkylamoniové soli a jejich směsi. Polyoly se třemi nebo s několika hydroxylovými skupinami jsou obzvláště výhodné.
Jakožto konkrétní příklady sloučenin (B), kterých se používá podle vynálezu, se uvádějí glycerin, ethylenglykol, polyethylenglykol, trimethylolpropan, pentaerythrit, sorbit, polyvinylalkohol,
-3CZ 292469 B6 monoethanolamin, diethanolamin, triethanolamin, ethylendiamin, diethylentriamin, polytetraalkylamonium, halogenidy (zvláště polytetramethylamoniumchlorid a polytetramethylamoniumbromid), (meth)akiylová kyselina, (meth)akrylamid a směsi těchto sloučenin. Z těchto sloučenin jsou výhodnými glycerin, sorbit a pentaerythrit. Především je výhodný glycerin.
Samozřejmě by složkou (B) měla být sloučenina, která je při teplotě místnosti kapalná nebo alespoň je dostatečně rozpustná ve složce (C).
Podle vynálezu se složka (C) používá ve hmotnostním množství 1 až 40 %, s výhodou 10 až 35 % a zvláště 15 až 30%. Obzvláště s výhodou je složka (C) obsažena ve hmotnostním množství 20 až 25 %.
Složka (C) může sestávat z vody, z jednoho nebo z několika organických rozpouštědel nebo z vody a z jednoho nebo z několika organických rozpouštědel mísitelných s vodou. S výhodou sestává hmotnostně alespoň z 50 % a zvláště alespoň z 90 % vody, přičemž použití vody jakožto jediné složky (C) je obzvláště výhodné. Pokud se jakožto složky (C) použije organického rozpouštědla nebo se ho použije jakožto podílu složky (C), má tato složka maximálně jednu funkční skupinu, definovanou pro složku (B).
Jakožto vhodná rozpouštědla jako složka (C) se příkladně uvádějí monoalkoholy (například s 1 až 4 atomy uhlíku, jako methanol, ethanol a propanol) monokarboxylové kyseliny (například s 1 až 4 atomy uhlíku, jako kyselina mravenčí, octová a propionová, anhydridy karboxylových kyselin (jako například acetanhydrid), estery (s výhodou s celkem 2 až 6 atomy uhlíku, jako ethylacetát), ethery (s výhodou se 2 až 6 atomy uhlíku, jako dimethylether a diethylether), monoaminy (primární, sekundární a terciární s výhodou s až 6 atomy uhlíku, jako diethylamin a triethylamin), monomerkaptany (například etanthiol a propanthiol). Samozřejmě se také mohou používat směsi sloučenin, které patří ke stejnému typu (například dva alkoholy) nebo patřící do různých typů sloučenin. Obzvláště výhodnými organickými rozpouštědly pro použití jakožto složky (C) se uvádějí alkanoly, jako například ethanol a methanol.
Složka (D), které se případně používá pro nanokompozity podle vynálezu, se používá ve hmotnostním množství maximálně 10%, svýhodou maximálně 5% a především maximálně 3 %, vztaženo na nanokompozit jako celek. S výhodou se složky (D) nepoužívá, jestliže se použije složky (D) jsou takovými přísadami přísady pro takový účel běžné, jako například běžné stabilizátory pro složku (A), močovina, kovové koloidy, barviva (například ftalocyaninová barviva, fotochromní nebo termochromní barviva).
Nanokompozity podle vynálezu se vyrábějí například jednoduše tak, že se složky (A), (B) a (C) (a popřípadě (D)) navzájem spojí a smísí se v libovolném sledu (a s výhodou za teploty okolí).
Pokud se má nanokompozitu používat například jakožto plnidla pro izolační skleněné tabule, plní se podle možnosti brzy po smíšení složky (A) až (D) hmota do dutých prostor k plnění určených, a tam se vytvrdí (nechá se ztuhnout na gel). Vytvrzování se může provádět při teplotě místnosti, silně se však urychlí při zvýšených teplotách (například až 80 °C).
