CZ9903964A3 - Nanokompozit pro tepelnou izolaci - Google Patents

Nanokompozit pro tepelnou izolaci Download PDF

Info

Publication number
CZ9903964A3
CZ9903964A3 CZ19993964A CZ396499A CZ9903964A3 CZ 9903964 A3 CZ9903964 A3 CZ 9903964A3 CZ 19993964 A CZ19993964 A CZ 19993964A CZ 396499 A CZ396499 A CZ 396499A CZ 9903964 A3 CZ9903964 A3 CZ 9903964A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
weight
nanocomposite
component
nanocomposite according
particles
Prior art date
Application number
CZ19993964A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ292469B6 (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

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00—Fireproofing materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06—Layered 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
    • B32B17/069—Layered 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL 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
    • C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
    • C03C14/004—Glass 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL 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
    • C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
    • C03C14/008—Glass 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
    • 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
    • C04B14/064—Silica aerogel
    • 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
    • C04B30/00—Compositions for artificial stone, not containing binders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL 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
    • C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/04—Particles; Flakes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL 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
    • C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/17—Nature of the non-vitreous component in molecular form (for molecular composites)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL 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
    • C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/32—Nature of the non-vitreous component comprising a sol-gel process
    • 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
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/28—Fire resistance, i.e. materials resistant to accidental fires or high temperatures
    • Y—GENERAL 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/92—Fire or heat protection feature
    • Y10S428/921—Fire or flameproofing
    • Y—GENERAL 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
    • Y10T428/2991—Coated
    • Y10T428/2993—Silicic or refractory material containing [e.g., tungsten oxide, glass, cement, etc.]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Fireproofing Substances (AREA)
  • Joining Of Glass To Other Materials (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

Oblast techniky
Vynález se týká nanokompozi tu pro tepelnou izolaci například pro úděly 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 styku 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 pojen syneréze a v odborné literatuře se vysvětlují postupujícími kondenzačními reakcemi a oddělováním fází.
Například gelováné disperze částic oxidu křemičitého ve vodě se vyrábějí nakoncentrováním zředěných koloidních roztoků silikasolu. Při gelováni vytvářejí 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 konečně trhá za působení kapilárních sil obsaženého rozpouštědla a vlivem tahového napětí, které je vyvoláno 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 náboji 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 mezi (proti ohni) 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 ne1ze ne1ze zabrán i t. Vysoké obsahy pevných 1átek j sou však žádoucí, pokud mají být takové systémy použity jako ochrana proti vysokým teplotám. Při působení vysokých teplot vzniká pěna s jemnými póry, 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 způsopbuje 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.
Podstata vynálezu
Nanokompozit pro tepelně izolační účely podle vynálezu spočívá v tom, že je získatelný spojením (A) alespoň 35 % částic anorganické sloučeniny o nanovelikosti s popřípadě upraveným povrchem, (B) 10 až 60 % sloučeniny s alespoň dvěma funkčními skupinami, které reagují s povrchovými skupinami částic (A) o nanove li kost i a/nebo mohou s nimi navzájem působit, (C) l 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 (O a (D) O až 10 % přísad, vztaženo na nanokompozit.
S výhodou je nanokompozi tem 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 nanobe1 ikost i 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 vyrá• ·
• ··· · · · bět 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 nanokompozi tu podle vynálezu.
Složkou (A) jsou částice o nanovelikosti z anorganických sloučenin. Výrazem částice o nanovelikost i“ 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 20 nm. Těchto částic se používá pro výorbu 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 hlinik, 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 sítu vhodným (a pracovníkům v oboru) známým způsobem.
Kromě toho mohou být tyto částice také povrchově modifikovány, Povrchová modifikace částic (zvláště oxidických) o nanovel ikosti je známa ze stavu techniky (například německý patentový spis číslo DE-A-42 12 633).
« · · · · · fr fr • fr frfr
Úkolem složky (B) nanokompozitu podle vynálezu je, jak shora uvedeno, částice o nanovelikost i 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 (zesítit), aby produktem byl pevný, mechanicky stabilní gelový útvar.
Nanokompozit podle vynálezu obsahuje složku (B) ve hmotnostním množství 10 až 60 %, vztaženo na hmotnost částic (A), (B) a (C) . S výhodou je složka (B) obsažena ve hmotnostním množství 15 až 45 % a zvláště 20 až 35 %f obzvláště s výhodou v množství 20 až 30 %,
Složkou (B) je jedna nebo několik, s výhodou jedna sloučenina (s výhodou organické nebo anorganicko/organické povahy) s alespoň dvěma, s výhodou s alespoň třemi (a 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 nanovel ikosti, které vede k tomu, že jsou funkční skupiny sloučenin (B) a povrchové skupiny částic (A) o nanovelikosti s vý-
·· ··
hodou 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, -CONRz), -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 methakrylovou vazbu).
V uvedených skupinách znamená R popřípadě substituovanou uhlovodíkovou skupinu, jako je například skupina alkylová, arylová, alkenylová, alkarylová a aralkylová skupina, které mají s výhodou až 20 atomů uhlíku, zvláště až 10 atomů uhlíku, jako je například skupkna 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 nebo organický aniont, jako je například (zvláště chloridový, bromidový a jodidový), sulfátový, nitrátový, fosfátový, hydroxidový, formiátový, acetátový, propionátový a oxalátový.
znamená anorganický aniont halogenidový
Výhodnou třídou sloučenin jakožto složky (B) jsou polyoly, alkanolaminy, polyaminy, polytetraalkylamoniové soli a jejich směsi. Polyoly se třemi nebo s několika hydroxylovýrai skupinami jsou obývláště výhodné.
fc· •7 · · · · f “ · · ··· · • fc ·· i fc· « i ·· « ··· ··« • « ♦ · ··
Jakožto konkrétní příklady sloučenin (Β), kterých se používá podle vynálezu, se uvádějí glycerin, ethylenglykol, polyethylenglykol , trimethylolpropan, pentaerythrit, sorbit, polyvinylalkohol, monoethanolamin, diethanolamin, triethanolamin, ethylendiamin, diethylentriamin, polytetraalkylamonium, halogenidy (zvláště polytetramethylamoniumchlorid a polytetramethylamoniumbromid), (meth)akrylová 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 monoa1koho1y (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 ethanol.
Složka (D), které se případně používá pro nanokompozity podle vynálezu, se používá ve hmotnostním množství maximálně 10 %, s výhodou 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, fotochroroní 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 plni dl a pro izolační skleněné tabule, plní se po 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 muže provádět při teplotě místnosti, silně se β
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 několikatabulových uspořádání s gelovými náplněmi o tloušťce 12 až 15 mm.
Kromě toho vykazuje alespoň část nanokompozitu podle vynálezu termotropní chování (podmíněné reverzibilní aglomerací částic (A) o nanovelikost i 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 zabráni nebo zabraňuje.
Nanokompozit podle vynálezu se může používat ve mnohých oblastech, například jako výplň dutých prostor mezi stavebními díly ze skla (zvláště transparentní izolační skleněné útvary) nebo z plastu, z kovu, ze dřeva, ze sádrokartonu, z překlišky, z keramiky,. z přírodního nebo z umělého kamene stejně jako v elektrokabelech k protipožádní 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, práškovými nebo destičkovými) hrubšími přísadami nikoliv o nanovelikost i, jako jsou například perleťové pigmenty, oxidy železa, dřevěná moučka, skleněná, kovová nebo uhlíková vlákna, písky, jíly a bentonit, pokud se na transparenci · · · ·* ·· ···
