纤维组织-气凝胶-复合材料,其制备方法及其应用技术

复合材料，具有至少一种中纤维和气凝胶颗粒形成的组织，其特征在于，纤维组织含有至少一种热塑性纤维材料，气凝胶颗粒与其相连接，且纤维通过它在组织中相互连接。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】,其制备方法及其应用的制作方法
本专利技术涉及一种至少具有一种由纤维和气凝胶颗粒组成的组织的复合材料，其制备方法及其应用。气凝胶，特别是孔隙率超过60％和密度低于0．4g／cm3的气凝胶，由于其密度很低、孔隙率高和孔直径小而导热性特别低，从而可以用作绝热材料，如EP-A-0171722所述。高的孔隙率也可能导致机械稳定性降低，不仅可干燥成气凝胶的凝胶如此，干燥的气凝胶本身也是这样。一般含义的气凝胶，即“用空气作为分散物质的凝胶”，通过干燥合适的凝胶得到。在这种意义上，“气凝胶”这一概念包括狭义的气凝胶、干凝胶和冷冻凝胶。当凝胶液体在临界温度以上的温度下和高于临界压力的压力下基本上被除去时，其中干燥的凝胶称为狭义的气凝胶。与此相反，如果在低于临界例如在形成液-汽-界面相的条件下脱除凝胶液体，则形成的凝胶经常称为干凝胶。应注意在本申请中使用的概念凝胶指用空气作为分散物质的气凝胶。气凝胶的成型过程在溶胶-凝胶过渡时结束。形成固体凝胶结构后，其外形仅仅可以通过粉碎例如研磨来改变。对于其它的加工形式，该材料太脆了。对于许多应用来说，必须使用具有特定物体形状的气凝胶。原则上在制备凝胶的过程中已经可以制备有形物体。然而，在制备过程中通常必需的由扩散确定的溶剂的交换(关于气凝胶例如US-A 4610863、EP-A0396076，关于气凝胶-复合材料例如WO 93／06044)和同样由扩散确定的干燥使得生产周期特别长而不经济。因此，在气凝胶制备后，也即在干燥后，必须进行一个成型步骤，但基本上不发生与应用有关的气凝胶内部结构的改变。对于许多应用，例如拱形或者不规则成型面的绝热，必须使用柔性的绝热材料板或垫。DE-A 3346180描述了基于火焰热解得到的硅酸气凝胶并且有矿物长纤维加强层的压制体组成的抗弯曲板。然而，这种火焰热解得到的硅酸气凝胶不是上述意义的气凝胶，因为它不是通过凝胶干燥制备的，因而具有完全不同的孔结构。它在机械性能方面更稳定，因而压制时不破坏微观结构，但是其导热性高于上述意义的一般的气凝胶。这些压制体的表面非常敏感，必须在表面上使用一层粘结剂固化或者通过包裹一层膜加以保护。另外，形成的压制体是不可压缩的。另外，DE-A-4418843公开了一种纤维加强的气凝胶垫。这些垫虽然由于气凝胶含量高而具有很低的导热性，但是由于所述的扩散问题，制备时需要的时间较长。特别是只能用多层薄垫相组合来制备较厚的垫，因而必须花费附加的费用。因此，本专利技术的任务是，提供一种基于气凝胶颗粒的复合材料，其导热性低、机械性能稳定且可以简单地制成垫或板。该任务由以下复合材料所完成，该材料具有至少一种由纤维和气凝胶颗粒组成的组织，其特征是，纤维组织含有至少一种热塑性纤维材料，气凝胶颗粒与其相连接，且纤维也通过它在组织中相互连接，其连接方式是，热塑性纤维表面熔化，然后在冷却时形成纤维之间以及与气凝胶颗粒的连接。该热固化形成一种稳定的纤维组织并且使得气凝胶颗粒连接在纤维上。纤维组织指用平面构成技术得到的每一种组织。这些平面组织的例子有织物、铺设物、编织物、针织物和纤维网，其中优选纤维网。纤维网可理解为所谓的堆积纤维纤维网，也就是说具有有限长度的纤维的纤维网，以及纺织纤维网，即由无端头纤维形成的纤维网。热塑性纤维，下面称为第一纤维材料，指由一种热塑性有机材料形成的纤维，例如聚烯烃纤维、聚酰胺纤维或者优选聚酯纤维。该纤维可以具有圆形、三叶形(trilobal)、五叶形(pentalobal)、八叶形(oktalobal)、带状、枝状、哑铃形或者其它星形截面。同样可以使用空心纤维。第一纤维材料可以是光滑或有皱纹的。该纤维组织还可以含有至少一种其它的纤维材料，该材料在热固化时与由热塑性材料组成的纤维相连接。为此，该纤维材料的熔点不能低于纤维网热固化的温度。这些纤维即可以是无机纤维，例如矿物或玻璃纤维，也可以是有机纤维，例如聚烯烃、聚酰胺或聚酯纤维，或者是它们的混合物。其它的纤维优选由与第一纤维相同的材料组成，但是具有不同的截面、不同的直径、不同的皱纹和／或不同的牵伸度。纤维可以通过通常的添加物改性，例如通过抗静电剂如碳黑。为了降低辐射对导热性的影响，在组织中所包含的纤维可以含有红外浑浊剂，例如碳黑、二氧化钛、氧化铁、二氧化锆或者它们的混合物。需要颜色时纤维也可以染色。复合材料中使用的纤维的直径优选小于气凝胶颗粒的平均直径，以便能够在纤维组织中粘结高含量的气凝胶。通过选择很细的纤维直径可以得到非常柔和的垫，而粗纤维由于弯曲刚度大会形成容积大和刚性的垫。纤维的纤度优选为0．8至40dtex。也可以使用由不同材料组成的、具有不同截面的和／或不同纤度的纤维的混合物。混入粗纤维会产生较大的弯曲刚度。为了得到高强度的纤维网和良好地粘结气凝胶颗粒，第一热塑性纤维材料的重量含量应当为10至100％(重量)，优选40至100％(重量)，以纤维总的重量为基准。纺粘纤维网优选是由合成聚合物组成的纤维，也即通过乱放刚刚熔化纺织的丝而得到的纺粘物形成的。它们由可熔化纺织的聚合物材料组成的无端头合成纤维构成。合适的聚合物材料是例如聚酰胺，例如聚六亚甲基己二酰二胺、聚己内酰胺、芳族或部分芳族的聚酰胺(芳酰胺)、脂族聚酰胺，例如尼龙、部分芳族或完全芳族的聚酯、聚亚苯基硫醚(PPS)，含醚和酮基团的聚合物，例如聚醚酮(PEK)和聚醚醚酮(PEEK)，或者聚苯并咪唑。纺粘纤维网优选由可熔化纺织的聚酯组成。作为聚酯材料原则上可以考虑所有适合于纤维制备的已知种类。这样的聚酯主要由芳族二羧酸和脂族二元醇衍生的组分组成。通常的芳族二羧酸组分是二价的苯并二羧酸基团，特别是对苯二酸和间苯二酸。通常的二元醇有2至4个碳原子，其中特别合适的是乙二醇。特别优选至少85mol％由聚对苯二甲酸乙二酯组成的纺粘纤维网。剩余的15mol％由二羧酸单元和二醇单元组成，它们是所谓的改性剂，技术人员可以有针对性地改变所得到的纤维丝的物理和化学性质。这些二羧酸单元的例子是间苯二酸基团或由脂族二羧酸例如戊二酸、己二酸、癸二酸产生的基团；起改性作用的二元醇基团的例子是长链二元醇，例如丙二醇或者丁二醇、二或三乙二醇，或者少量存在的分子量为500至2000的聚二醇。特别优选的聚酯含有至少95mol％聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，特别是未改性的PET。若本专利技术的复合材料还需要具有阻燃作用，则该材料优选由阻燃改性的聚酯纺成。这些阻燃改性的聚酯是已知的。它们含有添加物卤化物，特别是溴化物，或者特别优选含有磷化物，该磷化物缩合在聚酯链中。纺粘纤维网特别优选含有以下的阻燃改性聚酯，其在链中含有缩合的式(Ⅰ)的基团 其中R代表2至6个碳原子的亚烷基或者多亚甲基或者苯基，R1代表1至6个碳原子的烷基、芳基或者芳烷基。式(Ⅰ)中R优选代表亚乙基，R1代表甲基、乙基、苯基或者邻、间或对甲基苯基，特别是甲基。这样的纺粘纤维网例如已由DE-A-3940713所描述。纺粘纤维网中所含有的聚酯的分子量优选与特性粘度(Ⅳ)相对应，在25℃下由1g聚合物在100ml二氯醋酸中形成的溶液中测定，为0．6至1．4。聚酯纤维丝在纺粘维网中的单丝纤度为1至16dtex，优选2至8dtex。在本专利技术的另一个实施方案中，纺粘纤维网含有一种其它的纤维材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：D·弗兰克，A·齐墨尔曼，F·索尼森，
申请(专利权)人：德国赫彻斯特研究技术两合公司，
类型：发明
国别省市：