ES2291964T3 - Material aislante. - Google Patents

Abstract

Material aislante que consta de una estructura (matriz) porosa inorgánica, que puede obtenerse por moldeo o por aplicación sobre un sustrato de una composición que contiene a) como ligante un sol que contiene nanopartículas y/o policondensados o productos previos de los mismos y b) un agente formador de poros sólido, y se reticula la composición formándose una estructura porosa y poros adicionales debidos al agente formador de poros.

Description

Material aislante.

La presente invención se refiere a un material aislante de estructura porosa inorgánica, a un procedimiento para su fabricación y a su utilización.

Los materiales aislantes inorgánicos tienen a menudo el problema de adolecer de diversas deficiencias. Por ejemplo, en el caso de materiales aislantes que pueden utilizarse en un intervalo relativamente grande de temperaturas, la moldeabilidad del material para obtener la geometría deseada suele ser un problema, de modo que la fabricación es cara o se tiene que adaptar a una geometría más sencilla. Por lo general, el efecto aislante es claramente inferior al de las masas aislantes orgánicas típicas, como la espuma de polímeros (p.ej. el Styropor®).

En algunos materiales aislantes del estado de la técnica se utiliza entre otros el vidrio, p.ej. en forma de espumas de vidrio. El vidrio ordinario se reblandece o funde por lo genera entre 500 y 600ºC, como máximo a 700ºC, por lo cual los materiales aislantes convencionales que contienen vidrio normalmente no pueden rebasar este límite de temperatura. A ello hay que añadir que las varillas de vidrio macizas son mucho menos aislantes que las porosas. En general no es posible la mecanización ni el moldeo ulterior, de modo que solamente son viables las geometrías simples. Existe, pues, demanda de materiales aislantes económicos y muy aislantes, que puedan utilizarse también a temperaturas elevadas.

El objetivo de la presente invención consiste, pues, en desarrollar materiales aislantes moldeables, que tengan una gran estabilidad a la temperatura y posean al mismo tiempo un gran efecto aislante y puedan utilizarse a temperaturas superiores a 500ºC o incluso superiores a 700ºC. Los materiales aislantes y el procedimiento empleando deberían ser baratos y permitir la fabricación de geometrías complejas.

El objetivo de la invención ha podido alcanzarse con un material aislante que consta de una estructura inorgánica porosa, en la que se forman poros adicionales con un agente formador de poros, que puede fabricarse de una composición que contiene un ligante que forma la estructura porosa y de una carga de relleno que forma los poros. El ligante consta de un sol que contiene nanopartículas y/u otro compuesto previo inorgánico, eventualmente modificado con compuestos orgánicos, que forma la estructura porosa. El sol puede estabilizarse con los procedimientos habituales, p.ej. ajustándolo a un potencial \zeta adecuado. Otra forma de estabilizar el sol consiste en una modificación de la superficie de sus partículas, p.ej. con uno o varios silanos de la fórmula general:

(I)R_{n}SiX_{4-n}

en la que los grupos X son iguales o distintos y significan grupos hidrolizables o grupos hidroxilo y los restos R son iguales o distintos y significan alquilo, alquenilo, alquinilo, arilo, aralquilo o alquilarilo y n es el número 0, 1, 2 ó 3. Pueden utilizarse también otros modificadores superficiales, en el supuesto de que tengan un anclaje suficiente sobre la superficie de las nanopartículas, p.ej. las \beta-dicetonas, los ácidos orgánicos, los aminoácidos o las proteínas. Por otro lado pueden añadirse al ligante otros componentes orgánicos, p.ej. oligómeros o similares, para ajustar su reología a valores adecuados. Se ha constatado que es ventajosa la adición de silanos del tipo SiX_{4} (X tiene el significado recién definido) y de alcóxidos del tipo MX_{b}, en el que b indica la valencia del átomo central y M puede tener el significado definido a continuación.

Para conseguir un efecto aislante excelente se añade un sólido al ligante, que es capaz de generar otra estructura porosa. Para ello puede recurrirse por ejemplo a microesferas de vidrio huecas o a otras cargas de relleno que generan poros, p.ej. las que se descomponen o volatilizan por calor y, de este modo, generan poros, p.ej. sales que se volatilizan, como el NH_{4}Cl o compuestos orgánicos en polvo, p.ej. serrín muy fino, la harina y las esferillas de polímeros.

De modo sorprendente, la combinación del ligante recién mencionado y la carga de relleno formadora de poros constituye ahora una masa fácil de moldear, de colar, que eventualmente puede reticular incluso a temperatura ambiente y que eventualmente a temperatura elevada, por calcinación de los componentes orgánicos, en el supuesto de que estén presentes, puede transformarse en un material totalmente inorgánico.

Es idóneo tanto para recubrimientos como para artículos moldeados. La estabilidad a la temperatura puede incluso incrementarse con el uso de materiales refractarios. Los componentes empleados son de por sí relativamente baratos y permiten el uso de procedimientos simples y económicos de moldeo.

Por consiguiente, la presente invención proporciona un material aislante, que consta de una estructura (matriz) inorgánica, porosa, dicho material aislante puede obtenerse formando una composición que contiene a) como ligante un sol que contiene nanopartículas y/o policondensados o compuestos previos de los mismos y b) un agente sólido formador de poros y se aplica sobre un sustrato y se reticula la composición con formación de la estructura porosa y de los poros adicionales generados por el agente formador de poros. El sol del ligante es un sol que forma una fase ligante inorgánica, sólida, porosa. Con el agente formador de poros se generan poros adicionales dentro de la estructura porosa, de ello resulta una estructura heteroporosa.

Los poros adicionales dentro de la estructura pueden adaptarse para lograr las propiedades deseadas, p.ej. en lo tocante al tamaño de los poros, mediante el proceso de la invención de modo sencillo gracias a la elección de un agente formador de poros adecuado y de la cantidad empleada. Los poros adicionales son con preferencia macroporos, es decir, poros que tienen un diámetro medio superior a 50 nm. Pero habitualmente el diámetro medio de los poros será por lo menos de 300 nm y en especial por lo menos de 0,5 \mum. El material aislante de la invención presenta con preferencia poros adicionales dentro de su estructura que tienen un diámetro medio del orden de micras, es decir, de 1 \mum o más, p.ej. entre 1 \mum y 1.000 \mum, con preferencia entre 1 \mum y 500 \mum.

El diámetro de los poros se determina con preferencia por porosimetría Hg. Otras posibilidades son p.ej. el procedimiento BET y la microscopía electrónica. En función del tamaño de los poros (p.ej. en el caso de los poros pequeños de la estructura) pueden ser convenientes otros procedimientos de medición. En el supuesto de que no sea adecuada la porosimetría Hg podrán aplicarse los procedimientos descritos p.ej. en el manual Ullamnns Encyklopädie der technischen Chemie, 4ª edición, tomo 5, páginas 751 y 752. Se puede realizar un cálculo o determinación indirecta de los poros adicionales a partir del diámetro interior del cuerpo hueco o del diámetro medio de las partículas utilizadas que se descomponen o se vaporizan por calor, en el supuesto de que no haya variaciones durante la fabricación del material aislante.

El diámetro medio de los poros de la estructura porosa por lo general es menor que el diámetro medio de los poros adicionales, es con preferencia mucho menor, p.ej. el diámetro medio de los poros adicionales formados a partir del agente formador de poros será p.ej. por lo menos 3 veces mayor, con preferencia por lo menos 5 veces mayor que el diámetro medio de los poros de la estructura porosa. Los poros de la estructura son por lo general poros finos del intervalo submicrométrico (inferiores a 1 \mum). Con arreglo a la nomenclatura de la IUPAC se trata de una estructura micro-, meso- o macroporosa, situándose el diámetro medio de los poros con preferencia por debajo de 200 nm, con preferencia especial por debajo de 50 nm (mesoporosa) y con preferencia muy especial por debajo de 2 nm (microporosa).

Además, si fuera necesario, el tamaño de los poros de la estructura puede determinarse en una probeta fabricada en las mismas condiciones, pero sin emplear ningún agente formador de poros. Estos resultados pueden tomarse en consideración para determinar el tamaño de los poroso adicionales, si fuera necesario.

La proporción volumétrica entre la totalidad de los poros (poros de la estructura + poros adicionales) y la estructura del material aislante acabado se elige con preferencia de manera que haya por lo menos un 10% en volumen de poros y por tanto como máximo un 90% en volumen de estructura, en especial por lo menos un 12% en volumen de poros y como máximo un 88% en volumen de estructura y con preferencia especial por lo menos un 15% en volumen de poros y como máximo un 85% en volumen de estructura. Un límite máximo adecuado para la proporción volumétrica se sitúa en como máximo un 95% en volumen de poros y como mínimo un 5% en volumen de estructura. En el caso de existir cuerpos huecos, el material que envuelve a la cavidad vacía o a las cavidades vacías se cuenta como volumen de estructura. Por lo general, la porción volumétrica aportada por los poros adicionales es mucho mayor que la aportada por los poros de la estructura.

La composición utilizada según la invención comprende un sol de nanopartículas y/o policondensados o productos previos de estos últimos. Las nanopartículas son partículas de sólidos inorgánicos de tamaño nanométrico. Son con preferencia nanopartículas de metales, incluidas las aleaciones de metales, compuestos metálicos, en especial chalcogenuros metálicos, con preferencia especial óxidos y sulfuros, en esta caso los metales pueden incluir también al B, Si y Ge. Se puede utilizar un tipo de nanopartículas o una mezcla de nanopartículas.