-1O-···· · · ··· kyj · · ··· « 9 9 9 ··· ··
9 9 9 9 ·
99 999 999 99 99 takto vyrobených materiálů neklade důraz.
Vynález objasňují, nijak však neomezuji následující příklady praktického provedení. Procenta a díly jsou míněny vždy hmotnostně, pokud není uvedeno jinak.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Homogenízuje se 1O 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 mléčně bílého sólu. Do získané směsi se přidá 4,15 kg hydroxidu draselného (zbytkový obsah vody 15 %) za intenzivního míchání . Směs se e vakuu je 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 o
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 8 mm 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.
··
• 9 · • ·· · »
·> · • ·
Příklad 2
Zamíchá se 10 kg oxidu křemičitého o nanovelikosti (Aerosil 0X 50, produkt společnosti Degussa), 8 kg glycerinu, 0,5 kg pentaerythri tu a 5 kg vody a homogenizuje se za použití disolverového disku až do získání mléčně bílého sólu. Získá se disperze polyolem modifikovaného oxidu křemičitého o nanoveli kosti. Současně se rozpustí 4,15 kg peciček hydroxidu draselného (zbytkový obsah vody 15 %) v 2,9 kg vody. K vytvoření ge1ovitého nanokompozitu se disperze oxidu křemičitého s roztokem hydroxidu draselného za chlazení intenzivně promisí, odplyní se a plní se do izolačního skleněného uspořádání. V průběhu několika hodin se vytvrdí směs samopvolně za vytvoření průsvitného gelu. Postup gelování se může značně urychlit 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 pentaerythr i tu 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
Nanokompožit 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, vyzná čující se tím, že je 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 nanovel i kost i a/nebo mohou s nimi navzájem působit, (C) t 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) O až 10 % přísad, vztaženo na nanokompozit.
  2. 2. Nanokompozit podle nároku 1, vyznačující se t í m, že obsahuje složku (A) ve hmotnostním množství alespoň 40 %.
  3. 3. Nanokompozit podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se t í m, že obsahuje složku (B) ve hmotnostním množství 15 až 45 a zvláště 20 až 35 %.
  4. 4. Nanokompozit podle nároku 1 až 3, vyznačují c í se t i m, že obsahuje složku (C) ve hmotnostním množství 10 až 35 a zvláště 15 až 30 %.
  5. 5. Nanokompozit podle nároku 1 až 4, vyznačuj ící se t 1 m, že obsahuje složku (D) ve hmotnostním množství 0 až 5 a zvláště 0 až 3 %.
  6. 6. Nanokompozit podle nároku 1 až 5, vyznačuj ící se t í m, že složkou částic (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 (směsné) oxidy křemíku, hliníku, titanu a/nebo ziskonu.
  7. 7. Nanokompozit podle nároku 1 až 6, vyznačuj ící se t 1 m, že složkou (B) je jedna nebo několik sloučenin, které mají alespoň dvě s výhodou alespoň tři funkční skupiny ze souboru zahrnujícího skupiny -OH, -SH, -NHž, -NHR, -NRž, -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 nároku 1 až 7, vyznačuj ící se tím, že složkou <B) jsou polyoly, alkánolaminy, polyaminy, polytetraalkylamoniové soli a jejich směsi.
  9. 9. Nanokompozit podle nároku 1 až 8, vyznačuj ící se t í m, že složkou (B) jsou glycerin, ethylenglykol, polyethylenglykol, trimethylolpropan, pentaerythrit, sorbit, polyvinylalkohol, monoethanolamin, diethanolamin, triethanolamin, ethylendiamin, diethylentriamin, polytetraalkylamonium, halogenidy (zvláště polytetramethylamoniumchlorid a polytetramethylamoniumbromid, (meth)akrylová kyselina, (meth)akrylamid a jej ich směsi.
  10. 10. Nanokompozit podle nároku laž9, vyznačuj ící se t í m, že složku (C) tvoří hmotnostně alespoň 50 a s výhodou alespoň 90 % vody.
  11. 11. Nanokompozit podle nároku 1 až 10, vyznačuj ící se t í m, že 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 nároku 1 aš 11, vyznačuj ící setím, že jsou ve formě ztruhlého s výhodou transparentního gelu.
  13. 13. Použití nanokompozitu podle nároku 1 až 12 pro účely protipožární ochrany, zvláště jako výplně dutých prostorů mezi stavebn í m i díly.
  14. 14. Použití podle nároku 13 pro výrobu transparentních izolačních 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 true CZ9903964A3 (cs) 2000-12-13
CZ292469B6 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
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
CZ292469B6 (cs) 2003-09-17
ATE221558T1 (de) 2002-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ9903964A3 (cs) Nanokompozit pro tepelnou izolaci
EP0787112B1 (de) Aerogelhaltige zusammensetzung, verfahren zur ihrer herstellung sowie ihre verwendung
EP0672635B1 (de) Formkörper, enthaltend Silica-Aerogel-Partikel sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
CN110627383B (zh) 一种透明防火凝胶及复合防火玻璃的制备方法
EP0856494B1 (en) Binding agent for mineral wool and mineral wool product bonded therewith
BRPI0620409B1 (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 orgânica e/ou inorgânica e fios de vidro de reforço
BRPI0613989A2 (pt) método para a fabricação de um compósito retardante de fogo e compósito assim obtido
JPH0772250B2 (ja) 無溶剤の常温硬化型オルガノシロキサン組成物及びその製造方法ならびにその用途
US4629751A (en) Gel-resistant bubble-filled wall repair compound
RU2502602C1 (ru) Связующее для стеклопластика и пултрузионный профиль из стеклопластика
EP0829459B1 (de) Nichtbrennbare Wärmedämmplatten auf der Basis von expandierter Perlite-Körnung
EP2999755B1 (en) Fire protecting coatings
JP2001113616A (ja) 不燃耐火断熱パネル
CN107555836B (zh) 一种水泥砂浆防水添加剂及其制备工艺
CN105219306A (zh) 一种有机蒙脱土及其应用
US3845067A (en) Preparation of curable polyester-monomer/water emulsions with a basic borate as emulsifier
WO2018046764A1 (de) Dämmmasse
KR101517307B1 (ko) 식물성 펄프를 이용한 개질 셀룰로오스 섬유 및 그의 조성물과 제조방법
US3870672A (en) Water compatible polyester borate compositions
FR2814740A1 (fr) Charge minerale reactive isolante
JPH04173891A (ja) 耐火性シール材
Voitovich Modification of adhesives based on poly (vinyl acetate) dispersion by the Sol-Gel method
WO2022059059A1 (ja) 構造体用組成物、構造体、および構造体の製造方法
JP2006160997A (ja) 無機塗料組成物
CN107163626A (zh) 一种固‑液相变改性硅灰基阻燃木材复合涂料

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