地聚合物前体‑气凝胶组合物制造技术

地聚合物(Geopolymer)前体‑气凝胶组合物。作为实例，地聚合物‑气凝胶组合物可以包括铝硅酸盐反应物、碱活化剂、气凝胶添加剂和连续介质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】地聚合物前体-气凝胶组合物专利
本专利技术总的来讲涉及组合物和复合材料，更特别地涉及地聚合物前体-气凝胶组合物和地聚合物-气凝胶复合材料。
技术介绍
地聚合物是无机聚合物。地聚合物可以由地聚合物前体(例如铝硅酸盐氧化物和碱金属硅酸盐)反应生成。可以使用工业副产物(例如飞灰、尾矿和/或铝土矿残渣)形成一些地聚合物。地聚合物已经用于多种应用。与一些其他材料相比，地聚合物在以下方面可以是有利的：地聚合物可以使用目前作为废物处理的副产物来提供有用的和有价值的产品；和/或地聚合物可以改进与建筑材料市场交叉的产品特征。地聚合物的其他用途也是适宜的。专利技术概述本专利技术提供了具有铝硅酸盐反应物、碱活化剂、气凝胶添加剂和连续介质的地聚合物前体-气凝胶组合物。本专利技术提供了耐火结构体，具有：位于第一面层和第二面层之间的泡沫材料；和该泡沫材料和第一面层之间的地聚合物-气凝胶复合材料层。该地聚合物-气凝胶复合材料层是由具有铝硅酸盐反应物、碱活化剂、气凝胶添加剂和连续介质的地聚合物前体-气凝胶组合物固化形成的。上面的专利技术概述并不意在描述本专利技术的每个公开的实施方案或每种实施方式。本专利技术后面更具体地提供了示例性实施方案的实例。在整个申请的几个位置，通过列举实例提供指导，该实例可以以各种组合使用。在各种情况中，所列举的名单仅用作代表性的组，不应当被解释为穷举的名单。附图简述图1A示例了依照本专利技术的多种实施方式的耐火结构体。图1B是沿图1A的切割线1A-1A所取的图1A的横截面视图。图2是依照本专利技术的多种实施方式的耐火复合结构体的横截面视图。专利技术详述此处描述了地聚合物前体-气凝胶组合物。作为实例，地聚合物前体-气凝胶组合物可以包括铝硅酸盐反应物、碱活化剂、气凝胶添加剂和连续介质。这些地聚合物前体-气凝胶组合物可以固化形成地聚合物-气凝胶复合材料。由此处公开的地聚合物前体-气凝胶组合物形成的地聚合物-气凝胶复合材料可以用于多种应用。例如，与其他面板方法(例如不具有地聚合物-气凝胶复合材料的面板)相比，该地聚合物-气凝胶复合材料可以为此处公开的结构绝缘面板提供提高的耐火性。结构绝缘面板可以用作建筑材料。结构绝缘面板可以包括夹在结构板的两层之间的泡沫材料(例如刚性泡沫体层)。该结构板可以是有机和/或无机的。例如，在其他类型的板中，该结构板可以是金属、金属合金、石膏、胶合板及其组合。结构绝缘面板可以用于多种不同的应用，例如砌墙、盖屋顶和/或铺地板。结构绝缘面板可以用于例如商业建筑、居住建筑和/或货运集装箱中。与其他不使用结构绝缘面板的建筑物或集装箱相比，结构绝缘面板可以有助于提高使用该面板的建筑物和/或集装箱的能量效率。结构绝缘面板具有适宜的稳定性和耐久性。例如，结构绝缘面板可以维持使用该面板的建筑物或集装箱的整个可用寿命。然后，该面板可以重复利用或回收。其中可以使用由此处公开的地聚合物前体-气凝胶组合物形成的地聚合物-气凝胶复合材料的另一应用包括但不限于填充绝缘。例如，该地聚合物-气凝胶复合材料可以用于填充需要热绝缘的空隙，例如管道、热水器或其他设备的附近。其中可以使用由此处公开的地聚合物前体-气凝胶组合物形成的地聚合物-气凝胶复合材料的另一应用是用作外墙绝缘系统的组成部分。作为实例，外墙绝缘系统可以包括绝缘层和终饰层。该地聚合物-气凝胶复合材料可以用作终饰层。该终饰层可以为绝缘层提供保护(例如热保护和/或保护其暴露于户外气候)。此外，由此处公开的地聚合物前体-气凝胶组合物形成的地聚合物-气凝胶复合材料也可以用于多种其他应用，包括但不限于填充和/或绝缘。在以下本公开的专利技术详述中，参照构成其一部分的附图，且附图是通过示例本专利技术的一种或多种实施方式可如何实施的方式显示的。这些实施方式描述得充分详细以能使本领域普通技术人员实施本专利技术的实施方式，且应当认识到也可以使用其他实施方式且在不脱离本专利技术的范围的情况下可以进行方法的、电的和/或结构的改变。