Las nanopartículas pueden ser de cualquier compuesto metálico. Son ejemplos de ello los óxidos (eventualmente hidratados), tales como el ZnO, CdO, SiO_{2}, GeO_{2}, TiO_{2}, ZrO_{2}, CeO_{2}, SnO_{2}, Al_{2}O_{3} (en especial la boehmita, AlO(OH), también en forma de hidróxido de aluminio), B_{2}O_{3}, In_{2}O_{3}, La_{2}O_{3}, Fe_{2}O_{3}, Fe_{3}O_{4}, Cu_{2}O, Ta_{2}O_{5}, Nb_{2}O_{5}, V_{2}O_{5}, MoO_{3} o WO_{3}; otros chalcogenuros, p.ej. sulfuros (p.ej. CdS, ZnS, PbS y Ag_{2}S), selenuros (p.ej. GaSe, CdSe y ZnSe) y telururos (p.ej. ZnTe o CdTe); halogenuros, p.ej. AgCl, AgBr, AgI, CuCl, CuBr, CdI_{2} y PbI_{2}; carburos, p.ej. CdC_{2} o SiC; arseniuros, como el AlAs, GaAs y GeAs; antimonuros como el InSb; nitruros, p.ej. BN, AlN, Si_{3}N_{4} y Ti_{3}N_{4}; fosfuros, como el GaP, InP, Zn_{3}P_{2} y Cd_{3}P_{2}; fosfatos, silicatos, circonatos, aluminatos, estannatos y los correspondientes óxidos mixtos (p.ej. óxido de indio y estaño (ITO), óxido de antimonio y estaño (ATO), óxido de estaño dopado con flúor (FTO), pigmentos fluorescentes de compuestos que contienen Y o Eu, espinelas, ferritas u óxidos mixtos de estructura de Perowskita, como el BaTiO_{3} y el PbTiO_{3}).

Las nanopartículas son con preferencia un óxido o un óxido hidratado de Si, Ge, Al, B, Zn, Cd, Ti, Zr, Ce, Sn, In, La, Fe, Cu, Ta, Nb, V, Mo o W, con preferencia especial de Si, Al, B, Ti y Zr. Se utilizan con preferencia especial los óxidos o los óxidos hidratados. Las partículas de sólidos inorgánicos nanométricos preferidas son las de SiO_{2}, Al_{2}O_{3}, AlOOH, Ta_{2}O_{5}, ZrO_{2} y TiO_{2}, siendo preferido en especial el SiO_{2}.

La fabricación de estas partículas nanométricas puede realizar por el método habitual, p.ej. por pirólisis con llama, procedimiento de plasma, técnicas coloidales, procesos de tipo sol-gel, procesos controlados de crecimiento a partir de partículas sembradas, procedimiento MOCVD y procedimientos en emulsión.

Estos procedimientos se han descrito con detalle en la bibliografía técnica. El procedimiento sol-gel se describe a continuación.

Las nanopartículas pueden utilizarse en forma de polvo o directamente en forma de dispersión en un agente dispersante.

Son ejemplos de dispersiones comerciales el sol de sílice acuoso de la empresa Bayer AG (productos Levasil®) así como los organosoles coloidales de Nissan Chemicals (IPA-ST, MA-ST, MEK-ST, MIBK-ST). En forma polvo cabe mencionar p.ej. los ácidos silícicos pirógenos de Degussa (productos Aerosil).

Las nanopartículas poseen un diámetro medio de partícula (volumétrico, medición: a ser posible por rayos X, en caso contrario por dispersión dinámica de luz láser con un analizador de partículas ultrafinas: Ultrafine Particle Analyzer (UPA), Leeds Northrup) inferior a 1 \mum, por lo general inferior a 500 nm. Las nanopartículas poseen con preferencia un tamaño medio de partícula no superior a 200 nm, con preferencia especial no superior a 100 nm y en particular no superior a 50 nm y superior a 1 nm y con preferencia superior a 2 nm, p.ej. de 1 a 20 nm.

Las nanopartículas están presentes en especial en forma de un sol o de una suspensión, que se estabiliza por los procedimientos habituales. La estabilización puede realizarse por ejemplo por ajuste de la carga de la superficie de las partículas y, por tanto, del potencial zeta de las partículas. El potencial zeta puede ajustarse a un nivel apropiado p.ej. por variación del pH o por modificación de la superficie de las partículas con grupos cargados. Para ello pueden utilizarse p.ej. ácidos inorgánicos u orgánicos. La estabilización de las nanopartículas puede realizarse también por modificación de su superficie con otros compuestos o grupos. La modificación de la superficie se explica a continuación.

En una forma ventajosa de ejecución se emplea como ligante un nanocompuesto de nanopartículas modificadas superficialmente. El nanocompuesto de nanopartículas modificadas superficialmente puede obtenerse por reacción de compuestos hidrolizables o de compuestos orgánicos con grupos funcionales adecuados con las nanopartículas. Los compuestos hidrolizables pueden formar además eventualmente un policondensado, en el que se hallan empotradas las nanopartículas modificadas superficialmente.

La modificación de la superficie de las partículas sólidas nanométricas es un procedimiento conocido, que la empresa solicitan ya ha descrito p.ej. en WO 93/21127 (DE 4212633) o en WO 96/31572. La fabricación de las nanopartículas modificadas superficialmente puede realizarse en principio por dos métodos distintos, a saber, por un lado por la modificación de la superficie de las nanopartículas ya fabricadas y por otro por fabricación de estas nanopartículas empleando uno o más compuestos que dispongan de los grupos funcionales correspondientes. Los dos métodos se describen con detalle en las solicitudes de patente recién mencionadas.

Como agente de modificación superficial, en especial para la modificación superficial de nanopartículas ya existentes, son idóneos p.ej. los ácidos orgánicos o los compuestos orgánicos con otros grupos funcionales o silanos hidrolizables que posean por lo menos un grupo no hidrolizable, que reaccionan y/o (por lo menos) interaccionan con los grupos existentes en la superficie de las partículas sólidas, de modo que se consigue un robustez de anclaje suficiente. Por ejemplo, en las nanopartículas p.ej. de óxidos metálicos existen como grupos superficiales grupos reactivos en forma de valencias residuales, por ejemplo grupos hidroxi o grupos oxi. Otra forma de la modificación superficial recurre como proceso de anclaje a compuestos complejos, a interacciones polares o a uniones iónicas.

La modificación superficial de las partículas nanométricas puede realizarse p.ej. por mezclado de las partículas nanométricas con los agentes de modificación superficial idóneos que se indican a continuación, eventualmente en un disolvente y en presencia de un catalizador. En el caso de los silanos basta con un agente modificador de la superficie, p.ej. a menudo por agitación de varias horas con las partículas nanométricas a temperatura ambiente para conseguir dicha modificación. Como es obvio, las condiciones oportunas, tales como la temperatura, las proporciones ponderales, la duración de la reacción, etc. dependerán de los reactivos especiales en cuestión y del grado de ocupación superficial deseado.

Los agentes de modificación superficial pueden formar enlaces p.ej. covalentes, iónicos (de tipo sal) o de coordinación con la superficie de las partículas sólidas nanométricas, mientras que en el caso de interacciones a secas cabe mencionar por ejemplo las interacciones dipolo-dipolo, los enlaces de puente de hidrógeno y las interacciones de van der Waals. Es preferida la formación de enlaces covalentes, iónicos y/o de coordinación. Se entiende por enlace de coordinación la formación de un complejo. Entre el agente de modificación superficial y la partícula puede tener lugar p.ej. una reacción ácido-base según Brönsted o Lewis, la formación de un complejo o una esterificación.

Según la invención es preferido además que los agentes de modificación de la superficie tengan un peso molecular relativamente bajo. Por ejemplo, el peso molecular puede ser inferior a 1.500, en especial inferior a 1.000 y situarse con preferencia por debajo de 500 o debajo de 400 o incluso debajo de 300. Esto no excluye, obviamente, un peso molecular sustancialmente mayor de los compuestos (p.ej. hasta 2.000 o incluso mayor).

Los ejemplos de grupos funcionales idóneos del agente modificador de la superficie para el anclaje sobre las nanopartículas son los grupos ácido carboxílico, los grupos anhídrido, los grupos amida de ácido, los grupos amino (primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios), los grupos SiOH, los restos hidrolizables de silanos (el grupo SiX que se describe a continuación en la fórmula (I)), y los grupos -C-H-ácido, p.ej. los compuestos \beta-dicarbonilo. En una molécula pueden existir incluso varios grupos de este tipo al mismo tiempo (betaínas, aminoácidos, EDTA, etc.).

Son ejemplos de compuestos que pueden utilizarse para la modificación superficial los ácidos mono- o policarboxílicos (con preferencia los ácidos monocarboxílicos), saturados o insaturados, eventualmente sustituidos (p.ej. con hidroxi), de 1 a 24 átomos de carbono (p.ej. el ácido fórmico, ácido acético, ácido propiónico, ácido butírico, ácido pentanoico, ácido hexanoico, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotónico, ácido cítrico, ácido adípico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido oxálico, ácido maleico y ácido fumárico) y los ácidos monocarboxílicos de 1 a 24 átomos de carbono con enlaces éter (p.ej. ácido metoxi-acético, ácido dioxaheptanoico y ácido 3,6,9-trioxadecanoico) así como sus anhídridos, los ésteres (con preferencia los ésteres de alquilo C_{1}-C_{4}) y las amidas, p.ej. el metacrilato de metilo.