Experimentálně se zjistilo, že nanokompozit podle vynálezu poskytuje mechanicky stabilní, transparentní a tvrdý gelový útvar, který i po 60-denní urychlené zkoušce stárnutí při teplotě 80 °C (hodnocení pro 10-letou záruční dobu) nevykazuje známé jevy syneréze, jako jsou bubliny, zakalení, srážení nebo rozdělení fází, a při zahřátí poskytuje hustý útvar s jemnými póry, který vykazuje vynikající ochranu proti vysokým teplotám. Tak se například dosahuje při současném uspořádání izolačního skla s tepelně předepnutými deskami o tloušťce 5 mm, při gelové náplni jen 8 mm tloušťky s ochranným působením proti hoření klasifikovaným F-30, což se s gely podle současného stavu techniky dosahuje jen u několikatabulkových uspořádání s gelovými náplněmi o tloušťce 12 až 15 mm.
-4CZ 292469 B6
Kromě toho vykazuje alespoň část nanokompozitu podle vynálezu termotropní chování (podmíněné reverzibilní aglomerací částic (A) o nanovelikosti na světlo rozptylující větší částice při zahřátí, což vede k bílému zabarvení nanokompozitu). To znamená přídavný přínos k ochraně proti požáru, jelikož průchodu sálavého tepla nanokompozitem se zabrání nebo zabraňuje.
Nanokompozit podle vynálezu se může používat v mnoha oblastech, například jako výplň dutých prostor mezi stavebními díly ze skla (zvláště transparentní izolační skleněné útvary) nebo z plastu, z kovu, ze dřevem ze sádrokartonu, z překližky, z keramiky, z přírodního nebo z umělého kamene stejně jako v elektrokabelech k protipožární ochraně. Může se ho také používat jako povrstvovací hmoty pro stavební díly a hodí se k výrobě tepelně a mechanicky stabilních pěn ve formě například sypaného materiálu nebo tvarovaných dílů.
Nanokompozit podle vynálezu se také může používat ve směsi s pigmenty nebo s (organickými nebo anorganickými například vláknitými, práškovitými nebo destičkovými) hrubšími přísadami nikoliv o nanovelikosti, jako jsou například perleťové pigmenty, oxidy železa, dřevěná moučka, skleněná, kovová nebo uhlíková vlákna, písky, jíly a bentonit, pokud se na transparenci takto vyrobených materiálů neklade důraz.
Vynález objasňují, nijak však neomezují následující příklady praktického provedení. Procenta a díly jsou míněny vždy hmotnostně, pokud není uvedeno jinak.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Homogenizuje se 10 kg oxidu křemičitého o nanovelikosti (Aerosil OX 50, produkt společnosti Degussa), 8,5 kg glycerinu a 7,9 kg vody za použití disolverového disku až do získání mléčného bílého sólu. Do získané směsi se přidá 4,15 kg hydroxidu draselného (zbytkový obsah vody 15 %) za intenzivního míchání. Směs se evakuuje až do varu směsi a po 10 minutách se směs plní do izolačního uspořádání se vzdáleností desek 9 mm. Po několika hodinách ztuhne směs za vytvoření průhledného gelu, který po tepelném zpracování při 80 °C trvajícím 4 až 8 hodin se stane vodově čirým a transparentním, Konečné složení je 28,8 % vody, 28,8 % glycerinu a 42,4 % silikátu draselného.
S touto směsí se provádí zkouška hoření s dřevěnými deskami. Ani při působení plamenů hořáku o teplotě 1300 °C se pěna v krátké době neroztavila, nýbrž působila izolačně proti vysoké teplotě.
Jestliže se pěna plní do izolačního uspořádání s 5 mm tlustými předepnutými tabulemi s 8mm meziprostorem mezi tabulemi, dosahuje se při zkoušce hoření podle DIN 4102 klasifikace F-30. Obchodní gely potřebují k dosažení tohoto výsledku 12 až 15 mm gelem vyplněné meziprostory mezi tabulemi a jsou odpovídajícím způsobem těžší a obtížněji se s nimi manipuluje.
