催化活性泡沫形成粉末制造技术

本发明专利技术涉及泡沫形成和稳定化领域，特别地涉及发泡结构材料，例如水泥。公开了当添加至相应的起始材料时适于获得矿物泡沫的添加剂。本发明专利技术提供了如权利要求1所限定的固体颗粒组合物形式的即用产品，包括疏水化颗粒(1)和催化活性颗粒(2)。本发明专利技术进一步提供了此类即用产品的制造方法。

Catalyze active foam to form powder

The invention relates to the field of foam formation and stabilization, in particular to foaming structural materials, such as cement. Additives suitable for obtaining mineral foam when added to corresponding starting materials are disclosed. The invention provides a ready to use product, such as hydrophobic particles (1) and catalytic active particles (2), as defined in claim 1, in the form of solid particle compositions. The invention further provides a manufacturing method for such a product.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】催化活性泡沫形成粉末本专利技术涉及泡沫形成和稳定化领域，特别地涉及发泡结构材料，例如水泥。本专利技术提供了固体颗粒组合物形式的即用产品以获得此类结构材料。本专利技术还提供了此类即用产品和此类结构材料的制造方法。在传统行业和高科技行业中以及在建筑商业中不断需求具有高孔隙率的矿物泡沫。矿物泡沫将诸如低比重、绝热、绝缘、隔音的独特特性相组合，它们可以表现出高比强度，并且根据化学组成而表现出特别的热稳定性和化学稳定性。此外，泡沫形成是节约原材料并降低组件重量的有效策略。在高温领域中的应用的实例是在钢生产和玻璃生产中使用的炉子的隔离(insulation)。发泡混凝土与致密部件相比需要更少的水泥，有助于降低重量或改善建筑部件的隔离性质。除了材料化学之外，由微结构、尤其由孔的尺寸、形态和分布来控制矿物泡沫的性质。根据应用，孔可以处于毫米范围，或约数百微米的量级。对于绝热应用，大体闭合的孔结构是优选的，而对于隔音，形成孔开口是有益的。与对于某一应用如何设计微结构无关，重要的是，发泡结构表现出没有随机梯度并且在整个体积中是均匀的。因此，绝对需要从泡沫形成直至制造过程结束控制泡沫微结构。因为泡沫是热力学不稳定的系统并且从其形成之时经历降解，因此需要能够有效地控制矿物泡沫的微结构的泡沫形成和稳定化技术。已经进行了多种尝试以由各种矿物产生具有大于60体积％孔隙率的泡沫。然而，仍在开发允许谨慎地控制泡沫微结构的易于实施且稳固的技术。进一步认识到，使泡沫稳定的已知技术可以导致凝结(setting)的显著受阻和/或导致机械性质的降低。这被认为是不利的。Blum等人(EP2045227A1)描述了通过经由过氧化氢分解而鼓吹包含速凝水泥的矿物混合物的含表面活性剂的浆料，从而泡沫形成。依照Blum等人，未添加即用发泡粉末。在该文献中强调，在发泡形成之后即刻的材料迅速凝结对于防止泡沫塌陷是至关重要的。鉴于该公开内容，工艺稳固性和产品可靠性被认为是差的。Bean等人(US5605570)公开了在过氧化钠的分解下通过鼓吹浆料来发泡精细研磨的富含钙的玻璃状熔渣的步骤。由于快速粘度增加和迅速凝结，仅获得泡沫产品。在对比例中，通常经混合以改善泡沫形成的表面活性剂的使用变得显著延长凝结并且产生令人不满意的机械性质的产品。鉴于该公开内容，工艺不允许调整泡沫微结构(其限定材料性质)。Brothers等人(US2002/0050231)报道了通过在管路系统(通过其来放置水泥)中注入气体来发泡含表面活性剂的铝酸钙水泥配制物。该文献公开了至多66体积％的最终产品孔隙率。对于隔离应用，材料性能随着孔隙率而增加。高于70体积％的孔体积分数因此是有利的。对于孔结构、控制孔结构的可能性以及对于泡沫的均匀性，没有给出任何信息。Jezequel等人(WO2011/101386)描述了密度为200-800kg/m3的发泡混凝土，以及其通过以下的制造：首先制备混凝土浆料，该混凝土浆料在第二步骤中通过动态混合器，该动态混合器用于将某一分数的空气分散在该浆料中。尽管是合适的，但是该方法需要具有精确限定的流变学的浆料。此外，该方法既不适用于表现出高固体负荷并因此具有增加的粘度的系统，也不适用于包含相对粗糙的聚集物的配制物。Gartner等人(WO2013/034567)描述了表面活性剂改性的颗粒以及它们在制造稳定的含水泥的泡沫中的用途。建议了宽范围的颗粒，特别指定了石灰岩，同时指定了非常特定的双官能表面活性剂。该文献建议可以以降低的量来使用这些改性颗粒。Selinger等人(FR2986790)描述了用作研钵的发泡硅酸盐。其公开了使用表面活性剂(而不是短链两亲性分子)作为用于获得发泡研钵的添加剂。该文献没有公开包含由两亲性分子改性的颗粒的即用添加剂组合物。Aberle(WO2014/009299)描述了粉末混合物和制造干燥研钵的工艺。该文献解决了疏水化和增稠水泥基研钵以使它们用于潮湿环境的性质最优化的目的。现有技术表明需要发泡结构材料和制造发泡结构材料的方法。现有技术特别表明当前方法的缺点。因此，本专利技术的目的是缓解现有技术的这些缺点中的至少一些。因此，本专利技术提供了更有效的泡沫形成和稳定化技术。特别地，需要由各种矿物且特别由建筑材料配制物进行可靠的泡沫形成的易于实施且有效的泡沫稳定化技术。特别地，本专利技术的目的是增加工艺稳固性和产品可靠性，并且能够由不表现出迅速凝结的矿物混合物进行泡沫形成。这些目的通过如权利要求1所限定的组合物以及如权利要求6所限定的方法来实现。在说明书和独立权利要求中公开了本专利技术的其他方面，在说明书和从属权利要求中公开了优选的实施方案。下面将更详细地描述本专利技术。要理解，在本说明书中提供/公开的各种实施方案、偏好和范围可以任意组合。此外，根据具体的实施方案，所选的定义、实施方案或范围可以不适用。除非另有规定，以下定义应当适用于本说明书：如本文所用，在本专利技术的语境中(尤其在权利要求的语境中)适应的术语″一(a)″、″一(an)″和″该(the)″及类似术语被解释为涵盖单数和复数二者，除非本文另外指出或与语境明显矛盾。如本文所用，术语″包含″、″含有″和″包括″在本文以它们的开放式、非限制含义使用。如本文所用，百分比(％)以重量计，除非另外指出或根据语境是明显的。参考附图会更好地理解本专利技术。图1提供了本专利技术的固体颗粒组合物的示意图，如以下更详细地描述。本专利技术的组分为：疏水化颗粒(1)(包含颗粒(1.1)和两亲性分子(1.2))和催化活性颗粒(2)。任选的组分由点线指出，即，pH调节剂(3)和添加剂(4)。图2提供了本专利技术的组合物用于获得发泡结构材料的一种可能的用途的示意图。在该图中，i.c.表示本专利技术的组合物，s.m.表示已知的起始材料，例如水泥基组合物；b.a.表示发泡剂，例如H2O2；f.c.m.表示发泡结构材料，例如发泡水泥。如该示意图所指出的，获得发泡结构材料(f.c.m.)，条件是本专利技术的组合物(i.c.)以添加剂形式与起始材料(s.m.)和水组合，这产生分散液，随后向该分散液添加发泡剂(b.a.)。图3提供了在实施例1.1(左)和1.2(右)中描述的材料的光学显微镜图像。图4提供了在实施例2.1、2.2、2.4和2.5(从左向右)中描述的结构材料的照片。图5是图4中实施例2.1和2.2的放大的照片。在更上位的措辞中，在第一方面，本专利技术涉及包含疏水化颗粒(1)和催化活性颗粒(2)的固体颗粒组合物，其中所述疏水化颗粒(1)如下所限定并且被以下所限定的两亲性分子疏水化，以及其中所述催化活性颗粒(2)如下所限定。本专利技术的组合物可以包含其他成分，特别是pH调节剂(3)和添加剂(4)。这些组合物适于当在注入发泡剂之前混合于合适的起始材料时制造具有限定且可重复的性质的稳定的泡沫。因此，本专利技术的组合物(i.c.)可以被添加至合适的起始材料(s.m.)以获得发泡结构材料(f.c.m.)；本专利技术的组合物自身不是建筑材料，因此它们在添加发泡剂之后不产生发泡的结构材料。因此，本专利技术的组合物以添加剂形式应用。本专利技术的此方面应当在下文进一步详细地阐释：本专利技术提供了催化活性的无机粉末组合物。这些组合物经特别地设计，从而当与建筑材料、耐火材料、陶瓷或在液体中分散并且随后通过发泡剂分解而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.固体颗粒组合物，包含第一组颗粒(1)和第二组颗粒(2)，其中所述第一组颗粒(1)■选自氧化物、氢氧化物、碳化物、氮化物、磷酸盐、碳酸盐、硅酸盐(1.1)，和■其中所述颗粒的表面被包含至少一个头部基团和一个尾部基团的两亲性分子(1.2)改性，■所述尾部基团选自具有2‑8个碳原子和任选的一个或多个取代基的脂肪族或芳香族或环状基团，和■所述头部基团选自磷酸酯、膦酸酯、硫酸酯、磺酸酯、醇、胺、酰胺、吡咯烷、没食子酸酯、羧酸；以及所述第二组颗粒(2)■是适于与发泡剂反应以形成气体的催化活性颗粒，■选自含铁的化合物、铬酸盐、氧化物、硅酸盐、Ca(OCl)2、KI、KMnO4、过氧化氢酶、P2O5；(1)的量为20.0‑99.8％和/或(2)的量为0.2‑80％；以及两亲性分子(1.2)在颗粒(1.1)上的量为0.5‑160μmol(1.2)/m2颗粒(1.1)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.07 EP 15002618.51.固体颗粒组合物，包含第一组颗粒(1)和第二组颗粒(2)，其中所述第一组颗粒(1)■选自氧化物、氢氧化物、碳化物、氮化物、磷酸盐、碳酸盐、硅酸盐(1.1)，和■其中所述颗粒的表面被包含至少一个头部基团和一个尾部基团的两亲性分子(1.2)改性，■所述尾部基团选自具有2-8个碳原子和任选的一个或多个取代基的脂肪族或芳香族或环状基团，和■所述头部基团选自磷酸酯、膦酸酯、硫酸酯、磺酸酯、醇、胺、酰胺、吡咯烷、没食子酸酯、羧酸；以及所述第二组颗粒(2)■是适于与发泡剂反应以形成气体的催化活性颗粒，■选自含铁的化合物、铬酸盐、氧化物、硅酸盐、Ca(OCl)2、KI、KMnO4、过氧化氢酶、P2O5；(1)的量为20.0-99.8％和/或(2)的量为0.2-80％；以及两亲性分子(1.2)在颗粒(1.1)上的量为0.5-160μmol(1.2)/m2颗粒(1.1)。2.如权利要求1所述的组合物，其为■粉末形式，优选具有30nm至300μm的粒径；■颗粒材料形式，优选地，颗粒的尺寸为0.5-20mm。3.如权利要求1或2所述的组合物，还包含pH调节剂(3)和/或添加剂(4)，其中■所述pH调节剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：乌尔斯·T·贡岑鲍赫，菲利普·诺亚·施图尔岑奈格，
申请(专利权)人：卡威斯公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH