高性能的隔热材料制造技术

本发明专利技术涉及隔热材料，特别地呈包含具有亚微米孔隙度的无机颗粒的固体泡沫形式，所述材料具有两个不同的孔隙度范围，即，有利地由具有10微米至3毫米的直径的(大)孔组成的第一范围，和由具有高于4nm并低于1微米的直径的亚微米孔隙组成的第二范围，所述亚微米孔隙的孔隙体积为至少0.5cm3/g和所述隔绝性材料的密度为低于300kg/m3。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及高性能的隔热材料、它的制备方法，和它在建筑领域中用于隔绝建筑物的墙壁(外壁或者内壁)或者用于填充在材料(空心墙或者“中空墙”，管道，等等)中的缝隙的用途，这种隔绝性材料可为面板的形式，或者任选地为颗粒，条块，多层，喷射物，模制物等等的形式。无论它是否涉及新工程或者修复市场，对有效的阻隔用产品，特别地隔热产品的需求总是特别大的。除了提高的隔绝性质和符合建筑工程的负载的规格，还不断增加对提供更大的原材料的使用舒适、寿命、节省等等(尤其为了可持续发展)的产品的需要。在这种对提供更好的隔热材料的探索中，特别有利的是，所述材料应该还具有，甚至改进，其它在建筑物建造中希望的性质，尤其关于负载减轻、机械强度、隔音等等方面。多种隔热材料当前是已知的。在最常见的产品中，可以提到基于天然或者合成纤维(如玻璃棉或者石棉)的纤维隔绝体，膨胀聚合物类型的多孔状隔绝体，如膨胀或者挤出聚苯乙烯，或者酚醛泡沫或者聚氨酯泡沫。基本上无机的隔绝性材料的热性能体现为通常高于35，特别地大约40mW/m.K的导热率值λ，这种值在基本上有机的隔绝体的情况下，例如在掺入具有比空气更低的导热性的气体(以改善热性能)的多孔状隔绝体的情况下可以是更低的。然而，这些材料的一个缺点是随着时间使该气体保持在基质内的难度，这是由于该材料由于老化失去一部分这些热性能。而且，对于有机隔绝体，由于它们的性质燃烧反应是差的。还可以使用其中已经产生真空(以便形成例如真空面板)的材料。这些隔绝体难以使用，这是由于它们既不可以被切割也不可以被刺破，并且它们在长时间期间内可以经历逐步的真空损失。还可以提到的隔绝体是气凝胶，其通常呈具有通常毫米等级的颗粒或者粒子尺寸的半透明颗粒或者粉末形式，这些气凝胶在隔热方面是特别有效的，但是它们的差的机械性质要求它们与防护物或者增强剂一起使用，或者在由缠绕纤维(在机械上坚固的)形成的毡(或者垫)中的气凝胶，对于它们，可以难以产生确定的形状。这些气凝胶(特别地二氧化硅)是在工业规模上难以获得并且是昂贵的，它们要求复杂的干燥条件和它们与其它隔绝体的组合(以获得机械强度或者适当的形式)可能是复杂的。它们的用途因此仍然是受限制的。因此存在对开发在隔热方面是有效的但还是在工业制备上特别地比气凝胶是更容易和更低廉(特别地由丰富的原材料制成)的材料的强烈需要。除了它的优良的热性能(相对于当前的无机产品得到改善)以外，合意的是，该产品具有优良的稳定性(尤其耐老化性，或者在机械强度等等方面：耐化学性、耐火性等等)而不增加它的负载负担。还合意的是，它在它硬化期间仍然是易于展开和它允许制备任何合意的形状，尤其通过模制(或者任选地通过层的展开或者喷射)。本专利技术通过提出新型隔热材料，特别地(至少)呈固体泡沫形式，实现这种目的并因此克服先前看见的缺点，这种材料由具有亚微米孔隙度(即包含具有低于1微米的直径的孔隙)的无机颗粒形成(或者由它们制成或者基于它们)，这种材料包括(或者包含或者结合)两个不同的(或者区分的或者分开的)孔隙度范围，有利地包含由具有10微米至3毫米，特别地数十至数百微米(尤其10至500微米)的直径(即具有直径分布)的孔隙(称为大孔)组成的第一范围(在本专利技术中被称为大孔隙度)，和由高于4nm，优选高于5nm，并且低于1微米的直径(即具有直径分布)的孔隙(称为亚微米孔隙)组成的第二范围(在本专利技术中被称为亚微米孔隙度)，所述亚微米孔隙的孔隙体积为至少0.5cm3/g(即0.5cm3/g材料)和隔绝性材料的密度(masse volumique)(表观或者整体密度，即对产品的整体进行测量)为低于300kg/m3。根据本专利技术的产品因此包含两种孔隙度/两种类型孔隙(其显著地差别在于它们的尺寸(在本情况下观察到围绕两个不同峰的不同孔隙尺寸分布)，在本情况下通过它们的直径进行定性)，一个种类的孔隙(如亚微米孔隙)在另一种类孔隙(如大孔)之间存在。通常并且有利地，仅仅两种孔隙度/类型孔隙存在于该产品中，但不排除的是，该产品能包括大于两种孔隙度/类型孔隙(尤其围绕不同的分布峰)。如在下文解释地，允许定性亚微米孔隙的直径由通过使用沃什伯恩(Washburn)方程的汞侵入孔隙度测定法的孔隙体积测量值进行计算，大孔的直径通过扫描电子显微镜法(MEB)或者通过X射线断层照相法进行测量。尤其并且有利地，该产品具有直径高于4nm，通常高于5nm，尤其高于7nm，特别地高于10nm并且低于1微米的亚微米尺寸(根据使用的初始无机颗粒，尤其根据它们的种类和它们的比表面积，直径在这些范围内变化，直径分布在峰周围还可以是或多或少窄的或者压缩的)的孔隙(并且由具有孔隙的颗粒形成)。如先前指出地，该大孔具有10微米至3mm，有利地高于50微米甚至高于100微米，并且有利地低于500微米甚至低于300微米的直径(即具有直径分布)。有利地，该上述无机颗粒基于硅(二或者四)氧化物和/或其衍生物(盐、酯)，特别地掺有碱土金属(Ca、Mg)或者其它金属(Al)，这些颗粒尤其是(以下材料或者以下类型的至少一种)：二氧化硅，硅酸盐(特别地碱金属或者碱土金属硅酸盐，并且优选包含钙和/或镁)，和/或粘土，和/或上述无机颗粒基于白云石(具有通式AB(CO3)2，其中A可以是钙、钡和/或锶原子和B可以是铁、镁、锌和/或锰)和/或碳酸盐，特别地钙-羟镁石(calco-magnésiens)(基于钙和/或镁)，如在下文更详细描述。优选地，该亚微米孔隙的孔隙体积为0.5-3cm3/g尤其为0.5-3cm3/g，大孔的孔隙体积为高于1cm3/g(即1cm3/g材料)，优选高于3cm3/g，特别地为5-15cm3/g。该亚微米孔隙的孔隙体积(Vsm)通过在由Thermo Scientific公司销售的商标Pascal 140和Pascal 440的机器上进行的汞孔率法进行测定，并且被认为是等于在高于1.47Mpa(通过Washburn方程-Washburn，1921-对于1微米孔径计算的压力)并且尤其最高至400MPa的汞压力(使用上述机器)下被引入孔隙中的汞的累积体积，其中该孔隙被假定为圆柱形，假定汞表面张力等于480达因/厘米并且无机颗粒/汞接触角度等于140°，孔隙体积以cm3/g材料给出。大孔的孔隙体积(Vm)通过以下式进行测定：Vm=1/ρa-1/ρs-Vsmρa是产品的表观密度(对应于它的质量与它的体积的比率)，1/ρa为该材料的比容，ρs为(主要是)无机的骨架(由致密/无孔隙材料占据的产品部分)的密度，其通过氦测比重法进行测量(标准ASTM C604-“通过气体比较比重计的用于耐火材料的真比重的标准测试法”，ρs例如对于二氧化硅为大约2000kg/m3，该密度因此可除以在该颗粒的初始密度和最终材料的密度之间的约10的因子，这种减轻尤其由泡沫化和由为此目的以至少65%体积的比例引入的空气(以获得根据本专利技术的产品))所引起，1/ρs是骨架的比容。根据本专利技术的隔热材料的总孔隙体积(Vp=Vm+Vsm)有利地高于1.5cm3/g，并且优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
隔热材料，特别地呈固体泡沫形式，其由具有亚微米孔隙度的无机颗粒形成，这种材料具有两个不同的孔隙度范围，有利地包括由具有10微米至3毫米的直径的大孔组成的第一范围，和由具有高于4nm并且低于1微米的直径的亚微米孔隙组成的第二范围，所述亚微米孔隙的孔隙体积为至少0.5cm3/g和所述隔热材料的密度为低于300kg/m3。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.13 FR 11564271.隔热材料，特别地呈固体泡沫形式，其由具有亚微米孔隙度的无机颗粒形成，这种材料具有两个不同的孔隙度范围，有利地包括由具有10微米至3毫米的直径的大孔组成的第一范围，和由具有高于4nm并且低于1微米的直径的亚微米孔隙组成的第二范围，所述亚微米孔隙的孔隙体积为至少0.5cm3/g和所述隔热材料的密度为低于300kg/m3。
2.根据权利要求1的隔热材料，特征在于它主要是无机的。
3.根据权利要求1或2的隔热材料，特征在于它由至少以下要素的混合物获得：含水泡沫或者水，亚微米孔隙度的无机颗粒，该颗粒通常以分散体/悬浮液的形式掺入该泡沫或者水中，所述颗粒具有高于5m2/g的比表面积S，和必要时有机粘结剂和/或无机粘结剂，和/或表面活性剂，和/或加强物。
4.根据权利要求1-3任一项的隔热材料，特征在于该无机颗粒基于硅氧化物和/或它们的衍生物，特别地结合有碱土金属或者其它金属，这些颗粒尤其是二氧化硅、硅酸盐和/或粘土，和/或所述无机颗粒基于白云石和/或碳酸盐。
5.根据权利要求4的隔热材料，特征在于该无机颗粒是碱金属或者碱土金属的硅酸盐或碳酸盐，优选地选自钙-羟镁石(calco-magnésiens)。
6.根据权利要求1-5任一项的隔热材料，特征在于该亚微米孔隙的孔隙体积为0.5-3cm3/g，和大孔的孔隙体积为高于1c...

【专利技术属性】
技术研发人员：V戈莱托，D卢阿普尔，C帕尔内，
申请(专利权)人：圣戈班伊索福公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR