RU2786460C2 - Inorganic foam based on calcium sulfoaluminate - Google Patents

Inorganic foam based on calcium sulfoaluminate Download PDF

Info

Publication number
RU2786460C2
RU2786460C2 RU2019130668A RU2019130668A RU2786460C2 RU 2786460 C2 RU2786460 C2 RU 2786460C2 RU 2019130668 A RU2019130668 A RU 2019130668A RU 2019130668 A RU2019130668 A RU 2019130668A RU 2786460 C2 RU2786460 C2 RU 2786460C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inorganic
group
mixture
foam
particles
Prior art date
Application number
RU2019130668A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019130668A (en
RU2019130668A3 (en
Inventor
Шарунас ТУРЧИНСКАС
Бернхард ФАЙХТЕНШЛАГЕР
Герхард Альбрехт
Полина ПЕТИ
Урс ГОНЦЕНБАХ
Филип ШТУРЦЕНЕГГЕР
Original Assignee
Констракшн Рисерч Энд Текнолоджи Гмбх
Де Кавис Аг
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 Констракшн Рисерч Энд Текнолоджи Гмбх, Де Кавис Аг filed Critical Констракшн Рисерч Энд Текнолоджи Гмбх
Priority claimed from PCT/EP2018/055292 external-priority patent/WO2018162381A1/en
Publication of RU2019130668A publication Critical patent/RU2019130668A/en
Publication of RU2019130668A3 publication Critical patent/RU2019130668A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2786460C2 publication Critical patent/RU2786460C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: building materials.
SUBSTANCE: group of inventions relates to the field of building materials, namely to a method for the production of inorganic foam based on calcium sulfoaluminate, to porous material based on calcium sulfoaluminate, obtained as a result of curing of inorganic foam, to a composition for manufacture of a composition of inorganic foam based on calcium sulfoaluminate, and to their use. The method for the production of inorganic foam includes mixing of at least one group of inorganic particles – CaCO3; at least one amphiphilic compound with at least one polar head group selected from gallates and carboxylic acids, and with at least one non-polar tail group selected from an aliphatic group containing from 2 to 8 carbon atoms; at least one mixture of inorganic binders, containing at least one mixture of calcium sulfoaluminate and water; foaming of the resulting composition of foam by means of chemical, physical, or mechanical foaming.
EFFECT: obtainment of inorganic foam with closed pores with improved properties, which show heat-conductivity satisfying requirements in combination with a high compressive strength limit, with low density in a dry state.
14 cl, 4 dwg, 4 ex

Description

Настоящее изобретение относится к способу получения стабилизированной частицами неорганической пены на основе сульфоалюмината кальция, к стабилизированной частицами неорганической пене на основе сульфоалюмината кальция, к пористому материалу, который можно получить посредством отверждения и необязательно сушки стабилизированной частицами неорганической пены на основе сульфоалюмината кальция, и к композиции для изготовления состава неорганической пены для получения стабилизированной частицами неорганической пены на основе сульфоалюмината кальция.The present invention relates to a process for producing a calcium sulfoaluminate particle-stabilized inorganic foam, a calcium sulfoaluminate particle-stabilized inorganic foam, a porous material obtainable by curing and optionally drying a calcium sulfoaluminate particle-stabilized inorganic foam, and a composition for manufacturing an inorganic foam composition to obtain a particle-stabilized inorganic foam based on calcium sulfoaluminate.

Неорганические пены могут применяться в качестве изоляционного материала, например, в качестве теплоизоляционного материала, звукоизоляционного материала или звукопоглощающего материала, а также в качестве строительного материала с низкой плотностью. В отличие от пен на основе органических полимеров, этот материал является экологически безопасным, высокопрочным, и негорючим. Последнее также может найти применения в области противопожарной защиты. Как правило, пены можно стабилизировать посредством применения поверхностно-активных веществ или твердых частиц. Неорганические пены, стабилизированные поверхностно-активными веществами, обычно имеют структуру пены с открытыми порами. Однако, особый интерес представляют пены с закрытыми порами, поскольку они имеют улучшенные теплоизоляционные свойства, которые сопровождаются улучшенной механической стабильностью.Inorganic foams can be used as an insulating material, such as a heat insulating material, a sound insulating material or a sound absorbing material, and as a low density building material. Unlike foams based on organic polymers, this material is environmentally friendly, high strength, and non-flammable. The latter can also find applications in the field of fire protection. Typically, foams can be stabilized by the use of surfactants or particulates. Inorganic foams stabilized with surfactants typically have an open cell foam structure. However, closed cell foams are of particular interest because they have improved thermal insulation properties that are accompanied by improved mechanical stability.

Было установлено, что стабильные неорганические пены со структурой пены с закрытыми порами можно получить посредством применения неорганических частиц в качестве стабилизаторов пен. Обычно, для того чтобы вызвать поверхностную активность применяемых частиц, требуется присутствие амфифильных молекул. WO 2007/068127 А1 раскрывает стабилизацию влажных пен посредством применения коллоидных частиц, например, в комбинации с пропилгаллатом. Juillerat и др. (F.K. Juillerat, U.Т. Gonzenbach, P. Elser, A.R. Studart, L.J. Gauckler, J. Am. Ceram. Soc. 2011, 94, 77-83) раскрывают стабилизацию пенокерамических материалов с помощью коллоидных частиц Al2O3, которые частично гидрофобизированы адсорбцией молекул пропилгаллата. US 9540287 В2 раскрывает применение молекул пропилгаллата в комбинации с вяжущими частицами для стабилизации вспененных вяжущих суспензий. В соответствии с DE 102014103258 А1, неорганическую пену на основе гипса можно стабилизировать с помощью неорганических частиц в комбинации с амфифильными молекулами, такими как гептиламин.It has been found that stable inorganic foams with a closed cell foam structure can be obtained by using inorganic particles as foam stabilizers. Typically, the presence of amphiphilic molecules is required to cause the surface activity of the applied particles. WO 2007/068127 A1 discloses the stabilization of wet foams by the use of colloidal particles, for example in combination with propyl gallate. Juillerat et al. (FK Juillerat, U.T. Gonzenbach, P. Elser, AR Studart, LJ Gauckler, J. Am. Ceram. Soc. 2011, 94, 77-83) disclose the stabilization of ceramic foam materials using colloidal Al 2 particles O 3 , which are partially hydrophobized by the adsorption of propyl gallate molecules. US 9540287 B2 discloses the use of propyl gallate molecules in combination with binder particles to stabilize foamed binder suspensions. According to DE 102014103258 A1, a gypsum-based inorganic foam can be stabilized with inorganic particles in combination with amphiphilic molecules such as heptylamine.

В качестве негорючих изоляционных материалов особый интерес представляют неорганические пены на основе активированных алюмосиликатов (геополимеры). Было установлено, что стабилизированные частицами геополимерные пены с закрытыми порами имеют преимущественные свойства, в частности, что касается плотности в сухом состоянии, предела прочности при сжатии и сопротивления воздушному потоку, по сравнению со стабилизированными поверхностно-активными веществами геополимерными пенами с закрытыми порами. В то же время, можно получить сопоставимую теплопроводность. Однако, для отверждения стабилизированных частицами геополимерных пен с закрытыми порами требуются высокое значение рН, составляющее приблизительно 14, что вызывает проблемы в отношении техники безопасности и применения. Кроме того, стоимость сырья геополимерных пен является довольно высокой.As non-combustible insulating materials, inorganic foams based on activated aluminosilicates (geopolymers) are of particular interest. Particle-stabilized closed-cell geopolymer foams have been found to have advantageous properties, in particular in terms of dry density, compressive strength, and airflow resistance, over surfactant-stabilized closed-cell geopolymer foams. At the same time, comparable thermal conductivity can be obtained. However, particle-stabilized closed cell geopolymer foams require a high pH of approximately 14 to cure, which causes safety and application problems. In addition, the cost of raw materials for geopolymer foams is quite high.

Соответственно, задача настоящего изобретения состояла в том, чтобы обеспечить неорганические пены с закрытыми порами с сопоставимыми или улучшенными свойствами, по сравнению с геополимерными пенами, и в то же время обеспечить, чтобы процесс их изготовления не требовал такого высокого значения рН. Кроме того, задача настоящего изобретения состояла в том, чтобы обеспечить указанную неорганическую пену с более низкой стоимостью сырья. В частности, задача состояла в том, чтобы обеспечить неорганические пены, которые демонстрируют удовлетворяющую требованиям теплопроводность в сочетании с высоким пределом прочности при сжатии, с низкой плотностью в сухом состоянии, а также обеспечить безопасный способ изготовления таких неорганических пен. Кроме того, задача также состояла в том, чтобы повысить сопротивление неорганических пен воздушному потоку, по сравнению с геополимерными пенами.Accordingly, it has been an object of the present invention to provide closed cell inorganic foams with comparable or improved properties compared to geopolymer foams, while at the same time ensuring that their manufacturing process does not require such a high pH value. Moreover, it was an object of the present invention to provide said inorganic foam with a lower raw material cost. In particular, the object has been to provide inorganic foams that exhibit satisfactory thermal conductivity combined with high compressive strength, low dry density, and to provide a safe method for making such inorganic foams. In addition, the goal was also to increase the resistance of inorganic foams to airflow compared to geopolymer foams.

Неожиданно было выявлено, что указанные выше задачи могут быть достигнуты с помощью настоящего изобретения, которое описано далее.Surprisingly, it was found that the above objects can be achieved using the present invention, which is described below.

В частности, было обнаружено, что посредством объединения (I) по меньшей мере одной группы неорганических частиц, (II) по меньшей мере одного амфифильного соединения, и (III) по меньшей мере одной смеси неорганических вяжущих веществ, содержащей по меньшей мере одну смесь сульфоалюмината кальция и необязательно по меньшей мере одно дополнительное неорганическое вяжущее вещество, выбранное из группы, состоящей из гидравлических вяжущих веществ, вяжущих веществ со скрытыми гидравлическими свойствами, пуццолановых вяжущих веществ, и их смесей, можно получить неорганические пены, без промежуточного образования состава неорганической пены с высоким значением рН. Напротив, значение рН состава неорганической пены может сохраняться ниже 12, что является преимуществом в отношении техники безопасности и нормативных и законодательных ограничений, а также в отношении совместимости добавок (например, пластификаторов) с составом неорганической пены. В результате указанного, получают стабильные неорганические пены с мелкозернистой и однородной структурой с закрытыми порами. Кроме того, неорганические пены в соответствии с изобретением демонстрируют удовлетворяющую требованиям теплопроводность в сочетании с высоким пределом прочности при сжатии, с низкой плотностью в сухом состоянии, а также очень высокое сопротивление воздушному потоку.In particular, it has been found that by combining (I) at least one group of inorganic particles, (II) at least one amphiphilic compound, and (III) at least one mixture of inorganic binders containing at least one mixture of sulfoaluminate calcium and optionally at least one additional inorganic binder selected from the group consisting of hydraulic binders, latent hydraulic binders, pozzolanic binders, and mixtures thereof, inorganic foams can be formed without intermediate formation of a high inorganic foam formulation. pH value. In contrast, the pH value of the inorganic foam formulation can be maintained below 12, which is advantageous with respect to safety and regulatory and legal restrictions, as well as the compatibility of additives (eg, plasticizers) with the inorganic foam formulation. As a result of this, stable inorganic foams with a fine-grained and homogeneous structure with closed pores are obtained. In addition, the inorganic foams according to the invention exhibit satisfactory thermal conductivity combined with high compressive strength, low dry density, and very high airflow resistance.

В одном варианте осуществления, настоящее изобретение относится к способу получения неорганической пены, содержащему стадииIn one embodiment, the present invention relates to a process for producing an inorganic foam, comprising the steps

(1) смешивания(1) mixing

(I) по меньшей мере одной группы неорганических частиц;(I) at least one group of inorganic particles;

(II) по меньшей мере одного амфифильного соединения;(II) at least one amphiphilic compound;

(III) по меньшей мере одной смеси неорганических вяжущих веществ, которая содержит(III) at least one mixture of inorganic binders, which contains

(IIIa) по меньшей мере одну смесь сульфоалюмината кальция, и необязательно(IIIa) at least one mixture of calcium sulfoaluminate, and optionally

(IIIб) по меньшей мере одно дополнительное неорганическое вяжущее вещество, выбранное из группы, состоящей из гидравлических вяжущих веществ, вяжущих веществ со скрытыми гидравлическими свойствами, пуццолановых вяжущих веществ, и их смесей;(IIIb) at least one additional inorganic binder selected from the group consisting of hydraulic binders, latent hydraulic binders, pozzolanic binders, and mixtures thereof;

(IV) воды; и необязательно(iv) water; and optional

(V) по меньшей мере одной добавки; и(V) at least one additive; and

(2) вспенивания полученного состава пены посредством химического, физического или механического вспенивания.(2) foaming the resulting foam composition through chemical, physical or mechanical foaming.

CN 105645887А раскрывает высокоэффективный строительный огнезащитный волокнистый материал, который получают, из расчета массы, из 7-13 частей огнезащитного синергического вещества оксида сурьмы, 4-8 частей каолина, 0,7-1,6 частей антисептического средства, 10-14 частей зольной пыли, 4-7 частей волокнистой массы пшеничной соломы, 10-20 частей волокон китайской крапивы, 3-5 частей древесного угля из соломы, 8-13 частей этоксилата вторичного спирта, 0,5-1,2 части бромида цетилтриметиламмония, 2-4 частей ингибитора окисления, 0,8-1,4 части пластификатора, 4-7 частей эпоксипропилметакрилата, 0,3-0,6 части пропилгаллата, 2-4 частей оксида кальция, 0,5-1,4 части парафина, 18-26 частей вспененного сульфоалюминатного цемента, 3-5 частей отверждающего вещества на основе лития, 4-6 частей композитного стабилизатора, и 7-13 частей карбоната кальция. В отличие от этого, в настоящем изобретении вспененный сульфоалюминатный цемент не применяют.Весь состав пены в соответствии с настоящим изобретением вспенивают в конце посредством химического, физического или механического вспенивания.CN 105645887A discloses a high performance building fire retardant fibrous material which is prepared, by weight, from 7-13 parts antimony oxide fire retardant synergy, 4-8 parts kaolin, 0.7-1.6 parts antiseptic, 10-14 parts fly ash , 4-7 parts of wheat straw pulp, 10-20 parts of Chinese nettle fibers, 3-5 parts of straw charcoal, 8-13 parts of secondary alcohol ethoxylate, 0.5-1.2 parts of cetyltrimethylammonium bromide, 2-4 parts oxidation inhibitor, 0.8-1.4 parts of plasticizer, 4-7 parts of epoxypropyl methacrylate, 0.3-0.6 parts of propyl gallate, 2-4 parts of calcium oxide, 0.5-1.4 parts of paraffin, 18-26 parts foamed sulfoaluminate cement, 3-5 parts lithium hardener, 4-6 parts composite stabilizer, and 7-13 parts calcium carbonate. In contrast, foamed sulfoaluminate cement is not used in the present invention. The entire foam composition according to the present invention is foamed at the end by chemical, physical or mechanical foaming.

US 2014/0272376 А1 раскрывает суспензию, применяемую для образования продукта, суспензия при этом содержит: (а) воду; б) вяжущие частицы; (в) пузырьки воздуха со стенками, образованными водой; и (г) агенты модифицирования поверхности, пригодные для модифицирования поверхности по меньшей мере некоторого количества вяжущих частиц, таким образом, что модифицированные частицы в достаточной степени стабилизируют пузырьки воздуха, в результате чего в продукте образуются воздушные пустоты. При этом вяжущие частицы представляют собой частицы, которые содержат штукатурный гипс, дигидрат сульфата кальция, портландцемент, зольную пыль, или их комбинации. В отличие от этого, в настоящем изобретении вяжущие смеси, которые определены в US 2014/0272376 А1, не применяются.US 2014/0272376 A1 discloses a suspension used to form a product, the suspension contains: (a) water; b) binder particles; (c) air bubbles with walls formed by water; and (d) surface modifying agents useful for modifying the surface of at least some of the binder particles such that the modified particles sufficiently stabilize air bubbles to form air voids in the product. In this case, the binder particles are particles that contain stucco, calcium sulfate dihydrate, Portland cement, fly ash, or combinations thereof. In contrast, in the present invention, binder mixtures as defined in US 2014/0272376 A1 are not used.

В другом варианте осуществления, настоящее изобретение относится к неорганической пене, которую можно получить посредством способа в соответствии с настоящим изобретением.In another embodiment, the present invention relates to inorganic foam, which can be obtained through the method in accordance with the present invention.

В еще другом варианте осуществления, настоящее изобретение относится к неорганической пене, содержащейIn yet another embodiment, the present invention relates to an inorganic foam containing

(I) по меньшей мере одну группу неорганических частиц;(I) at least one group of inorganic particles;

(II) по меньшей мере одно амфифильное соединение;(II) at least one amphiphilic compound;

(III) по меньшей мере одну смесь неорганических вяжущих веществ, которая содержит(III) at least one mixture of inorganic binders, which contains

(IIIa) по меньшей мере одну смесь сульфоалюмината кальция, и необязательно(IIIa) at least one mixture of calcium sulfoaluminate, and optionally

(IIIб) по меньшей мере одно дополнительное неорганическое вяжущее вещество, выбранное из группы, состоящей из гидравлических вяжущих веществ, вяжущих веществ со скрытыми гидравлическими свойствами, пуццолановых вяжущих веществ, и их смесей.(IIIb) at least one additional inorganic binder selected from the group consisting of hydraulic binders, latent hydraulic binders, pozzolanic binders, and mixtures thereof.

(IV) воду; и необязательно(IV) water; and optional

(V) по меньшей мере одну добавку.(V) at least one additive.

В еще другом варианте осуществления, настоящее изобретение относится к пористому материалу, который можно получить посредством отверждения и необязательно сушки неорганической пены, которая определена в этой заявке.In yet another embodiment, the present invention relates to a porous material that can be obtained by curing and optionally drying inorganic foam, as defined in this application.

В еще другом варианте осуществления, настоящее изобретение относится к композиции для изготовления состава неорганической пены, содержащей в качестве компонентовIn yet another embodiment, the present invention relates to a composition for the manufacture of an inorganic foam composition containing as components

(I) по меньшей мере одну группу неорганических частиц;(I) at least one group of inorganic particles;

(II) по меньшей мере одно амфифильное соединение;(II) at least one amphiphilic compound;

(III) по меньшей мере одну смесь неорганических вяжущих веществ, которая содержит(III) at least one mixture of inorganic binders, which contains

(IIIa) по меньшей мере одну смесь сульфоалюмината кальция, и необязательно(IIIa) at least one mixture of calcium sulfoaluminate, and optionally

(IIIб) по меньшей мере одно дополнительное неорганическое вяжущее вещество, выбранное из группы, состоящей из гидравлических вяжущих веществ, вяжущих веществ со скрытыми гидравлическими свойствами, пуццолановых вяжущих веществ, и их смесей;(IIIb) at least one additional inorganic binder selected from the group consisting of hydraulic binders, latent hydraulic binders, pozzolanic binders, and mixtures thereof;

гдеwhere

компоненты (I), (II), и (III) присутствуют по отдельности; или компоненты (I) и (II) присутствуют в виде смеси и компонент (III) присутствует отдельно; илиcomponents (I), (II), and (III) are present separately; or components (I) and (II) are present as a mixture and component (III) is present separately; or

компоненты (I), (II) и (III) присутствуют в виде смеси.components (I), (II) and (III) are present as a mixture.

Настоящее изобретение далее проиллюстрировано с помощью Фигур 1, 2, 3 и 4. Фигура 1 представлена для целей сравнения, и показывает изображение стабилизированной поверхностно-активным веществом геополимерной пены со структурой с открытыми порами. Фигура 2 также представлена для целей сравнения, и показывает изображение стабилизированной частицами геополимерной пены, преимущественно со структурой с закрытыми порами. Фигура 3 показывает изображение стабилизированной частицами неорганической пены в соответствии с настоящим изобретением, где смесь неорганических вяжущих веществ содержит только смесь сульфоалюмината кальция, и не содержит дополнительных неорганических вяжущих веществ. Фигура 4 показывает изображение стабилизированной частицами неорганической пены в соответствии с настоящим изобретением, где смесь неорганических вяжущих веществ содержит смесь сульфоалюмината кальция и смесь метакаолина и зольной пыли в качестве дополнительных неорганических вяжущих веществ. На всех Фигурах масштабная линейка с нижней левой стороны составляет 2 мм.The present invention is further illustrated with Figures 1, 2, 3 and 4. Figure 1 is presented for comparison purposes, and shows an image of a surfactant-stabilized geopolymer foam with an open cell structure. Figure 2 is also presented for comparison purposes, and shows an image of a particle-stabilized geopolymer foam, preferably with a closed cell structure. Figure 3 shows an image of a particle-stabilized inorganic foam in accordance with the present invention, where the mixture of inorganic binders contains only a mixture of calcium sulfoaluminate, and does not contain additional inorganic binders. Figure 4 shows an image of a particle-stabilized inorganic foam according to the present invention, where the mixture of inorganic binders contains a mixture of calcium sulfoaluminate and a mixture of metakaolin and fly ash as additional inorganic binders. On all Figures, the scale bar on the lower left side is 2 mm.

В связи с вариантами осуществления настоящего изобретения актуальны следующие определения.In connection with embodiments of the present invention, the following definitions are relevant.

Термин "приблизительно" в отношении измеряемой величины относится к нормальным отклонениям указанной измеряемой величины. Такие отклонения зависят от точности измерительного прибора, или же они зависят от статистических отклонений, ожидаемых специалистом в данной области. Необходимо понимать, что термин "приблизительно" означает отклонение, составляющее ±15%, предпочтительно ±10%, более предпочтительно ±5%.The term "approximately" in relation to the measurand refers to the normal deviations of the specified measurand. Such deviations depend on the accuracy of the measuring instrument, or they depend on the statistical deviations expected by a person skilled in the art. It is to be understood that the term "about" means a deviation of ±15%, preferably ±10%, more preferably ±5%.

Термин "мас. %" относится к соотношению массы соответствующего компонента по отношению к сумме массы всех компонентов в процентах, за исключением воды, если не указано иное. Термин об. % относится к соотношению объема соответствующего компонента по отношению к сумме объема всех компонентов в процентах.The term "wt.%" refers to the ratio of the weight of the respective component in relation to the sum of the weight of all components in percent, except for water, unless otherwise indicated. The term vol. % refers to the ratio of the volume of the respective component in relation to the sum of the volume of all components in percent.

Значение термина "содержащий" необходимо толковать как такой, который охватывает все конкретно упомянутые признаки, а также необязательные, дополнительные, не указанные признаки, тогда как термин "состоящий из" включает только те признаки, которые указаны. Кроме того, предполагается, что в каждом конкретном случае сумма всех процентов указанных и не указанных составляющих компонентов состава в соответствии с изобретением всегда составляет 100%.The meaning of the term "comprising" is to be construed to include all of the features specifically mentioned, as well as optional, additional, non-specified features, while the term "consisting of" includes only those features that are specified. In addition, it is assumed that in each case the sum of all percentages of the specified and not specified constituent components of the composition in accordance with the invention is always 100%.

В контексте способа получения неорганической пены, самой неорганической пены, пористого материала, который можно получить посредством отверждения и необязательно сушки неорганической пены, а также композиции для изготовления состава неорганической пены в соответствии с настоящим изобретением, актуальны следующие определения.In the context of the method for producing an inorganic foam, the inorganic foam itself, the porous material that can be obtained by curing and optionally drying the inorganic foam, and the composition for making the inorganic foam composition in accordance with the present invention, the following definitions are relevant.

В общем, существует разница между терминами "состав неорганической пены" и "неорганическая пена". Состав неорганической пены можно изготовить из подходящей композиции для изготовления состава неорганической пены, которая определена в этой заявке, посредством добавления воды и необязательно по меньшей мере одной добавки. Затем состав неорганической пены может применяться для получения неорганической пены посредством механического, физического или химического вспенивания. Свежеприготовленную неорганическую пену необходимо отличать от отвержденной неорганической пены, то есть, пористого материала, который можно получить из свежеприготовленной неорганической пены посредством отверждения, и необязательно сушки. Пока не будет указано иное, термин "неорганическая пена", как его используют в этой заявке, относится к свежеприготовленной неорганической пене, а термин "пористый материал" относится к отвержденной и необязательно высушенной неорганической пене.In general, there is a difference between the terms "inorganic foam composition" and "inorganic foam". An inorganic foam formulation can be made from a suitable inorganic foam formulation as defined in this application by adding water and optionally at least one additive. The inorganic foam formulation can then be used to produce an inorganic foam through mechanical, physical, or chemical foaming. Freshly prepared inorganic foam must be distinguished from cured inorganic foam, that is, a porous material that can be obtained from freshly prepared inorganic foam by curing, and optionally drying. Unless otherwise indicated, the term "inorganic foam", as used in this application, refers to freshly prepared inorganic foam, and the term "porous material" refers to cured and optionally dried inorganic foam.

Неорганические пены представляют собой трехфазные системы, где одна фаза является газообразной, одна фаза является жидкой, и одна фаза является твердой. Таким образом, необходимо понимать, что неорганическая пена содержит газ. Газообразная фаза присутствует в виде мелких газовых пузырьков, разделенных стенками ячеек, полученных из жидкой и твердой фаз. Стенки ячеек встречаются друг с другом по краям, которые встречаются друг с другом в узлах, тем самым образуя каркасную структуру. Содержание газообразной фазы в неорганической пене может варьироваться в диапазоне от 20 до 99%, предпочтительно от 50 до 98% по объему. Жидкая фаза предпочтительно является водной фазой, так, что неорганическая пена обычно также содержит воду. Однако, вода может частично удаляться во время сушки. Твердая фаза неорганической пены содержит неорганическое вяжущее вещество. Неорганические пены могут быть пенами с открытыми порами или пенами с закрытыми порами. В пенах с закрытыми порами, газ полностью окружен стенками ячейки. Обычно, при той же плотности, пены с закрытыми порами являются более высокопрочнымы, чем пены с открытыми порами. Соответственно, пены с закрытыми порами являются предпочтительными вследствие своей улучшенной механической стабильности.Inorganic foams are three-phase systems where one phase is gaseous, one phase is liquid, and one phase is solid. Thus, it is to be understood that the inorganic foam contains a gas. The gaseous phase is present in the form of small gas bubbles separated by cell walls derived from the liquid and solid phases. The cell walls meet each other at edges that meet each other at nodes, thereby forming a scaffold structure. The content of the gaseous phase in the inorganic foam may vary from 20 to 99%, preferably from 50 to 98% by volume. The liquid phase is preferably an aqueous phase, so that the inorganic foam usually also contains water. However, water may be partially removed during drying. The solid phase of the inorganic foam contains an inorganic binder. Inorganic foams can be open-cell foams or closed-cell foams. In closed cell foams, the gas is completely surrounded by the cell walls. Generally, at the same density, closed cell foams are higher strength than open cell foams. Accordingly, closed cell foams are preferred due to their improved mechanical stability.

Пористые материалы можно получить из неорганических пен посредством отверждения и необязательно сушки неорганической пены.Porous materials can be obtained from inorganic foams by curing and optionally drying the inorganic foam.

Вода, как обозначено в этой заявке, может относиться к чистой, деионизированной H2O, или к воде, содержащей до 0,1 мас. % примесей и/или солей, например, такой, как обычная водопроводная вода.Water, as indicated in this application, may refer to pure, deionized H 2 O, or water containing up to 0.1 wt. % impurities and/or salts, such as ordinary tap water.

Газовая фаза, которая присутствует в пене, может вводиться посредством механического, физического или химического вспенивания. Неограничивающие примеры газа включают воздух, азот, благородный газ, диоксид углерода, углеводороды, водород, кислород, и их смеси.The gas phase that is present in the foam may be introduced by mechanical, physical or chemical foaming. Non-limiting examples of gases include air, nitrogen, noble gas, carbon dioxide, hydrocarbons, hydrogen, oxygen, and mixtures thereof.

Газовая фаза, которая присутствует в пене, может вводиться посредством механического вспенивания в присутствии соответствующего газа. Механическое вспенивание может, например, осуществляться посредством применения смесительного устройства, или посредством колебательного процесса, или посредством роторно-статорного процесса.The gas phase which is present in the foam can be introduced by means of mechanical foaming in the presence of an appropriate gas. Mechanical foaming can, for example, be carried out by using a mixing device, or by means of an oscillatory process, or by means of a rotor-stator process.

Газовая фаза также может вводиться в пену посредством физического или химического вспенивания, где процесс физического или химического вспенивания подходит для выделения газа. Предпочтительно, применяют вспенивающие вещества, которые испаряются, разлагаются или вступают в реакцию с водой и/или кислотой, в результате чего выделяют газ. Неограничивающие примеры вспенивающих веществ представляют собой пероксиды, такие как пероксид водорода, дибензилпероксид, пероксобензойная кислота, пероксоуксусная кислота, пероксиды щелочных металлов, перхлорная кислота, пероксомоносерная кислота, пероксид дикумила или гидропероксид кумила; изоцианаты, карбонаты и бикарбонаты, такие как СаСО3, Na2CO3, и NaHCO3, которые предпочтительно применяют в комбинации с кислотой, например, неорганической кислотой; металлическими порошками, такими как алюминиевый порошок; азидами, такими как метилазид; гидразидами, такими как n-толуолсульфонилгидразид; гидразином.The gas phase can also be introduced into the foam through physical or chemical foaming, where the physical or chemical foaming process is suitable for gas release. Preferably, blowing agents are used which vaporize, decompose or react with water and/or acid to produce a gas. Non-limiting examples of blowing agents are peroxides such as hydrogen peroxide, dibenzyl peroxide, peroxobenzoic acid, peroxoacetic acid, alkali metal peroxides, perchloric acid, peroxomonosulfuric acid, dicumyl peroxide, or cumyl hydroperoxide; isocyanates, carbonates and bicarbonates such as CaCO 3 , Na 2 CO 3 , and NaHCO 3 , which are preferably used in combination with an acid, eg an inorganic acid; metal powders such as aluminum powder; azides such as methyl azide; hydrazides such as p-toluenesulfonyl hydrazide; hydrazine.

Химическое вспенивание может достигаться посредством применения катализатора. Подходящие катализаторы предпочтительно содержат катионы Mn2+, Mn4+, Mn7+или Fe3+. В качестве альтернативы, в качестве катализатора может применяться фермент каталаза. Неограничивающие примеры подходящих катализаторов включают MnO2 и KMnO4. Такие катализаторы предпочтительно применяют в комбинации со вспенивающими веществами на основе пероксида.Chemical foaming can be achieved through the use of a catalyst. Suitable catalysts preferably contain Mn 2+ , Mn 4+ , Mn 7+ or Fe 3+ cations . Alternatively, the enzyme catalase can be used as a catalyst. Non-limiting examples of suitable catalysts include MnO 2 and KMnO 4 . Such catalysts are preferably used in combination with peroxide based blowing agents.

Дополнительные подробности, касающиеся компонентов, которые применяют в способе получения неорганической пены, неорганической пены, пористого материала, который можно получить посредством отверждения и необязательно сушки неорганической пены, а также композиции для изготовления состава неорганической пены в соответствии с настоящим изобретением, представлены далее.Additional details regarding the components that are used in the method for producing an inorganic foam, an inorganic foam, a porous material that can be obtained by curing and optionally drying an inorganic foam, as well as a composition for making an inorganic foam composition in accordance with the present invention, are presented below.

Термин "неорганические частицы", как его используют в этой заявке, предпочтительно относится к неорганическим частицам, выбранным из группы, состоящей из:The term "inorganic particles" as used in this application preferably refers to inorganic particles selected from the group consisting of:

- Оксидов, которые включают чистые и смешанные оксиды металлов (в частности, оксид алюминия, диоксид кремния, шпинели, оксид церия-гадолиния, оксид циркония, оксид магния, оксид олова, оксид титана и оксид церия);- Oxides, which include pure and mixed metal oxides (in particular alumina, silicon dioxide, spinels, gadolinium cerium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, tin oxide, titanium oxide and cerium oxide);

- Гидроксидов (в частности, гидроксид алюминия, гидроксид кальция, гидроксид магния, в частности, гидроксид алюминия);- Hydroxides (in particular aluminum hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, in particular aluminum hydroxide);

- Карбидов (в частности, карбид кремния, карбид бора);- Carbides (in particular, silicon carbide, boron carbide);

- Нитридов (в частности, нитрид кремния, нитрид бора);- Nitrides (in particular, silicon nitride, boron nitride);

- Фосфатов (в частности, фосфаты кальция, такие как фосфат трикальция, гидроксиапатит);- Phosphates (in particular calcium phosphates such as tricalcium phosphate, hydroxyapatite);

- Карбонатов (в частности, карбонат никеля, карбонат кальция (молотый известняк или осажденный карбонат кальция), карбонат магния);- Carbonates (in particular nickel carbonate, calcium carbonate (ground limestone or precipitated calcium carbonate), magnesium carbonate);

- Силикатов (в частности, диоксид кремния, тонкая кремнеземная пыль, зольная пыль, кварц, измельченное стекло, шлак, силикаты кальция, муллит, кордиерит, глинистые минералы, такие как каолин или бентонит, силикат циркония, цеолиты, диатомитовая земля, в частности, тонкая кремнеземная пыль, глинистые минералы, силикат циркония; в частности, глинистые минералы);- Silicates (in particular silica, fine silica dust, fly ash, quartz, crushed glass, slag, calcium silicates, mullite, cordierite, clay minerals such as kaolin or bentonite, zirconium silicate, zeolites, diatomaceous earth, in particular, fine silica dust, clay minerals, zirconium silicate; in particular clay minerals);

- Сульфатов (в частности, сульфат кальция).- Sulphates (particularly calcium sulfate).

Необходимо понимать, что неорганические частицы (I), приведенные в качестве примера выше, не являются идентичными неорганическим вяжущим веществам IIIa и/или IIIб.It is to be understood that the inorganic particles (I) exemplified above are not identical to the inorganic binders IIIa and/or IIIb.

Предпочтительно, неорганические частицы получают из карбонатов и/или оксидов. Предпочтительные оксиды включают чистые и смешанные оксиды металлов, выбранные из группы, состоящей из оксидов алюминия (которые включают шпинели Al-Mg), диоксидов кремния, диоксидов циркония, и оксидов цинка, в частности, из оксида алюминия, диоксида кремния, и диоксидов циркония. Предпочтительным карбонатом является карбонат кальция.Preferably, the inorganic particles are derived from carbonates and/or oxides. Preferred oxides include pure and mixed metal oxides selected from the group consisting of aluminas (which include Al-Mg spinels), silicas, zirconias, and zinc oxides, in particular alumina, silica, and zirconias. The preferred carbonate is calcium carbonate.

Термин "группа неорганических частиц", как его используют в этой заявке, должен пониматься как ряд неорганических частиц одного типа. Необходимо также понимать, что в соответствии с изобретением может применяться по меньшей мере одна, то есть, одна или большее количество групп неорганических частиц, что означает то, что также могут применяться различные смеси указанных выше неорганических частиц.The term "group of inorganic particles", as used in this application, should be understood as a number of inorganic particles of the same type. It should also be understood that according to the invention, at least one, ie one or more groups of inorganic particles can be used, which means that different mixtures of the above inorganic particles can also be used.

Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере одну группу неорганических частиц выбирают из группы, состоящей из оксидов, гидроксидов, карбидов, нитридов, фосфатов, карбонатов, силикатов, сульфатов, и их смесей.Thus, in a preferred embodiment of the invention, at least one group of inorganic particles is selected from the group consisting of oxides, hydroxides, carbides, nitrides, phosphates, carbonates, silicates, sulfates, and mixtures thereof.

В более предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере одну группу неорганических частиц выбирают из группы, состоящей из частиц кремнезема, частиц глинозема, частиц диоксида циркония, и частиц СаСО3 и их смесей.In a more preferred embodiment, at least one group of inorganic particles is selected from the group consisting of silica particles, alumina particles, zirconia particles, and CaCO 3 particles and mixtures thereof.

Размер частиц по меньшей мере одной группы неорганических частиц может варьироваться в пределах широкого диапазона. Для порошков (первичные частицы), подходящие медианные размеры частиц D50 варьируются от 30 нм до 300 мкм, предпочтительно от 100 нм до 250 мкм, более предпочтительно от 100 нм до 150 мкм, даже более предпочтительно от 100 нм до 100 мкм. В дополнительном варианте осуществления, подходящие размеры частиц варьируются от 100 нм до 10 мкм, предпочтительно от 100 нм до 2 мкм. Было установлено, что распределение частиц по размерам не имеет большого значения. Хорошие пены можно получить как с узким, так и с широким диапазоном распределения частиц по размерам.The particle size of at least one group of inorganic particles may vary within a wide range. For powders (primary particles), suitable median particle sizes D50 range from 30 nm to 300 µm, preferably from 100 nm to 250 µm, more preferably from 100 nm to 150 µm, even more preferably from 100 nm to 100 µm. In a further embodiment, suitable particle sizes range from 100 nm to 10 µm, preferably from 100 nm to 2 µm. It was found that the particle size distribution is not of great importance. Good foams can be obtained with both a narrow and a wide range of particle size distributions.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере одна группа неорганических частиц имеет медианный размер частиц D50, как было установлено посредством метода динамического рассеяния света, находящийся в диапазоне от 30 нм до 300 мкм.In a preferred embodiment of the invention, at least one group of inorganic particles has a median particle size D 50 as determined by dynamic light scattering, ranging from 30 nm to 300 μm.

Термин "размер частиц (Dx)" относится к диаметру распределения частиц, где х % частиц имеют меньший диаметр. Таким образом, размер частиц D50 является медианным размером частиц. Размер частиц Dx, например, может быть установлен посредством методов лазерной дифракции или динамического рассеяния света (DLS). В соответствии с настоящим изобретением предпочтительно применяют динамическое рассеяние света (DLS) в соответствии с международным стандартом ISO 22412:2008. Динамическое рассеяние света (DLS), в некоторых случаях упоминаемое как квазиупругое рассеяние света (QELS), является непроникающим, хорошо известным методом измерения размера и распределения размеров молекул и частиц, обычно в субмикронной области. В настоящем изобретении исследовали частицы, которые были диспергированы в жидкости, предпочтительно в воде или этаноле. Броуновское движение частиц или молекул в суспензии вызывает рассеяние лазерного излучения с различной интенсивностью. Анализ этих флуктуаций интенсивности дает скорость броуновского движения и, следовательно, размер частиц, используя соотношение Стокса-Эйнштейна. Распределение может быть объемным распределением (Dv), поверхностным распределением (Ds), или количественным распределением (Dn). В контексте этой заявки, значение Dx относится к количественному распределению, где х(число) % частиц имеют меньший диаметр.The term "particle size (D x )" refers to the diameter of the distribution of particles, where x % of the particles have a smaller diameter. Thus, the particle size D 50 is the median particle size. The particle size D x , for example, can be determined by laser diffraction or dynamic light scattering (DLS) techniques. In accordance with the present invention, dynamic light scattering (DLS) is preferably used in accordance with the international standard ISO 22412:2008. Dynamic Light Scattering (DLS), sometimes referred to as Quasi Elastic Light Scattering (QELS), is a non-penetrating, well-known technique for measuring the size and size distribution of molecules and particles, typically in the submicron region. The present invention investigated particles that were dispersed in a liquid, preferably water or ethanol. The Brownian motion of particles or molecules in a suspension causes laser radiation to scatter with different intensities. Analysis of these intensity fluctuations gives the speed of Brownian motion and hence the size of the particles using the Stokes-Einstein relation. The distribution may be a volumetric distribution (D v ), a surface distribution (D s ), or a quantitative distribution (D n ). In the context of this application, the value of D x refers to the quantitative distribution, where x(number)% of the particles have a smaller diameter.

Термин "амфифильное соединение" является известным в уровне техники, и относится к органическим соединениям, имеющим не полярную часть (также обозначаемую как хвостовая группа или группа R) и полярную часть (также обозначаемую как головная группа). Соответственно, подходящие амфифильные молекулы содержат хвост, соединенный с головной группой, обычно посредством ковалентных связей. Такие амфифильные молекулы обычно содержат одну хвостовую группу и одну головную группу, но также могут содержать более, чем одну головную группу.The term "amphiphilic compound" is known in the art and refers to organic compounds having a non-polar moiety (also referred to as a tail or R group) and a polar moiety (also referred to as a head group). Accordingly, suitable amphiphilic molecules contain a tail connected to the head group, usually through covalent bonds. Such amphiphilic molecules usually contain one tail group and one head group, but may also contain more than one head group.

Хвостовая группа может быть алифатической (линейной или разветвленной) или циклической (алициклической или ароматической), и может иметь заместителей. Такие заместители представляют собой, например, -CnH2n+1 где n≤8, вторичную -ОН группу, вторичную -NH2 группу, и т.д. Предпочтительные хвостовые группы необязательно представляют собой замещенные линейные углеродные цепи, содержащие от 2 до 8 атомов углерода, более предпочтительно линейные углеродные цепи, содержащие от 2 до 8, от 4 до 8 или от 5 до 8 атомов углерода. В настоящем описании, "вторичная -ОН группа" и "вторичная -NH2 группа" будет означать, что полученная замещенная хвостовая группа представляет собой вторичный спирт или вторичный амин.The tail group may be aliphatic (linear or branched) or cyclic (alicyclic or aromatic), and may have substituents. Such substituents are, for example, -C n H 2n+1 where n≤8, a secondary -OH group, a secondary -NH 2 group, etc. Preferred tail groups are optionally substituted linear carbon chains of 2 to 8 carbon atoms, more preferably linear carbon chains of 2 to 8, 4 to 8, or 5 to 8 carbon atoms. In the present description, "secondary-OH group" and "secondary-NH 2 group" will mean that the resulting substituted tail group is a secondary alcohol or secondary amine.

Головные группы, которые соединены с хвостовой группой, предпочтительно представляют собой ионные группы, ионогенные группы и/или полярные группы. Примеры возможных головных групп и соответствующих солей указаны в Таблице 1 ниже (где хвостовая группа обозначена как R).The head groups that are connected to the tail group are preferably ionic groups, ionic groups and/or polar groups. Examples of possible head groups and corresponding salts are shown in Table 1 below (where the tail group is designated as R).

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Предпочтительные головные группы выбирают из групп карбоновых кислот, галлатов, аминов и сульфонатов. Особенно предпочтительные головные группы выбирают из групп карбоновых кислот (то есть, групп -С(О)ОН), галлатов и аминогрупп, где X предпочтительно представляет Н или метил. Предпочтительной карбоновой кислотой является энантовая кислота (гептановая кислота). Предпочтительным галлатом является бутилгаллат.Предпочтительным амином является гептиламин. Группы карбоновых кислот являются наиболее предпочтительными.Preferred head groups are selected from the groups of carboxylic acids, gallates, amines and sulfonates. Particularly preferred head groups are selected from carboxylic acid groups (ie -C(O)OH groups), gallates and amino groups, where X is preferably H or methyl. The preferred carboxylic acid is enanthic acid (heptanoic acid). The preferred gallate is butyl gallate. The preferred amine is heptylamine. The carboxylic acid groups are most preferred.

Предпочтительно, амфифильные молекулы уменьшают поверхностное натяжение границы раздела воздух-вода до значений, меньших или равных 65 мН/м, для концентраций, меньших или равных 0,5 моль/л.Preferably, the amphiphilic molecules reduce the surface tension of the air-water interface to values less than or equal to 65 mN/m for concentrations less than or equal to 0.5 mol/l.

Предпочтительно, амфифильные молекулы имеют критическую концентрацию мицеллообразования (CMC) выше 10 мкмоль/л, и/или они имеют растворимость выше 1 мкмоль/л.Preferably, the amphiphilic molecules have a critical micelle concentration (CMC) above 10 µmol/l and/or they have a solubility above 1 µmol/l.

Необходимо понимать, что в соответствии с изобретением может применяться по меньшей мере одно, то есть, одно или большее количество составляющих амфифильных соединений, что означает то, что также могут применяться различные смеси определенных выше амфифильных соединений.It is to be understood that at least one, ie one or more of the constituent amphiphilic compounds can be used according to the invention, which means that various mixtures of the amphiphilic compounds defined above can also be used.

Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере одно амфифильное соединение представляет собой амфифильные соединения по меньшей мере с одной полярной головной группой и по меньшей мере с одной неполярной хвостовой группой,Thus, in a preferred embodiment of the invention, at least one amphiphilic compound is an amphiphilic compound with at least one polar head group and at least one non-polar tail group,

где по меньшей мере одну головную группу выбирают из группы, состоящей из фосфатов, фосфонатов, сульфатов, сульфонатов, спиртов, аминов, амидов, пирролидинов, галлатов, и карбоновых кислот;where at least one head group is selected from the group consisting of phosphates, phosphonates, sulfates, sulfonates, alcohols, amines, amides, pyrrolidines, gallates, and carboxylic acids;

и где по меньшей мере одну хвостовую группу выбирают из алифатической или ароматической или циклической группы, содержащие от 2 до 8 атомов углерода, где атомы углерода являются необязательно замещены одним или большим количеством, одинаковых или разных заместителей, выбранных из C18-алкила, вторичной -ОН группы, и вторичной -NH2 группы.and where at least one tail group is selected from an aliphatic or aromatic or cyclic group containing from 2 to 8 carbon atoms, where the carbon atoms are optionally substituted with one or more, the same or different substituents selected from C 1 -C 8 -alkyl , a secondary -OH group, and a secondary -NH 2 group.

В более предпочтительном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере одно амфифильное соединение представляет собой амфифильные соединения по меньшей мере с одной головной группой, выбранной из группы, состоящей из карбоновых кислот, галлатов и аминов, и по меньшей мере с одной хвостовой группой, выбранной из алифатических групп, содержащие от 2 до 8 атомов углерода.In a more preferred embodiment of the invention, at least one amphiphilic compound is an amphiphilic compound with at least one head group selected from the group consisting of carboxylic acids, gallates and amines, and at least one tail group selected from aliphatic groups containing from 2 to 8 carbon atoms.

Необходимо понимать, что в результате объединения неорганических частиц, которые определены в этой заявке, с амфифильными соединениями, которые определены в этой заявке, образуются гидрофобизированные неорганические частицы. Термин "гидрофобизированные неорганические частицы" относится к неорганическим частицам, где поверхность частицы модифицирована амфифильными молекулами, в результате чего уменьшаются гидрофильные свойства неорганических частиц. Модификация поверхности в этом контексте означает, что амфифильные соединения адсорбируют на поверхности частицы.It should be understood that by combining the inorganic particles as defined in this application with the amphiphilic compounds as defined in this application, hydrophobized inorganic particles are formed. The term "hydrophobized inorganic particles" refers to inorganic particles, where the surface of the particle is modified with amphiphilic molecules, as a result of which the hydrophilic properties of the inorganic particles are reduced. Surface modification in this context means that amphiphilic compounds are adsorbed on the particle surface.

В предпочтительном варианте осуществления, количество амфифильного соединения на поверхности неорганической частицы составляет от 0,5 до 160 мкмоль/м2, предпочтительно от 10 до 140 мкмоль/м2, более предпочтительно от 20 до 120 мкмоль/м2, и в частности, от 40 до 100 мкмоль/м2. В другом предпочтительном варианте осуществления, неорганические частицы представлены в количестве, составляющем от 0,1 до 25 мас. %, относительно количества по меньшей мере одной смеси неорганических вяжущих веществ, которое предпочтительно составляет 0,25-15 мас. %, более предпочтительно 0,5-15 мас. % и в частности, 1-15 мас. %.In a preferred embodiment, the amount of amphiphilic compound on the surface of the inorganic particle is from 0.5 to 160 µmol/m 2 , preferably from 10 to 140 µmol/m 2 , more preferably from 20 to 120 µmol/m 2 , and in particular from 40 to 100 µmol/m 2 . In another preferred embodiment, the inorganic particles are present in an amount ranging from 0.1 to 25 wt. %, relative to the amount of at least one mixture of inorganic binders, which is preferably 0.25-15 wt. %, more preferably 0.5-15 wt. % and in particular 1-15 wt. %.

Гидрофобизированные неорганические частицы являются подходящими для стабилизации неорганических пен на основе смеси неорганических вяжущих веществ, которые определены в этой заявке. В предпочтительном варианте осуществления, соотношение массы воды к массе смеси неорганических вяжущих веществ в составе пены составляет от 0,1 до 2,0, предпочтительно от 0,2 до 1,5, более предпочтительно от 0,3 до 1,2, и в частности, от 0,3 до 1.Hydrophobized inorganic particles are suitable for stabilizing inorganic foams based on a mixture of inorganic binders as defined in this application. In a preferred embodiment, the ratio of the mass of water to the mass of the mixture of inorganic binders in the foam composition is from 0.1 to 2.0, preferably from 0.2 to 1.5, more preferably from 0.3 to 1.2, and in in particular, from 0.3 to 1.

Неорганические вяжущие вещества представляют собой неорганические соединения, которые затвердевают в водной среде (гидравлические) или в присутствии воздуха (негидравлические). Например, портландцемент представляет собой гидравлическое неорганическое вяжущее вещество, тогда как гипс представляет собой негидравлическое вяжущее вещество. Вяжущее вещество со скрытыми гидравлическими свойствами относится к вяжущему веществу, которое становится гидравлическим только под воздействием щелочного активатора.Inorganic binders are inorganic compounds that harden in an aqueous medium (hydraulic) or in the presence of air (non-hydraulic). For example, Portland cement is a hydraulic inorganic binder, while gypsum is a non-hydraulic binder. Latent hydraulic binder refers to a binder that only becomes hydraulic when exposed to an alkaline activator.

В контексте настоящего изобретения применяют смесь неорганических вяжущих веществ (III), которая содержит по меньшей мере одну смесь сульфоалюмината кальция (IIIa), и необязательно по меньшей мере одно дополнительное неорганическое вяжущее вещество (IIIб), выбранное из группы, состоящей из гидравлических вяжущих веществ, вяжущих веществ со скрытыми гидравлическими свойствами, пуццолановых вяжущих веществ, и их смесей.In the context of the present invention, a mixture of inorganic binders (III) is used, which contains at least one mixture of calcium sulfoaluminate (IIIa), and optionally at least one additional inorganic binder (IIIb), selected from the group consisting of hydraulic binders, binders with latent hydraulic properties, pozzolanic binders, and mixtures thereof.

По меньшей мере одна смесь неорганических вяжущих веществ в соответствии с настоящим изобретением содержит по меньшей мере одну смесь сульфоалюмината кальция (IIIa). Термин "смесь сульфоалюмината кальция" относится к смеси, которая, в результате контакта с водой, может образовывать фазу сульфоалюмината кальция, такую как эттрингит ((СаО)3(Al2O3)(CaSO4)3×30-32H2O).At least one mixture of inorganic binders in accordance with the present invention contains at least one mixture of calcium sulfoaluminate (IIIa). The term "calcium sulfoaluminate mixture" refers to a mixture which, upon contact with water, can form a calcium sulfoaluminate phase such as ettringite ((CaO) 3 (Al 2 O 3 )(CaSO 4 ) 3 ×30-32H 2 O) .

Такая смесь сульфоалюмината кальция может содержать, например:Such a mixture of calcium sulfoaluminate may contain, for example:

а) йелимит (4СаО×3Al2O3×SO3) и необязательно белит (2СаО×SiO2), иa) yelimite (4CaO×3Al 2 O 3 ×SO 3 ) and optionally belite (2CaO×SiO 2 ), and

б) ангидрит (CaSO4) и/или полугидрат сульфата кальция (CaSO4×0,5H2O) и/или гипс (CaSO4×2 H2O),b) anhydrite (CaSO 4 ) and/or calcium sulfate hemihydrate (CaSO 4 × 0.5H 2 O) and/or gypsum (CaSO 4 × 2 H 2 O),

в массовом соотношении а):б), которое составляет от 90:10 до 60:40, предпочтительно 80:20-65:35.in a weight ratio a):b), which is from 90:10 to 60:40, preferably 80:20-65:35.

Смесь сульфоалюмината кальция имеет типичный расчетный оксидный состав, который приблизительно является следующим:The calcium sulfoaluminate mixture has a typical calculated oxide composition which is approximately as follows:

5-35 мас. % SO3 5-35 wt. % SO3

30-60 мас. % СаО30-60 wt. % CaO

0-30 мас. % SiO2 0-30 wt. % SiO2

5-35 мас. % Al2O3,5-35 wt. % Al 2 O 3 ,

предпочтительноpreferably

10-30 мас. % SO3 10-30 wt. % SO3

30-50 мас. % СаО30-50 wt. % CaO

0-20 мас. % SiO2 0-20 wt. % SiO2

15-35 мас. % Al2O3,15-35 wt. % Al 2 O 3 ,

и более предпочтительноand more preferably

17-27 мас. % SO3 17-27 wt. % SO3

37-47 мас. % СаО37-47 wt. % CaO

5-15 мас. % SiO2 5-15 wt. % SiO2

20-30 мас. % Al2O3.20-30 wt. % Al 2 O 3 .

По меньшей мере одна смесь неорганических вяжущих веществ в соответствии с настоящим изобретением может необязательно дополнительно содержать по меньшей мере одно дополнительное неорганическое вяжущее вещество (IIIб), выбранное из группы, состоящей из гидравлических вяжущих веществ, вяжущих веществ со скрытыми гидравлическими свойствами, пуццолановых вяжущих веществ, и их смесей.The at least one inorganic binder mixture according to the present invention may optionally further comprise at least one additional inorganic binder (IIIb) selected from the group consisting of hydraulic binders, latent hydraulic binders, pozzolanic binders, and their mixtures.

Термины "вяжущее вещество со скрытыми гидравлическими свойствами" и "пуццолановое вяжущее вещество" относятся к системам неорганического вяжущего вещества, называемым, среди прочего, "геополимерами". Геополимеры описаны в качестве примера в US 4 349 386, WO 85/03699 и US 4 472 199.The terms "latent hydraulic binder" and "pozzolanic binder" refer to inorganic binder systems referred to inter alia as "geopolymers". Geopolymers are described by way of example in US 4 349 386, WO 85/03699 and US 4 472 199.

Геополимеры представляют собой вяжущие вещества, которые, как правило, основаны на SiO2 и/или Al2O3, такие как поли(сиалат), поли(силоксо), поли(сиалат-силоксо), или поли(сиалат-дисилоксо), которые затвердевают в щелочной водной среде. Сиалат представляет собой сокращение кремний-оксо-алюминия. Геополимеры подобны цеолиту, однако, их микроструктура является аморфной, а не кристаллической. Указанные вяжущие вещества также могут содержать соединения на основе Fe2O3, TiO2, СаО, MgO, NaO, или K2O. Чистые геополимеры, как правило, имеют низкое содержание кальция. WO 2011/064005 А1 описывает систему неорганических вяжущих веществ, которая содержит от 12 до 25% по массе СаО, и которая позволяет изготавливать химические строительные продукты, которые устойчивы к химическому воздействию. Дополнительные неограничивающие примеры геополимеров содержат кремнеземную пыль, метакаолин, алюмосиликаты, зольную пыль, активированную глину, пуццоланы, или их смеси. Пуццоланы представляют собой кремнеземсодержащие или кремнеземсодержащие и глиноземсодержащие соединения.Geopolymers are binders that are generally based on SiO 2 and/or Al 2 O 3 , such as poly(sialate), poly(siloxo), poly(sialate-siloxo), or poly(sialate-disiloxo), which harden in an alkaline aqueous medium. Sialat is a contraction of silicon-oxo-aluminum. Geopolymers are similar to zeolite, however, their microstructure is amorphous rather than crystalline. Said binders may also contain compounds based on Fe 2 O 3 , TiO 2 , CaO, MgO, NaO, or K 2 O. Pure geopolymers generally have a low calcium content. WO 2011/064005 A1 describes an inorganic binder system which contains 12 to 25% by weight of CaO and which makes it possible to produce chemical building products that are resistant to chemical attack. Additional non-limiting examples of geopolymers include silica dust, metakaolin, aluminosilicates, fly ash, activated clay, pozzolans, or mixtures thereof. Pozzolans are silica-containing or silica-containing and alumina-containing compounds.

Для целей настоящего изобретения, "вяжущее вещество со скрытыми гидравлическими свойствами" предпочтительно представляет собой вяжущее вещество, в котором молярное соотношение (СаО+MgO): SiO2 составляет от 0,8 до 2,5, и в частности, от 1,0 до 2,0. Как правило, упомянутые выше вяжущие вещества со скрытыми гидравлическими свойствами могут быть выбраны из промышленного и/или синтетического шлака, в частности, из доменного шлака, фосфористого шлака электротермической плавки, сталеплавильного шлака и их смесей, и "пуццолановые вяжущие вещества", как правило, могут быть выбраны из аморфного кремнезема, предпочтительно осажденного кремнезема, пирогенного кремнезема и кремнеземной пыли, измельченного стекла, метакаолина, алюмосиликатов, зольной пыли, предпочтительно зольной пыли бурого угля и зольной пыли каменного угля, природных пуццоланов, таких как туф, трасс и вулканический пепел, природные и синтетические цеолиты и их смеси.For the purposes of the present invention, a "latent hydraulic binder" is preferably a binder in which the molar ratio (CaO+MgO):SiO 2 is from 0.8 to 2.5, and in particular from 1.0 to 2.0. Generally, the latent hydraulic binders mentioned above can be selected from industrial and/or synthetic slags, in particular blast furnace slag, electrothermal smelting phosphorus slag, steelmaking slag and mixtures thereof, and "pozzolanic binders" are generally can be selected from amorphous silica, preferably precipitated silica, pyrogenic silica and silica dust, ground glass, metakaolin, aluminosilicates, fly ash, preferably lignite fly ash and coal fly ash, natural pozzolans such as tuff, trass and volcanic ash, natural and synthetic zeolites and mixtures thereof.

Как его используют в этой заявке, термин "шлак" относится к побочному продукту процесса плавки, или к синтетическому шлаку. Основное применение процесса плавки состоит в превращении руды, скрапа или смеси материалов, содержащих разные металлы, в форму, из которой желательные металлы могут сниматься в виде металлического слоя и нежелательные оксиды металлов, например, силикаты, глинозем, и т.д. остаются в виде шлака.As used in this application, the term "slag" refers to a by-product of the smelting process, or synthetic slag. The main application of the smelting process is to convert an ore, scrap or mixture of materials containing different metals into a form from which the desired metals can be removed as a metal layer and unwanted metal oxides, e.g. silicates, alumina, etc. remain in the form of sludge.

Доменный шлак (BFS) образуется в качестве побочного продукта во время плавки железной руды в доменной печи. Другие материалы представляют собой гранулированный доменный шлак (GBFS) и молотый гранулированный доменный шлак (GGBFS), которые представляют собой гранулированный доменный шлак, который был мелко измельчен. Молотый гранулированный доменный шлак варьируется в отношении тонкости помола и распределения размера зерна, которые зависят от происхождения и способа обработки, а тонкость помола в данном случае влияет на реакционную способность. Тонкость помола по Блейну используется в качестве параметра для тонкости помола, и обычно имеет порядок величин, составляющий от 200 до 1000 м2 кг-1, предпочтительно от 300 до 500 м2 кг-1. Более тонкий помол дает более высокую реакционную способность. Однако, для целей настоящего изобретения, выражение "доменный шлак" предполагает включение материалов, полученных в результате всех упомянутых уровней обработки, помола, и качественных характеристик (то есть, BFS, GBFS и GGBFS). Как правило, доменный шлак содержит от 30 до 45% по массе СаО, приблизительно 4-17% по массе MgO, приблизительно 30-45% по массе SiO2 и приблизительно 5-15% по массе Al2O3, обычно приблизительно 40% по массе СаО, приблизительно 10% по массе MgO, приблизительно 35% по массе SiO2 и приблизительно 12% по массе Al2O3.Blast furnace slag (BFS) is formed as a by-product during the smelting of iron ore in a blast furnace. Other materials are granulated blast furnace slag (GBFS) and ground granulated blast furnace slag (GGBFS), which are granulated blast furnace slag that has been finely ground. Ground granulated blast-furnace slag varies in terms of fineness and grain size distribution, which depend on the origin and processing method, and the fineness of grinding in this case affects the reactivity. The Blaine fineness is used as a parameter for the fineness of the grind, and is typically on the order of 200 to 1000 m 2 kg -1 , preferably 300 to 500 m 2 kg -1 . Finer grinding results in higher reactivity. However, for the purposes of the present invention, the expression "blast furnace slag" is intended to include materials resulting from all levels of processing, grinding, and quality characteristics mentioned (ie, BFS, GBFS and GGBFS). Typically, blast-furnace slag contains 30 to 45 wt % CaO, about 4-17 wt % MgO, about 30-45 wt % SiO 2 and about 5-15 wt % Al 2 O 3 , typically about 40% by weight CaO, about 10% by weight MgO, about 35% by weight SiO 2 and about 12% by weight Al 2 O 3 .

Аморфный кремнезем предпочтительно представляет собой рентгено-аморфный кремнезем, то есть, кремнезем, в отношении которого метод дифракции рентгеновских лучей на образце из порошка не выявил кристаллического состояния. Содержание SiO2 в аморфном кремнеземе в соответствии с изобретением преимущественно составляет по меньшей мере 80% по массе, предпочтительно по меньшей мере 90% по массе. Осажденный кремнезем получают в промышленном масштабе посредством методов осаждения, используя в качестве сырья жидкое стекло. Осажденный кремнезем, полученный в результате некоторых производственных процессов, также называют силикагелем.The amorphous silica is preferably X-ray amorphous silica, i.e., silica for which the X-ray diffraction method on a powder sample did not reveal a crystalline state. The content of SiO 2 in the amorphous silica according to the invention is preferably at least 80% by weight, preferably at least 90% by weight. Precipitated silica is produced on an industrial scale by precipitation methods using water glass as a raw material. Precipitated silica resulting from certain manufacturing processes is also referred to as silica gel.

Кремнеземная пыль представляет собой тонкодисперсный порошок, преимущественно содержащий порошок аморфного SiO2, и представляет собой побочный продукт производства кремния или ферросилиция. Частицы имеют диаметр, составляющий приблизительно 100 нм, и удельную площадь поверхности, которая составляет от приблизительно 15 до приблизительно 30 м2 г-1.Silica dust is a fine powder, predominantly containing amorphous SiO 2 powder, and is a by-product of silicon or ferrosilicon production. The particles have a diameter of about 100 nm and a specific surface area of about 15 to about 30 m 2 g -1 .

Пирогенный кремнезем получают в результате реакции хлорсиланов, например, тетрахлорида кремния, в пламени водорода/кислорода. Пирогенный кремнезем представляет собой порошок аморфного SiO2 с диаметром частиц от 5 до 50 нм и с удельной площадью поверхности, которая составляет от 50 до 600 м2 г-1.Pyrogenic silica is produced by reacting chlorosilanes, eg silicon tetrachloride, in a hydrogen/oxygen flame. Pyrogenic silica is an amorphous SiO 2 powder with a particle diameter of 5 to 50 nm and a specific surface area of 50 to 600 m 2 g -1 .

Метакаолин получают, когда каолин обезвоживается. В то время, как при температуре от 100 до 200°С каолин выделяет физически связанную воду, при температуре от 500 до 800°С происходит дегидроксилирование, с разрушением структуры решетки и образованием метакаолина (Al2Si2O7). Соответственно, чистый метакаолин содержит приблизительно 54% по массе SiO2 и приблизительно 46% по массе Al2O3.Metakaolin is obtained when kaolin is dehydrated. While at a temperature of 100 to 200°C, kaolin releases physically bound water, at a temperature of 500 to 800°C, dehydroxylation occurs, with the destruction of the lattice structure and the formation of metakaolin (Al 2 Si 2 O 7 ). Accordingly, pure metakaolin contains about 54% by weight SiO 2 and about 46% by weight Al 2 O 3 .

Алюмосиликаты представляют собой минералы, содержащие алюминий, кремний, и кислород, которые могут быть выражены посредством указания на содержание SiO2 и Al2O3. Они являются основным компонентом каолина и других глинистых минералов. Андалузит, кианит, и силлиманит являются встречающимися в природе алюмосиликатными минералами, имеющими состав Al2SiO5.Aluminosilicates are minerals containing aluminum, silicon, and oxygen, which can be expressed by indicating the content of SiO 2 and Al 2 O 3 . They are the main component of kaolin and other clay minerals. Andalusite, kyanite, and sillimanite are naturally occurring aluminosilicate minerals having the composition Al 2 SiO 5 .

Зольная пыль, среди прочего, образуется во время сжигания угля на электростанциях, и содержит мелкие частицы различного состава. Основными компонентами зольной пыли являются оксид кремния, оксид алюминия, и оксид кальция. Зольная пыль класса С (зольная пыль бурого угля) в соответствии с WO 08/012438 содержит приблизительно 10 мас. % СаО, в то время как зольная пыль класса F (зольная пыль каменного угля) содержит менее 8% по массе, предпочтительно менее 4% по массе, и обычно приблизительно 2% по массе СаО.Fly ash, among other things, is formed during the combustion of coal in power plants, and contains fine particles of various compositions. The main components of fly ash are silicon oxide, alumina, and calcium oxide. Fly ash class C (lignite fly ash) in accordance with WO 08/012438 contains approximately 10 wt. % CaO, while class F fly ash (coal fly ash) contains less than 8% by weight, preferably less than 4% by weight, and typically about 2% by weight of CaO.

Обожженный сланец, в частности обожженный горючий сланец, получают при температурах, составляющих приблизительно 800°С, посредством обжига природного сланца и последующего его помола.Burnt shale, in particular burnt oil shale, is produced at temperatures of approximately 800° C. by firing natural shale and then grinding it.

Обзор подходящего сырья для геополимеров можно найти в качестве примера в Caijun Shi, Pavel V. Krivenko, Delia Roy, Alkali Activated Cements and Concretes, Taylor & Francis, London & New York, 2006, стр. 6-63.An overview of suitable raw materials for geopolymers can be found as an example in Caijun Shi, Pavel V. Krivenko, Delia Roy, Alkali Activated Cements and Concretes, Taylor & Francis, London & New York, 2006, pp. 6-63.

В предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере одно дополнительное неорганическое вяжущее вещество выбирают из группы, состоящей из доменного шлака, кремнеземной пыли, метакаолина, алюмосиликатов, зольной пыли, и их смесей. В особенно предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере одно дополнительное неорганическое вяжущее вещество выбирают из группы, состоящей из метакаолина, зольной пыли, и их смесей.In a preferred embodiment, the at least one additional inorganic binder is selected from the group consisting of blast furnace slag, silica dust, metakaolin, aluminosilicates, fly ash, and mixtures thereof. In a particularly preferred embodiment, the at least one additional inorganic binder is selected from the group consisting of metakaolin, fly ash, and mixtures thereof.

При этом является предпочтительным, чтобы композиция, состав неорганической пены, неорганическая пена, и пористый материал в соответствии с настоящим изобретением не содержали дополнительного щелочного активатора. Если, тем не менее, щелочной активатор добавляют в качестве добавки, то предпочтительно выбирать щелочной активатор из гидроксидов щелочных металлов формулы МОН и силикатов щелочных металлов формулы m SiO2×n М2О, где М представляет собой щелочной металл, предпочтительно Li, Na или K или их смесь, и молярное соотношение m:n составляет ≤4,0, предпочтительно ≤3,0, где дополнительное предпочтение отдают значению ≤2,0, и в частности, ≤1,70.While it is preferable that the composition, composition of inorganic foam, inorganic foam, and porous material in accordance with the present invention does not contain additional alkaline activator. If, however, an alkali activator is added as an additive, it is preferable to choose an alkali activator from alkali metal hydroxides of the formula MOH and alkali metal silicates of the formula m SiO 2 × n M 2 O, where M is an alkali metal, preferably Li, Na or K or a mixture thereof, and the m:n molar ratio is ≦4.0, preferably ≦3.0, where ≦2.0 is further preferred, and in particular ≦1.70.

Силикат щелочного металла предпочтительно представляет собой жидкое стекло, особенно предпочтительно водное жидкое стекло, и в частности, натриевое жидкое стекло или калиевое жидкое стекло. Однако, также возможно применять литиевое жидкое стекло или аммониевое жидкое стекло или смесь упомянутых жидких стекол. Соотношение m:n, указанное выше (которое также называют "индексом"), предпочтительно не должно превышаться, поскольку в противном случае реакция компонентов может быть неполной. При этом также возможно применять намного меньшие индексы, например, составляющие приблизительно 0,2. Жидкие стекла с более высокими индексами следует отрегулировать перед их применением до индексов, находящихся в диапазоне в соответствии с изобретением, используя подходящий водный гидроксид щелочного металла.The alkali metal silicate is preferably water glass, particularly preferably aqueous water glass, and in particular sodium water glass or potassium water glass. However, it is also possible to use lithium water glass or ammonium water glass or a mixture of the water glasses mentioned. The m:n ratio indicated above (which is also referred to as "index") should preferably not be exceeded, since otherwise the reaction of the components may not be complete. It is also possible to use much smaller indices, for example, about 0.2. Higher index liquid glasses should be adjusted before use to indices in the range according to the invention using a suitable aqueous alkali metal hydroxide.

Термин "жидкое стекло" относится к силикатам щелочных металлов, которые являются растворимыми в воде. Жидкое стекло можно получить посредством реакции карбонатов щелочных металлов с кварцевым песком (диоксид кремния). Однако, их также можно получить из смеси реакционноспособных кремнеземов с соответствующими водными гидроксидами щелочных металлов. Неограничивающие примеры жидкого стекла содержат Na2SiO3, K2SiO3, и Li2SiO3. В дополнение к безводной форме, также существуют различные гидраты жидкого стекла. Типичные минимальные примеси представляют собой примеси на основе элементов Al, Са, Cr, Cu, Fe, Mg, и Ti. Соотношение щелочного металла к силикату может варьироваться. Это соотношение определяется как молярное соотношение m SiO2 к n М2О, как указано выше. Типичные значения для соотношения m: n составляют значения, меньше 4, меньше 3, меньше 2, или приблизительно 1,7.The term "water glass" refers to alkali metal silicates which are soluble in water. Water glass can be obtained by reacting alkali metal carbonates with quartz sand (silicon dioxide). However, they can also be prepared from a mixture of reactive silicas with the corresponding aqueous alkali metal hydroxides. Non-limiting examples of water glass include Na 2 SiO 3 , K 2 SiO 3 , and Li 2 SiO 3 . In addition to the anhydrous form, there are also various water glass hydrates. Typical minimum impurities are impurities based on the elements Al, Ca, Cr, Cu, Fe, Mg, and Ti. The ratio of alkali metal to silicate may vary. This ratio is defined as the molar ratio of m SiO 2 to n M 2 O, as above. Typical values for the m:n ratio are less than 4, less than 3, less than 2, or about 1.7.

Калиевые жидкие стекла в преимущественном диапазоне индексов в основном продаются в виде водных растворов, поскольку они являются очень гигроскопичными; натриевые жидкие стекла в преимущественном диапазоне индексов также можно приобрести на рынке в виде твердых веществ.Potassium liquid glasses in the predominant range of indices are mainly sold in the form of aqueous solutions, since they are very hygroscopic; soda water glasses in the predominant range of indices are also available on the market in the form of solids.

Содержание твердых веществ водных растворов жидкого стекла, как правило, составляет от 20% по массе до 60% по массе, предпочтительно от 40 до 60% по массе.The solids content of water glass aqueous solutions is generally 20% by weight to 60% by weight, preferably 40 to 60% by weight.

Если применяют щелочной активатор, то предпочтительное количество щелочного активатора составляет от 1 до 55 мас. %, и в частности, от 5 до 25 мас. %.If an alkaline activator is used, the preferred amount of the alkaline activator is from 1 to 55 wt. %, and in particular from 5 to 25 wt. %.

В предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере одна смесь неорганических вяжущих веществ (III) содержит по меньшей мере один цемент (Шв), выбранный из цементов марок СЕМ I, СЕМ II, СЕМ III, СЕМ IV, СЕМ V, в соответствии со стандартом DIN EN 197-1 (11/2011), или цемент на основе алюмината кальция, предпочтительно цемента марки СЕМ I. По меньшей мере один цемент может либо присутствовать в компоненте (IIIa), (IIIб), либо добавляться отдельно.In a preferred embodiment, at least one mixture of inorganic binders (III) contains at least one cement (Cm) selected from CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV, CEM V cements, in accordance with the DIN standard EN 197-1 (11/2011), or calcium aluminate cement, preferably CEM I cement. At least one cement may either be present in component (IIIa), (IIIb) or added separately.

Цемент представляет собой неорганическое, тонко молотое гидравлическое вяжущее вещество. Разные типы цемента классифицируют в соответствии со стандартом DIN EN 197-1 (11/2011) по категориям СЕМ I-V. Указанные разные марки цемента отличаются друг от друга своей устойчивостью к различным агрессивным веществам, и поэтому указанные марки цемента имеют разное применение.Cement is an inorganic, finely ground hydraulic binder. Different types of cement are classified in accordance with DIN EN 197-1 (11/2011) into categories CEM I-V. These different grades of cement differ from each other in their resistance to various aggressive substances, and therefore these grades of cement have different applications.

Цемент марки СЕМ I, который также называют портландцементом, содержит приблизительно 70 мас. % СаО и MgO, приблизительно 20 мас. % SiO2, приблизительно 10 мас. % Al2O3 и Fe2O3. Этот цемент получают посредством помола и обжига известняка, мела и глины. Цемент марки СЕМ II представляет собой портландцемент с низким (приблизительно 6 - приблизительно 20 мас. %) или умеренным (приблизительно 20 - приблизительно 35 мас. %) количеством дополнительных компонентов. Этот цемент может дополнительно включать доменный шлак, пирогенный кремнезем (не более 10 мас. %), природные пуццоланы, природные обожженные пуццоланы, зольную пыль, обожженный сланец, или их смеси. Цемент марки СЕМ III, который также называют шлаковым цементом, состоит из портландцемента, который содержит 36-85 мас. % шлака. Цемент марки СЕМ IV, который также называют пуццолановым цементом, содержит, наряду с портландцементом, 11-65% смесей пуццоланов, тонкой кремнеземной пыли и зольной пыли. Цемент марки СЕМ V, который также называют композитным цементом, наряду с портландцементом, содержит 18-50 мас. % шлака, или смесей природных пуццоланов, обожженных пуццоланов, и зольной пыли. Дополнительно, разные типы марок цемента могут содержать 5 мас. % дополнительных неорганических, тонко молотых веществ.CEM I cement, which is also called Portland cement, contains approximately 70 wt. % CaO and MgO, approximately 20 wt. % SiO 2 , approximately 10 wt. % Al 2 O 3 and Fe 2 O 3 . This cement is obtained by grinding and roasting limestone, chalk and clay. CEM II cement is a Portland cement with low (about 6 to about 20% by weight) or moderate (about 20 to about 35% by weight) additives. This cement may further include blast-furnace slag, fumed silica (not more than 10% by weight), natural pozzolans, natural fired pozzolans, fly ash, fired shale, or mixtures thereof. CEM III cement, which is also called slag cement, consists of Portland cement, which contains 36-85 wt. % slag. CEM IV cement, which is also called pozzolanic cement, contains, along with Portland cement, 11-65% mixtures of pozzolans, fine silica dust and fly ash. CEM V cement, which is also called composite cement, along with Portland cement, contains 18-50 wt. % slag, or mixtures of natural pozzolans, fired pozzolans, and fly ash. Additionally, different types of cement grades may contain 5 wt. % additional inorganic, finely ground substances.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением могут применяться различные добавки. В предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере одну добавку выбирают из группы, состоящей из регулирующих рН веществ, наполнителей, ускорителей, замедлителей, модификаторов реологических свойств, суперпластифицирующих добавок, поверхностно-активных веществ, волокон, жидкого стекла, дополнительных гидрофобизирующих агентов, катализаторов, и их смесей.In addition, various additives may be used in accordance with the present invention. In a preferred embodiment, at least one additive is selected from the group consisting of pH adjusters, fillers, accelerators, retarders, rheology modifiers, superplasticizers, surfactants, fibers, water glass, additional hydrophobising agents, catalysts, and their mixtures.

Модификаторы реологических свойств регулируют вязкость и, таким образом текучесть, и обеспечивают хороший баланс между консистенцией, продолжительностью срока использования и способностью к нанесению. Указанные модификаторы могут представлять собой модификаторы на основе синтетических полимеров (например, акриловых полимеры), целлюлозу, кремнезем, крахмалы или глины.Rheology modifiers control viscosity and thus flowability and provide a good balance between consistency, longevity and spreadability. These modifiers may be synthetic polymers (eg acrylics), cellulose, silica, starches or clays.

Суперпластифицирующие добавки представляют собой полимеры, которые действуют в качестве диспергирующих веществ, с тем, чтобы предотвратить сегрегацию частиц и улучшить реологические свойства и, соответственно, технологичность суспензий. Суперпластифицирующие добавки, как правило, могут подразделяться на четыре категории: лигносульфонаты, меламинсульфонаты, нафталинсульфонаты, и гребенчатые полимеры (например, поликарбоксилатные эфиры, полиароматические эфиры, катионные сополимеры, и их смеси).Superplasticizers are polymers that act as dispersants to prevent particle segregation and improve the rheological properties and thus the processability of the suspensions. Superplasticizers generally fall into four categories: lignosulfonates, melamine sulfonates, naphthalene sulfonates, and comb polymers (eg, polycarboxylate esters, polyaromatic esters, cationic copolymers, and mixtures thereof).

Время отверждения неорганической пены может быть продлено / сокращено посредством добавления определенных соединений, которые называют замедлителями / ускорителями. Замедлители могут подразделяться на группы лигносульфонатов, производных целлюлозы, гидроксилкарбоновых кислот, фосфорорганических соединений, синтетических замедлителей, и неорганических соединений. Неограничивающие примеры замедлителей включают гидроксиэтилцеллюлозу, карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозу, лимонную кислоту, винную кислоту, глюконовую кислоту, глюкогептонат, малеиновый ангидрид, 2-акриламид-2-метилпропансульфоновую кислоту (AMPS) сополимеры, буру, борную кислоту, и ZnO. Неограничивающие примеры ускорителей включают CaCl2, KCl, Na2SiO3, NaOH, Са(ОН)2, и СаО×Al2O3, силикат лития, силикат калия, и соли алюминия, такие как сульфат алюминия.The curing time of inorganic foam can be extended/shortened by the addition of certain compounds called retarders/accelerators. Retarders can be classified into groups of lignosulfonates, cellulose derivatives, hydroxyl carboxylic acids, organophosphorus compounds, synthetic retarders, and inorganic compounds. Non-limiting examples of retarders include hydroxyethylcellulose, carboxymethylhydroxyethylcellulose, citric acid, tartaric acid, gluconic acid, glucoheptonate, maleic anhydride, 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS) copolymers, borax, boric acid, and ZnO. Non-limiting examples of accelerators include CaCl 2 , KCl, Na 2 SiO 3 , NaOH, Ca(OH) 2 , and CaO×Al 2 O 3 , lithium silicate, potassium silicate, and aluminum salts such as aluminum sulfate.

Волокна (или стабилизирующие волокна) могут добавляться во время процесса вспенивания для дополнительного повышения стабильности пены. Такое волокно может быть изготовлено из различных материалов, таких как горные породы (например, базальт), стекло, технический углерод, органические полимеры (например, полиэтилен, полипропилен, полиакрилонитрил, полиамиды, и поливиниловые спирты), целлюлоза, лигноцеллюлоза, металлы (например железо или сталь), и их смесей. Органические волокна являются предпочтительными. Количество волокон может составлять до 3 мас. %, предпочтительно от 0,1 до 2 мас. %, более предпочтительно 0,1-1,5 мас. %, и в частности 0,2-1 мас. %, из расчета по меньшей мере одной смеси неорганических вяжущих веществ. Волокна предпочтительно имеют длину до 200 мм или до 120 мм, предпочтительно до 100 мм, более предпочтительно до 50 мм, наиболее предпочтительно до 25 мм, и в частности до 20 мм, и диаметр до 100 мкм.Fibers (or stabilizing fibers) may be added during the foaming process to further improve foam stability. Such fiber can be made from various materials such as rocks (eg basalt), glass, carbon black, organic polymers (eg polyethylene, polypropylene, polyacrylonitrile, polyamides, and polyvinyl alcohols), cellulose, lignocellulose, metals (eg iron or steel), and mixtures thereof. Organic fibers are preferred. The number of fibers can be up to 3 wt. %, preferably from 0.1 to 2 wt. %, more preferably 0.1-1.5 wt. %, and in particular 0.2-1 wt. %, based on at least one mixture of inorganic binders. The fibers preferably have a length of up to 200 mm or up to 120 mm, preferably up to 100 mm, more preferably up to 50 mm, most preferably up to 25 mm, and in particular up to 20 mm, and a diameter up to 100 µm.

Термин "наполнитель" относится в основном к материалам, которые могут добавляться для повышения объема, не затрагивая при этом свойства пены. Упомянутые наполнители могут быть выбраны из группы, состоящей из кварцевого песка или измельченного в порошок кварца, карбоната кальция, тонкоизмельченных пород, наполнителей низкой плотности (например, вермикулит, перлит, диатомитовая земля, слюда, молотый тальк, оксид магния, пеностекло, полые сферы, пенопесок, глина, полимерные частицы), пигментов (например, диоксид титана), наполнителей высокой плотности (например, сульфат бария), солей металлов (например, соли цинка, соли кальция, и т.д.), и их смесей. Подходящие в данном случае размеры зерна составляют, в частности, до 500 мкм. Является особенно предпочтительным, чтобы средний размер зерна составлял до 300 мкм, предпочтительно до 150 мкм.The term "filler" generally refers to materials that can be added to increase volume without affecting the properties of the foam. Said fillers may be selected from the group consisting of quartz sand or powdered quartz, calcium carbonate, finely divided rocks, low density fillers (e.g. vermiculite, perlite, diatomaceous earth, mica, ground talc, magnesium oxide, foam glass, hollow spheres, sand foam, clay, polymer particles), pigments (eg titanium dioxide), high density fillers (eg barium sulfate), metal salts (eg zinc salts, calcium salts, etc.), and mixtures thereof. Suitable grain sizes in this case are in particular up to 500 μm. It is particularly preferred that the average grain size is up to 300 µm, preferably up to 150 µm.

Поверхностно-активные вещества, которые могут применяться в дополнение к амфифильным соединениям, определенным в этой заявке, включают неионогенные поверхностно-активные вещества, анионные поверхностно-активные вещества, катионные поверхностно-активные вещества, цвиттер-ионные поверхностно-активные вещества и белки или синтетические полимеры. Однако, поверхностно-активные вещества не являются предпочтительными, поскольку они имеют тенденцию приводить к получению пен с открытыми порами.Surfactants that may be used in addition to the amphiphilic compounds defined in this application include nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, zwitterionic surfactants, and proteins or synthetic polymers. . However, surfactants are not preferred as they tend to result in open cell foams.

Неионогенные поверхностно-активные вещества включают жирные спирты, цетиловый спирт, стеариловый спирт, и цетостеариловый спирт (содержащий в основном цетиловый и стеариловый спирты), а также олеиловый спирт. Дополнительные примеры включают полиэтиленгликольалкиловые эфиры (Brij) СН3-(СН2)10-16-(0-C2H4)1-25-OH, такие как октаэтиленгликольмонододециловый эфир или пентаэтиленгликольмонододециловый эфир; полипропиленгликольалкиловые эфиры СН3-(СН2)10-16-(O-C3H6)1-25 ОН; глюкозидалкиловые эфиры СН3-(СН2)10-16-(О-Глюкозид)1-3-OH, такие как децилглюкозид, лаурилглюкозид, октилглюкозид; полиэтиленгликольоктилфениловые эфиры C8H17 (C6H4)(O-C2H4)1-25-ОН, такие как Triton Х-100; полиэтиленгликольалкилфениловые эфиры C9H19-(C6H4)-(O-C2H4)1-25-OH, такие как ноноксинол-9; сложные глицериналкиловые эфиры, такие как глицериллаурат; сложные полиоксиэтиленгликолевые сорбитан-алкиловые эфиры, такие как полисорбат; сложные сорбитан-алкиловые эфиры, такие как спаны; кокамид МЕА, кокамид DEA; додецилдиметиламиноксид; блок-сополимеры полиэтиленгликоля и полипропиленгликоля, такие как полоксамеры; полиэтоксилированный таловый амин (РОЕА). Предпочтительные неионогенные поверхностно-активные вещества также включают алкилполиглюкозиды. Алкилполиглюкозиды, как правило, имеют формулу Н-(C6H10O5)m-O-R1, где (С6Н10О5) представляет собой глюкозный остаток, и R1 представляет собой группу С622-алкила, предпочтительно группу С816-алкила, и в частности, группу С812-алкила, и m=от 1 до 5.Nonionic surfactants include fatty alcohols, cetyl alcohol, stearyl alcohol, and cetostearyl alcohol (comprising primarily cetyl and stearyl alcohols), as well as oleyl alcohol. Additional examples include polyethylene glycol alkyl ethers (Brij) CH 3 -(CH 2 ) 10-16 -(0-C 2 H 4 ) 1-25 -OH, such as octaethylene glycol monododecyl ether or pentaethylene glycol monododecyl ether; polypropylene glycol alkyl ethers CH 3 -(CH 2 ) 10-16 -(OC 3 H 6 ) 1-25 OH; glucoside alkyl esters CH 3 -(CH 2 ) 10-16 -(O-Glucoside) 1-3 -OH such as decyl glucoside, lauryl glucoside, octyl glucoside; polyethylene glycol octylphenyl ethers C 8 H 17 (C 6 H 4 )(OC 2 H 4 ) 1-25 -OH such as Triton X-100; polyethylene glycol alkylphenyl ethers C 9 H 19 -(C 6 H 4 )-(OC 2 H 4 ) 1-25 -OH such as nonoxynol-9; glycerol alkyl esters such as glyceryl laurate; polyoxyethylene glycol sorbitan alkyl esters such as polysorbate; sorbitan alkyl esters such as spans; cocamide MEA, cocamide DEA; dodecyldimethylamine oxide; block copolymers of polyethylene glycol and polypropylene glycol such as poloxamers; polyethoxylated tallow amine (POEA). Preferred nonionic surfactants also include alkyl polyglucosides. Alkyl polyglucosides generally have the formula H-(C 6 H 10 O 5 ) m -OR 1 where (C 6 H 10 O 5 ) is a glucose residue and R 1 is a C 6 -C 22 alkyl group, preferably a C 8 -C 16 alkyl group, and in particular a C 8 -C 12 alkyl group, and m=1 to 5.

