绝热材料及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种具有多孔结构的绝热材料，该材料以相对于该材料总重量的重量包含：4-96%水硬性粘合剂，所述水硬性粘合剂在与水接触之前特征在于所述粘合剂包含至少一种选自C3A、CA、C12A7、C11A7CaF2、C4A3$(ye’elemite)、C2A(1-x)Fx(其中x为[0，1])的相，水硬性无定形相具有0.3-15的C/A摩尔比并且使得所述相中的Al2O3累积含量为水硬性粘合剂总重量的3-70%；和4-96%至少一种填料，所述材料具有70-95体积%的孔隙率。本发明专利技术还涉及矿物泡沫在制备所述绝热材料中的用途以及制造所述矿物泡沫的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】绝热材料及其制造方法本专利技术涉及一种多孔结构绝热材料，由其获得所述绝热材料的矿物泡沫以及制备该类材料的方法。现今对绝热材料的需求显著增加。事实上，据信法国的建筑工业占总能源耗费的约46%和二氧化碳总排放的25%。建筑能量实施规则采取措施以显著降低国内能量消耗。为了能够达到这些目标，不仅消费者必须极大地改变其生活习惯，而且还必须实现建筑绝热
中的基础变革。此外，为了有效进行现有家用场地的革新，重要的是该新技术在与家庭所有者的预算在资金上相容的同时容易由使用者实施。在绝热技术中，专用于内部绝热和外部绝热的技术之间存在差别，尤其是在革新市场上。还出现了新颖的建筑技术如单壁砖和包含填充有绝热材料的框架的夹心类型的承重板的使用。传统上使用的绝热材料的性质现今在上文所述的绝热技术中改变：-矿物：玻璃棉、褐块石棉、蛭石，-聚合物：发泡聚苯乙烯泡沫(EPS)和经挤出的聚苯乙烯泡沫(XPS)、聚氨酯泡沫(PU)、聚异氰脲酸酯泡沫(聚异氰脲酸酯)，-来自植物或动物的天然来源：本体纤维素或注射纤维素、大麻、亚麻、木材(纤维、木屑、木板)、稻草、软木、棉花、椰子、羊毛、鸭羽毛。其关于绝热的固有性能特征在于导热系数λ。当两侧之间的温差等于1度时，该系数λ对应于跨过1m21m厚的壁的热流(λ以W/m.°C(摄氏度或开尔文)表示)。该系数越低，从绝热观点来看该材料性能更好。所有之前所述的材料遭受缺点和使用限制。褐块石棉、玻璃棉和蛭石往往随时间“坍塌(packdown)”而导致效率损失。此外，为了满足管理能量实施的新规则(2005ThermalRegulation)，必须提高材料的厚度以实现该性能，这引起可用空间损失的问题(例如：对玻璃棉而言400mm厚…)。通过增加该材料类型的密度而改善固有效率仍是有限的。导热率值在较低范围(对聚异氰脲酸酯而言0.029)内的聚合物遭受与成问题的再循环，尤其是为了废物处理需要从建筑材料中分离聚合物相关的缺点。此外，它们在燃烧情况下具有防火和潜在释放有毒烟雾的问题(非常特别是PU泡沫)。所限定的天然来源的材料具有在不同批料之间“变化”的性能且由于压缩现象遭受耐久性问题。下文为了清楚起见，采用如下约定：除非另有说明，所有重量百分数以相对于组合物中的干燥物质重量表示。●水泥淤浆：本文所用水泥淤浆用于指通过加入至少一种矿物水硬性粘合剂、水和任选特定添加剂、硫酸钙和填料获得的呈其塑性状态的组合物。●水性泡沫：本文所用水性泡沫用于指由至少一种气体，尤其是空气，和一种溶剂(其可以为水)构成的那些泡沫。这些泡沫不含任意矿物粘合剂。它们的起始时间特征在于其起始膨胀系数=起始时间内总体积/用于产生泡沫的溶液体积。本文所用起始时间用于指操作者实现产生泡沫的空气夹带的时刻，如专利FR2913351(A1)中所述。固有地不稳定性，它们还特征在于其通常通过半衰期(即获得等同于用于生产其的整个液体的一半的排料所需的时间)测量的随时间的稳定性。这些泡沫的稳定性可以通过合适选择与泡沫稳定剂如本专利申请以及专利WO/2008/020246、WO/2006/067064和US4,218,490中所述的链烷醇酰胺、水状胶体、蛋白质组合的表面活性剂。●矿物泡沫：本文所用矿物泡沫用于指以下文所定义的量包含至少一种气体(尤其是空气)，至少一种溶剂(其可以为水)，至少一种矿物水硬性粘合剂和至少一种填料(特别是细料)的泡沫。这些泡沫如前述那些随时间变化且仅在矿物粘合剂反应而“冻结”材料结构时稳定。●经硬化的矿物泡沫：本文所用矿物泡沫用于指在会经由水合物网络的渗滤“冻结”矿物泡沫骨架的水硬性粘合剂反应(水合)之后最终获得的那些矿物泡沫。矿物泡沫还指通过矿物泡沫硬化得到的多孔结构绝热材料。作为本专利技术的替换，绝热材料从基于包含低密度中空填料的铝水硬性粘合剂的水泥淤浆通过水泥淤浆的硬化得到。●铝水硬性粘合剂(缩略为AHB)：本文所用铝水硬性粘合剂用于指包含至少一种选自C3A、CA、C12A7、C11A7CaF2、C4A3$(Yeelemite)、C2A(1-x)Fx(其中x属于[0，1])的相的水硬性粘合剂，其中水硬性无定形相的C/A摩尔比为0.3-15，并且使这些相中的Al2O3积累量为水硬性粘合剂总重量的3-70重量%，优选7-50重量%，更好地为20-30重量%。在特定实施方案中，该粘合剂还可任选以相对于粘合剂总重量的重量含有：-0-90%，优选至多70%，甚至更优选至多50%，最优选至多40%的硫酸钙或硫酸钙来源，和-0-10%，优选0至小于5%的波特兰水泥。同时，已开发了用于各种应用的经硬化的基于水硬性粘合剂的矿物泡沫。许多专利尤其描述了如何通过掺入水性泡沫或通过由铝金属分解原位产生气体制备多孔混凝土。由于空气气泡网络吸收应力并抑制裂缝传播的具有改善的抗冻融性能的轻质混凝土已有充分记载和公布。尤其可以提及专利US7,288,147。还已知将轻质水泥淤浆用于胶粘不稳定性岩石和陆地中的油井如专利申请US2005/126781中所述的深海沉积环境中的油井。经硬化的矿物泡沫由GB-1,506,417已知，其由钙矾石类型的粘合剂得到，即由铝水泥和硫酸钙的混合物得到。US-4,670,055还描述了基于铝酸盐和硫酸钙的粘合剂。然而，这些粘合剂用于制备具有非常高密度的硅酸钙基泡沫块。经硬化的矿物泡沫由GB-1578470和GB-2162506已知，其由铝水泥和大量硅酸盐得到。这些矿物泡沫硬化之后得到的多孔材料遭受具有差耐机械性能和非常高的密度的缺点。WO00/23395描述了基于铝酸钙且包含呈聚集体形式的填料的充气砂浆组合物。由这些组合物得到的绝热材料具有非常高的密度且因此在绝热方面具有不足的性能。文献RU2305087描述了基于铝酸钙、石膏和砂的经硬化的矿物泡沫。在该文献中得到的绝热材料具有高导热率和高密度。还开发了经硬化的矿物泡沫用于防火应用，其中由于其固有的非燃烧性特性或甚至耐火性能，它们提供了明显优于包含有机基体或聚合物组分的材料的优势。然而，在这些经硬化的矿物泡沫完全满足防火要求的同时，其导热率值λ对于绝热类型的应用而言仍太高，绝热类型的应用要求导热率值在20°C下小于或等于0.2W/m.°C，甚至更优选小于或等于0.15W/m.°C，甚至小于或等于0.08W/m.°C，最优选小于或等于0.045W/m.°C。如DE3227079所述，用二氧化硅衍生的材料得到0.2W/m.°C的性能。然而，该类材料遭受具有高密度(400-600kg/m3)、差机械性能和差防火性能的缺点。低导热性材料还描述于EP2093201中。由水硬性石灰和水泥的混合物获得石灰基泡沫。然而，水硬性石灰的使用不幸运地导致具有非常高的密度的产物的形成。铝水泥还还描述于JP-06056497以获得该类传导性能。然而，这些材料基本基于浮石，并由于它们充气差而具有非常高的密度(800kg/m3)。并且技术上还非常难以在保持材料具有较小机械性能并保留其物理完整性，即该材料不在其自身重量下坍塌的同时在20°C下得到这些导热率值。此外，获得具有比现有技术低的密度的材料还成问题，该问题由本专利技术解决。