Son también apropiados los compuestos amínicos, por ejemplo las sales amónicas y las mono- o poli-aminas. Son ejemplos de estos modificadores de superficie las sales de amonio cuaternario de la fórmula NR^{1}R^{2}R^{3}R^{4+}X^{-}, en la que de R^{1} a R^{4} son grupos alifáticos, aromáticos o cicloalifáticos eventualmente diferentes entre sí, con preferencia de 1 a 12 átomos de carbono, en especial de 1 a 8, p.ej. grupos alquilo de 1 a 12 átomos de carbono, en especial de 1 a 8 y con preferencia especial de 1 a 6 (p.ej. metilo, etilo, n- e i-propilo, butilo o hexilo) y X^{-} significa un anión orgánico o inorgánico, p.ej. acetato, OH^{-}, Cl^{-}, Br^{-} o I^{-}; mono- y poliaminas, en especial las de la fórmula general R_{3-n}NH_{n}, en la que n es el número 0, 1 ó 2 y los restos R con independencia entre sí con grupos alquilo de 1 a 12 átomos de carbono, en especial de 1 a 8 y con preferencia particular de 1 a 6 y las etilenopoliaminas (p.ej. la etilendiamina, dietilentriamina, etc.). Otros ejemplos son los aminoácidos; las iminas; los compuestos \beta-dicarbonilo de 4 a 12 átomos de carbono, en especial de 5 a 8, p.ej. la acetilacetona, la 2,4-hexanodiona, la 3,5-heptanodiona, el ácido acetoacético y el acetoacetato de alquilo C_{1}-C_{4}, por ejemplo el acetoacetato de etilo; y los silanos hidrolizables, p.ej. los silanos hidrolizables que tienen por lo menos un grupo hidrolizable, p.ej. los silanos de las fórmulas generales (I) y (II).

Para la modificación de la superficie de las nanopartículas pueden utilizarse también silanos hidrolizables y/u organosilanos u oligómeros de los mismos, siendo especialmente preferido un silano que tenga por lo menos un grupo no hidrolizable. Esta modificación superficial con silanos hidrolizables es especialmente preferida en el caso de nanopartículas de SiO_{2}. El nanocompuesto que contiene nanopartículas puede fabricarse, por tanto, con preferencia por reacción de las nanopartículas con uno o más silanos de la fórmula general:

(I)R_{n}SiX_{(4-n)}

en la que los restos X son iguales o distintos y significan grupos hidrolizables o grupos hidroxi, los restos R son iguales o diferentes y significan grupos no hidrolizables y n es el número 0, 1, 2 ó 3, o con un oligómero derivado de los mismos; para un silano n es con preferencia mayor que 0.

En la fórmula general (I), los grupos hidrolizables X, que pueden ser iguales o distintos entre sí, son por ejemplo hidrógeno o halógeno (F, Cl, Br o I), alcoxi (con preferencia alcoxi C_{1-6}, p.ej. metoxi, etoxi, n-propoxi, i-propoxi y butoxi), ariloxi (con preferencia ariloxi C_{6-10}, p.ej. fenoxi), aciloxi (con preferencia aciloxi C_{1-6}, p.ej. acetoxi o propioniloxi), alquilcarbonilo (con preferencia alquilcarbonilo C_{2-7}, p.ej. acetilo), amino, monoalquilamino o dialquilamino con preferencia de 1 a 12 átomos de carbono, en especial de 1 a 6. Los restos hidrolizables preferidos son los halógenos, los grupos alcoxi y los grupos aciloxi. Los restos hidrolizables especialmente preferidos son los grupos alcoxi C_{1-4}, en especial el metoxi y el etoxi.

Los restos no hidrolizables R, que pueden ser iguales o distintos entre sí, pueden ser resto no hidrolizables R con un grupo funcional, a través del cual puede ser posible p.ej. una reticulación, o resto no hidrolizables R sin ningún grupo funcional. El resto no hidrolizable R sin grupo funcional es por ejemplo el alquilo (con preferencia alquilo C_{1-8}, por ejemplo metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-butilo, s-butilo y tert-butilo, pentilo, hexilo, octilo o ciclohexilo), alquenilo, alquinilo, arilo (con preferencia arilo C_{6-10}, p.ej. fenilo y naftilo) así como los correspondientes alquilarilo y arilalquilos. Los restos R y X pueden tener uno o más sustituyentes habituales, p.ej. halógeno o alcoxi.

Los ejemplos especiales de grupos funcionales son los grupos epóxido, hidroxi, éter, amino, monoalquilamino, dialquilamino, anilino eventualmente sustituido, amida, carboxi, acrilo, acriloxi, metacrilo, metacriloxi, mercapto, ciano, alcoxi, isocianato, aldehído, alquilcarbonilo, anhídrido de ácido y ácido fosfórico. Estos grupos funcionales están unidos con el átomo de silicio mediante grupos puente alquileno, alquenileno o arileno, que pueden estar interrumpidos por grupos oxígeno o -NH-. Los grupos puente mencionados y eventualmente los sustituyentes existentes, como en el caso de los grupos alquilamino, se derivan p.ej. de los restos alquilo, alquenilo o arilo mencionados antes o a continuación. Obviamente, el grupo R puede tener también más de un grupo funcional.

Los ejemplos concretos de restos R no hidrolizables con grupos funcionales, que permiten una reticulación, son el resto glicidil- o glicidiloxi-alquileno C_{1-20}, p.ej. el \beta-glicidiloxietilo, \gamma-glicidiloxipropilo, \delta-glicidiloxibutilo, \varepsilon-glicidiloxipentilo, \omega-glicidiloxihexilo y el 2-(3,4-epoxiciclohexil)etilo, un resto (met)acriloxi-alquileno C_{1-6}, en el que el alquileno C_{1-6} es p.ej. un metileno, etileno, propileno o butileno, y un resto 3-isocianatopropilo.

Con preferencia especial, la modificación de la superficie de las nanopartículas se realiza con uno o más silanos de la fórmula:

(I)R_{n}SiX_{(4-n)}

en la que los restos X son iguales o distintos y significan grupos hidrolizables o grupos hidroxi, los restos R son iguales o distintos y significan resto no hidrolizables que se eligen entre alquilo, alquenilo, alquinilo, arilo, aralquilo y alquilarilo, y n es el número 0, 1, 2 ó 3, siendo preferido por lo menos para un silano que n sea el número 1, 2 ó 3, o un oligómero derivado de los mismos.

El resto no hidrolizable R es alquilo (con preferencia alquilo C_{1-8}, tal como metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-butilo, sec-butilo y tert-butilo, pentilo, hexilo, octilo o ciclohexilo), alquenilo (con preferencia alquenilo C_{2-6}, p.ej. vinilo, 1-propenilo, 2-propenilo y butenilo), alquinilo (con preferencia alquinilo C_{2-6}, p.ej. acetilenilo y propargilo), arilo (con preferencia arilo C_{6-10}, p.ej. fenilo y naftilo) así como alquilarilo y aralquilo (que se derivan con preferencia de los grupos alquilo y arilo recién mencionados, p. ej. bencilo, feniletilo, tolilo y etilfenilo). Los restos R y X pueden tener opcionalmente uno o más sustituyentes habituales, p.ej. halógeno o alcoxi. Los restos R preferidos son el alquilo, alquenilo y alquinilo de 1 a 4 átomos de carbono y arilo, aralquilo y alquilarilo de 6 a 10 átomos de
carbono.

Son ejemplos preferidos los alquiltrialcoxisilanos, tales como el metiltri(m)etoxisilano, dialquiidialcoxisilano, ariltrialcoxisilanos, como el feniltri(m)etoxisilano, y diarildialcoxi-silanos, como el difenildi(m)etoxisilano, en los que alquilo es alquilo C_{1-4} y alcoxi es metoxi o etoxi. Son compuestos preferidos el metiltrietoxisilano (MTEOS), el etiltrietoxisilano, el feniltrietoxisilano (PTEOS), el dimetildimetoxisilano y el dimetildietoxisilano.

En una forma especialmente preferida de ejecución, la modificación de la superficie se realiza por lo menos con un silano de la fórmula R_{n}SiX_{4-n} (I), en la que n es el número 1 ó 2 y por lo menos un silano de la fórmula SiX_{4} (II), en la que X tiene el significado definido para la fórmula (I).

Son ejemplos de silanos de la fórmula (II) el Si(OCH_{3})_{4}, Si(OC_{2}H_{5})_{4}, Si(O-n- o -i-C_{3}H_{7})_{4}, Si(OC_{4}H_{9})_{4}, SiCl_{4}, HSiCl_{3}, Si(OOCCH_{3})_{4}. Entre estos silanos son preferidos los tetraalcoxisilanos, siendo especialmente preferidos los que llevan alcoxi C_{1-4}. Son preferidos en especial el tetrametoxisilano y el tetraetoxisilano (TEOS), el más preferido es el TEOS.

La modificación de la superficie se realiza con preferencia con tetralcoxisilano y por lo menos un silano elegido entre alquiltrialcoxisilanos, dialquiidialcoxisilanos, ariltrialcoxisilanos y diarildialcoxisilanos, siendo preferidas en especial las mezclas de metiltrietoxisilano (MTEOS) y TEOS. Cuando se reemplaza una parte del MTEOS por dimetildietoxisilano, se obtienen después de la reticulación productos más flexibles, lo cual puede ser ventajoso. Puede utilizarse p.ej. solamente el MTEOS.

En las formas preferidas de ejecución se utilizan nanopartículas, de modo que el sistema más preferido consta de una mezcla de MTEOS y TEOS como materiales de partida para la modificación superficial y eventualmente formación de condensado y de SiO_{2} como partículas sólidas nanométricas. En el caso de nanopartículas de distintas de SiO_{2}, a menudo pueden utilizarse también con preferencia compuestos únicamente orgánicos para la modificación de la superficie.

En lugar de o además de nanopartículas, la composición puede contener policondensados o productos previos de los mismos como sol ligante. Los policondensados pueden obtenerse por hidrólisis y reacciones de condensación de compuestos hidrolizables. A medida que progresa la condensación aumenta el grado de condensación, obteniéndose como producto final una estructura porosa. Se entiende por productos previos de policondensados los compuestos hidrolizables, los productos de hidrólisis y los productos de condensación de un grado de condensación más bajo. Los soles que contienen estos policondensados o productos previos se obtienen con preferencia por el procedimiento llamado sol-gel, que se describe a continuación.

En una forma preferida de ejecución se utilizan policondensados o productos previos de los mismos, que se hallan empotrados dentro de las nanopartículas modificadas superficialmente o no modificadas. En una forma preferida de ejecución, la composición contiene un nanocompuesto que puede obtenerse por hidrólisis y condensación de compuestos hidrolizables en presencia nanopartículas, con preferencia por el procedimiento llamado sol-gel, en tal caso en función de la cantidad utilizada de compuestos hidrolizables además de la modificación de la superficie se forman también policondensados o productos previos de los mismos.

En el procedimiento sol-gel se hidrolizan por lo general compuestos hidrolizables con agua, eventualmente con catálisis ácida o básica y opcionalmente se condensan parcialmente. Las reacciones de hidrólisis y/o condensación conducen a la formación de policondensados o productos previos de los mismos, p.ej. grupos hidroxi, oxo y/o puentes oxo. Pueden utilizarse cantidades estequiométricas de agua, pero también cantidades ligeramente menores o mayores. El sol que se forma puede ajustarse a la viscosidad deseada de la composición mediante los parámetros idóneos, p.ej. grado de condensación, disolventes o pH. Más detalles sobre el proceso sol-gel se encontrarán p.ej. en C.J. Brinker, G.W. Scherer: "Sol-Gel Science - The Physics and Chemistry of Sol-Gel-Processing", Academic Press, Boston, San Diego, Nueva York, Sydney, (1990). La reacción puede realizarse en presencia de un disolvente orgánico, con preferencia de un alcohol. El alcohol puede formarse también durante la reacción, en caso de utilizarse alcóxidos como materiales de partida.

En el procedimiento sol-gel pueden obtenerse soles que contienen nanopartículas o soles que contienen policondensados. Por ej. una hidrólisis con catálisis ácida de compuestos hidrolizables de silicio puede conducir a soles, que contiene policondensados pero no nanopartículas ("polymerized sol"), mientras que una catálisis básica puede conducir a soles que contengan nanopartículas ("colloid sol").

Para la fabricación de policondensados o de productos previos de los mismos se utilizan compuestos hidrolizables de elementos empleados en vidrio o cerámica o de metales M, en especial elementos de los grupos principales de III a V y/o de los grupos secundarios de II a V del Sistema Periódico de los Elementos y Mg. Se trata con preferencia de los elementos Si, Al, B, Sn, Ti, Zr, Mg, V o Zn, en especial de Si, Al, Ti, Zr o Mg o mezclas de dos o más de dichos elementos. Obviamente pueden incorporarse también otros elementos M formadores de vidrio o de cerámica, en especial los elementos de los grupos principales I y II del Sistema Periódico (p.ej. Na, K y Ca) y de los grupos secundarios de VI a VIII del Sistema Periódico (p.ej. Mn, Cr, Fe y Ni). Pueden utilizarse también lantánidos.

Los compuestos hidrolizables que pueden emplearse tienen en especial la fórmula general MX_{b}, en la que M significa el elemento M formador de vidrio o de cerámica ya mencionado, X es un grupo hidrolizable o hidroxi, dos grupos X pueden sustituirse por un grupo oxo, y b es la valencia del elemento y por lo general es el número 3 ó 4. Son ejemplos de grupos hidrolizables X, que pueden ser iguales o diferentes entre sí, el hidrógeno, halógeno (F, Cl, Br o I, en especial Cl o Br), alcoxi (p.ej. alcoxi C_{1-6}, p.ej. metoxi, etoxi, n-propoxi, i-propoxi y n-, i-, sec- o tert-butoxi), ariloxi (con preferencia ariloxi C_{6-10}, fenoxi), alcariloxi, p.ej. benzoiloxi, aciloxi (p.ej. aciloxi C_{1-6}, con preferencia aciloxi C_{1-4}, p.ej. acetoxi o propioniloxi), amino y alquilcarbonilo (p.ej. alquilcarbonilo C_{2-7}, p.ej. acetilo). Dos o tres grupos X pueden unirse entre sí, p.ej. en complejos de Si-poliol con glicol, glicerina o pirocatequina. Los grupos mencionados pueden contener además sustituyentes, tales como halógeno o alcoxi. Los restos hidrolizables X preferidos son halógeno, grupos alcoxi y grupos aciloxi.

Los compuestos hidrolizables preferidos son compuestos de silicio. Son ejemplos concretos los silanos ya mencionados de la fórmula (II). Los compuestos hidrolizables pueden llevar también sustituyentes no hidrolizables. En este caso pueden formarse policondensados inorgánicos modificados orgánicamente o compuestos previos de los mismos. Son ejemplos de tales compuestos hidrolizables con sustituyentes no hidrolizables los silanos de la fórmula (I), en la que n es mayor que 0. Para los policondensados pueden utilizarse también mezclas de compuestos hidrolizables con o sin sustituyentes no hidrolizables. En especial cuando se pretende fabricar materiales refractarios puede ser preferido utilizar por lo menos una parte de compuestos hidrolizables p.ej. de Al, Zr y/o Ti como componente refractario.

Son ejemplos de compuesto de titanio de la fórmula TX_{4} el TiCl_{4}, Ti(OCH_{3})_{4}, Ti(OC_{2}H_{5})_{4}, Ti(2-etilhexoxi)_{4}, Ti(n-OC_{3}H_{7})_{4} o Ti(i-OC_{3}H_{7})_{4}. Otros ejemplos de compuestos hidrolizables utilizables de los elementos M son el Al(OCH_{3})_{3}, Al(OC_{2}H_{5})_{3}, Al(O-n-C_{3}H_{7})_{3}, Al(O-i-C_{3}H_{7})_{3}, Al(O-n-C_{4}H_{9})_{3}, Al(O-sec-C_{4}H_{9})_{3}, AlCl_{3}, AlCl(OH)_{2}, Al(OC_{2}H_{4}OC_{4}H_{9})_{3}, ZrCl_{4}, Zr(OC_{2}H_{5})_{4}, Zr(O-n-C_{3}H_{7})_{4}, Zr(O-i-C_{3}H_{7})_{4}, Zr(OC_{4}H_{9})_{4}, ZrOCl_{2}, Zr(2-etilhexoxi)_{4} así como los compuestos de Zr, que llevan restos complejantes, p.ej. los restos \beta-dicetona y (met)acrilo, metilato sódico, acetato potásico, ácido bórico, BCl_{3}, B(OCH_{3})_{3}, B(OC_{2}H_{5})_{3}, SnCl_{4}, Sn(OCH_{3})_{4}, Sn(OC_{2}H_{5})_{4}, VOCl_{3} y VO(OCH_{3})_{3}.

En las formas preferidas de ejecución, en las que se emplean silanos hidrolizables de la fórmula (I) con grupos no hidrolizables y compuestos de partida hidrolizables sin grupos no hidrolizables, por lo menos el 10% molar de todos los compuestos hidrolizables empleados poseen también grupos no hidrolizables. Con preferencia por lo menos el 50% molar y con mayor preferencia por lo menos el 60% molar de los compuestos hidrolizables utilizados contienen por lo menos un grupo no hidrolizable. La relación ponderal entre los compuestos hidrolizables sin grupos no hidrolizables y los compuestos hidrolizables que tienen por lo menos un grupo no hidrolizable se sitúa p.ej. con preferencia entre el 5 y el 50% molar y el 50 y el 95% molar (5-50:50-95) y con preferencia entre 1:1 y 1:6 y con mayor preferencia entre 1:3 y 1:5, p.ej. en 1:4. Pueden utilizarse también como material de partida oligómeros parcialmente reaccionados, los datos de cantidad se refieren siempre a los componentes monómeros de partida.

Cuando se emplean compuestos hidrolizables para la fabricación de policondensados y nanopartículas, la proporción entre los compuestos hidrolizables y las nanopartículas se elige con preferencia de modo que la relación atómica de los elementos formadores de vidrio o de cerámica (elemento M como elemento central de los compuestos hidrolizables, ya definidos anteriormente) de los compuestos hidrolizables y los átomos metálicos (incluidos el Si, B, Ge, ya definidos antes) de las nanopartículas se sitúa en el intervalo comprendido entre 5:1 y 1:2, en especial entre 3:1 y 1:1.

Una estructura (matriz) formada principalmente por SiO_{2} es estable hasta 1.200ºC (punto de reblandecimiento del SiO_{2}). En una forma preferida de ejecución, a composición puede contener también componentes refractarios. De este modo es posible fabricar materiales aislantes muy resistentes a temperaturas elevadas. Con la adición de un componente refractario pueden formarse estructuras que tengan un punto de reblandecimiento superior a 1.200ºC, con preferencia superior a 1.300ºC y con preferencia especial superior a 1400ºC.

Se entiendes aquí por componentes refractarios aquellos componentes que pueden mejorar la estabilidad al calor, p.ej. en el caso de una estructura formada únicamente por SiO_{2}. Con la adición del componente refractario se logra con preferencia que el material tenga un punto de reblandecimiento superior a 1.200ºC.

Con la adición de un componente de Al como componente refractario p.ej. junto con un componente Si puede formarse la mullita, un óxido de aluminio y silicio, que tiene una resistencia a la temperatura que supera ampliamente los 1.600ºC. Con un componente Zr puede formarse un silicato de circonio, que también es una composición refractaria. Como material refractario puede emplearse también el rutilo. Son ejemplos de elementos que pueden incorporarse al componente refractaria el Al, Zr, Ti, Mg y Ca. En casos especiales puede ocurrir que baste con una cantidad relativamente pequeña de componente refractario en una estructura de SiO_{2} para conseguir un aumento de la resistencia a la temperatura. Los expertos en la materia están ya familiarizados con los componentes refractarios idóneos y las proporciones ponderales necesarias.

El componente refractario adicional, que no contiene Si, puede incorporarse a la composición de la estructura mediante la adición de las nanopartículas correspondientes y/o compuestos hidrolizables o de los policondensados obtenidos a partir de ellos o de los compuestos previos de los mismos. Pueden utilizarse las nanopartículas y los compuestos hidrolizables o policondensados o sus compuestos previos, que se han mencionado anteriormente a título de ejemplos con ocasión de la fabricación del ligante o del nanocompuesto, en el supuesto de que quiera conseguirse una mejora de la resistencia a la temperatura.

Los ejemplos preferidos de componentes refractarios en forma de nanopartículas son el óxido de titanio, el óxido de circonio o el óxido de aluminio, que pueden estar eventualmente hidratados. Se utilizan con preferencia en forma de sol. Estas nanopartículas pueden utilizarse junto con o en lugar de las partículas de SiO_{2}, en cuyo caso se prefiere por lo general que por lo menos una parte del conjunto de nanopartículas utilizadas sean de SiO_{2}. Son ejemplos de compuestos hidrolizables empleables como componente refractario los compuestos hidrolizables ya mencionados de Al, Zr y Ti o los policondensados de los mismos o los policondensados mixtos con otros compuestos hidrolizables, p.ej. compuestos de Si, o sus compuestos previos.

Con la composición empleada según la invención, en especial en el caso de la presencia de un componente refractario adicional, es también posible de modo sorprendente utilizar cuerpos huecos para la formación de poros, que de por sí no tendrían una estabilidad térmica suficiente para el intervalo de temperaturas previsto, en el que tiene que utilizarse
el material aislante. Este efecto sorprendente se ilustra a continuación el ejemplo de las esferillas de vidrio huecas.

Las composiciones habituales de vidrio son estables por lo general hasta 500 ó 600ºC, en casos excepcionales hasta 700ºC. Cuando se utilizan esferillas huecas de vidrio para formar los poros (ver explicaciones que siguen), si la composición contiene dichas esferillas huecas de vidrio, el artículo hueco que se forma con ella puede conservar su forman a temperaturas elevadas, incluso después de se haya reblandecido el vidrio, cuando se ha procurado que el ligante, con preferencia del ligante nanocompuesto, haya formado una fase continua, en la que se hayan integradas las esferillas de vidrio. Ni la fusión de las esferillas no perjudicaría la forma, de modo que con este sistema el artículo moldeado de la invención posee una estabilidad a la temperatura mayor que la que permiten alcanzar p.ej. las esferillas de vidrio sinterizadas o las espumas de vidrio.

En caso de reparto desigual o de un sistema de esferillas de vidrio macizas, la estabilidad a la temperatura del artículo moldeado queda limitada a la estabilidad a la temperatura del vidrio. Sin embargo, con el material aislante de la invención de una estructura del ligante, que es sólida en estado reticulado, se consigue obtener una estructura de artículo moldeado que posee una estabilidad claramente superior a la temperatura de las esferillas de vidrio huecas. De este modo se consigue un artículo moldeado aislante de una estabilidad a la temperatura netamente superior a la estabilidad a la temperatura de los componentes que tienen efecto aislante (p.ej. el vidrio). Según el procedimiento de la invención pueden formarse además poros incluso sin el uso de esferillas huecas de vidrio, de modo que pueden evitarse los inconvenientes que eventualmente pudieran resultar el vidrio y se dispone de un método alternativo para la fabricación de materiales.

Como disolvente que puede utilizarse para la composición se toman en consideración tanto el agua como los disolventes orgánicos o mezclas de los mismos. Se trata en este caso de los disolventes habituales, que se emplean en el ámbito de los recubrimientos o de los artículos moldeados. Son ejemplos de disolventes orgánicos idóneos los alcoholes, con preferencia los alcoholes alifáticos inferiores (alcoholes C_{1}-C_{8}), por ejemplo el metanol, etanol, 1-propanol, i-propanol y 1-butanol, las cetonas, con preferencia las dialquilcetonas inferiores, por ejemplo la acetona y la metilisobutilcetona, los éteres, con preferencia los éteres de dialquilo inferior, como el éter de dietilo o los monoéteres de dioles, las amidas, por ejemplo la dimetilformamida, el tetrahidrofurano, el dioxano, los sulfóxidos, las sulfonas o el butilglicol y sus mezclas. Se utilizan con preferencia los alcoholes. Pueden emplearse también disolventes de alto punto de ebullición. En el procedimiento sol-gel, el disolvente puede ser también un alcohol formado por hidrólisis a partir de compuestos alcoholato.

En una forma preferida de ejecución, la composición que forma la estructura (matriz), es decir, la composición que contiene las nanopartículas y/o los policondensados o los compuestos previos de los mismos o los nanocompuestos (ligantes), pero ningún otro componente, de los que se emplean para formar poros, tiene un contenido de sólidos del 30 al 60% en peso. Variando el contenido de sólidos y tomando en consideración el tipo y la cantidad del material formador de poros adicional puede ajustarse la consistencia de la composición con vistas a su transformación.

Para la formación de poros adicionales, la composición contienen uno o más agentes formadores de poros sólidos, con ellos se formarán poros adicionales que junto con los poros propios de la estructura formarán una estructura heteroporosa de poros de diferentes tamaños medios. La formación de poros adicionales en el material aislante puede realizarse por adición de cuerpos huecos a la composición que contiene el ligante. Estas partículas sólidas huecas pueden tener cualquier forma, pero por lo general serán cuerpos huecos esféricos. El forro de los cuerpos huecos podrá elegirse de cualquier material. Son ejemplos de ello el vidrio, la cerámica o el plástico, tales como las esferillas huecas de vidrio, las esferillas huecas de corindón o las esferillas huecas de plástico, siendo preferidas las esferillas huecas de vidrio y en especial las microesferillas huecas de vidrio. Estos cuerpos huecos son productos comerciales.

En este caso, los poros se forman por la cavidad vacía del cuerpo hueco, de modo que el diámetro interior promedio de los cuerpos huecos corresponde por lo general al diámetro medio de los poros formados, en el supuesto de que no haya habido variaciones debidas p.ej. a la destrucción parcial de algunos cuerpos huecos de una determinada fracción de tamaño.

El número de poros resultantes dependerá naturalmente de la fracción porcentual de los cuerpos huecos empleados en relación a la cantidad de ligante. Teniendo en cuenta lo dicho antes, los expertos podrán determinar sin más el tipo y el tamaño de los cuerpos huecos y de la cantidad añadida en función de la porción de poros deseada dentro de la estructura y del diámetro medio deseado de los poros. Naturalmente podrán utilizarse también cuerpos huecos de diversos tamaños, con el fin de formar poros de diferentes tamaños.

Aunque las esferillas metálicas huecas pueden utilizarse también en principio, en realidad confieren una conductividad térmica elevada, un mayor peso y, debido a las diferencias de coeficiente de dilatación térmica, pueden generar tensiones en el material aislante. Con la disolución total de la estructura metálica de dichas esferillas huecas y la incorporación del metal en la estructura del ligante, p.ej. por oxidación del aluminio en caso de emplear esferillas huecas de Al, el uso de esferillas metálicas huecas podría ser conveniente y en el caso del óxido de aluminio formado podría conseguir incluso un componente refractario.

Empleando esferillas huecas de vidrio se consigue una proporción ventajosa entre la estructura y las esferillas huecas de vidrio p.ej. haciendo que la estructura constituye del 1 al 20% en peso de la capa final o del artículo moldeado final.

Como alternativa, los poros adicionales pueden generarse por adición de partículas, que se descompongan o se evaporen por acción del calor, a la composición y someterla a un tratamiento térmico ulterior para descomponer y/o evaporar dichas partículas. Se entiende por partículas que pueden descomponerse por acción del calor aquellas que se descomponen a la temperatura aplicada para el tratamiento térmico y se transforman por lo menos en su mayor parte y con preferencia en su totalidad en componentes volátiles, sublimables o evaporables.

Para ello puede ser especialmente preferido el uso de partículas que se descompongan o se evaporen por acción del valor y que además sean huecas, porque, comparadas con las partículas macizas, es menor la cantidad de material que tiene que descomponerse para formar poros que tengan un diámetro aproximadamente igual. Para ello son idóneos p.ej. los cuerpos huecos de un plástico que pueda descomponerse por acción del calor, p.ej. las esferillas huecas de poliestireno.

Los diámetros medios de poro resultantes pueden equivaler aproximadamente al diámetro medio de las partículas, que se descomponen por calor, utilizadas. Los poros formados pueden ser incluso mayores que el tamaño de las partículas, que se descomponen por calor, debido a los gases liberados. Al igual que en el caso de los cuerpos huecos, los expertos podrán determinar sin más el tipo y tamaño de las partículas, que se descomponen por calor, y la cantidad a añadir en función del porcentaje de poros deseado en la estructura y del diámetro medio de poro deseado. Naturalmente podrán utilizarse también partículas destruibles de diversos tamaños, con el fin de obtener poros de tamaños diversos.

La capacidad de las partículas de descomponerse por acción del calor puede resultar p.ej. de la termolabilidad de los compuestos y/o de su oxidabilidad. En cualquier caso, las partículas sometidas a la acción del calor se descomponen en componentes volátiles o evaporables, que pueden escapar de la estructura en formación para generar poros. Son con preferencia materiales que se descomponen sin dejar restos. Eventualmente pueden quedar también restos, en el supuesto que se hayan formado los poros deseados.

Son ejemplos de materiales idóneos, que se descomponen o se evaporan por acción del calor, los nitratos metálicos, el NH_{4}Cl, los carbonatos, las sales orgánicas, como las sales de ácidos carboxílicos, el negro de humo o los plásticos, p.ej. en forma de esferillas de polímero, que se descomponen por procesos oxidantes a las temperaturas aplicadas y pueden utilizarse p.ej. en forma de polvo de un tamaño idóneo. Otros ejemplos concretos de materiales que pueden descomponerse o evaporarse por acción del calor son los copolímeros de etileno-acetato de vinilo en polvo, el alcohol polivinílico en polvo, los fenoplastos en polvo, las resinas de urea-formaldehído en polvo, las resinas de poliéster en polvo, la harina, las proteínas, los polisacáridos, las ceras, las resinas de silicona en polvo y el serrín con finura de harina.

Pueden utilizarse también los hinchantes habituales, que los expertos ya conocen, por ejemplo el grafito expandido o sustancias, como la melamina, que liberan nitrógeno. Los hinchantes pueden conducir a una expansión del volumen del ligante. Pueden utilizarse hinchantes que se descompongan por reacción química o por catálisis, de modo que en este caso no se necesita ningún tratamiento térmico para la formación de los poros adicionales.

Es preferido que las partículas empleadas no sean solubles en la composición, a la que se incorporan, o que su velocidad de disolución sea bastante lenta. Deberían tener también una dispersabilidad apropiada. Los expertos podrán elegir las partículas en consonancia. El tamaño medio de partícula se elige del modo indicado anteriormente con ocasión del tamaño de poro deseado, son adecuados los materiales finamente dispersados, con el fin de que generen poros finos. Para un buen efecto aislante son idóneas en general las partículas que tienen un tamaño medio (volumétrico, procedimiento de desviación de láser (evaluación según Mie)) de 1 a 1.000 \mum, con preferencia de 1 a 500 \mum, pero pueden utilizarse también partículas menores.

Las composiciones de estructura utilizadas según la invención permanecen porosas hasta temperaturas relativamente altas, esto permite en los sistemas propiamente dichos a temperaturas elevadas, que son necesarias para la descomposición, introducir oxígeno (p.ej. del aire o por insuflación específica) en la estructura para iniciar procesos de descomposición oxidante, y soltar productos de descomposición o de calcinación del sistema.

Además de los componentes mencionados pueden agregarse según convenga otros aditivos que los expertos de este ámbito técnico ya conocen. Se puede añadir p.ej. un material de fibras, p.ej. fibras de vidrio para aumentar la resistencia mecánica. Los componentes de la composición pueden añadirse en cualquier orden.

Como aditivos pueden agregarse a la composición p.ej. monómeros, oligómeros o polímeros orgánicos, con el fin de ajustar la reología o para controlar la cohesión del artículo moldeado. Estos aditivos pueden tener también función de ligantes. Los expertos de este ámbito ya conocen los compuestos idóneos. Son ejemplos de materiales utilizables los monómeros, oligómeros o polímeros orgánicos, que tengan grupos polares, por ejemplo grupos hidroxilo, amino primarios, secundarios o terciarios, carboxilo o carboxilato. Son ejemplos típicos el polivinilalcohol, la polivinilpirrolidona, la poliacrilamida, la polivinilpiridina, la polialilamina, el ácido poliacrílico, el poli(acetato de vinilo), el ácido polimetilmetacrílico, los almidones, la goma arábiga, otros alcoholes polímeros u oligómeros, p.ej. los copolímeros de polietileno-polivinilalcohol, el polietilenglicol y el poli(4-vinilfenol) o bien los monómeros y oligómeros derivados de los mismos. Como polivinilalcohol puede utilizarse p.ej. el Mowiol® 18-88, que es un producto
comercial.

El material aislante puede utilizarse como recubrimiento o como artículo moldeado, de modo que la composición descrita anteriormente puede aplicarse como composición de recubrimiento o como masa de moldeo. Naturalmente, los expertos podrán adaptar la composición de forma ya conocida a la finalidad de uso deseada, p.ej. en lo que respecta a su viscosidad.

En el caso del recubrimiento, la composición se aplicará sobre un sustrato con arreglo a los procedimientos habituales, p.ej. inmersión, con rodillo, con rasqueta, por inundación, por extensión, por pulverización, por centrifugación o con brocha. El sustrato puede adoptar cualquier forma adecuada. El sustrato puede ser un material idóneo para la finalidad buscada. Son ejemplos de materiales idóneos los metales y las aleaciones metálicas, el vidrio, la cerámica, incluida la cerámica de óxidos, la cerámica de vidrio, los materiales de construcción, por ejemplo las piedras, o los plásticos. El sustrato puede estar provisto de una capa superficial, p.ej. una metalización, un esmalte, una capa cerámica o un barniz.

El material aislante se emplea con preferencia en forma de artículo moldeado, pudiendo emplearse para el moldeo todas las técnicas que los expertos ya conocen, p.ej. dentro de un molde. De forma simple se pueden realizar incluso geometrías complejas.

La composición se reticula después de aplicar el recubrimiento o de efectuar el moldeo. Esto puede realizarse a temperatura ambiente (aprox. 20ºC), pero normalmente se lleva a cabo con un tratamiento térmico. El tratamiento térmico puede servir para reticular la composición y además para compactar, recocer y/o calcinar parcialmente sus componentes orgánicos. En caso de emplear partículas, que se descomponen o se evaporan por acción del calor, el tratamiento térmico sirve además para la formación de los poros adicionales. Después de la reticulación, el ligante empleado según la invención forma una estructura porosa.

El recubrimiento o el artículo moldeado se someten con preferencia a un tratamiento térmico para que reticulen, para descomponer y evaporar las partículas, suponiendo que existan, que se descomponen o se evaporan por acción del calor, formando poros. El tratamiento térmico de reticulación se realiza con preferencia por lo menos a 40ºC, con preferencia por lo menos a 100ºC, con preferencia especial por lo menos a 150ºC. En especial, cuando la estructura en formación todavía contiene componentes orgánicos y/o se utilizan partículas, que se descomponen o se evaporan por acción del calor, para formar los poros adicionales, es preferido un tratamiento término por lo menos a 300ºC, con preferencia por lo menos a 350ºC o por lo menos a 400ºC, con lo cual los componentes orgánicos se calcinan y/o se forman los poros adicionales. Con ello se mejora la estabilidad del material al calor. Las temperaturas mínimas indicadas se refieren a la temperatura máxima utilizada en un paso de tratamiento. La temperatura máxima conveniente dependerá de la naturaleza del material empleado y los expertos la podrán elegir sin más.

El tratamiento término puede realizarse en un paso, pero con preferencia por lo menos en dos o en tres pasos, en los que en general cada paso ulterior se efectúa a una temperatura más elevada. Por ejemplo, en un paso opcional de secado inicial se realiza un tratamiento térmico a temperaturas relativamente bajas, p.ej. entre temperatura ambiente y 60ºC. Este paso no es obligatorio, pero es ventajoso sobre todo en los artículos moldeados y es aconsejable en muchos casos para alcanzar la resistencia mecánica inicial que se precisa.

El paso de la reticulación, que puede realizarse a continuación o directamente sin secado previo, puede llevarse a cabo a temperatura ambiente y dicha reticulación se consigue por tratamiento término por lo menos a 40ºC, con preferencia por lo menos a 100ºC y en especial por lo menos a 150ºC, con preferencia especial por lo menos a 300ºC y con preferencia muy especial por lo menos a 350ºC. La reticulación se realiza con preferencia en dos pasos mediante una reticulación intermedia seguida de una reticulación final.

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Para la reticulación intermedia puede efectuarse p.ej. un tratamiento térmico en un intervalo de temperaturas superiores a 40ºC, p.ej. entre 100 y 250ºC. La reticulación final se realiza después p.ej. por lo menos a 300ºC, con preferencia por lo menos a 350ºC o por lo menos a 400ºC, en este paso se calcinan los componentes orgánicos eventualmente presentes y/o se expulsan los agentes formadores de poros, que se descomponen o se evaporan por acción del calor, liberándose gases que producen la formación definitiva de los poros adicionales. Con ello se aumenta también la estabilidad a la temperatura y la resistencia a la fisuración.

La duración que tendrán los pasos de tratamiento en cada caso dependerá del material y de la temperatura aplicada y los expertos la podrán elegir sin más. Obviamente, los pasos del tratamiento término pueden realizarse mediante un programa de control de temperaturas, que permite elegir las temperaturas idóneas de calentamiento y de enfriamiento así como los tiempos de permanencia.

En el supuesto de que se utilicen partículas, que se descomponen o se evaporan por acción del calor, para la formación de los poros, su descomposición y la formación de los poros se efectúa por tratamiento térmico. El material y la temperatura aplicada deberán elegirse de manera que se alcance la temperatura de descomposición. La descomposición y la formación los poros tienen lugar por lo general en el curso de la reticulación. Cuando se emplean otros hinchantes, la formación de los poros tiene lugar del modo que los expertos ya conocen.

Cuando la composición contiene componentes orgánicos, p.ej. en forma de restos orgánicos del nanocompuesto o en forma de oligómero o de polímeros orgánicos, estos se calcinan con un tratamiento térmico, de modo que queda de ellos una estructura inorgánica. La temperatura y la duración idóneas de la calcinación dependerá de los materiales empleados y los expertos ya las conocen. Con la presencia de componentes orgánicos a menudo se reduce el riesgo de fisuración durante la reticulación.

Cuando se emplean silanos hidrolizables con grupos funcionales, que pueden participar en la reticulación (p.ej. grupos alquenilo, alquinilo o epóxido), puede ocurrir a temperaturas elevadas y con la exclusión del O_{2} que estos grupos den lugar a una reticulación adicional del polímero orgánico, con lo cual la calcinación puede traducirse en la formación de una armadura de carbono, que daría solidez a la estructura de los poros. La reticulación orgánica intermedia puede acelerarse catalíticamente con la presencia de grupos funcionales idóneos.

Con el ligante, que contiene nanopartículas y/o policondensados o compuestos previos de los mismos, en la composición puede obtenerse una estructura porosa. El tamaño de los poros puede regularse p.ej. a través de la temperatura aplicada y de la duración de los pasos de tratamiento térmico. Los expertos ya conocen las condiciones para el ajuste de la porosidad de la estructura. La estructura fabricada según la presente invención se mantiene sorprendentemente porosa incluso a temperaturas relativamente altas.

Se obtiene un material aislante muy estable a la temperatura. Las piezas moldeadas fabricadas pueden mecanizarse posteriormente, si fuera necesario. Los artículos moldeados son, pues, idóneos, para el mecanizado con arranque de material (p.ej. mecánico o por radiación). Pueden dotarse también de un recubrimiento.

Por su escasa conductividad térmica, el material aislante pueden utilizarse muy bien para el aislamiento térmico en un intervalo de temperaturas muy amplio, p.ej. entre -200ºC o la temperatura ambiente hasta temperaturas de incluso 2.000ºC.

Las aplicaciones concretas posibles son el aislamiento del calor y del frío, p.ej. en congeladores, estufas, aparatos de laboratorio y para fines industriales, p.ej. en metalurgia y la industria del vidrio, una combinación de aislamiento y protección contra la llama, el encapsulado térmico de componentes sensibles a la temperatura en el sector electrónico y de cables. Otros ámbitos de aplicación son el sector de la construcción, el sector del transporte, p.ej. automóviles, camiones y aviones así como la cosmonáutica.

Siguen ejemplos que ilustran la invención

Ejemplo 1

Por hidrólisis y condensación de TEOS y MTEOS en presencia de un sol acuoso de sílice se obtiene una dispersión alcohólica de ligante, con un contenido de sólidos entre el 30 y el 60% en peso. Eventualmente se evapora una parte del disolvente para ajustar la viscosidad. Después de la adición de microesferillas huecas de vidrio se realiza el mezclado con un agitador de paletas que gira lentamente, de modo que se forme una mezcla homogénea de material moldeable. Se elige la porción de esferillas huecas de tal manera que, en la pieza moldeada reticulada, haya un contenido de ligante del 5 al 20% en peso. Variando el contenido de ligante puede ajustarse la consistencia de transformación o procesado.

La mezcla de material moldeable se introduce en un molde de aluminio de dos partes, entre el noyo y el las paredes del molde, y se apisona. Inmediatamente después de llenarse el molde se quitan las paredes del molde y el noyo y la mezcla de masa moldeable que se ha comprimido sobre él se introducen en una estufa de secado a 40ºC y se tratan durante 30 min para realizar el secado inicial de la masa moldeable. Con ello, el artículo moldeado adquiere la resistencia mecánica inicial que se precisa para la transformación ulterior.

Antes de la reticulación posterior se separa el noyo del artículo moldeado, para impedir que el material se pegue sobre dicho noyo. Entonces se introduce de nuevo el artículo moldeado en la estufa de secado y se eleva la temperatura a razón de 5ºC/min hasta 200ºC y entonces se mantiene esta temperatura durante 12 h. Se enfría lentamente el artículo moldeado a t.amb. y se saca de la estufa. Se realiza un tratamiento posterior a una temperatura de hasta 500ºC para hacer que el artículo moldeado sea estable a la fisuración. Para ello se calienta el artículo moldeado en una estufa de aire forzado a razón de 1ºK/min hasta 500ºC, se mantiene a esta temperatura durante unas 2 h y se enfría a t.amb. con la misma velocidad del calentamiento. El uso de la estufa de aire forzado en el último paso es especialmente preferido. El artículo moldeado resultante tiene una conductividad térmica de 0,045 W/m\cdotºK.

Ejemplo 2 Materiales aislantes de altas temperaturas basados en nanocompuestos que forman mullita/silicato de circonio refractarios A. Síntesis de ligante

a) MTZS 0,75

Se mezclan 65,5 g de MTEOS y 19,1 g de TEOS. Se hace reaccionar la mitad de la mezcla con agitación intensa con 49,7 g de sol de óxido de circonio de un contenido de sólidos del 60% en peso (29,82 g de IZCO en 19,88 g de agua) con 0,4 ml de ácido clorhídrico concentrado. Después de 5 min se añade la segunda mitad de la mezcla de silano y se continúa la agitación del conjunto durante 5 min más. Después de 24 h se concentra la dispersión del ligante por destilación del disolvente etanol. Se obtiene un ligante que tiene un contenido de sólidos del 60% en peso.

b) MTKZS 0,75

Se hace reaccionar una mezcla de 16,4 g de MTEOS y 4,8 g de TEOS con 14,2 g de sol de sílice Levasil® 300/30, que previamente se ajustado con ácido clorhídrico concentrado a un pH de 7, y 0,2 ml de ácido clorhídrico concentrado. Paralelamente se hace reaccionar una mezcla de 16,4 g de MTEOS y 4,8 g de TEOS con 19,88 g una dispersión acuosa de circonio al 50% y 0,2 ml de ácido clorhídrico concentrado. Después de 10 min se reúnen ambas mezclas. Después de 5 min se trata la mezcla resultante con otra mezcla de silano, que contiene 32,8 g de MTEOS y 9,6 g de TEOS y se continúa la agitación durante 5 min. Después de 24 h se concentra la dispersión de ligante por destilación del disolvente etanol. Se obtiene un ligante con un contenido de sólidos del 60% en peso.

c) MTKAIS 0,75

Se hace reaccionar una mezcla de 16,4 g de MTEOS y 4,8 g de TEOS con 14,2 g de gel de sílice Levasil® 300/30, que previamente se ha ajustado a pH de 7 con ácido clorhídrico concentrado, y 0,2 ml de ácido clorhídrico concentrado. Paralelamente se hace reaccionar una mezcla de 16,4 g de MTEOS y 4,8 g de TEOS con 12,2 g de una dispersión de Dispersal al 15% (1,83 g de Al_{2}O_{3} en 10,37 g de agua) y 0,2 ml de ácido clorhídrico concentrado. Después de 10 minutos se reúnen ambas mezclas. Pasados 5 min se trata la mezcla resultante con otra mezcla de silano que contiene 32,8 g de MTEOS y 9,6 g de TEOS y se continúa la agitación durante 5 min más. Después de 24 h se concentra la dispersión de ligante por destilación del disolvente etanol. Se obtiene un ligante con un contenido de sólidos del 60% en peso.

d) MTZAIS 0,75

Se hace reaccionar una mezcla de 16,4 g de MTEOS y 4,8 g de TEOS con 12,2 g de una dispersión de Dispersal al 15% (1,83 g de Al_{2}O_{3} en 10,37 g de agua) y 0,2 ml de ácido clorhídrico concentrado. Paralelamente se hace reaccionar una mezcla de 16,4 g de MTEOS y 4,8 g de TEOS con 19,88 g de una dispersión de óxido de circonio al 50% (9,94 g de IZCO en 9,94 g de agua) y 0,2 ml de ácido clorhídrico concentrado. Después de 10 min se reúnen las dos mezclas. Pasados 5 min se trata la mezcla resultante con otra mezcla de silano que contiene 32,8 g de MTEOS y 9,6 g de TEOS y se agita durante 5 min más. Pasadas 24 h se concentra la dispersión de ligante por destilación del disolvente etanol. Se obtiene un ligante de un contenido de sólidos del 60% en peso.

e) Z_{5}-MTKZS 0,75

Se hace reaccionar una mezcla de 16,4 g de MTEOS, 4,5 g de TEOS y 0,4 g de tetra-n-propilato de circonio con 14,2 g de Levasil® 300/30, que previamente se ha ajustado a pH = 7 con ácido clorhídrico concentrado, y 0,2 ml de ácido clorhídrico concentrado. Paralelamente se hace reaccionar una mezcla de 16,4 g de MTEOS, 4,5 g de TEOS y 0,4 g de tetra-n-propilato de circonio con 19,88 g de una dispersión de óxido de circonio nanométrico al 50% en agua y 0,2 ml de ácido clorhídrico concentrado. Después de 10 min se reúnen las dos mezclas. Pasados 5 min se trata la mezcla resultante con otra mezcla de silano que contiene 32,8 g de MTEOS y 9,6 g de TEOS y se continúa la agitación durante 5 min más. Pasadas 24 h se concentra la dispersión de ligante por destilación del disolvente etanol. Se obtiene un ligante de un contenido de sólidos del 60% en peso.

\newpage

f) Z_{5}-MTKZS-PT 0,75

Se hace reaccionar una mezcla de 16,4 g de MTEOS, 4,5 g de TEOS y 0,4 g de tetra-n-propilato de circonio con 14,2 g de Levasil® 300/30, que previamente se ajusta a un pH de 7 con ácido clorhídrico concentrado, y 0,2 ml de ácido clorhídrico concentrado. Paralelamente se hace reaccionar una mezcla de 16,4 g de MTEOS, 4,5 g de TEOS y 0,4 g de tetra-n-propilato de circonio con 19,88 g de una dispersión de óxido de circonio nanométrico al 50% en agua y 0,2 ml de ácido clorhídrico concentrado. Después de 10 se reúnen las dos mezclas. Pasados 5 min se trata la mezcla resultante con otra mezcla de silano, compuesta por 44,2 g de feniltrietoxisilano y 9,6 g de TEOS y se continúa la agitación durante 5 min más. Pasadas 24 h se concentra la dispersión del ligante por destilación del disolvente etanol. Se obtiene un ligante con un contenido de sólidos del 60% en peso.

B. Fabricación de materiales aislantes muy resistentes a la temperatura

Se mezcla 143 g de ligante de un contenido de sólidos del 60% en peso según el apartado A) con 50 g de microesferillas huecas de poliestireno (de 15 a 120 \mum) y se vierten en un molde. Por pirólisis lenta de los componentes orgánicos entre 200 y 300ºC se forma un artículo aislante sólido, de poro fino, muy resistente a la temperatura. Como componentes hinchantes, que generan cavidades huecas, pueden utilizarse también copolímeros de etileno-acetato de vinilo en polvo, alcohol polivinílico en polvo, ceras, serrín en polvo, fenoplastos en polvo, resina de urea-formaldehído en polvo, resina de poliéster en polvo, proteínas, polisacáridos, resina de silicona en polvo, microesferillas huecas de vidrio y mezclas de los mismos. Finalmente se realiza la fabricación de la fase de mullita o de silicato de circonio mediante un recocido en torno a 1.750ºC.

Se mezclan 100 g de ligante de un contenido de sólidos del 60% en peso, obtenido según el apartado A) con 30 g de componentes expandibles, que pueden descomponer u oxidarse por medios químicos o físicos. Paralelamente al proceso de reticulación del ligante se inicia el proceso de descomposición del ligante con una expansión hasta un volumen de 3 a 10 veces mayor, formándose una espuma aislante sólida, de poro fino, muy resistente a la temperatura. Como hinchantes pueden utilizarse p.ej. materiales del tipo grafito expandido u otras sustancias, tales como melamina, que liberan nitrógeno.

Claims (29)

1. Material aislante que consta de una estructura (matriz) porosa inorgánica, que puede obtenerse por moldeo o por aplicación sobre un sustrato de una composición que contiene a) como ligante un sol que contiene nanopartículas y/o policondensados o productos previos de los mismos y b) un agente formador de poros sólido, y se reticula la composición formándose una estructura porosa y poros adicionales debidos al agente formador de poros.

2. Material aislante según la reivindicación 1, caracterizado porque el tamaño medio de los poros adicionales es mayor que el de los poros de la estructura.

3. Material aislante según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque es la estructura porosa es una estructura microporosa o mesoporosa.

4. Material aislante según una de las reivindicaciones de 1 a 3, caracterizado porque la composición contiene compuestos orgánicos o grupos orgánicos que se calcinan durante la formación de la estructura inorgánica.

5. Material aislante según una de las reivindicaciones de 1 a 4, caracterizado porque los poros adicionales son macroporos.

6. Material aislante según una de las reivindicaciones de 1 a 5, caracterizado porque, como nanopartículas, la composición contiene por lo menos una partícula de óxido metálico, con preferencia de SiO_{2}, Al_{2}O_{3}, AlOOH, Ta_{2}O_{5}, TiO_{2} y/o ZrO_{2}, con preferencia especial una parte de las nanopartículas o la totalidad de ellas son de SiO_{2}.

7. Material aislante según una de las reivindicaciones de 4 a 6, caracterizado porque, como ligante, la composición contiene un nanocompuesto de nanopartículas, cuya superficie se ha modificado con compuestos orgánicos o con compuestos que contienen grupos orgánicos, y los componentes orgánicos del nanocompuesto se calcinan para formar la estructura.

8. Material aislante según la reivindicación 7, caracterizado porque el nanocompuesto se obtiene por tratamiento de la superficie de las nanopartículas con uno o más compuestos elegidos entre los silanos hidrolizables que tienen por lo menos un grupo orgánico no hidrolizable, los ácidos carboxílicos, los anhídridos, las amidas, los compuestos amino, las iminas, las \beta-dicetonas, los aminoácidos y las proteínas.

9. Material aislante según una de las reivindicaciones de 1 a 7, caracterizado porque el nanocompuesto se obtiene por modificación de la superficie de las nanopartículas con uno o más silanos de la fórmula general:

(I)R_{n}SiX_{4-n}

en la que los grupos X son iguales o distintos y significan grupos hidrolizables o grupos hidroxilo y los restos R son iguales o distintos y significan alquilo, alquenilo, alquinilo, arilo, aralquilo o alquilarilo y n es el número 0, 1, 2 ó 3, pero con preferencia por lo menos para un silano n es un número mayor que 0.

10. Material aislante según la reivindicación 9, caracterizado porque el nanocompuesto se obtiene por modificación de la superficie de las nanopartículas con por lo menos un silano de la fórmula

(I)R_{n}SiX_{4-n}

en la que n es el número 1 ó 2 y por lo menos un silano de la fórmula

(II)SiX_{4}

en la que X tiene el significado definido para la fórmula (I).

11. Material aislante según una de las reivindicaciones de 1 a 10, caracterizado porque la composición, como policondensados o compuestos previos de los mismos, contiene productos de hidrólisis o productos de condensación de uno o más compuestos hidrolizables de metales formadores de vidrio o de cerámica.

12. Material aislante según la reivindicación 11, caracterizado porque un compuesto hidrolizable contiene por lo menos un sustituyente no hidrolizable.

13. Material aislante según la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque por lo menos un compuesto hidrolizable se elige entre compuestos de Si, Al, B, Sn, Ti, Zr, Mg, V y Zn.

14. Material aislante según una de las reivindicaciones de 1 a 13, caracterizado porque el sol del ligante contiene policondensados o un compuesto previo de los mismo y nanopartículas modificadas superficialmente.

15. Material aislante según una de las reivindicaciones de 1 a 14, caracterizado porque la composición contiene por lo menos un componente refractario.

16. Material aislante según una de las reivindicaciones de 1 a 15, caracterizado porque como agente formado de poros se emplean partículas, que están huecas y/o son de un material, que se descompone o se evapora por acción del calor, o un hinchante.

17. Material aislante según la reivindicación 16, caracterizado porque, como agente formador de poros, la composición contiene un cuerpo hueco.

18. Material aislante según la reivindicación 17, caracterizado porque el cuerpo hueco es de vidrio o de plástico.

19. Material aislante según una de las reivindicaciones de 1 a 17, caracterizado porque la composición contiene partículas, que se descomponen o evaporan por acción del calor y que al descomponer o evaporarse térmicamente generan poros adicionales.

20. Material aislante según la reivindicación 19, caracterizado porque se emplean partículas, que se descomponen o se evaporan por acción del calor, que son de un nitrato metálico, una sal orgánica, NH_{4}Cl, negro de humo, harina, serrín molido fino, cera, proteína, polisacárido, resina de silicona o plástico.

21. Material aislante según una de las reivindicaciones 19 y 20, caracterizado porque las partículas, que se descomponen o se evaporan por acción del calor, son huecas.

22. Material aislante según una de las reivindicaciones de 1 a 21, caracterizado porque la composición moldeada o aplicada sobre un sustrato se trata térmicamente por lo menos a 40ºC, con el fin de reticular dicha composición.

23. Material aislante según una de las reivindicaciones de 1 a 22, caracterizado porque la composición moldeada o aplicada sobre un sustrato se trata térmicamente por lo menos en dos pasos, a temperaturas diferentes.

24. Material aislante según la reivindicación 22 ó 23, caracterizado porque la composición se trata térmicamente a una temperatura por lo menos de 100ºC, con preferencia por lo menos de 150ºC, para la reticulación intermedia o para la reticulación final.

25. Material aislante según una de las reivindicaciones de 22 a 24, caracterizado porque la composición se reticula definitivamente a una temperatura por lo menos de 300ºC, con preferencia de 350ºC.

26. Material aislante según una de las reivindicaciones de 4 a 25, caracterizado porque, como aditivo, la composición contiene por lo menos un monómero, oligómero o polímero orgánico para controlar la viscosidad y/o la cohesión del artículo moldeado.

27. Material aislante según una de las reivindicaciones de 1 a 26, caracterizado porque se presenta en forma de artículo moldeado o de recubrimiento aplicado sobre un sustrato.

28. Procedimiento para la fabricación de un material aislante de estructura inorgánica porosa, en el que se moldea o se aplica sobre un sustrato una composición que contiene a) como ligante un sol que contiene nanopartículas y/o policondensados o productos previos de los mismos y b) un agente formador de poros sólido, y se reticula la composición formándose una estructura porosa y poros adicionales debidos al agente formador de poros.

29. Uso del material aislante según una de las reivindicaciones de 1 a 27 para el aislamiento del calor y del frío, para la combinación del aislamiento y de la protección contra el fuego o para el encapsulado térmico de componente sensibles a la temperatura.