Анионные поверхностно-активные вещества содержат анионные функциональные группы в своей голове, такие как сульфат, сульфонат, фосфат, и карбоксилаты. Известные алкилсульфаты включают лаурилсульфат аммония, лаурилсульфат натрия (додецилсульфат натрия, SLS, или SDS), и связанные алкилэфирсульфаты-лауретсульфат натрия (лаурилэфирсульфат натрия или SLES), а также мирет сульфат натрия. Другие анионные поверхностно-активные вещества включают докузат (диоктил сульфосукцината натрия), перфтороктансульфонат (PFOS), перфторбутансульфонат, алкиларилэфирфосфаты, алкилэфирфосфаты. Предпочтительные карбоксилаты включают алкилкарбоксилаты, такие как стеарат натрия. Более подходящие виды включают лаурилсаркозинат натрия и фторированные поверхностно-активные вещества на основе карбоксилатов, такие как перфторнонаноат, перфтороктаноат (PFOA или PFO).Anionic surfactants contain anionic functional groups at their head such as sulfate, sulfonate, phosphate, and carboxylates. Known alkyl sulfates include ammonium lauryl sulfate, sodium lauryl sulfate (sodium dodecyl sulfate, SLS, or SDS), and related alkyl ether sulfate-sodium laureth sulfate (sodium lauryl ether sulfate or SLES), as well as sodium myreth sulfate. Other anionic surfactants include docusate (dioctyl sodium sulfosuccinate), perfluorooctane sulfonate (PFOS), perfluorobutane sulfonate, alkyl aryl ether phosphates, alkyl ether phosphates. Preferred carboxylates include alkyl carboxylates such as sodium stearate. More suitable species include sodium lauryl sarcosinate and carboxylate-based fluorinated surfactants such as perfluorononanoate, perfluorooctanoate (PFOA or PFO).

Катионные поверхностно-активные вещества включают, в зависимости от значения рН, первичные, вторичные, или третичные амины: Первичные и вторичные амины становятся положительно заряженными при значении рН<10. Примером является октенидин дигидрохлорид. Кроме того, катионные поверхностно-активные вещества включают постоянно заряженные четвертичные аммониевые соли, такие как бромид цетримония (СТАВ), хлорид цетилпиридиния (СРС), хлорид бензалкония (ВАС), хлорид бензетония (BZT), хлорид диметилдиоктадециламмония, бромид диоктадецилдиметиламмония (DODAB).Cationic surfactants include, depending on pH, primary, secondary, or tertiary amines: Primary and secondary amines become positively charged at pH<10. An example is octenidine dihydrochloride. In addition, cationic surfactants include permanently charged quaternary ammonium salts such as cetrimonium bromide (CTAB), cetylpyridinium chloride (CPC), benzalkonium chloride (BAC), benzethonium chloride (BZT), dimethyldioctadecylammonium chloride, dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB).

Цвиттер-ионные (амфотерные) поверхностно-активные вещества имеют как катионные, так и анионные центры, связанные с одной и той же молекулой. Катионная часть основана на катионах первичных, вторичных, или третичных аминов, или на катионах четвертичного аммония. Анионная часть может быть более вариабельной и включать сульфонаты, как в султаинах CHAPS (3-[(3-холамидопропил)диметиламмоний]-1-пропансульфонат) и кокамидопропил гидроксисултаин. Бетаины, такие как кокамидопропилбетаин, содержат карбоксилат с аммонием. Наиболее распространенные биологические цвиттер-ионные поверхностно-активные вещества содержат фосфат-анион с амином или аммонием, например, фосфолипиды фосфатидилсерин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилхолин, и сфингомиелины. Неограничивающими примерами белков являются альбумин бычьей сыворотки, овальбумин яйца, казенны молока или бета-лакто глобулин.Zwitterionic (amphoteric) surfactants have both cationic and anionic sites attached to the same molecule. The cationic portion is based on primary, secondary, or tertiary amine cations, or on quaternary ammonium cations. The anionic moiety can be more variable and include sulfonates, as in the sultaines CHAPS (3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonium]-1-propanesulfonate) and cocamidopropyl hydroxysultaine. Betaines such as cocamidopropyl betaine contain an ammonium carboxylate. The most common biological zwitterionic surfactants contain a phosphate anion with an amine or ammonium, such as the phospholipids phosphatidylserine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylcholine, and sphingomyelins. Non-limiting examples of proteins are bovine serum albumin, egg ovalbumin, milk treasury or beta-lacto globulin.

Пропорция поверхностно-активного вещества может варьироваться в пределах широкого диапазона. Поверхностно-активное вещество может присутствовать в количестве, составляющем до 2,5 мас. %, предпочтительно до 1,5 мас. %.The proportion of surfactant may vary within a wide range. The surfactant may be present in an amount of up to 2.5 wt. %, preferably up to 1.5 wt. %.

Жидкое стекло может действовать как щелочной активатор, как объяснено выше. Термин "жидкое стекло" также был определен выше.Liquid glass can act as an alkaline activator as explained above. The term "water glass" has also been defined above.

Катализаторы, которые могут применяться в качестве добавок, представляют собой катализаторы, которые, с целью вспенивания, могут применяться в комбинации со вспенивающим веществом. Подходящие катализаторы упомянуты выше и ниже в контексте вспенивающих веществ.Catalysts which can be used as additives are catalysts which, for the purpose of foaming, can be used in combination with a blowing agent. Suitable catalysts are mentioned above and below in the context of blowing agents.

Дополнительные подробности, касающиеся количеств компонентов, применяемых в соответствии с настоящим изобретением определены далее.Additional details regarding the amounts of components used in accordance with the present invention are defined below.

Как упомянуто выше, количества компонентов в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно являются следующими. В частности,As mentioned above, the amounts of the components according to the present invention are preferably as follows. In particular,

количество амфифильного соединения на поверхности неорганической частицы составляет от 0,5 до 160 мкмоль/м; и/илиthe amount of amphiphilic compound on the surface of the inorganic particle is from 0.5 to 160 µmol/m; and/or

неорганические частицы представлены в количестве, составляющем от 0,1 до 25 мас. %, по отношению к количеству по меньшей мере одной смеси неорганических вяжущих веществ; и/илиinorganic particles are presented in an amount ranging from 0.1 to 25 wt. %, relative to the amount of at least one mixture of inorganic binders; and/or

соотношение массы воды к сухой смеси неорганических вяжущих веществ составляет от 0,1 до 2,0.the ratio of the mass of water to a dry mixture of inorganic binders is from 0.1 to 2.0.

В одном примерном варианте осуществления, количество амфифильного соединения на поверхности неорганической частицы составляет от 10 до 140 мкмоль/м2, предпочтительно от 20 до 120 мкмоль/м2; и/илиIn one exemplary embodiment, the amount of amphiphilic compound on the surface of the inorganic particle is 10 to 140 µmol/m 2 , preferably 20 to 120 µmol/m 2 ; and/or

неорганические частицы представлены в количестве, составляющем от 0,25 до 15 мас. %, по отношению к количеству по меньшей мере одной смеси неорганических вяжущих веществ; и/илиinorganic particles are presented in an amount ranging from 0.25 to 15 wt. %, relative to the amount of at least one mixture of inorganic binders; and/or

соотношение массы воды к массе смеси неорганических вяжущих веществ составляет от 0,2 до 1,5.the ratio of the mass of water to the mass of the mixture of inorganic binders is from 0.2 to 1.5.

Как объяснено выше, необходимо понимать, что может применяться по меньшей мере одна группа, то есть одна или большее количество групп неорганических частиц, и по меньшей мере одно составляющее, то есть одно или большее количество составляющих амфифильных соединений. Указанные выше количества относятся к общему количеству амфифильных соединений и неорганических частиц, соответственно, применяемых в способе в соответствии с изобретением или присутствующих в композиции, неорганической пене или пористом материале в соответствии с изобретением. Кроме того, указанное выше количество в отношении смеси неорганических вяжущих веществ относится к общему количеству неорганических вяжущих веществ, применяемых в способе в соответствии с изобретением или присутствующих в композиции, неорганической пене или пористом материале в соответствии с изобретением.As explained above, it is to be understood that at least one group, ie one or more groups of inorganic particles, and at least one constituent, ie one or more constituent amphiphilic compounds, may be used. The above amounts refer to the total amount of amphiphilic compounds and inorganic particles, respectively, used in the process according to the invention or present in the composition, inorganic foam or porous material according to the invention. In addition, the above amount in relation to a mixture of inorganic binders refers to the total amount of inorganic binders used in the process according to the invention or present in the composition, inorganic foam or porous material according to the invention.

Если по меньшей мере одна смесь неорганических вяжущих веществ содержитIf at least one mixture of inorganic binders contains

(IIIa) по меньшей мере одну смесь сульфоалюмината кальция, и(IIIa) at least one mixture of calcium sulfoaluminate, and

(IIIб) по меньшей мере одно дополнительное неорганическое вяжущее вещество, выбранное из группы, состоящей из гидравлических вяжущих веществ, вяжущих веществ со скрытыми гидравлическими свойствами, пуццолановых вяжущих веществ, и их смесей,(IIIb) at least one additional inorganic binder selected from the group consisting of hydraulic binders, latent hydraulic binders, pozzolanic binders, and mixtures thereof,

то компоненты (IIIб) и (IIIa) могут присутствовать в относительном соотношении масс, составляющем от 0,1 до 3,4, предпочтительно от 0,1 до 2,0, более предпочтительно от 0,3 до 1,5.then components (IIIb) and (IIIa) may be present in a relative mass ratio of 0.1 to 3.4, preferably 0.1 to 2.0, more preferably 0.3 to 1.5.

Подходящие количества добавок могут варьироваться в пределах широкого диапазона, и также зависят от типа добавки. Обычно, по меньшей мере одна добавка представлена в соотношении массы, составляющем от 0,0003 до 30 мас. %, или составляющем от 0,03-25 мас. %, из расчета количества по меньшей мере одного неорганического вяжущего вещества. Однако, наполнители могут при этом применяться в более высоких количествах. В частности, наполнитель может присутствовать в тех же количествах, что и неорганическое вяжущее вещество. Предпочтительно, соотношение массы наполнителя по меньшей мере к одной смеси неорганических вяжущих веществ может составлять от 2:1 до 1:100, предпочтительно от 1:1 до 1:10.Suitable amounts of additives may vary within a wide range, and also depend on the type of additive. Usually, at least one additive is presented in a weight ratio ranging from 0.0003 to 30 wt. %, or ranging from 0.03-25 wt. %, based on the amount of at least one inorganic binder. However, fillers can be used in higher amounts. In particular, the filler may be present in the same amounts as the inorganic binder. Preferably, the weight ratio of filler to at least one mixture of inorganic binders may be from 2:1 to 1:100, preferably from 1:1 to 1:10.

Дополнительные подробности, касающиеся способа в соответствии с изобретением представлены далее.Additional details regarding the method in accordance with the invention are presented below.

В предпочтительном варианте осуществления способа в соответствии с изобретением, стадия (1) содержит рабочие операцииIn a preferred embodiment of the method according to the invention, step (1) comprises working steps

(1а) диспергирования в воде по меньшей мере одной группы неорганических частиц, по меньшей мере одного амфифильного соединения и, необязательно, по меньшей мере одной добавки, для получения водной дисперсии; и(1a) dispersing in water at least one group of inorganic particles, at least one amphiphilic compound, and optionally at least one additive, to obtain an aqueous dispersion; and

(1б) смешивания водной дисперсии по меньшей мере с одной смесью неорганических вяжущих веществ.(1b) mixing the aqueous dispersion with at least one mixture of inorganic binders.

Необходимо понимать, что предпочтительно во время рабочей операции (1а) по меньшей мере одну группу неорганических частиц, по меньшей мере одно амфифильное соединение и, необязательно, по меньшей мере одну добавку сначала объединяют друг с другом, и полученную смесь затем диспергируют в воде.It should be understood that preferably during operation (1a) at least one group of inorganic particles, at least one amphiphilic compound and optionally at least one additive are first combined with each other, and the resulting mixture is then dispersed in water.

В предпочтительном варианте осуществления, состав неорганической пены, полученный на стадии (1) способа в соответствии с изобретением, имеет значение рН ниже 12, что является важным преимуществом настоящего изобретения с точки зрения техники безопасности, применения и совместимости с обычно применяемыми добавками.In a preferred embodiment, the inorganic foam composition obtained in step (1) of the process according to the invention has a pH value below 12, which is an important advantage of the present invention in terms of safety, application and compatibility with commonly used additives.

В предпочтительном варианте осуществления способа в соответствии с изобретением, стадия (2) содержит вспенивание полученного состава пены посредством химического вспенивания. В другом предпочтительном варианте осуществления способа в соответствии с изобретением, стадия (2) содержит вспенивание полученного состава пены посредством физического вспенивания. В еще другом предпочтительном варианте осуществления способа в соответствии с изобретением, стадия (2) содержит вспенивание полученного состава пены посредством механического вспенивания.In a preferred embodiment of the method according to the invention, step (2) comprises foaming the resulting foam composition by means of chemical foaming. In another preferred embodiment of the process according to the invention, step (2) comprises foaming the resulting foam composition by means of physical foaming. In yet another preferred embodiment of the process according to the invention, step (2) comprises foaming the resulting foam composition by means of mechanical foaming.

В предпочтительном варианте осуществления, стадия (2) способа получения неорганической пены содержит вспенивание полученного состава пены с применением вспенивающего вещества, предпочтительно посредством смешивания состава пены, полученного на стадии (1), с карбонатами или бикарбонатами, такими как СаСО3, Na2CO3, и NaHCO3, алюминиевым порошком, и-толуолсульфонилгидразидом, пероксидом водорода, дибензилпероксидом, перхлорной кислотой, пероксомоносерной кислотой, пероксидом дикумила, гидропероксидом кумила или их смесями, более предпочтительно с пероксидом водорода. В более предпочтительном варианте осуществления, вспенивание состава пены на стадии (2) осуществляют с применением вспенивающего вещества, предпочтительно посредством смешивания состава пены, полученного на стадии (1), с алюминиевым порошком или с карбонатом в присутствии кислоты, или с водным раствором пероксида водорода, необязательно в присутствии катализатора.In a preferred embodiment, step (2) of the process for producing an inorganic foam comprises foaming the obtained foam composition using a blowing agent, preferably by mixing the foam composition obtained in step (1) with carbonates or bicarbonates such as CaCO 3 , Na 2 CO 3 , and NaHCO 3 , aluminum powder, p-toluenesulfonyl hydrazide, hydrogen peroxide, dibenzyl peroxide, perchloric acid, peroxomonosulfuric acid, dicumyl peroxide, cumyl hydroperoxide, or mixtures thereof, more preferably with hydrogen peroxide. In a more preferred embodiment, the foaming of the foam composition in step (2) is carried out using a blowing agent, preferably by mixing the foam composition obtained in step (1) with aluminum powder or carbonate in the presence of an acid, or with an aqueous solution of hydrogen peroxide, optionally in the presence of a catalyst.

В более предпочтительном варианте осуществления, стадия (2) способа получения неорганической пены содержит вспенивание полученного состава пены с применением вспенивающего вещества, предпочтительно вспенивающего вещества, которое определено выше, где вспенивающее вещество добавляют в количестве, составляющем от 0,1 до 10 мас. %, из расчета общего количества состава пены.In a more preferred embodiment, step (2) of the method for producing an inorganic foam comprises foaming the resulting foam composition using a blowing agent, preferably a blowing agent as defined above, where the blowing agent is added in an amount of 0.1 to 10 wt. %, based on the total amount of the foam composition.

Является возможным ускорять процесс вспенивания, в частности вспенивание с применением пероксида в качестве вспенивающего вещества, посредством добавления подходящего катализатора. По этой причине, в предпочтительном варианте осуществления, стадия (2) способа получения неорганической пены содержит вспенивание полученного состава пены с применением химического вспенивающего вещества в присутствии катализатора, где катализатор предпочтительно содержит катионы Mn2+, Mn4+, Mn7+или Fe3+, или где катализатор представляет собой фермент каталазу. Более предпочтительно, катализатор выбирают из группы, состоящей из MnSO4, MnO2, KMnO4, и их смесей. Катализатор может применяться в количестве, составляющем от 0,01 до 5 мас. %, предпочтительно от 0,01 до 2 мас. %, более предпочтительно от 0,05 до 1,0 мас. % и в частности, от 0,1 до 0,6 мас. %, из расчета общего количества состава пены.It is possible to accelerate the foaming process, in particular foaming using peroxide as blowing agent, by adding a suitable catalyst. For this reason, in a preferred embodiment, step (2) of the method for producing an inorganic foam comprises foaming the resulting foam composition using a chemical blowing agent in the presence of a catalyst, where the catalyst preferably contains Mn 2+ , Mn 4+ , Mn 7+ or Fe 3 cations. + , or where the catalyst is the enzyme catalase. More preferably, the catalyst is selected from the group consisting of MnSO 4 , MnO 2 , KMnO 4 , and mixtures thereof. The catalyst can be used in an amount ranging from 0.01 to 5 wt. %, preferably from 0.01 to 2 wt. %, more preferably from 0.05 to 1.0 wt. % and in particular from 0.1 to 0.6 wt. %, based on the total amount of the foam composition.

В предпочтительном варианте осуществления, химическое вспенивающее вещество представляет собой пероксид водорода, представленный в виде водного раствора пероксида водорода, который содержит от 10 до 60 мас. %, предпочтительно от 20 до 60 мас. % и в частности, от 40 до 60 мас. % пероксида водорода, где водный раствор пероксида водорода добавляют в количестве, составляющем от 0,1 до 6 мас. %, предпочтительно от 0,5 до 5,0 мас. %, и в частности, от 1 до 4 мас. %, из расчета обшей массы состава пены, рассчитывая на приблизительно 50 мас. % раствора пероксида водорода.In a preferred embodiment, the chemical blowing agent is hydrogen peroxide, presented as an aqueous solution of hydrogen peroxide, which contains from 10 to 60 wt. %, preferably from 20 to 60 wt. % and in particular from 40 to 60 wt. % hydrogen peroxide, where an aqueous solution of hydrogen peroxide is added in an amount ranging from 0.1 to 6 wt. %, preferably from 0.5 to 5.0 wt. %, and in particular, from 1 to 4 wt. %, based on the total weight of the foam composition, based on approximately 50 wt. % hydrogen peroxide solution.

В другом предпочтительном варианте осуществления, осуществляют механическое вспенивание, предпочтительно посредством применения смесительного устройства, или посредством колебательного процесса, или посредством роторно-статорного процесса.In another preferred embodiment, mechanical foaming is carried out, preferably by using a mixing device, or by means of an oscillatory process, or by means of a rotor-stator process.

После стадии вспенивания (2), получают неорганическую пену в соответствии с изобретением.After the foaming step (2), an inorganic foam according to the invention is obtained.

В предпочтительном варианте осуществления, свежеприготовленной неорганической пене после стадии 2) дают возможность затвердевать в герметичной емкости. В более предпочтительном варианте осуществления, после стадии 2), свежеприготовленной неорганической пене дают возможность затвердевать в герметичной емкости, по меньшей мере на протяжении 12 ч.In a preferred embodiment, the freshly made inorganic foam after step 2) is allowed to solidify in a sealed container. In a more preferred embodiment, after step 2), the freshly prepared inorganic foam is allowed to solidify in a sealed container for at least 12 hours.

Отверждение может осуществляться при температуре, находящейся в диапазоне от 0°С до 100°С, предпочтительно от 20°С до 80°С.Curing can be carried out at a temperature ranging from 0°C to 100°C, preferably from 20°C to 80°C.

В результате отверждения и, необязательно, сушки указанной выше неорганической пены получают пористый материал. Пористый материал в соответствии с настоящим изобретением может быть представлен в виде теплоизоляционного элемента, звукопоглощающего элемента или огнезащитного элемента, где элемент в каждом случае может, например, представлять собой лист или плиту.As a result of curing and optionally drying the above inorganic foam, a porous material is obtained. The porous material according to the invention may be in the form of a heat-insulating element, a sound-absorbing element or a flame-retardant element, where the element may, for example, be a sheet or a board in each case.

Неорганические пены и пористые материалы в соответствии с изобретением имеют в основном структуру с закрытыми порами, и следующие преимущественные признаки.The inorganic foams and porous materials according to the invention generally have a closed cell structure and the following advantageous features.

Плотность в сухом состоянии обычно составляет менее 300 кг/м, обычно менее 200 кг/м3, предпочтительно менее 150 кг/м3 и более предпочтительно менее 100 кг/м3. В частности, плотность в сухом состоянии может даже дополнительно уменьшаться до менее 100 кг/м3, предпочтительно до менее 90 кг/м3, если по меньшей мере одна смесь неорганических вяжущих веществ содержит не только по меньшей мере одну смесь сульфоалюмината кальция, но также содержит по меньшей мере одно дополнительное неорганическое вяжущее вещество, выбранное из группы, состоящей из гидравлических вяжущих веществ, вяжущих веществ со скрытыми гидравлическими свойствами, пуццолановых вяжущих веществ, и их смесей. Преимущество состоит в том, что плотность в сухом состоянии меньше, чем плотность в сухом состоянии стабилизированных поверхностно-активными веществами геополимерных пен и пористых материалов на их основе.The dry density is typically less than 300 kg/m, typically less than 200 kg/m 3 , preferably less than 150 kg/m 3 and more preferably less than 100 kg/m 3 . In particular, the dry density can even be further reduced to less than 100 kg/m 3 , preferably to less than 90 kg/m 3 , if at least one inorganic binder mixture contains not only at least one calcium sulfoaluminate mixture, but also contains at least one additional inorganic binder selected from the group consisting of hydraulic binders, binders with latent hydraulic properties, pozzolanic binders, and mixtures thereof. The advantage is that the dry density is less than the dry density of surfactant-stabilized geopolymer foams and porous materials based on them.

Теплопроводность (стандарт DIN EN 12667) предпочтительно составляет менее 50 мВт/мК, более предпочтительно менее 45 мВт/мК, и в частности, менее 40 мВт/мК. В общем, теплопроводность даже лучше, чем теплопроводность стабилизированных поверхностно-активными веществами геополимерных пен и пористых материалов на их основе.The thermal conductivity (DIN EN 12667) is preferably less than 50 mW/mK, more preferably less than 45 mW/mK, and in particular less than 40 mW/mK. In general, the thermal conductivity is even better than the thermal conductivity of surfactant-stabilized geopolymer foams and porous materials based on them.

Предел прочности при сжатии (стандарт DIN EN 826) предпочтительно составляет по меньшей мере 30 кПа. В общем, предел прочности при сжатии является сопоставимым с пределом прочности при сжатии стабилизированных поверхностно-активными веществами геополимерных пен и пористых материалов на их основе. В сущности, благодаря более низкой плотности в сухом состоянии, соотношение предела прочности при сжатии к плотности в сухом состоянии улучшается.The compressive strength (DIN EN 826) is preferably at least 30 kPa. In general, the compressive strength is comparable to the compressive strength of surfactant-stabilized geopolymer foams and porous materials based on them. In fact, due to the lower dry density, the ratio of compressive strength to dry density is improved.

Сопротивление воздушному потоку (стандарт DIN EN 29 053) предпочтительно составляет по меньшей мере 1000 кПа с/м, более предпочтительно по меньшей мере 1500 кПа с/м2, наиболее предпочтительно по меньшей мере 1800 кПа с/м2. В частности, сопротивление воздушному потоку может даже дополнительно повышаться по меньшей мере до 2000 кПа с/м2, если по меньшей мере одна смесь неорганических вяжущих веществ содержит не только по меньшей мере одну смесь сульфоалюмината кальция, но также по меньшей мере одно дополнительное неорганическое вяжущее вещество, выбранное из группы, состоящей из гидравлических вяжущих веществ, вяжущих веществ со скрытыми гидравлическими свойствами, пуццолановых вяжущих веществ, и их смесей. При этом преимущество состоит в том, что сопротивление воздушному потоку значительно выше сопротивления воздушному потоку стабилизированных поверхностно-активными веществами геополимерных пен и пористых материалов на их основе, которые обычно имеют сопротивление воздушному потоку менее 200 кПа с/м2 или даже менее 50 кПа с/м2.The air flow resistance (DIN EN 29 053) is preferably at least 1000 kPa s/m 2 , more preferably at least 1500 kPa s/m 2 , most preferably at least 1800 kPa s/m 2 . In particular, the airflow resistance can even further increase to at least 2000 kPa s/m 2 if at least one inorganic binder mixture contains not only at least one calcium sulfoaluminate mixture, but also at least one additional inorganic binder a substance selected from the group consisting of hydraulic binders, latent hydraulic binders, pozzolanic binders, and mixtures thereof. The advantage is that the airflow resistance is significantly higher than the airflow resistance of surfactant-stabilized geopolymer foams and porous materials based on them, which typically have an airflow resistance of less than 200 kPa s/m 2 or even less than 50 kPa s/ m 2 .

Далее настоящее изобретение проиллюстрировано с помощью следующих примеров.Further, the present invention is illustrated using the following examples.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Сравнительный Пример 1Comparative Example 1

Геополимерную пену получали из следующего состава сырья, представленного в процентах по массе:Geopolymer foam was obtained from the following composition of raw materials, presented in percent by weight:

20,5 % метакаолина (Argical™ М 1200S, компания Imerys)20.5% metakaolin (Argical™ M 1200S, Imerys)

20,5 % зольной пыли (Microsit® М10, компания BauMineral)20.5% fly ash (Microsit® M10, BauMineral)

7,8 % цемента на основе алюмината кальция (Ciment Fondu, компания Kerneos)7.8% calcium aluminate cement (Ciment Fondu, Kerneos)

1,2 % поверхностно-активного вещества (алкилполиглюкозид, Glucopon 225 DK, компания BASF)1.2% surfactant (alkylpolyglucoside, Glucopon 225 DK, BASF)

0,2 % ПАН-волокон (6 мм, 6,7 дтекс)0.2% PAN fibers (6 mm, 6.7 dtex)

19,5 % воды19.5% water

27,4 % жидкого стекла ("Kaliwasserglass K58", компания BASF)27.4% liquid glass ("Kaliwasserglass K58", BASF)

2,9 % NaOH2.9% NaOH

Жидкое сырье сначала смешивали с NaOH. К жидким компонентам добавляли твердое сырье, и перемешивали до образования однородной суспензии. Затем создавали пену с помощью кухонного миксера. Полученную таким образом пену выливали в форму. Происходила реакция отверждения, и пена начинала затвердевать. Геополимерную пену хранили во влажной атмосфере на протяжении 3 дней, для того чтобы обеспечить надлежащее отверждение. После этого, ее вынимали из формы, и сушили при температуре 70°С до получения постоянной массы.The liquid feed was first mixed with NaOH. Solid raw materials were added to the liquid components and mixed until a homogeneous suspension was formed. The foam was then created using a kitchen mixer. The foam thus obtained was poured into a mould. A curing reaction took place and the foam began to harden. The geopolymer foam was stored in a humid atmosphere for 3 days to ensure proper curing. After that, it was taken out of the mold, and dried at a temperature of 70°C until a constant weight was obtained.

Полученный опытный образец из геополимерной пены демонстрировал размеры, составляющие 300 мм × 300 мм × 40 мм. Его плотность в сухом состоянии составляла 144 кг/м и его теплопроводность составляла 42,1 мВт/мК. Предел прочности при сжатии составлял 48 кПа, предел прочности на изгиб составлял 28 кПа. Образец показывал сопротивление воздушному потоку (стандарт DIN EN 29 053), которое составляло 4,2 кПа с/м. Пена преимущественно демонстрировала открытые поры, как показано на Фигуре 1.The resulting geopolymer foam prototype exhibited dimensions of 300 mm x 300 mm x 40 mm. Its dry density was 144 kg/m and its thermal conductivity was 42.1 mW/mK. The compressive strength was 48 kPa, the flexural strength was 28 kPa. The sample showed an airflow resistance (DIN EN 29 053 standard) of 4.2 kPa s/m. The foam predominantly showed open cells as shown in Figure 1.

Сравнительный Пример 2Comparative Example 2

Предварительно составляли смесь, содержащую 79,8 мас. % карбоната кальция (Socal 31), 15,1 мас. % бутилгаллата и 5,1 мас. % оксида марганца (IV), в качестве "порошка для образования пены".Pre-composed a mixture containing 79.8 wt. % calcium carbonate (Socal 31), 15.1 wt. % butyl gallate and 5.1 wt. % manganese (IV) oxide as "foaming powder".

Геополимерную пену получали из следующего состава сырья, представленного в процентах по массе:Geopolymer foam was obtained from the following composition of raw materials, presented in percent by weight:

19,07 % метакаолина (Argical™ М 1200S, компания Imerys)19.07% metakaolin (Argical™ M 1200S, Imerys)

19,07 % зольной пыли (Microsit® М10, компания BauMineral)19.07% fly ash (Microsit® M10, BauMineral)

7,25 % цемента на основе алюмината кальция (Ciment Fondu, компания Kerneos)7.25% calcium aluminate cement (Ciment Fondu, Kerneos)

2,28 % порошка для образования пены2.28% foaming powder

0,20 % ПАН-волокон (6 мм, 6,7 дтекс)0.20% PAN fibers (6 mm, 6.7 dtex)

23,23 % воды23.23% water

26,12 % жидкого стекла ("Kaliwasserglass К58", компания BASF)26.12% liquid glass ("Kaliwasserglass K58", BASF)

2,78 % пероксида водорода (50%-й раствор)2.78% hydrogen peroxide (50% solution)

Сначала порошок для образования пены диспергировали в воде. Затем, суспензию добавляли в жидкое стекло. Добавляли смесь метакаолина и зольной пыли, и суспензию перемешивали на протяжении 10 мин. После этого, добавляли цемент на основе алюмината кальция. После 15 мин перемешивания, вспенивание суспензии вызывали посредством добавления пероксида водорода. Полученную таким образом суспензию выливали в форму, где образование пены происходило до завершения разложения пероксида водорода. Полученная влажная пена была стабильной до тех пор, пока через приблизительно 30 мин не происходила реакция отверждения, и пена начинала затвердевать. Геополимерную пену хранили во влажной атмосфере на протяжении 3 дней, для того чтобы обеспечить надлежащее отверждение. После этого, ее вынимали из формы, и сушили при температуре 70°С до получения постоянной массы. First, the foaming powder was dispersed in water. Then, the suspension was added to liquid glass. A mixture of metakaolin and fly ash was added and the slurry was stirred for 10 minutes. Thereafter, calcium aluminate cement was added. After 15 minutes of stirring, foaming of the suspension was caused by adding hydrogen peroxide. The slurry thus obtained was poured into a mold, where the formation of foam occurred until the decomposition of hydrogen peroxide was completed. The resulting wet foam was stable until, after about 30 minutes, a curing reaction occurred and the foam began to harden. The geopolymer foam was stored in a humid atmosphere for 3 days to ensure proper curing. After that, it was taken out of the mold, and dried at a temperature of 70°C until a constant weight was obtained.

Полученный опытный образец из геополимерной пены демонстрировал размеры, составляющие 200 мм × 200 мм × 50 мм. Его плотность в сухом состоянии составляла 127 кг/м и его теплопроводность составляла 39,6 мВт/мК. Образец показывал сопротивление воздушному потоку, которое составляло 233 кПа с/м. Пена демонстрировала преимущественно закрытые поры. Изображение пены представлено на Фигуре 2.The resulting geopolymer foam prototype exhibited dimensions of 200 mm x 200 mm x 50 mm. Its dry density was 127 kg/m and its thermal conductivity was 39.6 mW/mK. The sample showed an airflow resistance of 233 kPa s/m. The foam showed predominantly closed pores. The image of the foam is presented in Figure 2.

Пример в соответствии с изобретением 1Example according to the invention 1

Предварительно получали смесь, содержащую 88,5 мас. % карбоната кальция (Schafer Precarb 100), 5,8 мас. % энантовой кислоты и 5,7 мас. % оксида марганца (IV), в качестве "порошка для образования пены".Previously received a mixture containing 88.5 wt. % calcium carbonate (Schafer Precarb 100), 5.8 wt. % enanthic acid and 5.7 wt. % manganese (IV) oxide as "foaming powder".

Пену на основе сульфоалюмината кальция получали из следующего состава сырья, представленного в процентах по массе:Calcium sulfoaluminate foam was prepared from the following raw material composition, expressed as a percentage by weight:

39,4 % сульфоалюмината кальция (Alipre®, компания Italcementi,)39.4% calcium sulfoaluminate (Alipre®, Italcementi,)

12,2 % дигидрата сульфата кальция12.2% calcium sulfate dihydrate

6,5 % порошка для образования пены6.5% foaming powder

0,3 % ПАН-волокон (6 мм, 6,7 дтекс)0.3% PAN fibers (6 mm, 6.7 dtex)

38,7 % воды38.7% water

2,9 % пероксида водорода (50%-й раствор)2.9% hydrogen peroxide (50% solution)

Сначала диспергировали в воде порошок для образования пены. Затем, добавляли смесь сульфоалюмината кальция и дигидрата сульфата кальция. После 15 мин перемешивания, вспенивание суспензии вызывали посредством добавления пероксида водорода. Полученную таким образом суспензию выливали в форму, где происходило образование пены до завершения разложения пероксида водорода. Полученная влажная пена была стабильной до тех пор, пока через приблизительно 15 мин не происходила реакция отверждения, и пена начинала затвердевать. Пену на основе сульфоалюмината кальция хранили во влажной атмосфере на протяжении ночи, для того чтобы обеспечить надлежащее отверждение. После этого, ее вынимали из формы и сушили при температуре 70°С до получения постоянной массы.First, the powder was dispersed in water to form a foam. Then, a mixture of calcium sulfoaluminate and calcium sulfate dihydrate was added. After 15 minutes of stirring, foaming of the suspension was caused by adding hydrogen peroxide. The suspension thus obtained was poured into a mold where foam was formed until the decomposition of hydrogen peroxide was completed. The resulting wet foam was stable until, after about 15 minutes, a curing reaction occurred and the foam began to harden. The calcium sulfoaluminate foam was stored in a humid atmosphere overnight to ensure proper curing. After that, it was taken out of the mold and dried at a temperature of 70°C until a constant weight was obtained.

Полученный опытный образец из пены на основе сульфоалюмината кальция демонстрировал размеры, составляющие 240 мм × 480 мм × 100 мм. Его плотность в сухом состоянии составляла 111 кг/м3 и его теплопроводность составляла 42,1 мВт/мК. Предел прочности при сжатии составлял 48 кПа. Образец показывал сопротивление воздушному потоку, которое составляло 1990 кПа с/м2. Пена демонстрировала закрытые поры, как показано на Фигуре 3.The resulting calcium sulfoaluminate foam prototype exhibited dimensions of 240 mm x 480 mm x 100 mm. Its dry density was 111 kg/m 3 and its thermal conductivity was 42.1 mW/mK. The compressive strength was 48 kPa. The sample showed resistance to air flow, which was 1990 kPa s/m 2 . The foam showed closed cells as shown in Figure 3.

Пример в соответствии с изобретением 2Example according to the invention 2

Предварительно получали смесь, содержащую 83,7 мас. % карбоната кальция (Schafer Precarb 100), 5,5 мас. % энантовой кислоты и 10,8 мас. % оксида марганца (IV), в качестве "порошка для образования пены".Previously received a mixture containing 83.7 wt. % calcium carbonate (Schafer Precarb 100), 5.5 wt. % enanthic acid and 10.8 wt. % manganese (IV) oxide as "foaming powder".

Пену на основе сульфоалюмината кальция получали из следующего состава сырья, представленного в процентах по массе:Calcium sulfoaluminate foam was prepared from the following raw material composition, expressed as a percentage by weight:

18,7 % сульфоалюмината кальция (Alipre, компания Italcementi,)18.7% calcium sulfoaluminate (Alipre, Italcementi,)

5,8 % дигидрата сульфата кальция5.8% calcium sulfate dihydrate

12,2 % метакаолина (Argical™ М 1200S, компания Imerys)12.2% metakaolin (Argical™ M 1200S, Imerys)

12,2 % зольной пыли (Microsit® М10, компания BauMineral)12.2% fly ash (Microsit® M10, BauMineral)

3,7 % порошка для образования пены3.7% foam powder

0,2% ПАН-волокон (6 мм, 6,7 дтекс)0.2% PAN fibers (6 mm, 6.7 dtex)

44,0 % воды44.0% water

3,2 % пероксида водорода (50%-й раствор)3.2% hydrogen peroxide (50% solution)

Сначала диспергировали в воде порошок для образования пены. Затем, добавляли смесь сульфоалюмината кальция, дигидрата сульфата кальция, метакаолина и зольной пыли. После 15 мин перемешивания, вспенивание суспензии вызывали посредством добавления пероксида водорода. Полученную таким образом суспензию выливали в форму, где образование пены происходило до завершения разложения пероксида водорода. Полученная влажная пена была стабильной до тех пор, пока через приблизительно 15 мин не происходила реакция отверждения, и пена начинала затвердевать. Пену на основе сульфоалюмината кальция хранили во влажной атмосфере на протяжении 3 дней, для того чтобы обеспечить надлежащее отверждение. После этого, ее вынимали из формы, и сушили при температуре 70°С до получения постоянной массы.First, the powder was dispersed in water to form a foam. Then, a mixture of calcium sulfoaluminate, calcium sulfate dihydrate, metakaolin and fly ash was added. After 15 minutes of stirring, foaming of the suspension was caused by adding hydrogen peroxide. The slurry thus obtained was poured into a mold, where the formation of foam occurred until the decomposition of hydrogen peroxide was completed. The resulting wet foam was stable until, after about 15 minutes, a curing reaction occurred and the foam began to harden. The calcium sulfoaluminate foam was stored in a humid atmosphere for 3 days to ensure proper curing. After that, it was taken out of the mold, and dried at a temperature of 70°C until a constant weight was obtained.

Полученный опытный образец из пены на основе сульфоалюмината кальция демонстрировал размеры, которые составляли 240 мм × 480 мм × 100 мм. Его плотность в сухом состоянии составляла 83 кг/м и его теплопроводность составляла 36,4 мВт/мК. Предел прочности при сжатии составлял 43 кПа, предел прочности на изгиб составлял 28 кПа. Образец показывал сопротивление воздушному потоку, которое составляло 2220 кПа с/м. Пена демонстрировала закрытые поры, как показано на Фигуре 4.The resulting calcium sulfoaluminate foam prototype exhibited dimensions that were 240 mm x 480 mm x 100 mm. Its dry density was 83 kg/m and its thermal conductivity was 36.4 mW/mK. The compressive strength was 43 kPa, the flexural strength was 28 kPa. The sample showed an airflow resistance of 2220 kPa s/m. The foam showed closed cells as shown in Figure 4.

Claims (43)

1. Способ получения неорганической пены, содержащий стадии1. A method for producing an inorganic foam containing the steps (1) смешивания(1) mixing (I) по меньшей мере одной группы неорганических частиц;(I) at least one group of inorganic particles; (II) по меньшей мере одного амфифильного соединения;(II) at least one amphiphilic compound; (III) по меньшей мере одной смеси неорганических вяжущих веществ, которая содержит(III) at least one mixture of inorganic binders, which contains (IIIа) по меньшей мере одну смесь сульфоалюмината кальция и(IIIa) at least one mixture of calcium sulfoaluminate and (IV) воды; и (iv) water; and (2) вспенивания полученного состава пены посредством химического, физического или механического вспенивания; причем по меньшей мере одну группу неорганических частиц выбирают из частиц CaCO3 и причем по меньшей мере одно амфифильное соединение представляет собой амфифильные соединения по меньшей мере с одной полярной головной группой и по меньшей мере одной неполярной хвостовой группой, где по меньшей мере одну головную группу выбирают из галлатов и карбоновых кислот и где по меньшей мере одну хвостовую группу выбирают из алифатической группы, содержащей от 2 до 8 атомов углерода.(2) foaming the resulting foam composition by chemical, physical or mechanical foaming; moreover, at least one group of inorganic particles is selected from particles of CaCO 3 and moreover, at least one amphiphilic compound is an amphiphilic compound with at least one polar head group and at least one non-polar tail group, where at least one head group is selected from gallates and carboxylic acids and where at least one tail group is selected from an aliphatic group containing from 2 to 8 carbon atoms. 2. Способ по п. 1, где по меньшей мере одна группа неорганических частиц имеет медианный размер частиц D50 в диапазоне от 30 нм до 300 мкм.2. The method according to p. 1, where at least one group of inorganic particles has a median particle size D 50 in the range from 30 nm to 300 microns. 3. Способ по п. 1 или 2, где по меньшей мере одна смесь сульфоалюмината кальция имеет расчетный оксидный состав, который составляет 5-35 мас.% SO3, 30-60 мас.% СаО, 0-30 мас.% SiO2 и 5-35 мас.% Al2O3.3. The method according to p. 1 or 2, where at least one mixture of calcium sulfoaluminate has a calculated oxide composition, which is 5-35 wt.% SO 3 , 30-60 wt.% CaO, 0-30 wt.% SiO 2 and 5-35 wt.% Al 2 O 3 . 4. Способ по любому из пп. 1-3, где по меньшей мере одна смесь сульфоалюмината кальция содержит а) йелимит - 4СаО×3Al2O3×SO3 и необязательно белит - 2СаО×SiO2 и б) ангидрит - CaSO4, сульфат кальция полугидрат - CaSO4×0.5 H2O и/или гипс - CaSO4×2 H2O в соотношении массы а):б), составляющем от 90:10 до 60:40.4. The method according to any one of paragraphs. 1-3, where at least one calcium sulfoaluminate mixture contains a) yelimite - 4CaO×3Al 2 O 3 ×SO 3 and optionally belite - 2CaO×SiO 2 and b) anhydrite - CaSO 4 , calcium sulfate hemihydrate - CaSO 4 × 0.5 H 2 O and/or gypsum - CaSO 4 ×2 H 2 O in the ratio of mass a):b), ranging from 90:10 to 60:40. 5. Способ по любому из пунктов 1-4, где по меньшей мере одно дополнительное неорганическое вяжущее вещество (IIIб) присутствует в по меньшей мере одной смеси неорганических вяжущих веществ (III), причем дополнительное вяжущее вещество представляет собой смесь метакаолина и зольной пыли.5. The method according to any one of paragraphs 1-4, wherein at least one additional inorganic binder (IIIb) is present in at least one mixture of inorganic binders (III), and the additional binder is a mixture of metakaolin and fly ash. 6. Способ по любому из пп. 1-5, где по меньшей мере одна смесь неорганических вяжущих веществ (III) дополнительно содержит (IIIв) по меньшей мере один цемент, выбранный из цементов марок СЕМ I, СЕМ II, СЕМ III, СЕМ IV, СЕМ V, или цемент на основе алюмината кальция, предпочтительно цемент марки СЕМ I.6. The method according to any one of paragraphs. 1-5, where at least one mixture of inorganic binders (III) additionally contains (IIIc) at least one cement selected from CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV, CEM V cements, or cement based on calcium aluminate, preferably CEM I cement. 7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором присутствует по меньшей мере одна добавка, которую выбирают из группы, состоящей из регулирующих рН веществ, наполнителей, ускорителей, замедлителей, модификаторов реологических свойств, суперпластифицирующих добавок, поверхностно-активных веществ, волокон, жидкого стекла, дополнительных гидрофобизирующих агентов, катализаторов и их смесей.7. The method according to any one of paragraphs. 1-6, in which at least one additive is present, which is selected from the group consisting of pH adjusting substances, fillers, accelerators, retarders, rheology modifiers, superplasticizers, surfactants, fibers, water glass, additional hydrophobizing agents , catalysts and their mixtures. 8. Способ по любому из пп. 1-7,8. The method according to any one of paragraphs. 1-7, где количество амфифильного соединения на поверхности неорганической частицы составляет от 0,5 до 160 мкмоль/м2; и/илиwhere the amount of amphiphilic compounds on the surface of the inorganic particles is from 0.5 to 160 μmol/m 2 ; and/or где неорганические частицы представлены в количестве, составляющем от 0,1 до 25 мас.%, по отношению к количеству по меньшей мере одной смеси неорганических вяжущих веществ; и/илиwhere the inorganic particles are present in an amount ranging from 0.1 to 25 wt.%, relative to the amount of at least one mixture of inorganic binders; and/or где соотношение массы воды к массе смеси неорганических вяжущих веществ составляет от 0,1 до 2,0.where the ratio of the mass of water to the mass of the mixture of inorganic binders is from 0.1 to 2.0. 9. Способ по любому из пп. 1-8, где стадия (1) содержит рабочие операции9. The method according to any one of paragraphs. 1-8, where stage (1) contains work steps (1а) диспергирования в воде по меньшей мере одной группы неорганических частиц, по меньшей мере одного амфифильного соединения и, необязательно, по меньшей мере одной добавки для получения водной дисперсии и(1a) dispersing in water at least one group of inorganic particles, at least one amphiphilic compound, and optionally at least one additive to obtain an aqueous dispersion, and (1б) смешивания водной дисперсии по меньшей мере с одной смесью неорганических вяжущих веществ.(1b) mixing the aqueous dispersion with at least one mixture of inorganic binders. 10. Неорганическая пена, полученная способом по любому из пп. 1-9.10. Inorganic foam obtained by the method according to any one of paragraphs. 1-9. 11. Неорганическая пена, содержащая11. Inorganic foam containing (I) по меньшей мере одну группу неорганических частиц;(I) at least one group of inorganic particles; (II) по меньшей мере одно амфифильное соединение;(II) at least one amphiphilic compound; (III) по меньшей мере одну смесь неорганических вяжущих веществ, которая содержит(III) at least one mixture of inorganic binders, which contains (IIIa) по меньшей мере одну смесь сульфоалюмината кальция и(IIIa) at least one mixture of calcium sulfoaluminate and (IV) воду; и, необязательно,(IV) water; and optionally (V) по меньшей мере одну добавку,(V) at least one additive, причем по меньшей мере одну группу неорганических частиц выбирают из частиц CaCO3 и причем по меньшей мере одно амфифильное соединение представляет собой амфифильные соединения по меньшей мере с одной полярной головной группой и по меньшей мере одной неполярной хвостовой группой, где по меньшей мере одну головную группу выбирают из галлатов и карбоновых кислот и где по меньшей мере одну хвостовую группу выбирают из алифатической группы, содержащей от 2 до 8 атомов углерода.moreover, at least one group of inorganic particles is selected from particles of CaCO 3 and moreover, at least one amphiphilic compound is an amphiphilic compound with at least one polar head group and at least one non-polar tail group, where at least one head group is selected from gallates and carboxylic acids and where at least one tail group is selected from an aliphatic group containing from 2 to 8 carbon atoms. 12. Пористый материал, который можно получить посредством отверждения и необязательно сушки неорганической пены по п. 10 или 11.12. Porous material, which can be obtained by curing and optionally drying the inorganic foam according to claim 10 or 11. 13. Композиция для изготовления состава неорганической пены, содержащая в качестве компонентов13. Composition for the manufacture of an inorganic foam composition, containing as components (I) по меньшей мере одну группу неорганических частиц;(I) at least one group of inorganic particles; (II) по меньшей мере одно амфифильное соединение;(II) at least one amphiphilic compound; (III) по меньшей мере одну смесь неорганических вяжущих веществ, которая содержит(III) at least one mixture of inorganic binders, which contains (IIIa) по меньшей мере одну смесь сульфоалюмината кальция, и(IIIa) at least one mixture of calcium sulfoaluminate, and гдеwhere компоненты (I), (II) и (III) присутствуют по отдельности; илиcomponents (I), (II) and (III) are present separately; or компоненты (I) и (II) присутствуют в виде смеси и компонент (III)components (I) and (II) are present as a mixture and component (III) присутствует отдельно; илиpresent separately; or компоненты (I), (II) и (III) присутствуют в виде смеси,components (I), (II) and (III) are present as a mixture, причем по меньшей мере одну группу неорганических частиц выбирают из частиц CaCO3 и причем по меньшей мере одно амфифильное соединение представляет собой амфифильные соединения по меньшей мере с одной полярной головной группой и по меньшей мере одной неполярной хвостовой группой, где по меньшей мере одну головную группу выбирают из галлатов и карбоновых кислот и где по меньшей мере одну хвостовую группу выбирают из алифатической группы, содержащей от 2 до 8 атомов углерода.moreover, at least one group of inorganic particles is selected from particles of CaCO 3 and moreover, at least one amphiphilic compound is an amphiphilic compound with at least one polar head group and at least one non-polar tail group, where at least one head group is selected from gallates and carboxylic acids and where at least one tail group is selected from an aliphatic group containing from 2 to 8 carbon atoms. 14. Применение неорганической пены по п. 10 или 11, пористого материала по п. 12 и/или композиции по п. 13 в качестве теплоизоляционного материала, звукоизоляционного материала или звукопоглощающего материала для противопожарной защиты и/или в качестве строительного материала с плотностью в сухом состоянии менее 300 кг/м3, или менее 200 кг/м3, или менее 150 кг/м3, или менее 100 кг/м3, предпочтительно менее 90 кг/м3.14. The use of an inorganic foam according to claim 10 or 11, a porous material according to claim 12 and / or a composition according to claim 13 as a heat-insulating material, sound-proofing material or sound-absorbing material for fire protection and / or as a building material with a dry density less than 300 kg/m 3 , or less than 200 kg/m 3 , or less than 150 kg/m 3 , or less than 100 kg/m 3 , preferably less than 90 kg/m 3 .
RU2019130668A 2017-03-06 2018-03-05 Inorganic foam based on calcium sulfoaluminate RU2786460C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17159443 2017-03-06
EP17159443.5 2017-03-06
PCT/EP2018/055292 WO2018162381A1 (en) 2017-03-06 2018-03-05 Inorganic foam based on calcium sulfoaluminate

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019130668A RU2019130668A (en) 2021-04-07
RU2019130668A3 RU2019130668A3 (en) 2021-07-05
RU2786460C2 true RU2786460C2 (en) 2022-12-21

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2802651C1 (en) * 2023-04-05 2023-08-30 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" Raw mix based on ash and slag waste for obtaining geopolymer material with low density

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2197451C2 (en) * 2001-01-18 2003-01-27 Баранов Иван Митрофанович Method of producing raw material mix for manufacture of unsteamed foam concrete
US20140272376A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 United States Gypsum Company Particle stabilized foam, and slurries, product, and methods related thereto
DE102014103258A1 (en) * 2014-03-11 2015-09-17 Pta Solutions Gmbh Fire resistance body and method of making the same
CN105645887A (en) * 2015-12-30 2016-06-08 王丽萍 High-efficiency constructional flame retardation fiber material

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2197451C2 (en) * 2001-01-18 2003-01-27 Баранов Иван Митрофанович Method of producing raw material mix for manufacture of unsteamed foam concrete
US20140272376A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 United States Gypsum Company Particle stabilized foam, and slurries, product, and methods related thereto
DE102014103258A1 (en) * 2014-03-11 2015-09-17 Pta Solutions Gmbh Fire resistance body and method of making the same
CN105645887A (en) * 2015-12-30 2016-06-08 王丽萍 High-efficiency constructional flame retardation fiber material

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2802651C1 (en) * 2023-04-05 2023-08-30 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" Raw mix based on ash and slag waste for obtaining geopolymer material with low density

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3592715B1 (en) Inorganic foam based on calcium sulfoaluminate
KR102271604B1 (en) Geopolymer foam formulation for a non-flammable, sound-absorbing, thermally insulating geopolymer foam element
EP3440031A1 (en) Geopolymer foam formulation
CA2402886A1 (en) Fiber cement building materials with low density additives
EP3592717B1 (en) Inorganic foam based on geopolymers
KR100403831B1 (en) Crack retardant mixture made from flyash and its application to concrete
RU2786460C2 (en) Inorganic foam based on calcium sulfoaluminate
WO2022223640A1 (en) Geopolymer foams based on ceramic materials
EP3583084B1 (en) Silanized inorganic particles for generation of stable inorganic foams
US20220119311A1 (en) Rheology modifier for geopolymer foam formulations