WO2014118030A1 - Verbundmaterial enthaltend nanoporöse partikel - Google Patents

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WO2014118030A1
WO2014118030A1 PCT/EP2014/051090 EP2014051090W WO2014118030A1 WO 2014118030 A1 WO2014118030 A1 WO 2014118030A1 EP 2014051090 W EP2014051090 W EP 2014051090W WO 2014118030 A1 WO2014118030 A1 WO 2014118030A1
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composite material
particles
binder
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nanoporous particles
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PCT/EP2014/051090
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Andrea KUNTZ
Frank EISSMANN
Bernd Bruchmann
Thomas Breiner
Michael Kutschera
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Basf Se
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    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/08—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by adding porous substances
    • C04B38/085—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by adding porous substances of micro- or nanosize
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    • C04B26/32—Compounds having one or more carbon-to-metal or carbon-to-silicon linkages ; Other silicon-containing organic compounds; Boron-organic compounds containing silicon
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    • C08L83/08—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
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    • G10K11/162—Selection of materials
    • G10K11/165—Particles in a matrix

Definitions

  • the invention relates to a composite material comprising nanoporous particles, in particular an airgel composite material, a method for producing the composite material, and the use of the composite material.
  • Aerogels are highly porous solid bodies in which the majority of the volume consists of pores.
  • the aerogels can be made, for example, silicate-based, but also on plastic or carbon-based.
  • the pores of the aerogels have a diameter that lies in the nanometer range. Due to the large pore volume, the aerogels are particularly suitable as insulating materials with excellent insulation properties at low density.
  • the aerogels are initially present as particles and can be subjected to shaping using binders and, for example, pressed into plates.
  • aerogels are also referred to as gels with air as a dispersant. Aerogels can be prepared by drying a suitable gel. Within the scope of the present invention, the term aerogel also means xerogels and cryogels. The forming process of the airgel is completed during the sol-gel transition. After formation of the solid gel structure, the outer shape can only be changed by crushing, for example grinding.
  • WO 201 1/069923 A1 describes hydrophobic heat insulation materials which are obtained by adding low-volatility organosilanes or low-volatility orosiloxanes in liquid or gaseous state to fumed silica and reaction during or immediately after the pressing process.
  • EP-A-0 340 707 discloses insulation materials of density 0.1 to 0.4 g / cm 3 with good heat-insulating capacity and sufficiently high compressive strength, which are obtained by bonding silica airgel particles with an inorganic or organic binder become.
  • cement, gypsum, lime and / or water glass are mentioned by way of example as suitable inorganic binders.
  • Suitable organic binders are reaction adhesives such as epoxy resin adhesives, reactive polyurethane adhesives, phenolic, resorcinic, urea and melamine-formaldehyde resins, silicone resin adhesives, polyimide and polybenzimidazole resins, hot melt adhesives such as ethylene-vinyl acetate copolymers and polyamides, aqueous dispersion adhesives such as styrene-butadiene and styrene Acrylic ester copolymers indicated.
  • reaction adhesives such as epoxy resin adhesives, reactive polyurethane adhesives, phenolic, resorcinic, urea and melamine-formaldehyde resins, silicone resin adhesives, polyimide and polybenzimidazole resins, hot melt adhesives such as ethylene-vinyl acetate copolymers and polyamides, aqueous dispersion adhesives such as styrene-butadiene and styrene Acrylic este
  • binders are polymers which are substituted by preferably primary amino groups.
  • crosslinkers the binder is capable of reacting compounds such as aldehydes, isocyanates, epoxides, acrylates, acrylamides, esters and divinyl sulfonates.
  • EP 489 319 A2 discloses composite foams based on silica airgel particles and a styrene-polymer foam. From US-A-6121336 it is known to improve the properties of polyurethane foams by incorporation of silica aerogels.
  • the object of the invention was therefore to provide composite materials which may have improved thermal conductivity and low density at a relatively low binder content.
  • the composite materials should also be easy to produce and have the best possible fire rating.
  • the invention relates to a composite material containing nanoporous particles, in particular an airgel, and a binder which is used in the form of an aqueous silicone oil emulsion of a reactive amino-functionalized silicone.
  • the invention further relates to a process for producing the composite material, wherein the nanoporous particles, in particular the airgel, mixed with the binder, subjected to shaping and allowed to cure at elevated temperature and allowed to dry.
  • Particles are particles which are either monolithic, ie consist of one piece (primary particles), or units consisting of several particles, which are optionally joined by a suitable binder or joined together to form larger agglomerates by pressing.
  • Porosity ratio of void volume to total volume, measured according to
  • hydrophobic substances are understood as meaning substances which at room temperature have a contact angle of more than 90 ° with respect to water.
  • Nanoporous Under nanoporous is understood that the pores of the particles have a size of 0.1 to 500 nm, in particular ⁇ 200 nm, particularly preferred
  • the porosity is in particular from 50 to 99%, in particular 70 to 99%, particularly preferably 80 to 99%.
  • Granular means that the particles are agglomerated as granules in a size of
  • the molecular weight data refer to the number average Mn.
  • D50 value Particle size at which 50% of the particles are finer and 50% larger than the specified value
  • the proportion of nanoporous particles in the composite material is 50 to 99.5% by weight, preferably 70 to 99.5% by weight, particularly preferably 80 to 99.5% by weight.
  • the composite material preferably has a density in the range from 20 to 250 kg / m 3 , more preferably from 30 to 200 kg / m 3 and especially from 50 to 180 kg / m 3 .
  • Nanoporous particles Preferred nanoporous particles are granular.
  • the nanoporous particles are aerogels of their further preferred embodiment. These may be inorganic, inorganic-organic or organic. airgel
  • Suitable aerogels for the novel composite materials are, in particular, those based on oxides, in particular silicon dioxide and metal oxides, in particular aluminum-titanium and zirconium oxide, or those based on organic substances, such as, for example, melamine-formaldehyde condensates (US Pat. No. 5,058,085), resorcinol formaldehyde Condensates (US-A-4873218) and aerogels which can be prepared by polymerization of furfural with phenolic novolac resins.
  • Particularly suitable are compounds which are suitable for the sol-gel technique, see, for. For example, WO 9710188 A1, page 7, first paragraph, for example Si or AI compounds.
  • aerogels containing Si compounds Preference is given to using aerogels containing Si compounds. Particular preference is given to aerogels comprising SiO 2, in particular SiO 2 aerogels, which are optionally organically modified.
  • Preferred aerogels have the following parameters:
  • Porosity 50 to 99%, in particular 70 to 99%, particularly preferred 80 to 99%
  • Density 30 to 300 kg / m 3 , preferably 50 to 200 kg / m 3 , in particular 50 to 150 kg / m 3 .
  • Particle diameter primary particles of 0.1 to 100 ⁇ m, preferably of 1 to 30 ⁇ m (D 50 value)
  • Pore diameter 0.1 to 500 nm, in particular ⁇ 200 nm, particularly preferably ⁇ 100 nm
  • the thermal conductivity of the aerogels decreases with increasing porosity and decreasing density, for which reason aerogels with porosities above 60% and densities between 50 and 200 kg / m 3 are preferred.
  • the thermal conductivity of the airgel granules should preferably be less than 40 mW / mK, more preferably less than 25 mW / mK.
  • Particularly preferred aerogels are silica aerogels, which consist essentially of amorphous silica but, depending on the nature of their preparation, may still contain organic compounds.
  • Silica airgel particles can be prepared in a known manner, for example, from water glass solution via the steps of silica hydrogel, solvent exchange and subsequent supercritical drying.
  • the generally present bead form is obtained by spraying a rapidly gelling silica sol from a specially designed nozzle and gelling the droplets in the air. Further details are described in DE-A-2103243.
  • the exchange of hydrogel water against others against silica chemically inert liquids is described, for example, in US-A-2093454, US-A-3977993 and JP-A-53/025295.
  • the airgel particles can be used in monomodal, bimodal or multimodal distribution.
  • the airgel particles have hydrophobic surface groups.
  • Suitable groups for permanent hydrophobization are, for example, trisubstituted silyl groups of the general formula -Si (R) 3, preferably trialkyl and / or trisylsilyl groups, each R independently being a non-reactive, organic radical such as C 1 -C 4 -alkyl or Ce - is C to aryl, preferably C 1 to C 6 alkyl or phenyl, in particular methyl, ethyl, cyclohexyl or phenyl, which may additionally be substituted by functional groups.
  • Particularly advantageous for the permanent hydrophobization of the airgel is the use of trimethylsilyl groups.
  • the introduction of these groups can by gas phase reaction between the airgel and, for example, an activated trialkylsilane derivative such.
  • an activated trialkylsilane derivative such as A chlorotrialkylsilane or a hexaalkyldisilazane (see R. Her, The Chemistry of Silica, Wiley & Sons, 1979).
  • the nanoporous particles in particular aerogels, can additionally be functionalized in order to achieve a better interaction with the binder.
  • the functionalization of the nanoporous particles can be carried out by introducing reactive groups into the nanostructure.
  • functionalized chemical compounds such as alkoxysilanes, such as, for example, are suitable for the chemical functionalization of the nanostructure.
  • alkoxysilanes such as, for example, are suitable for the chemical functionalization of the nanostructure.
  • These reactive groups are attached to the airgel via the silane unit and later allow a chemical linkage with the binder through the amino groups.
  • the binders to be used according to the invention are reactive amino-functionalized silicone oils which are emulsified in water.
  • the silicone oil emulsion used may contain other components, such as other silicone oils or silicones, as well as emulsifiers.
  • the silicone oil at the silicon atoms in addition to the usual methyl groups partially also 3 - [(2-aminoethyl) amino] propyl groups of the formula: CH2-CH2-CH2-NH-CH2-CH2-NH2
  • the silicone oil is preferably used at 20 to 50% by weight, more preferably at 30 to 40% by weight, in an emulsion in water which can be stabilized with the aid of suitable emulsifiers.
  • organic or inorganic binders in an amount of from 0.1 to 5% by weight, based on the silicone oil as binder.
  • suitable organic binders are, for example, the binders known from EP 672 635 A1, such as reaction adhesives such as epoxy resin adhesives, reactive polyurethane adhesives, phenolic, resorcinol, urea and melamine-formaldehyde resins, silicone resin adhesives, polyimide and polybenzimidazole resins.
  • Resins such as ethylene-vinyl acetate copolymers and polyamides, waxes, and aqueous dispersion adhesives such as styrene-butadiene and styrene-acrylic ester copolymers.
  • the binder may additionally be mixed with layered silicates and / or clay minerals, as indicated in EP 672 635 A1.
  • the grains of the binder should preferably be smaller than that of the airgel granules , Likewise, processing at elevated pressure may be necessary.
  • the binder is generally used in an amount of 0.5 to 50 wt .-% (solvent-free calculated) based on the composite material, preferably in an amount of 0.5 to 30 wt .-%, more preferably in an amount from 0.5% to 20% by weight
  • the choice of binder depends on the mechanical and thermal requirements of the composite material as well as the requirements with regard to fire protection. It is particularly preferable to use exclusively silicon-containing binders, since they lead to reduced combustibility of the composite material in comparison with other organic, predominantly carbon-based binders, due to the lower carbon content. additives
  • the composite material can be used in effective amounts of other additives such.
  • additives such as dyes, pigments, fillers, flame retardants, synergists for flame retardants, antistatic agents, stabilizers, plasticizers and IR opacifiers.
  • the abovementioned materials can be used either alone or in combination, ie in the form of a mixture of a plurality of materials.
  • fibers are present in the composite material.
  • the fiber material organic fibers such as polypropylene, polyester, nylon or melamine-formaldehyde fibers and / or inorganic fibers such as glass, mineral and SiC fibers and / or carbon fibers may be used.
  • the volume fraction of the fibers should be 0.1 to 30%, preferably 1 to 10%, and the heat conductivity of the fiber material should preferably be ⁇ 1 W / mK.
  • the radiation contribution to the thermal conductivity can be reduced and a greater mechanical strength can be achieved.
  • the fiber diameter should preferably be in the range of 0.1 to 30 ⁇ . The contribution of heat to thermal conductivity can be reduced especially if carbon fibers or carbonaceous fibers are used.
  • the mechanical strength can be further influenced by the length and distribution of the fibers in the composite material. Preference is given to using fibers whose length is between 0.5 and 10 cm. For plate-shaped molded body and fiber fabrics can be used.
  • the composite material other excipients, such as Tylose, starch, polyvinyl alcohol and / or wax emulsions. They are used industrially in the state of the art in the shaping of ceramic masses.
  • the composite material may contain additives that are used for its preparation, or arise during manufacture, such.
  • additives that are used for its preparation, or arise during manufacture, such.
  • lubricants for pressing such as zinc stea- rat, or the reaction products of acid or acid-releasing hardening accelerators in the use of resins.
  • the fire class of the composite material obtained after drying is determined by the flammability rating of the airgel and the binder and, where appropriate, the fibers and other substances contained.
  • inorganic-based aerogels particularly preferably those based on SiO 2, with as low a carbon content as possible.
  • the carbon content can be in this case in hydrophobized aerogels va influence by type and amount of hydrophobing reagent.
  • additional binder is to ensure that flame retardant binder such.
  • inorganic binders or urea and melamine-formaldehyde resins silicone resin adhesives, polyimide and polybenzimidazole resins are used.
  • fiber materials are non-flammable fiber types such. As glass, mineral or SiC fibers, or flame retardant fiber types such. B. TREVIRA C® or melamine resin fibers to prefer.
  • the material in the form of planar structures such. As panels or mats used, it may be laminated on at least one side with at least one cover layer to improve the properties of the surface, such. B. increase the robustness, train them as a vapor barrier or protect against slight contamination.
  • the cover layers can also improve the mechanical stability of the composite molding. If cover layers are used on both surfaces, they may be the same or different.
  • Suitable cover layers are all materials known to the person skilled in the art. They can be non-porous and thus act as a vapor barrier, such. As plastic films, preferably metal foils or metallized plastic films that reflect heat radiation. But it can also be used porous cover layers, which allow air to penetrate into the material and thus lead to better sound attenuation, such. As porous films, papers, fabrics or nonwovens.
  • laminations or laminations can be carried out, for example, with extensive preservation of the acoustic properties with so-called "open" systems, such as perforated plates.
  • the cover layers themselves can also consist of several layers.
  • the cover layers may be attached to the binder by which the fibers and the airgel particles are connected to one another and to one another, but another adhesive may also be used.
  • the surface of the composite material may also be closed and solidified by introducing at least one suitable material into a surface layer.
  • suitable material are z. B. thermoplastic polymers, such as. As polyethylene and polypropylene, or resins such. As melamine-formaldehyde resins suitable.
  • the composite materials according to the invention have thermal conductivities at atmospheric pressure between 10 and 50 mW / mK, preferably in the range of 10 to 30 mW / mK, more preferably in the range of 12 to 25 mW / mK and especially between 14 and 20 mW / mK.
  • the composite materials according to the invention are preferably produced by mixing the nanoporous particles and the aqueous silicone oil emulsion of the reactive amino-functionalized silicone together and filling the resulting mixture into a mold and optionally compressing it, then at a temperature of preferably 50-100 ° C., particularly preferably 60-80 ° C, allowed to cure and allowed to dry.
  • the mixture is compressed by a volume reduction of the mold in the range of 20 to 50% by volume.
  • the aerogels are mixed, for example, with an aqueous silicone oil emulsion, the mixture is filled into a mold, optionally compacted by pressing, and then cured with heating and dried.
  • the mold is moisture-permeable and hydrophobic on the insides. This can be done for example by superimposing metal screens and suitable polymer films.
  • the composite materials according to the invention are combined with other foams, for example polyurethane and / or polystyrene foams.
  • the composite material according to the invention can be laminated with expanded polystyrene or blended with polystyrene or polyurethane foams, in particular with expanded polystyrene.
  • the mixing ratio can be adapted without difficulty to the respective requirements and, for example, in the volume ratio 10:90 to 90:10.
  • the composite materials according to the invention can be used in a variety of fields due to their good mechanical properties and thermal insulation properties (in general, thermal conductivities of less than 25 mW / mK can be achieved). Examples include the thermal insulation of buildings, boilers, refrigerators, ovens (see EP-A-0 475 285), heating pipes, Fernsammlungtechnischen, LPG tanks, night storage ovens and vacuum insulation of technical equipment of various kinds.
  • the composite materials according to the invention are suitable for internal insulation in order to achieve a low energy standard, for external insulation, optionally in combination with cementitious and inorganic adhesives, as well as as part of a combination of base plaster, reinforcing mortar and finishing plaster, for roof insulation, as well as in technical applications. fertilize in refrigerators, transport boxes, sandwich components, pipe insulation and technical foams.
  • Another advantage of the composite materials according to the invention is that their surface is homogeneous and smooth.
  • the composite materials can also be processed very easily by sawing, grinding or cutting.
  • SiO 2 airgel granules were prepared according to EP 716641, Example 1, with the following characteristics:
  • Korasilon® oil emulsion AAM 35 (amino-functional siloxane, about 35% strength by weight aqueous emulsion, cationic emulsifier system, Kurt Obermeier GmbH & Co KG)
  • the molded body obtained as a mechanically stable plate had a density of 158 kg / m 3 and a thermal conductivity of 16.0 mW / mK (measured at room temperature and normal pressure).
  • the molded body obtained as a mechanically stable plate had a density of 138 kg / m 3 and a thermal conductivity of 17.0 mW / mK (measured at room temperature and normal pressure).
  • the molded body obtained as a mechanically stable plate had a density of 143 kg / m 3 and a thermal conductivity of 16.8 mW / mK (measured at room temperature and normal pressure).

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Abstract

Ein Verbundmaterial, enthaltend mit einem Bindemittel verbundene nanoporöse Partikel, wobei zur Herstellung als Bindemittel eine wässrigen Siliconölemulsion eines reaktiven aminofunktionalisierten Silicons eingesetzt wird, Verfahren zur Herstellung und Verwendung zur Wärme- oder Schalldämmung.

Description

Verbundmaterial enthaltend nanoporöse Partikel Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verbundmaterial, enthaltend nanoporöse Partikel, insbesondere ein Aerogel-Verbundmaterial, ein Verfahren zur Herstellung des Verbundmaterials, sowie die Verwendung des Verbundmaterials.
Aerogele sind hochporöse Festkörper, bei denen der überwiegende Teil des Volumens aus Po- ren besteht. Die Aerogele können beispielsweise auf Silicat-Basis, aber auch auf Kunststoffoder Kohlenstoff-Basis hergestellt werden. Die Poren der Aerogele weisen einen Durchmesser auf, der im Nanometer-Bereich liegt. Infolge des großen Porenvolumens eignen sich die Aerogele insbesondere als Isoliermaterialien mit hervorragenden Isolationseigenschaften bei geringer Dichte. Die Aerogele liegen zunächst als Partikel vor und können unter Verwendung von Bindern einer Formgebung unterworfen und beispielsweise zu Platten gepresst werden.
In der Literatur werden Aerogele auch als Gele mit Luft als Dispersionsmittel bezeichnet. Aerogele können durch Trocknung eines geeigneten Gels hergestellt werden. Unter dem Begriff Ae- rogel werden in Rahmen der vorliegenden Erfindung auch Xerogele und Kryogele verstanden. Der Formgebungsprozess des Aerogels wird während des Sol-Gel-Übergangs abgeschlossen. Nach Ausbildung der festen Gelstruktur lässt sich die äußere Form nur noch durch Zerkleinern, beispielsweise Mahlen, verändern.
Die WO 201 1/069923 A1 beschreibt hydrophobe Wärmedämmstoffe, die durch Zugabe von schwerflüchtigen Organosilanen oder schwerflüchtigen Oranosiloxanen in flüssigem oder gasförmigen Aggregatzustand zu pyrogener Kieselsäure und Reaktion während oder unmittelbar nach dem Pressvorganges erhalten werden..
Aus der EP-A-0 340 707 sind Dämmstoffe der Dichte 0,1 bis 0,4 g/cm3 mit gutem Wärme- dämmvermögen und ausreichend hoher Druckfestigkeit bekannt, welche durch Verkleben von Silica-Aerogel-Partikeln mit einem anorganischen oder organischen Bindemittel erhalten werden. Als geeignete anorganische Bindemittel werden beispielhaft Zement, Gips, Kalk und/oder Wasserglas genannt. Als geeignete organische Bindemittel sind Reaktionsklebstoffe wie Epoxidharzklebstoffe, reaktive Polyurethanklebstoffe, Phenol-, Resorcin-, Harnstoff- und Melamin- formaldehydharze, Silikonharzklebstoffe, Polyimid- und Polybenzimidazolharze, Schmelzklebstoffe wie Ethylenvinylacetat-Copolymere und Polyamide, wässrige Dispersionsklebstoffe wie Styrol-Butadien- und Styrol-Acrylester-Copolymerisate angegeben.
Aus der WO 2012/076489 sind Verbundmaterialien bekannt, die durch Verklebung der Silica- Aerogel-Partikel mit einem vernetzten Bindemittel erhalten werden. Als Bindemittel sind hier Polymere genannt, die mit vorzugsweise primären Aminogruppen substituiert sind. Als Vernetzer sind mit dem Binder reaktionsfähige Verbindungen wie Aldehyde, Isocyanate, Epoxide, Ac- rylate, Acrylamide, Ester und Divinylsulfonate angegeben. Aus der EP 489 319 A2 sind Verbundschaumstoffe auf Basis von Silica-Aerogel-Partikeln und eines Styrol-Polymerisat-Schaumstoffes bekannt. Aus der US-A-6121336 ist bekannt, die Eigenschaften von Polyurethanschäumen durch Einarbeitung von Silica-Aerogelen zu verbes- sern. In der US 2007/0259979 sind Verbundmaterialien beschrieben, die aus einer organischen Aerogelmatrix und anorganischen Aerogel-Füllstoffen bestehen. Aus der DE 44 41 567 A1 ist bekannt, in Verbundmaterialien aus Aerogelen und anorganischen Bindemitteln Teilchendurchmesser der Aerogel-Partikel kleiner als 0,5 mm zu wählen. Aus der EP 672 635 A1 ist bekannt, in Formkörpern aus Silica-Aerogelen und Bindemitteln zusätzlich Schichtsilicate oder Tonminerale einzusetzen. Aus der US-A-6143400 ist weiterhin bekannt, in Verbundmaterialien aus Aerogel-Partikeln und einem Klebstoff Aerogel-Partikel mit Durchmessern kleiner als 0,5 mm zu verwenden. Aus der DE 195 335 64 A1 sind Verbundmaterialien, enthaltend Aerogel- Partikel, Bindemittel und ein Fasermittel, bekannt. Aus der WO 2007/01 1988 A2 sind Zusammensetzungen mit so genannten Hybrid-Aerogel-Partikeln und einem Binder bekannt, worin die Aerogel-Partikel kovalent mit dem Binder verbunden sein können.
Aus der DE 197 35 648 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines anorganischen Dämmstoffes bekannt, bei dem Si02-Aerogele mit einer wäßrigen Polysiloxanemulsion vermischt und möglichst vollständig benetzt und anschließen zu einem kompakten Verbund ausgehärtet werden.
Für die Herstellung von Formkörpern der Verbundmaterialien ist häufig die Verwendung hoher Bindemittelgehalte notwendig. Darüber hinaus sind viele anwendungstechnische Eigenschaften, wie beispielsweise Wärmeleitfähigkeit und Bruchfestigkeit, aber auch das Brandverhalten, noch verbesserungsbedürftig. Probleme ergeben sich häufig auch bei der Herstellung der Formkörper. Zahlreiche organische Bindemittel sind aufgrund ihrer hohen Viskosität oder infolge schlechter Benetzung der Aerogeloberfläche nicht verwendbar.
Aufgabe der Erfindung war es daher, Verbundmaterialien bereitzustellen, die bei relativ geringem Bindemittelanteil eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit und eine niedrige Dichte aufweisen können. Die Verbundmaterialien sollen sich außerdem auf einfache Weise herstellen lassen und eine möglichst günstige Brandklasse aufweisen.
Die Erfindung betrifft ein Verbundmaterial, enthaltend nanoporöse Partikel, insbesondere ein Aerogel, und ein Bindemittel, das in Form einer wässrigen Siliconölemulsion eines reaktiven aminofunktionalisierten Silicons eingesetzt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des Verbundmaterials, wobei man die nanoporösen Partikel, insbesondere das Aerogel, mit dem Bindemittel vermischt, einer Formgebung unterwirft und bei erhöhter Temperatur aushärten und trocknen lässt.
Soweit nicht anders ausgeführt, werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung die verwendeten Begriffe wie folgt definiert und die genannten Messgrößen wie folgt bestimmt: Partikel: Als Partikel werden Teilchen bezeichnet, die entweder monolithisch sind, d. h. aus einem Stück bestehen (Primärpartikel), oder aber Einheiten aus mehreren Teilchen bestehend, die gegebenenfalls durch ein geeignetes Bindemittel verbunden oder durch Pressen zu größeren Agglomeraten zusammengefügt wurden.
Porosität: Verhältnis von Hohlraumvolumen zu Gesamtvolumen, gemessen gemäß
Stickstoffadsorption und -desorption (< 100 nm) und Quecksilberporosi- metrie (> 100 nm)
Hydrophob: Unter hydrophoben Stoffen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung derartige Stoffe verstanden, die bei Raumtemperatur einen Kontaktwinkel von mehr als 90° gegenüber Wasser aufweisen.
Nanoporös: Unter nanoporös wird verstanden, dass die Poren der Partikel eine Größe von 0,1 bis 500 nm, insbesondere < 200 nm, besonders bevorzugt
< 100 nm (D50-Wert) aufweisen und die Porosität insbesondere von 50 bis 99 %, insbesondere 70 bis 99 %, besonders bevorzugt 80 bis 99 % beträgt.
Granulär: bedeutet, dass die Partikel agglomeriert als Granulat in einer Größe von
0,1 bis 5000 μηη, bevorzugt von 1 bis 4000 μηη (D50-Wert) vorliegen und das Verhältnis der längsten Raumachse zur kürzesten Raumachse der Granulatteilchen bevorzugt 4:1 bis 1 :1 beträgt.
Molekulargewicht: Die Molekulargewichtsangaben beziehen sich auf das Zahlenmittel Mn.
D50-Wert: Korngröße, bei der 50 % der Partikel feiner und 50 % größer sind als der angegebene Wert
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden angegeben, wobei sich die im Einzelnen angegebenen Ausführungsformen auch kombinieren lassen.
Der Anteil an nanoporösen Partikeln im Verbundmaterial beträgt 50 bis 99,5 Gew.-%, bevorzugt 70 bis 99,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 80 bis 99,5 Gew-%.
Das Verbundmaterial weist bevorzugt eine Dichte im Bereich von 20 bis 250 kg/m3, besonders bevorzugt von 30 - 200 kg/m3 und speziell von 50 - 180 kg/m3 auf.
Nanoporöse Partikel Bevorzugte nanoporöse Partikel sind granulär. Die nanoporösen Partikel sind ihrer weiteren bevorzugten Ausführungsform Aerogele. Diese können anorganisch, anorganisch-organisch oder organisch sein. Aerogel
Geeignete Aerogele für die erfindungsgemäßen Verbundmaterialien sind insbesondere solche auf Basis von Oxiden, insbesondere Siliciumdioxid und Metalloxiden, wie insbesondere Aluminium- Titan- und Zirkoniumoxid, oder solche auf der Basis organischer Stoffe, wie zum Beispiel Melaminformaldehydkondensate (US-A-5086085), Resorcinformaldehyd-Kondensate (US-A- 4873218) sowie Aerogele, die durch Polymerisation von Furfural mit phenolischen Novolak- Harzen herstellbar sind. Besonders geeignet sind Verbindungen, die für die Sol-Gel-Technik geeignet sind, siehe z. B. WO 9710188 A1 , Seite 7, erster Absatz, beispielsweise Si- oder AI- Verbindungen. Sie können aber auch auf Mischungen der oben genannten Materialien basie- ren. Bevorzugt verwendet werden Aerogele enthaltend Si-Verbindungen. Besonders bevorzugt sind Aerogele enthaltend Si02, insbesondere Si02-Aerogele, die gegebenenfalls organisch modifiziert sind.
Bevorzugte Aerogele weisen folgende Parameter auf:
Porosität: 50 bis 99 %, insbesondere 70 bis 99 %, besonders bevorzugt 80 bis 99 %
Dichte: 30 bis 300 kg/m3, bevorzugt 50 bis 200 kg/m3, insbesondere 50 bis 150 kg/m3.
Partikeldurchmesser: Primärpartikel von 0,1 bis 100 μηη, bevorzugt von 1 bis 30 μηη (D50- Wert)
Porendurchmesser: 0,1 bis 500 nm, insbesondere < 200 nm, besonders bevorzugt < 100 nm
Darüber hinaus gilt, dass die thermische Leitfähigkeit der Aerogele mit zunehmender Porosität und abnehmender Dichte abnimmt, aus diesem Grund sind Aerogele mit Porositäten über 60 % und Dichten zwischen 50 und 200 kg/m3 bevorzugt. Die Wärmeleitfähigkeit des Aerogel- Granulates sollte vorzugsweise weniger als 40 mW/mK, besonders bevorzugt weniger als 25 mW/mK betragen.
Besonders bevorzugte Aerogele sind Silica-Aerogele, die im Wesentlichen aus amorphem Siliciumdioxid bestehen, aber abhängig von der Art ihrer Herstellung noch organische Verbindun- gen enthalten können.
Silica-Aerogel-Partikel können in bekannter Weise zum Beispiel aus Wasserglaslösung über die Stufen Silica-Hydrogel, Lösungsmittelaustausch und anschließender überkritischer Trocknung hergestellt werden. Die in der Regel vorliegende Perlform ergibt sich hierbei durch das Ver- sprühen eines schnell gelierenden Kieselsäuresols aus einer speziell konstruierten Düse und Gelierung der Tropfen im Fluge. Nähere Einzelheiten hierzu sind in der DE-A-2103243 beschrieben. Der Austausch von Hydrogelwasser gegen andere gegen Siliciumdioxid chemisch inerte Flüssigkeiten ist beispielsweise in US-A-2093454, US-A-3977993 sowie JP-A-53/025295 beschrieben.
Die Aerogel-Partikel können in monomodaler, bimodaler oder multimodaler Verteilung einge- setzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Aerogel-Partikel hydrophobe Oberflächengruppen auf. Geeignete Gruppen zur dauerhaften Hydrophobisierung sind beispielsweise tri- substituierte Silylgruppen der allgemeinen Formel -Si(R)3, vorzugsweise Trialkyl- und/oder Tria- rylsilylgruppen, wobei jedes R unabhängig ein nicht reaktiver, organischer Rest wie d- bis Cie- Alkyl oder Ce- bis C -Aryl, vorzugsweise d- bis C6-Alkyl oder Phenyl, insbesondere Methyl, Ethyl, Cyclohexyl oder Phenyl ist, der zusätzlich noch mit funktionellen Gruppen substituiert sein kann. Besonders vorteilhaft zur dauerhaften Hydrophobierung des Aerogels ist die Verwendung von Trimethylsilylgruppen. Die Einbringung dieser Gruppen kann durch Gasphasen- reaktion zwischen dem Aerogel und beispielsweise einem aktivierten Trialkylsilan-Derivat, wie z. B. einem Chlortrialkylsilan oder einem Hexaalkyldisilazan (vgl. R. Her, The Chemistry of Sili- ca, Wiley & Sons, 1979), geschehen.
Die nanoporösen Partikel, insbesondere Aerogele, können zusätzlich funktionalisiert werden, um eine bessere Wechselwirkung mit dem Bindemittel zu erreichen. Die Funktionalisierung der nanoporösen Partikel kann durch Einführung von Reaktivgruppen in die Nanostruktur erfolgen.
Zur chemischen Funktionalisierung der Nanostruktur eignen sich beispielsweise funktionalisier- te chemische Verbindungen wie Alkoxysilane, wie z. B. 3-Aminopropyl-triethoxysilan oder 3- Aminopropylmethoxysilan. Diese Reaktivgruppen werden über die Silan-Einheit an das Aerogel gebunden und erlauben später durch die Aminogruppen eine chemische Verknüpfung mit dem Bindemittel.
Geeignete Systeme zur Funktionalisierung sind sehr ausführlich in der WO 2005103107 A1 , Seite 9, Zeile 18 bis Seite 15, Zeile 4, beschrieben und sind in dieser Anmeldung ausdrücklich enthalten.
Bindemittel Die erfindungsgemäß zu verwendenden Bindemittel sind reaktive aminofunktionalisierte Siliconöle, die in Wasser emulgiert vorliegen. Die verwendete Siliconölemulsion kann neben dem aminofunktionalisierten Siliconöl noch weitere Komponenten, wie z.B. andere Siliconöle oder Silicone sowie Emulgatoren enthalten. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält das Siliconöl an den Silicium-Atomen neben den üblichen Methylgruppen teilweise auch 3-[(2-Aminoethyl)amino]propyl-Gruppen der Formel: -CH2-CH2-CH2-NH-CH2-CH2-NH2
Überdies ist das Siliconöl bevorzugt zu 20 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt zu 30 bis 40 Gew.-% in einer Emulsion in Wasser zu verwenden, die mit Hilfe geeigneter Emulgatoren stabilisiert werden kann.
Zusätzlich zu dem erfindungsgemäßen Bindemittel können weitere organische, bzw. anorganische Bindemittel in einer Menge von 0,1 - 5 Gew.-%, bezogen auf das Siliconöl als Bindemittel, eingesetzt werden. Weitere geeignete organische Binder sind beispielsweise die aus der EP 672 635 A1 bekannten Bindemittel, wie Reaktionsklebstoffe wie Epoxidharz-Klebstoffe, reaktive Polyurethan-Klebstoffe, Phenol-, Resorcin-, Harnstoff- und Melaminformaldehyd-Harze, Siliconharz-Klebstoffe, Polyimid- und Polybenzimidazol-Harze, Schmelzklebstoffe wie Ethylenvi- nylacetat-Copolymere und Polyamide, Wachse, sowie wässrige Dispersionsklebstoffe wie Sty- rol-Butadien- und Styrol-Acrylester-Copolymerisate. Dem Bindemittel können zusätzlich, wie in der EP 672 635 A1 angegeben, Schichtsilicate und/oder Tonmineralien beigemischt werden.
Um eine gute Verteilung der Bindemittel in den Zwickelhohlräumen bei hohem Aerogel-Anteil und möglichst guter Verklebung zu erreichen, sollten in dem Fall, dass man von Bindemitteln oder Zusätzen in fester Form ausgeht, die Körner der Bindemittel vorzugsweise kleiner als die des Aerogel-Granulates sein. Ebenso kann eine Verarbeitung bei erhöhtem Druck notwendig sein.
Das Bindemittel wird im Allgemeinen in einer Menge von 0,5 bis 50 Gew.-% (lösemittelfrei be- rechnet) bezogen auf das Verbundmaterial verwendet, vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 0,5 bis 20 Gew.-%.Die Auswahl des Bindemittels richtet sich nach den mechanischen und thermischen Anforderungen an das Verbundmaterial sowie den Anforderungen im Hinblick auf den Brandschutz. Besonders bevorzugt werden ausschließlich Silicium-haltige Bindemittel eingesetzt, da sie im Vergleich zu anderen organischen, überwiegend auf Kohlenstoff basierten Bindemitteln, auf Grund des geringeren Kohlenstoffgehaltes zu einer verminderten Brennbarkeit des Verbundmaterials führen. Additive
Das Verbundmaterial kann in wirksamen Mengen weitere Zusatzstoffe wie z. B. Farbstoffe, Pigmente, Füllstoffe, Flammschutzmittel, Synergisten für Flammschutzmittel, Antistatica, Stabilisatoren, Weichmacher und IR-Trübungsmittel enthalten.
Zur Reduktion des Strahlungsbeitrags zur Wärmeleitfähigkeit kann der Verbundstoff IR- Trübungsmittel wie z. B. Metalloxide, Nichtmetalloxide, Metallpulver, z. B. Aluminiumpulver, Kohlenstoff, z. B. Ruß, Graphit, Diamant oder organische Farbstoffe und Farbstoffpigmente enthalten, was besonders für Anwendungen bei hohen Temperaturen vorteilhaft ist. Besonders bevorzugt sind Ruß, Titandioxid, Eisenoxide oder Zirkondioxid. Die vorstehend genannten Materialien können sowohl jeweils alleine als auch in Kombination, d. h. in Form einer Mischung aus mehreren Materialien, Verwendung finden.
Im Hinblick auf die Rissbildung und Bruchfestigkeit kann es weiterhin vorteilhaft sein, wenn in dem Verbundmaterial Fasern enthalten sind. Als Fasermaterial können organische Fasern wie zum Beispiel Polypropylen-, Polyester-, Nylon- oder Melaminformaldehydfasern und/oder anor- ganische Fasern, wie zum Beispiel Glas-, Mineral- sowie SiC-Fasern und/oder Kohlenstofffasern verwendet werden.
Um eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit durch die zugegebenen Fasern zu vermeiden, sollte der Volumenanteil der Fasern 0,1 bis 30 %, vorzugsweise 1 bis 10 %, betragen, und die Wär- meleitfähigkeit des Fasermaterials vorzugsweise < 1 W/mK, sein.
Durch geeignete Wahl von Faserdurchmesser und/oder -material kann der Strahlungsbeitrag zur Wärmeleitfähigkeit reduziert und eine größere mechanische Festigkeit erzielt werden. Dazu sollte der Faserdurchmesser vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 30 μηη liegen. Der Strah- lungsbeitrag zur Wärmeleitfähigkeit kann besonders reduziert werden, wenn Kohlenstofffasern oder kohlenstoffhaltige Fasern verwendet werden.
Die mechanische Festigkeit kann weiter durch Länge und Verteilung der Fasern im Verbundmaterial beeinflusst werden. Bevorzugt werden Fasern eingesetzt, deren Länge zwischen 0,5 und 10 cm liegt. Für plattenförmige Formkörper können auch Gewebe aus Fasern verwendet werden.
Außerdem kann das Verbundmaterial weitere Hilfsstoffe, wie z. B. Tylose, Stärke, Poly- vinylalkohol und/oder Wachsemulsionen enthalten. Sie werden im Stand der Technik großtech- nisch bei der Formgebung von keramischen Massen eingesetzt.
Weiterhin kann das Verbundmaterial Zusatzstoffe enthalten, die zu seiner Herstellung benutzt werden, bzw. bei der Herstellung entstehen, so z. B. Gleitmittel zum Verpressen, wie Zinkstea- rat, oder die Reaktionsprodukte von sauren bzw. säureabspaltenden Härtungsbeschleunigern bei der Verwendung von Harzen.
Die Brandklasse des nach der Trocknung erhaltenen Verbundmaterials wird durch die Brandklasse des Aerogels und des Bindemittel sowie gegebenenfalls der Fasern und weiterer enthaltener Stoffe bestimmt. Um eine möglichst günstige Brandklasse des Verbundmaterials zu erhal- ten (schwer entflammbar oder unbrennbar), sollten vorzugsweise Aerogele auf anorganischer Basis, besonders bevorzugt auf der Basis von S1O2, mit möglichst geringem Kohlenstoffgehalt verwendet werden. Der Kohlenstoffgehalt lässt sich dabei bei hydrophobierten Aerogelen v. a. durch Art und Menge des Hydrophobierungsreagenz beeinflussen. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Silicium-haltigen Bindemitteln, wird im Vergleich zu anderen organischen, überwiegend auf Kohlenstoff basierten Bindemitteln, eine wesentlich geringere Menge an Kohlenstoff in das Verbundmaterial eingebracht und somit eine günstige Brandklasse gewährleistet. Bei der Verwendung zusätzlicher Bindemittel ist zu gewährleisten, dass schwer entflammbare Bindemittel wie z. B. anorganische Bindemittel oder Harnstoff- und Melaminformaldehydharze, Siliconharzklebstoffe, Polyimid- und Polybenzimidazol-Harze zum Einsatz kommen. Bei der zusätzlichen Verwendung von Fasermaterialien sind nicht entflammbare Fasertypen, wie z. B. Glas-, Mineral- oder SiC-Fasern, oder schwer entflammbare Fasertypen wie z. B. TREVIRA C® oder Melaminharzfasern zu bevorzugen.
Verarbeitung
Wird das Material in Form von flächigen Gebilden, wie z. B. Platten oder Matten, verwendet, kann es auf mindestens einer Seite mit mindestens einer Deckschicht kaschiert sein, um die Eigenschaften der Oberfläche zu verbessern, so z. B. die Robustheit zu erhöhen, sie als Dampfsperre auszubilden oder gegen leichte Verschmutzbarkeit zu schützen. Die Deckschichten können auch die mechanische Stabilität des Verbundmaterial-Formteils verbessern. Werden auf beiden Flächen Deckschichten verwendet, so können diese gleich oder verschieden sein.
Als Deckschichten eignen sich alle dem Fachmann bekannten Materialien. Sie können nichtporös sein und damit als Dampfsperre wirken, wie z. B. Kunststofffolien, vorzugsweise Metallfolien oder metallisierte Kunststofffolien, die Wärmestrahlung reflektieren. Es können aber auch poröse Deckschichten verwendet werden, die ein Eindringen von Luft in das Material ermöglichen und damit zu einer besseren Schalldämpfung führen, wie z. B. poröse Folien, Papiere, Gewebe oder Vliese.
Des Weiteren können die Kaschierungen oder Laminierungen beispielsweise unter weitgehen- der Erhaltung der akustischen Eigenschaften mit so genannten„offenen" Systemen, wie beispielsweise Lochplatten, erfolgen.
Die Deckschichten können selbst auch aus mehreren Schichten bestehen. Die Deckschichten können mit dem Bindemittel befestigt sein, durch das die Fasern und die Aerogel-Partikel un- tereinander und miteinander verbunden sind, es kann aber auch ein anderer Kleber Verwendung finden.
Die Oberfläche des Verbundmaterials kann auch durch Einbringen mindestens eines geeigneten Materials in eine Oberflächenschicht geschlossen und verfestigt werden. Als Materialien sind z. B. thermoplastische Polymere, wie z. B. Polyethylen und Polypropylen, oder Harze wie z. B. Melaminformaldehydharze geeignet. Die erfindungsgemäßen Verbundmaterialien weisen Wärmeleitfähigkeiten bei Normaldruck zwischen 10 und 50 mW/mK, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 30 mW/mK, besonders bevorzugt im Bereich von 12 bis 25 mW/mK und speziell zwischen 14 und 20 mW/mK auf.
Herstellung der Verbundmaterialien
Die erfindungsgemäßen Verbundmaterialien werden vorzugsweise dadurch hergestellt, dass man die nanoporösen Partikel und und die wässrige Silikonölemulsion des reaktiven aminofunk- tionalisierten Silicons miteinander vermischt und die erhaltene Mischung in eine Form füllt und gegebenenfalls verpresst, dann bei einer Temperatur von vorzugsweise 50 - 100 °C, besonders bevorzugt 60 - 80 °C, aushärten und trocknen lässt.
Bevorzugt wird die Mischung durch eine Volumenreduktion der Form im Bereich von 20 bis 50 Vol.-% verpresst. Die Aerogele werden beispielsweise mit einer wässrigen Siliconölemulsion vermischt, die Mischung in eine Form gefüllt, ggf. durch Pressen verdichtet, und danach unter Erhitzen ausgehärtet und getrocknet.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Form an den Innenseiten feuchtigkeitsdurchlässig und hydrophob ausgerüstet. Dies kann beispielsweise durch Übereinanderlegen von Metallsieben und geeigneten Polymerfolien erfolgen.
In einer weiteren Ausführungsform werden die erfindungsgemäßen Verbundmaterialien kombiniert mit anderen Schaumstoffen, beispielsweise Polyurethan und/oder Polystyrol- Schaumstoffen. Hierbei kann das erfindungsgemäße Verbundmaterial mit expandiertem Polystyrol kaschiert oder mit Polystyrol- oder Polyurethan-Schaumstoffen, insbesondere mit expandiertem Polystyrol, abgemischt werden. Das Mischungsverhältnis kann hierbei an die jeweiligen Anforderungen ohne Schwierigkeiten angepasst werden und beispielsweise im Volumenverhältnis 10:90 bis 90:10 liegen.
Die erfindungsgemäßen Verbundmaterialien können aufgrund ihrer guten mechanischen Eigenschaften und Wärmedämmeigenschaften (im Allgemeinen können Wärmeleitfähigkeiten von weniger als 25 mW/mK erreicht werden) auf den verschiedensten Gebieten eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind die Wärmedämmung von Gebäuden, Heizkesseln, Kühlgeräten, Backöfen (vgl. EP-A-0 475 285), Heizungsrohren, Fernheizleitungen, Flüssiggasbehältern, Nachtspeicheröfen sowie Vakuumisolierungen von technischen Geräten verschiedenster Art.
Insbesondere eignen sich die erfindungsgemäßen Verbundmaterialien zur Innendämmung, um einen Niedrigenergie-Standard zu erreichen, zur Außendämmung, gegebenenfalls in Kombination mit zementären und anorganischen Klebstoffen, sowie als Teil einer Kombination aus Grundputz, Armierungsmörtel und Oberputz, zur Dachdämmung, sowie in technischen Anwen- düngen in Kühlschränken, Transportboxen, Sandwich-Bauteilen, Rohrdämmungen und technischen Schäumen.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verbundmaterialien ist daneben, dass ihre Oberflä- che homogen und glatt ist. Die Verbundmaterialien lassen sich außerdem besonders einfach durch Sägen, Schleifen oder Schneiden bearbeiten.
Beispiele Einsatzstoffe:
Das Si02-Aerogel-Granulat wurde hergestellt gemäß EP 716641 , Beispiel 1 , mit folgenden Kennzahlen:
Schüttdichte 80 kg/m3,
Korngröße 1 ,2 - 4,0 mm,
Wasseraufnahme 1 ,5 Gew.%
Wärmeleitfähigkeit 21 mW/mK, gemessen nach DIN EN 12667 bei Raumtemperatur und Normaldruck am pulverförmigen Material ohne Verdichtung.
Korasilon® Ölemulsion AAM 35 (aminofunktionelles Siloxan, ca. 35 gew.-%ige wässrige Emulsion, kationisches Emulgatorsystem, Fa. Kurt Obermeier GmbH & Co KG)
Beispiel 1
Es wurden 100 g des Si02-Aerogels und 42,9 g der Siliconolemulsion KORASILON® Ölemulsion AAM 35 vermischt und in eine Form (Grundfläche: 13 cm x 13 cm) gegeben. Die Mischung wurde dann in der Form von einem Volumen von 1098.5 ml auf ein Volumen von 676 ml ver- presst (- 38,5 Vol.-%) und in verpresstem Zustand im Trockenschrank bei 75 °C ausgehärtet. Nach dem Entformen wurde die Platte nochmals bei 75 °C im Trockenschrank getrocknet. Der als mechanisch stabile Platte (13 cm x 13 cm x 4 cm) erhaltene Formkörper hatte eine Dichte von 158 kg/m3 und eine Wärmeleitfähigkeit von 16,0 mW/mK (gemessen bei Raumtemperatur und Normaldruck).
Beispiel 2
Es wurden 100 g des Si02-Aerogels und 25 g der Siliconolemulsion KORASILON® Ölemulsion AAM 35 vermischt und in eine Form (Grundfläche: 13 cm x 13 cm) gegeben. Die Mischung wurde dann in der Form von einem Volumen von 1098.5 ml auf ein Volumen von 676 ml ver- presst (- 38,5 Vol.-%) und in verpresstem Zustand im Trockenschrank bei 75 °C ausgehärtet. Nach dem Entformen wurde die Platte nochmals bei 75 °C im Trockenschrank getrocknet. Der als mechanisch stabile Platte (13 cm x 13 cm x 4 cm) erhaltene Formkörper hatte eine Dichte von 138 kg/m3 und eine Wärmeleitfähigkeit von 17,0 mW/mK (gemessen bei Raumtemperatur und Normaldruck).
Beispiel 3
Es wurden 100 g des Si02-Aerogels und 1 1 .1 g der Siliconolemulsion KORASILON® Ölemulsi- on AAM 35 vermischt und in eine Form (Grundfläche: 13 cm x 13 cm) gegeben. Die Mischung wurde dann in der Form von einem Volumen von 1098.5 ml auf ein Volumen von 591 ,5 ml ver- presst (- 46,2 Vol.-%) und in verpresstem Zustand im Trockenschrank bei 75 °C ausgehärtet. Nach dem Entformen wurde die Platte nochmals bei 75 °C im Trockenschrank getrocknet. Der als mechanisch stabile Platte (13 cm x 13 cm x 3,5 cm) erhaltene Formkörper hatte eine Dichte von 143 kg/m3 und eine Wärmeleitfähigkeit von 16,8 mW/mK (gemessen bei Raumtemperatur und Normaldruck).

Claims

Patentansprüche
Verbundmaterial, enthaltend mit einem Bindemittel verbundene, nanoporöse Partikel, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung als Bindemittel eine wässrige Siliconölem- ulsion eines reaktiven aminofunktionalisierten Silicons eingesetzt wird.
Verbundmaterial nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die nanoporosen Parti kel hydrophob modifizierte Si02-Aerogele sind.
Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärpartikel der nanoporosen Partikel eine Größe (D50-Wert) von 0,1 bis 100 μηη, insbesondere 1 30 μηι, aufweisen.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nanoporosen Partikel eine Porosität von 50 bis 99 % aufweisen.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Silikonölemulsion ein mit 3-[(2-aminoethyl)amino]propyl-Gruppen modifiziertes Silikon eingesetzt wird.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der nanoporosen Partikel 70 bis 99,5 Vol.-% beträgt.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Dichte im Bereich von 20 bis 250 kg/m3 aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, man eine Mischung enthaltend nanoporöse Partikel und eine wässrige Silikonölemulsion des reaktiven aminofunktionalisierten Silicons in eine Form füllt, gegebenenfalls verpresst und bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 100°C trocknet und aushärtet.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die Mischung durch eine Volumenreduktion der Form im Bereich von 20 bis 50 Vol.-% verpresst.
Verwendung des Verbundmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Wärme- oder Schalldämmung.
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