由经硬化的水泥基矿物泡沫得到的材料的固有绝热性能将随着材料中气泡比例变大而更高且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.13 FR 10502121.一种多孔结构绝热材料，其特征在于以与所述材料总重量相比其以重量计包含：a)50％-96％通过水硬性粘合剂水合获得的水泥基体，所述水硬性粘合剂在与水接触之前包含至少一种选自C3A、CA、C12A7、C11A7CaF2、C4A3$(Ye’elemite)、C2A(1-x)Fx的相，其中x在0-1的范围内但不为0，水硬性无定形相具有0.3-15的C/A摩尔比并且使得这些相的Al2O3积累量为水硬性粘合剂总重量的3-70重量％，所述水硬性粘合剂含有10重量％-90重量％硫酸钙，和0重量％至少于10重量％波特兰水泥，b)4％-50％粒度小于100μm的填料,c)0％至2％纤维，和d)0％-15％选自发泡剂、泡沫稳定剂、泡沫交联剂、硬化促进剂、硬化阻滞剂、流变改性剂、保水剂、分散剂和超塑化剂的添加剂，所述材料具有70-95％的孔隙体积，具有小于500μm/m的收缩率，具有在3小时的时候大于或等于0.2MPa的压缩强度Cs和在20℃下小于或等于0.2W/m·℃的导热系数。2.根据权利要求1的多孔结构绝热材料，其包含与材料总重量相比70％-96％的水硬性粘合剂和4％-30％所述填料。3.根据权利要求1的多孔结构绝热材料，其包含与材料总重量相比90％-96％的水硬性粘合剂和4％-10％所述填料。4.根据权利要求1的多孔结构绝热材料，其中所述水硬性粘合剂含有10％-70重量％硫酸钙。5.根据权利要求1的多孔结构绝热材料，其中所述水硬性粘合剂含有10％-50重量％硫酸钙。6.根据权利要求1的多孔结构绝热材料，其中所述水硬性粘合剂含有20％-40重量％硫酸钙。7.根据权利要求1-3中任一项的多孔结构绝热材料，其含有与所述材料总重量相比为5重量％-30重量％的低密度中空填料。8.一种用于制备根据权利要求1-7中任一项的多孔结构绝热材料的矿物泡沫，包含：-水硬性粘合剂，其在与水接触之前特征在于其包含至少一种选自C3A、CA、C12A7、C11A7CaF2、C4A3$(Ye’elemite)、C2A(1-x)Fx的相，其中x在0-1的范围内但不为0，水硬性无定形相具有0.3-15的C/A摩尔比并且使得这些相的Al2O3积累量为水硬性粘合剂总重量的3重量％-70重量％，-1重量％-30重量％至少一种选自反应性填料的填料，所述重量百分数相对于所述矿物泡沫中的干燥物质总重量，-水，从而一旦水硬性粘合剂已经用水水合就获得水泥基体，和-气体。9.一种用于制备根据权利要求1-7中任一项的多孔结构绝热材料的矿物泡沫，包含：-水硬性粘合剂，其在与水接触之前特征在于其包含至少一种选自C3A、CA、C12A7、C11A7CaF2、C4A3$(Ye’elemite)、C2A(1-x)Fx的相，其中x在0-1的范围内但不为0，水硬性无定形相具有0.3-15的C/A摩尔比并且使得这些相的Al2O3积累量为水硬性粘合剂总重量的3重量％-70重量％，和0重量％至小于5重量％的波特兰水泥，-水，从而一旦水硬性粘合剂已经用水水合就获得水泥基体，和-气体。10.一种用于制备根据权利要求1-7中任一项的多孔结构绝热材料的矿物泡沫，包含：-水硬性粘合剂，其在与水接触之前特征在于其包含至少一种选自C3A、CA、C12A7、C11A7CaF2、C4A3$(Ye’elemite)、C2A(1-x)Fx的相，其中x在0-1的范围内但不为0，水硬性无定形相具有0.3-15的C/A摩尔比并且使得这些相的Al2O3积累量为水硬性粘合剂总重量的3重量％-70重量％，-1重量％-80重量％至少一种选自中空填料的填料，所述重量...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·普拉，L·弗鲁安，P·塔凯，J·玛希阿维，
申请(专利权)人：克内奥斯公司，
类型：
国别省市：