用于制造干凝胶的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制造任选地含有纤维增强材料的干凝胶的方法，涉及一种厚度为30mm至70mm的隔热自支撑单层复合板，所述复合板具有通过所述方法可获得的包含纤维增强材料的干凝胶，所述纤维增强材料包含非织造纤维棉絮，并且涉及其在制造建筑材料和隔热材料中的应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造干凝胶的方法本专利技术涉及一种用于制造干凝胶的方法，根据该方法可获得的干凝胶及其应用。节能，和更具体地隔热，是目前建筑工业的焦点。隔热是通过将隔热板插入墙和隔板内来获得的。这些隔热板惯常地是由玻璃棉、岩棉、发泡聚苯乙烯或挤出聚苯乙烯制成的，一般地胶粘到灰泥板上。材料的隔热性能是根据其热导率测量的。热导率值越低，材料导热越少且其隔热越好。本专利技术中，热导率是采用注明日期为2001年7月、在20℃和大气压的标准NFEN12667的防护热板法来测量的。然而，工业家们正在寻找性能更好和更经济的隔热材料。在本上下文内，已研制出含有气凝胶和干凝胶的增强隔热材料。凝胶是由形成纳米孔的颗粒构成的三维连续结构。凝胶的制备涉及溶胶-凝胶的转变步骤，即从固态颗粒悬浮液(溶胶)转换成固态外观的凝胶状材料(凝胶)。根据存在于凝胶的孔中的液体类型，构成了气凝胶和干凝胶(空气)、水凝胶(水)、有机凝胶(有机溶剂)具体地醇凝胶(醇)之间的区别。所有术语“水凝胶”、“醇凝胶”和“有机凝胶”都综合在更加一般的定义“液凝胶”之下。术语“气凝胶”一般是指在超临界条件下(即在这些条件下大部分溶剂处于超临界流体状态)干燥的凝胶。这类干燥需要就能量而言通常昂贵的温度和压力的限制性条件。相反，术语“干凝胶”是指在次临界条件下(即在这些条件下大部分溶剂不处于超临界流体状态)干燥的凝胶。干凝胶和气凝胶令人感兴趣不仅因为它们隔热和隔声的性质，而且还因为它们的低密度。然而，隔热材料的制造成本对工业家和消费者而言不可以过高。因此制造这样的材料的方法必须不能需要昂贵的温度和压力条件。所以优选的是，避免在超临界条件下的干燥步骤，该干燥步骤需要使用比常规使用的反应器更昂贵的承受高压的反应器。因此优选地，选择集中于含有干凝胶的材料上。例如，专利FR2873677公开了一种制备微粒状疏水二氧化硅的干凝胶的方法，该方法由以下步骤组成：使二氧化硅有机凝胶遭受疏水处理，分离由此获得的有机凝胶并通过蒸发来去除溶剂。溶剂的去除是采用单一干燥步骤进行的。然而，现有技术没有指出如何获得均质的干凝胶。实际中优选的是获得均质干凝胶，以确保稳定的产品质量。因此工业家们需要获得一种可重现、可靠且具有高生产率的用于制造均质干凝胶的方法。另外，对于工业家们而言优选的是，所述方法应当允许制造不同类型的干凝胶，例如微粒状干凝胶、复合干凝胶、增强自支撑干凝胶。本专利技术中的“自支撑”是指产品的稳定性并非由于外部支撑而仅由于该板具有刚性形状这样的事实。“刚性”是指该板在未观察到裂纹形成和甚至该板破裂的情况下不显著变形。特别地，这是指该板不能被卷起。因此，干凝胶板的运输和处理由此被简化。对于建筑行业中的应用而言还重要的是，获得的隔热材料的厚度大于30mm。建筑物内隔热的新标准(ReglementationThermique2012Francaise)推荐使用耐热性R＝3m2.K/W的板。国际专利申请WO2011/066209描述了刚性隔热复合材料，其包含以微粒形式的气凝胶或干凝胶和粘合剂，任选地包含纤维增强材料。该粘合剂优选地选自水泥、石膏、石灰。该文献举例说明了该复合材料的实施例具有小于2cm的厚度。文献WO2011/066209也描述了一种制造隔热复合材料的方法。该方法包括：将气凝胶或微粒状干凝胶和粘合剂混合，任选地与纤维增强材料混合，将该混合物转移至模具中，然后硬化该复合材料。该硬化步骤的至少一部分是在压缩下进行的。然后将如此获得的材料在空气中干燥24小时，但文献WO2011/066209没有进一步描述该材料的干燥条件。文献US5,866,027描述了一种通过在次临界条件下干燥有机凝胶来制备用纤维增强的刚性干凝胶的方法。该方法中，当形成凝胶时使用的溶剂在干燥步骤之前用非极性溶剂如正庚烷或正己烷交换。然而，如此获得的纤维增强干凝胶的厚度为3至7mm。此外，该说明书明确指示有必要将板接合在一起以获得厚板(第5栏，第49-55行)。结果，现有技术的自支撑、隔热干凝胶，不论是微粒状或非微粒状的、用纤维材料增强或不用纤维材料增强的，均具有这样的厚度，该厚度因此需要邻接多层根据现有技术获得的自支撑、隔热、含有干凝胶的材料，以便达到所希望的性能水平。所以本专利技术的主题涉及一种用于制造干凝胶的方法，该干凝胶在20℃和大气压采用标准NFEN12667的防护热板法测量的热导率为5至25mW/m.K，该方法中的至少一个步骤是在反应器中进行的，所述反应器在两个内壁之间的特征距离至少为6mm至70mm。本专利技术的另一个主题涉及一种根据本专利技术的方法可获得的干凝胶，其在20℃和大气压采用标准NFEN12667的防护热板法测量的热导率为5至25mW/m.K，任选地包含纤维增强材料。本专利技术进一步的主题涉及一种根据本专利技术的方法可获得的干凝胶的自支撑隔热单层复合板，该复合板在20℃和大气压采用标准NFEN12667的防护热板法测量的热导率为5至25mW/m.K，并且该复合板的厚度为30mm至70mm，该干凝胶包含纤维增强材料。本专利技术进一步的主题涉及根据本专利技术的干凝胶在制造建筑材料中的应用。本专利技术进一步的主题涉及根据本专利技术的自支撑隔热单层复合板在制造建筑材料中的应用。本专利技术涉及一种用于制造干凝胶的方法，该干凝胶在20℃和大气压采用标准NFEN12667的防护热板法测量的热导率为5至25mW/m.K，所述方法包括以下顺序步骤：a)将含有醇作为溶剂的溶胶倒入反应器中，任选地在该反应器中预先已经放置纤维增强材料，b)使该溶胶凝胶化成醇凝胶，c)老化该醇凝胶，d)疏水化处理该醇凝胶，其后获得疏水化的醇凝胶，和e)任选地，在等于或低于80℃的温度在次临界条件下预干燥该醇凝胶，如果在步骤a)中添加纤维增强材料，所述预干燥则为必须的，以及f)在次临界条件下干燥该醇凝胶，所述干燥为介电或对流型，当所述干燥为对流型时尤其是在高于100℃的温度，以使所获得的干凝胶按照标准EN/ISO3251具有以板重计3％或更低，尤其为2％或更低，有利地为1％或更低的醇残余量，条件是至少步骤a)、b)、c)、d)和e)是在至少一个反应器，特别是同一反应器中实施的，所述反应器在两个内壁之间的特征距离为至少6mm至70mm，优选为20至60mm，进一步优选为30至50mm。这样的方法可以按照批次或以连续模式来进行。本专利技术含义中的“反应器的内壁”是指与试剂直接接触的壁。例如，对于双护套反应器(doublejacketreactor)，与试剂直接接触的是内护套的壁。本专利技术含义中的“两个内壁之间的特征距离”是指两个平行的内壁之间、或者与这些壁中的一个相切的表面和与其平行的壁之间、或者两个与该壁相切的表面之间的最大距离。例如，对于圆柱形反应器而言，该反应器的两个内壁之间的特征距离是该反应器的内径和内高。对于立方体反应器而言，该反应器的两个内壁之间的特征距离是该立方体的内边。对于平行六面体反应器而言，该反应器的两个内壁之间的特征距离是内高、内长和内宽。优选地，两个内壁之间的特征距离选自内高、内宽、内长、内厚和内径。由于反应器的特殊几何形状，反应器内的每个点到所述反应器内壁的距离使得试剂在醇凝胶中的扩散是最佳的。如果反应器的两个内壁之间的特征距离大于200mm，试剂就不能扩散到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造干凝胶的方法，所述干凝胶在20℃和大气压采用标准NF EN12667的防护热板法测量的热导率为5至25mW/m.K，所述方法包括以下顺序步骤：a)将含有醇作为溶剂的溶胶倒入反应器中，在所述反应器中任选地预先已经放置纤维增强材料，b)使所述溶胶凝胶化成醇凝胶，c)老化所述醇凝胶，d)疏水化处理所述醇凝胶，其后获得疏水化的醇凝胶，e)任选地，在等于或低于80℃的温度在次临界条件下预干燥所述醇凝胶，如果在步骤a)中添加纤维增强材料，所述预干燥则为必须的，以及f)在次临界条件下干燥所述醇凝胶，所述干燥为介电或对流型，以使所获得的干凝胶按照标准EN/ISO3251具有以板重计3％或更低的醇残余量，条件是至少步骤a)、b)、c)、d)和e)是在同一反应器中实施的，所述反应器在两个内壁之间的特征距离为至少6mm至70mm，优选为20至60mm，更优选为30至50mm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.14 FR 11593311.一种用于制造干凝胶的方法，所述干凝胶在20℃和大气压下采用标准NFEN12667的防护热板法测量的热导率为5至25mW/m.K，所述方法包括以下顺序步骤：a)将含有醇作为溶剂的溶胶倒入反应器中，在所述反应器中预先已经放置纤维增强材料，所述溶胶选自：二氧化硅、氧化钛、氧化锰、氧化钙、碳酸钙、氧化锆的溶胶及其混合物组成的组；b)使所述溶胶凝胶化成醇凝胶，c)老化所述醇凝胶，d)疏水化处理所述醇凝胶，其后获得疏水化的醇凝胶，e)在等于或低于80℃的温度在次临界条件下预干燥所述醇凝胶，以及f)在次临界条件下干燥所述醇凝胶，所述干燥为介电或对流型，以使所获得的干凝胶按照标准EN/ISO3251具有以板重计3％或更低的醇残余量，条件是至少步骤a)、b)、c)、d)和e)是在同一反应器中实施的，所述反应器在两个内壁之间的最小特征距离为30mm至70mm。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤a)、b)、c)、d)和e)在第一反应器中进行，然后将浓缩的醇凝胶从模具中取出并转移到对流型或介电型干燥器，在此进行步骤f)。3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，相对于步骤a)的溶胶的重量，步骤b)中获得的醇凝胶包含以重量计70至90％的醇。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤d)包含在pH为1-3的酸性介质中使步骤c)中获得的醇凝胶与疏水化试剂接触。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所使用的疏水化试剂选自由有机硅氧烷、有机氯硅烷和有机烷氧基硅烷组成的组。6.根据权利要求5所述的方法，其中所使用的疏水化试剂选自由六甲基二硅氧烷(HMDSO)、三甲基氯硅烷和三甲基乙氧基硅烷组成的组。7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，向步骤a)中的溶胶中加入添加剂。8.根据权利要求7的方法，其中该添加剂包含遮光剂。9.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：E贝塞里埃弗里，E达理盖斯，S考森，G波利恩，
申请(专利权)人：埃纳森斯公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR