粘合颗粒材料制造技术

一种粘合颗粒材料包括：由刚性物质制成的颗粒，所述颗粒的粒度范围为55μm至2.0mm；连接颗粒的弹性体物质，弹性体物质的杨氏模量最大为刚性物质的杨氏模量的0.5倍；颗粒之间的空隙，所述空隙相互连接，并为粘合颗粒材料提供流体渗透性。

Adhesive granular material

An adhesive granular material includes: granules made of rigid materials, the granularity range of which is 55 micron to 2.0 mm; elastomeric materials connecting particles, whose Young's modulus is up to 0.5 times that of rigid materials; voids between particles, which are interconnected and provide fluid permeability for adhesive granular materials.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】粘合颗粒材料
本专利技术涉及一种粘合颗粒材料，其包括由刚性物质制成的颗粒，所述颗粒的粒度范围为55μm至2.0mm，粘合颗粒材料还包括连接颗粒的另外的物质。这种粘合颗粒材料的性质、特别是物理性质与颗粒的性质、所述另外的物质的性质以及所述另外的物质的相对量有关。
技术介绍
石纸，也称为岩纸或矿物纸，是一种由约80％碳酸钙与约20％高密度聚乙烯(HDPE)粘合而成的纸状粘合颗粒材料。在粘结的骨料中，各种刚性材料的细粒或颗粒经由胶合剂连接，所述胶合剂在聚集体的制造过程中也变硬。Klimentos,T.和Parker,A.的“人造砂石的制备(通过环氧树脂法)和物理性质”，SedimentaryGeology59，307-312(1988)描述了通过混合玻璃珠和环氧树脂生产人造多孔砂石。这种粘合颗粒材料是脆性的，脆性的意味着即使在小变形的情况下材料也会失效。此外，几调整粘结的骨料的物理性质、即根据需要调整它们的机械性质的选择极少。所谓的“动力沙”是由沙子与少量非干燥和非挥发性硅油混合制成的玩具。这种颗粒材料用于模拟湿沙的性质。动力沙不具有尺寸稳定性。在多孔烧结材料中，刚性物质的颗粒，例如金属或陶瓷，在它们的接触点处烧结在一起。由此，它们经由与颗粒本身一样坚硬的桥接结构连接。因此，多孔烧结材料是易碎的且脆性的。多孔开孔固体泡沫的机械性质可以通过改变泡沫基质材料的类型来调节。例如，泡沫基质可以由金属、陶瓷、包括纤维增强聚合物的各种聚合物和弹性体制成。然而，多孔固体开孔泡沫可能因大的变形或大的压差而坍塌，从而导致孔隙率的损失。仍然需要多孔粘合颗粒材料，其包括由刚性物质制成的颗粒和连接颗粒的另外的物质，所述颗粒的性质可在宽范围内调节并且所述颗粒不易于发生变形失效。
技术实现思路
本专利技术提出了一种粘合颗粒材料，其包括：由刚性物质制成的颗粒，颗粒的粒度范围为55μm至2.0mm；连接颗粒的弹性体物质，所述弹性体物质的杨氏模量最大为刚性物质的杨氏模量的0.5倍；以及颗粒之间的空隙，所述空隙相互连接并为粘合颗粒材料提供流体渗透性。此外，本专利技术还提出了由粘合颗粒材料制成的一种流体过滤器和一种膜。通过研究以下附图和详细描述，本专利技术的其它特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。如权利要求所限定的，本专利技术的目的是将所有这些附加特征和优点都包括在本专利技术的范围内。专利技术描述在根据本专利技术的粘合颗粒材料中，颗粒由刚性物质制成并且粒度范围为55μm至2.0mm。这种粒度的范围对应于沙子的定义。然而，颗粒在颗粒的物质、即它们的化学组成和颗粒的形状都不限于沙子。根据本专利技术的粘合颗粒材料的弹性体物质是弹性的，其杨氏模量不大于刚性物质的杨氏模量的0.5倍。通常，杨氏模量的差异要高得多。弹性体物质特别是对于拉伸或剪切载荷但也对于粘合颗粒材料上的压力载荷弹性地连接颗粒。已对于粘合颗粒材料上的剪切载荷，特别是对于粘合颗粒材料上的压力载荷，物理性质也强烈地与刚性物质的性质相关。对于压力载荷，刚性材料制成的颗粒彼此邻接提供了粘合颗粒材料的高稳定性。对于拉伸和剪切载荷，弹性体物质防止粘合颗粒材料变形而失效。此外，借助于改变弹性体物质的杨氏模量，粘合颗粒材料在拉伸和剪切载荷下甚至在压力载荷下的可变形性可以在很宽的范围内变化。根据本专利技术的粘合颗粒材料的颗粒之间的空隙相互连接，并提供粘合颗粒材料的流体渗透性。此外，连接的空隙对粘合颗粒材料的机械性质也有影响。粘合颗粒材料中的连接空隙意味着颗粒仅通过桥接结构局部地连接。这可以描述为相邻颗粒之间经由弹性体带的局部连接部，并且明显不同于嵌入弹性体物质基质中的颗粒。尽管根据本专利技术的粘合颗粒材料的颗粒之间的空隙不仅提供流体渗透性，而且这种流体渗透性可能是特别令人感兴趣的。流体渗透性可以通过颗粒的粒度和弹性体物质的相对量来调节，以例如提供具有限定孔隙尺寸和孔隙率的过滤器和膜。在根据本专利技术的粘合颗粒材料中，刚性材料制成的颗粒可全部具有相同的粒度。这特别意味着颗粒通常不包括大粒度和小粒度，小粒度的颗粒可适合并填充在彼此邻接的大粒度的颗粒之间留下的自由空间。而是，留下这些自由空间作为根据本专利技术的粘合颗粒材料的空隙的基础。通常，这些自由空间仅由连接颗粒的弹性体物质小程度填充。此外，在根据本专利技术的粘合颗粒材料中，基本上所有的颗粒都具有相同的形状。例如，这意味着没有两种不同形状的颗粒，其中，一种形状的颗粒填充留在其它形状的颗粒之间的自由空间。例如，颗粒可以是球形的、立方形的、四面体形的、角锥形的、多角形的或沙形的。颗粒的形状对粘合颗粒材料的物理性质有影响，特别是在粘合颗粒材料上的剪切载荷方面有影响。颗粒在粘合颗粒材料中的布置对应于松散的颗粒。即，通常，它们不是密集的。因此，即使是非球形颗粒，也仅构成根据本专利技术的粘合颗粒材料体积的55％至65％，在颗粒之间留下45-35％的自由空间，所述自由空间仅部分地被弹性体物质填充。在根据本专利技术的粘合颗粒材料中，制造颗粒的刚性物质可以选自陶瓷、石头、玻璃、沙子、金属、硬塑料和硬质有机物质。特别地，可以根据将施加在粘合颗粒材料上的最大压力载荷和根据将使用粘合颗粒材料的化学环境来选择刚性物质。特别地，该物质应确保颗粒在最大压力载荷下没有相关的变形。即可以选择这样的物质，使得颗粒在压力的方向上没有超过5％、超过3％、超过1％或超过0.5％的压缩。在使用根据本专利技术的粘合颗粒材料的化学环境中，刚性物质应该是惰性的。这意味着它不应-或仅在有限程度上-与这些化学环境中存在的任何化学成分发生化学反应。在根据本专利技术的粘合颗粒材料中，弹性体物质优选均匀地分布在粘合颗粒材料的颗粒彼此邻接的那些区域之上。在弹性体物质的相对量较低的情况下，弹性体物质将仅在相邻颗粒之间形成局部桥接结构。随着弹性体物质的相对量的增大，这些桥接结构还将在颗粒以一定间距布置的区域之上延伸。然而，弹性体物质仍会在颗粒之间留下相互连接的空隙。连接颗粒的弹性体物质的桥接结构以各个颗粒的限定的相对布置弹性地耦合颗粒。该弹性耦合的弹性-除了弹性体物质的相对量之外-还特别地与弹性体物质的杨氏模量相关。优选地，该杨氏模量为刚性物质的杨氏模量的至多0.1倍或甚至至多0.01倍或甚至至多0.001倍或甚至至多0.0001倍，即刚性物质和弹性体物质的杨氏模量优选地相差至少一个甚至多个数量级。按绝对值算，弹性体物质的杨氏模量可以在1kPa至1.5MPa的范围内。存在一些可用的弹性体物质，其杨氏模量例如通过添加不同量的交联剂可以在1kPa至1.5MPa的范围内变化。如果将这些弹性体物质用于根据本专利技术的粘合颗粒材料，则可以在宽范围内调节整体粘合颗粒材料的物理性质。特别地，弹性体物质可以选自聚合物质、至少部分交联的聚合物质、化学惰性聚合物质、或特别是聚二甲基硅氧烷(PDMS)。除了粘合颗粒材料的期望的物理性质之外，弹性体物质的选择应与使用粘合颗粒材料的化学环境有关。优选地，弹性体物质对于使用粘合颗粒材料的化学环境而言是惰性的。这意味着弹性体物质不会-或者仅在非常有限的程度上-与粘合颗粒材料可能与之接触的任何化学组分反应。PDMS特别适用于根据本专利技术的粘合颗粒材料，因为其杨氏模量可以通过添加不同量的交联剂来微调，因为它在大多数化学环境中是惰性的，并且因为它在与食品接触时是特别安全本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粘合颗粒材料，其包括，‑由刚性物质制成的颗粒，所述颗粒的粒度范围为55μm至2.0mm，‑连接颗粒的弹性体物质，弹性体物质的杨氏模量最大为刚性物质的杨氏模量的0.5倍且不超过10MPa，以及‑颗粒之间的空隙，所述空隙相互连接并为粘合颗粒材料提供流体渗透性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种粘合颗粒材料，其包括，-由刚性物质制成的颗粒，所述颗粒的粒度范围为55μm至2.0mm，-连接颗粒的弹性体物质，弹性体物质的杨氏模量最大为刚性物质的杨氏模量的0.5倍且不超过10MPa，以及-颗粒之间的空隙，所述空隙相互连接并为粘合颗粒材料提供流体渗透性。2.根据权利要求1所述的粘合颗粒材料，其中，基本上所有颗粒都具有相同的粒度。3.根据权利要求1或2所述的粘合颗粒材料，其中，基本上所有颗粒都具有相同的形状。4.根据前述权利要求中任一项所述的粘合颗粒材料，其中，颗粒选自球形的、立方形的、四面体形的、角锥形的和多角形的以及沙子形的颗粒。5.根据前述权利要求中任一项所述的粘合颗粒材料，其中，颗粒占粘合颗粒材料体积的55％至65％。6.根据前述权利要求中任一项所述的粘合颗粒材料，其中，刚性物质选自陶瓷、石头、玻璃、沙子、金属、硬塑料和硬质有机物质。7.根据前述权利要求中任一项所述的粘合颗粒材料，其中，弹性体物质均匀地分布在粘合颗粒材料的颗粒彼此邻接的区域上。8.根据前述权利要求中任一项所述的粘合颗粒材料，其中，弹性体物质形成弹性地连接相邻模块的局部桥接结构。9.根据前述权利要求中任一项所述的粘合颗粒材料，其中，弹性体物质的杨氏模量为刚性...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·黑梅勒，L·格林，M·施勒特尔，S·赫明豪斯，
申请(专利权)人：马克斯普朗克科学促进学会，
类型：发明
国别省市：德国,DE