Příklad 2
Zamíchá se 10 kg oxidu křemičitého o nanovelikosti (Aerosil OX 50, produkt společnosti Degussa), 8 kg glycerinu, 0,5 kg pentaeiythritu a 5 kg vody a homogenizuje se za použití disolverového disku až do získání mléčně bílého sólu. Získá se disperze polyolem modifikovaného oxidu křemičitého a nanovelikosti. Současně se rozpustí 4,15 kg peciček hydroxidu draselného (zbytkový obsah vody 15 %) v 2,9 kg vody. K vytvoření gelovitého nanokompozitu se disperze oxidu křemičitého s roztokem hydroxidu draselného za chlazení intenzivně promísí, odplyní se a plní se do izolačního skleněného uspořádání. V průběhu několika hodin se vytvrdí směs samovolně za vytvoření průsvitného gelu. Postup gelování se může značně urychlit
-5CZ 292469 B6 zahříváním a vede za přibližně 4 až 8 hodin k vytvoření čirých gelů, které v porovnání s příkladem 1 mají vyšší počet hydroxylových skupin v případě sloučeniny (B) (4 oproti 3), a tím silnější zesítění částic a jsou proto tvrdší než jako podle příkladu 1.
Příklad 3
Opakuje se způsob podle příkladu 2, místo 0,5 kg pentaerythritu se však použije 0,5 kg sorbitu. Získají se v podstatě stejné výsledky jako podle příkladu 1 a 2 ( s tou výjimkou, že jsou gely tvrdší než podle příkladu 2).
Průmyslová využitelnost
Nanokompozit pro tepelně izolační účely na bázi anorganické sloučeniny o nanovelikosti, vhodný zvláště jako výplň dutých prostorů mezi stavebními díly a zvláště pro výrobu skleněných transparentních izolačních uspořádání.

Claims (14)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Nanokompozit pro tepelně izolační účely získatelný spojením (A) alespoň 35 % částic anorganické sloučeniny o nanovelikosti, (B) 10 až 60 % sloučeniny s alespoň dvěma funkčními skupinami, které reagují s povrchovými skupinami částic (A) o nanovelikosti a/nebo mohou s nimi navzájem působit, (C) 1 až 40 % vody a/nebo organického rozpouštědla, které je prosté funkčních skupin nebo má funkční skupiny charakterizované v odstavci (B), přičemž jsou procenta míněna vždy hmotnostně a vztahují se na sumu složek (A), (B) a (C), a (D) 0 až 10 % přísad, vztaženo na nanokompozit.
  2. 2. Nanokompozit podle nároku 1 získatelný použitím složky (A) ve hmotnostním množství alespoň 40 %.
  3. 3. Nanokompozit podle nároku 1 nebo 2 získatelný použitím složky (B) ve hmotnostním množství 15 až 45 a zvláště 20 až 35 %.
  4. 4. Nanokompozit podle nároků 1 až 3 získatelný použitím složky (C) ve hmotnostním množství 10 až 35 a zvláště 15 až 30 %.
  5. 5. Nanokompozit podle nároků 1 až 4 získatelný použitím složky (D) ve hmotnostním množství 0 až 5 a zvláště 0 až 3 %.
  6. 6. Nanokompozit podle nároků 1 až 5, kde složkou (A) o nanovelikosti jsou oxidy prvků hliník, křemík, fosfor, bor, cín, zinek, titan, zirkon, wolfram a/nebo alkalické kovy a kovy alkalických zemin, jakož také směsné oxidy a zvláště oxidy nebo směsné oxidy křemíku, hliníku, titanu a/nebo zirkonu.
  7. 7. Nanokompozit podle nároků 1 až 6, kde složkou (B) je jedna nebo několik sloučenin, které mají alespoň dvě s výhodou alespoň tři funkční skupiny ze souboru zahrnujícího skupiny -OH,
    -SH, -NH2, -NHR, -NR2, -NR3 +X“, -COOH, -COOR, -COR, -SiOR a -CSR a jejich libovolné směsi, přičemž znamená R stejné nebo různé uhlovodíkové skupiny popřípadě substituované a X“ anorganický nebo organický aniont.
  8. 8. Nanokompozit podle nároků 1 až 7, kde složkou (B) jsou polyoly, alkanolaminy, polyaminy, polytetralkylamoniové solí a jejich směsi.
  9. 9. Nanokompozit podle nároků 1 až 8, kde složkou (B) jsou glycerin, ethylenglykol, polyethylenglykol, trimethylolpropan, pentaerythrit, sorbit, polyvinylalkohol, monoethanolamin, diethanolamin, triethanolamin, ethylendiamin, diethylentriamin, polytetraalkylamonium, halogenidy, zvláště polytetramethylamoniumchlorid a polytetramethylamoniumbromid, (meth)akrylová kyselina, (met)akrylamid a jejich směsi.
  10. 10. Nanokompozit podle nároků 1 až 9, kde složka (C) obsahuje hmotnostně alespoň 50 a s výhodou alespoň 90 % vody.
  11. 11. Nanokompozit podle nároků 1 až 10, kde organická rozpouštědla jakožto složka (C) jsou volena ze souboru zahrnujícího monoalkoholy, monokarboxylové kyseliny, anhydridy karboxylových kyselin, estery, ethery, monoaminy, monomerkaptany a jejich libovolné směsi.
  12. 12. Nanokompozit podle nároků 1 až 11 ve formě ztuhlého, s výhodou transparentního gelu.
  13. 13. Použití nanokompozitu podle nároků 1 až 12 pro účely protipožární ochrany, zvláště jako výplně dutých prostorů mezi stavebními díly.
  14. 14. Použití nanokompozitu podle nároků 1 až 12 jako výplně dutých prostorů mezi stavebními díly ze skla, zejména při výrobě transparentních izolačních skleněných uspořádání.
CZ19993964A 1997-05-14 1998-05-13 Nanokompozit pro tepelnou izolaci CZ292469B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19720269A DE19720269A1 (de) 1997-05-14 1997-05-14 Nanokomposit für thermische Isolierzwecke

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ9903964A3 CZ9903964A3 (cs) 2000-12-13
CZ292469B6 true CZ292469B6 (cs) 2003-09-17

Family

ID=7829470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19993964A CZ292469B6 (cs) 1997-05-14 1998-05-13 Nanokompozit pro tepelnou izolaci

Country Status (11)

Country Link
US (1) US6479156B1 (cs)
EP (1) EP0981580B1 (cs)
JP (1) JP4000423B2 (cs)
KR (1) KR100508231B1 (cs)
CN (1) CN100352853C (cs)
AT (1) ATE221558T1 (cs)
AU (1) AU7765698A (cs)
CZ (1) CZ292469B6 (cs)
DE (2) DE19720269A1 (cs)
ES (1) ES2180177T3 (cs)
WO (1) WO1998051739A1 (cs)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6933331B2 (en) 1998-05-22 2005-08-23 Nanoproducts Corporation Nanotechnology for drug delivery, contrast agents and biomedical implants
US6652967B2 (en) * 2001-08-08 2003-11-25 Nanoproducts Corporation Nano-dispersed powders and methods for their manufacture
US7708974B2 (en) 2002-12-10 2010-05-04 Ppg Industries Ohio, Inc. Tungsten comprising nanomaterials and related nanotechnology
US20040134631A1 (en) * 2003-01-15 2004-07-15 Crooks Evon Llewellyn Smoking article wrapping materials comprising ultrafine particles
ATE388282T1 (de) * 2003-09-03 2008-03-15 Perlen Converting Ag Flammhemmfolie
DE10355668A1 (de) * 2003-11-28 2005-06-23 Institut für Neue Materialien Gemeinnützige GmbH Isolationsmaterial
US20050274390A1 (en) * 2004-06-15 2005-12-15 Banerjee Chandra K Ultra-fine particle catalysts for carbonaceous fuel elements
DE102004031785A1 (de) * 2004-07-01 2006-01-26 Degussa Ag Polyol enthaltende Siliciumdioxid-Dispersion
KR100741381B1 (ko) * 2005-10-11 2007-07-20 주식회사 지케이엘 유무기 복합 나노 하이드로겔 및 그 제조방법
US9220301B2 (en) 2006-03-16 2015-12-29 R.J. Reynolds Tobacco Company Smoking article
GB0621568D0 (en) * 2006-10-31 2006-12-06 Pilkington Group Ltd Method for the production of fire resistant glazings
GB0621573D0 (en) * 2006-10-31 2006-12-06 Pilkington Group Ltd Metal cross linking agents in cast in place interlayers
US20080119927A1 (en) * 2006-11-17 2008-05-22 Medtronic Vascular, Inc. Stent Coating Including Therapeutic Biodegradable Glass, and Method of Making
CN100443433C (zh) * 2007-01-11 2008-12-17 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 减振降噪用聚合物混凝土纳米阻尼材料、制备方法和互穿网络纳米粒子的应用
EP1997622A1 (fr) 2007-05-25 2008-12-03 AGC Flat Glass Europe SA Vitrage anti-feu
US20090107079A1 (en) * 2007-10-30 2009-04-30 Bowman David J Structure having a confined space with improved thermal, fire and sound resistance properties
EP2072247A1 (fr) * 2007-12-17 2009-06-24 AGC Flat Glass Europe SA Vitrage anti-feu
EP2107086B1 (de) * 2008-04-02 2012-05-02 Evonik Degussa GmbH Dispersion enthaltend hydrophobierte Siliciumdioxidpartikel
WO2009155714A1 (de) * 2008-06-26 2009-12-30 Gevartis Ag Materialien zur herstellung lichtdurchlässiger hitzeschutzelemente und mit solchen materialien hergestellte lichtschutzelemente sowie verfahren zu deren herstellung
GB0915349D0 (en) 2009-09-03 2009-10-07 Pilkington Group Ltd Fire resistant glazings
GB0917905D0 (en) 2009-10-13 2009-11-25 Pilkington Group Ltd Fire resistant glazing
EP2590817A1 (de) 2010-07-05 2013-05-15 Gevartis AG Hitzeschutzmittel in folienform
PL2557141T3 (pl) * 2011-08-10 2015-09-30 Hӧrmann Kg Glastechnik Element ogniochronny o płaskiej konstrukcji, sposób jego wytwarzania oraz jego zastosowanie
KR101282595B1 (ko) 2011-12-16 2013-07-12 주식회사 정암안전유리 방화유리용 수지 조성물 및 이를 이용한 방화유리
GB2500368A (en) 2012-02-22 2013-09-25 C G I Internat Ltd Fire resistant glazing unit with hydrogel interlayer
GB201203529D0 (en) 2012-02-29 2012-04-11 Pilkington Group Ltd Fire resistant glazings
DE102013107856A1 (de) * 2013-07-23 2015-01-29 Leibniz-Institut Für Neue Materialien Gemeinnützige Gesellschaft Mit Beschränkter Haftung Flexible Brandschutzmasse
EP3395928A1 (en) * 2017-04-26 2018-10-31 Saint-Gobain Glass France Fire resistant element
EP3597615A1 (en) 2018-07-17 2020-01-22 Evonik Operations GmbH Granular mixed oxide material and thermal insulating composition on its basis
CN113165885A (zh) 2018-11-29 2021-07-23 赢创运营有限公司 用于耐火玻璃的具有长贮存期的二氧化硅水分散体
CN111334195B (zh) * 2020-05-18 2020-08-25 广东南亮艺术玻璃科技股份有限公司 一种防火液及其制备方法和防火玻璃

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU60053A1 (cs) * 1969-01-02 1970-02-18
US4954327A (en) * 1988-08-12 1990-09-04 Blount David H Production of silica aerogels
DE4212633A1 (de) * 1992-04-15 1993-10-21 Inst Neue Mat Gemein Gmbh Verfahren zur Herstellung oberflächenmodifizierter nanoskaliger keramischer Pulver
JP3169148B2 (ja) * 1992-09-30 2001-05-21 三井化学株式会社 防火ガラス
CN1042822C (zh) * 1993-08-31 1999-04-07 Basf公司 疏水白炭黑
DE4336694A1 (de) * 1993-10-27 1995-05-04 Inst Neue Mat Gemein Gmbh Verfahren zur Herstellung von Metall- und Keramiksinterkörpern und -schichten
US5683501A (en) * 1993-11-09 1997-11-04 Nippon Shokubai Co., Ltd. Compound fine particles and composition for forming film
EP0739856A2 (en) * 1995-04-25 1996-10-30 The Institute Of Physical & Chemical Research A silica-surfactant nanocomposite and its production process
DE19515820A1 (de) * 1995-04-29 1996-10-31 Inst Neue Mat Gemein Gmbh Verfahren zur Herstellung schwach agglomerierter nanoskaliger Teilchen
US5626923A (en) * 1995-09-19 1997-05-06 Mcdonnell Douglas Corporation Method of applying ceramic coating compositions to ceramic or metallic substrate
DE19540623A1 (de) * 1995-10-31 1997-05-07 Inst Neue Mat Gemein Gmbh Verfahren zur Herstellung von Kompositmaterialien mit hohem Grenzflächenanteil und dadurch erhältliche Kompositmaterialien
US5853886A (en) * 1996-06-17 1998-12-29 Claytec, Inc. Hybrid nanocomposites comprising layered inorganic material and methods of preparation
DE19737475A1 (de) * 1997-08-28 1999-03-04 Bayer Ag Beschichtungszusammensetzungen auf der Basis von Epoxidgruppen enthaltenden Silanen

Also Published As

Publication number Publication date
ES2180177T3 (es) 2003-02-01
US6479156B1 (en) 2002-11-12
CN1255149A (zh) 2000-05-31
JP4000423B2 (ja) 2007-10-31
EP0981580B1 (de) 2002-07-31
DE19720269A1 (de) 1998-11-19
KR100508231B1 (ko) 2005-08-17
WO1998051739A1 (de) 1998-11-19
AU7765698A (en) 1998-12-08
CZ9903964A3 (cs) 2000-12-13
CN100352853C (zh) 2007-12-05
EP0981580A1 (de) 2000-03-01
KR20010012217A (ko) 2001-02-15
DE59805012D1 (de) 2002-09-05
JP2001525869A (ja) 2001-12-11
ATE221558T1 (de) 2002-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ292469B6 (cs) Nanokompozit pro tepelnou izolaci
EP0672635B1 (de) Formkörper, enthaltend Silica-Aerogel-Partikel sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
EP0787112B1 (de) Aerogelhaltige zusammensetzung, verfahren zur ihrer herstellung sowie ihre verwendung
JP2772354B2 (ja) 難燃剤添加組成物
US9546514B2 (en) Method for the production of fire resistant glazings
CN110627383B (zh) 一种透明防火凝胶及复合防火玻璃的制备方法
JP5414525B2 (ja) 耐火性窓ガラス
BRPI0613989A2 (pt) método para a fabricação de um compósito retardante de fogo e compósito assim obtido
BRPI0620409A2 (pt) fio de vidro revestido com uma composição de encolamento, composição de encolamento aquosa para fio de vidro, processo de preparação de uma composição de encolamento e compósito compreendendo pelo menos uma matéria orgánica e/ou inorgánica e fios de vidro de reforço
JP2006511357A (ja) 防火手段およびその製造方法
KR101679269B1 (ko) 단열창호 프레임
KR101523327B1 (ko) 졸겔법을 이용한 불연성 단열 코팅 접착제의 제조방법 및 동 방법으로 제조된 불연성 단열 코팅 접착제
US4629751A (en) Gel-resistant bubble-filled wall repair compound
AU641731B2 (en) Aqueous dispersion based on silicone oils crosslinking by elimination of water to form a flame-resistant elastomer
EP0829459B1 (de) Nichtbrennbare Wärmedämmplatten auf der Basis von expandierter Perlite-Körnung
DE4137593A1 (de) Modifizierte, transparente, waessrige alkalisilicat-loesung, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung zur herstellung von transparenten hydrogelen
KR20120116254A (ko) 준불연성 코팅제 및 이를 포함하는 준불연성 발포 성형품
CN107555836B (zh) 一种水泥砂浆防水添加剂及其制备工艺
JPH11509886A (ja) 発泡オルガノシロキサン組成物
CZ2002917A3 (cs) Transparentní protipožární zasklívací dílec
CN114040900B (zh) 防火隔离材料及其生产方法
KR101517307B1 (ko) 식물성 펄프를 이용한 개질 셀룰로오스 섬유 및 그의 조성물과 제조방법
US3870672A (en) Water compatible polyester borate compositions
JPH04173891A (ja) 耐火性シール材
Voitovich Modification of adhesives based on poly (vinyl acetate) dispersion by the Sol-Gel method

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20170513