此处的附图遵循以下编号惯例，其中一个或多个首位数相当于附图编号，余下的数字识别附图中的要素或组件。不同图之间类似的要素或组件可以通过使用类似的数字识别。例如，104可以表示图1A中的要素“4”，类似的要素在图2中可以表示为204。包括伴随数字的要素也可以不参照特定的附图表示。例如，“要素4”在说明书中可以不参照特定的附图表示。如上所述，此处描述了地聚合物前体-气凝胶组合物。该地聚合物前体-气凝胶组合物可以包括铝硅酸盐反应物。该铝硅酸盐反应物也可以称作地聚合物前体，其与此处所述的其他地聚合物前体反应形成地聚合物。该铝硅酸盐反应物是铝硅酸盐。铝硅酸盐是包括铝原子、硅原子和氧原子的化合物。该铝硅酸盐反应物可以选自由飞灰、煅烧粘土、冶金矿渣及其组合构成的组。飞灰是煤燃烧形成的副产物。例如，发电厂用锅炉可以燃烧煤粉并生成飞灰。飞灰的结构、组成和其他性质可以取决于煤的组成和形成飞灰的燃烧方法。AmericanSocietyforTestingandMaterials(ASTM)C618标准识别不同等级的飞灰，例如C级飞灰和F级飞灰。C级飞灰可以由木质素或次烟煤燃烧生成。F级飞灰可以由无烟煤或烟煤燃烧生成。对于一种或多种实施方式，该飞灰可以选自由F级飞灰、C级飞灰及其组合构成的组。此处所用的“粘土”表示水合页硅酸铝。粘土可以包括不同量的铁、镁、碱金属和/或碱土金属。粘土的实例包括但不限于：叶蛇纹石、纤维蛇纹石、利蛇纹石、埃洛石、高岭石、伊利石、蒙脱石、蛭石、滑石、坡缕石、叶蜡石、黑云母、白云母、金云母、锂云母、珍珠云母、海绿石及其组合。粘土可以经过煅烧形成煅烧粘土。该煅烧可以包括将粘土暴露于500℃-1000℃的温度1小时-24小时的时长。冶金矿渣可以在多个过程中形成，包括使用熔炉的一些过程。例如，冶金矿渣可以在由铁矿石形成生铁的过程中形成。一些冶金矿渣可以包括27wt％-38wt％SiO2和7wt％-12wt％Al2O3。冶金矿渣还可以包括例如CaO、MgO、Fe2O3和MnO。该地聚合物前体-气凝胶组合物可以包括碱活化剂。该碱活化剂也可以称作地聚合物前体，与此处所述的其他地聚合物前体反应生成该地聚合物。碱活化包括硅酸铝和/或与碱金属和/或碱土金属元素的化合物之间在碱性环境中的反应。对于一种或多种实施方式，该碱活化剂包括硅酸钠。此处所用的硅酸钠表示包括氧化钠(Na2O)和二氧化硅(SiO2)的化合物。硅酸钠可以具有1.30-5.00的SiO2/Na2O重量比，其中该重量比表示为SiO2的重量除以Na2O的重量的商。此处包括和公开了从包括1.30到5.00的所有单一数值和子范围，例如硅酸钠可以具有在从1.30、1.40或1.50的下限到5.00、4.50或4.00的上限的范围内的SiO2/Na2O重量比，其中该重量比表示为SiO2的重量除以Na2O的重量的商。例如，硅酸钠可以具有在1.30-5.00、1.40-4.50或1.50-4.00范围内的SiO2/Na2O重量比，其中该重量比表示为SiO2的重量除以Na2O的重量的商。硅酸钠的实例包括但不限于：正硅酸盐(Na4SiO4)、偏硅酸盐(Na2SiO3)、二硅酸盐(Na2Si2O5)、四硅酸盐(Na2Si4O9)及其组合。该硅酸钠可以作为固体、溶液或其组合使用。硅酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
地聚合物前体‑气凝胶组合物，包括：铝硅酸盐反应物；碱活化剂；气凝胶添加剂；和连续介质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.30 US 61/617,9281.一种耐火结构体，其包括：位于第一面层和第二面层之间的泡沫材料；和与所述泡沫材料相邻且在所述泡沫材料和第一面层之间的地聚合物-气凝胶复合材料层，其中所述泡沫材料选自聚氨酯泡沫体、聚异氰脲酸酯泡沫体、酚醛泡沫体及其组合，其中所述地聚合物-气凝胶复合材料层通过固化地聚合物前体-气凝胶组合物形成，所述地聚合物前体-气凝胶组合物包括：铝硅酸盐反应物；地聚合物前体碱活化剂，其中该铝硅酸盐反应物和地聚合物前体碱活化剂具有反应性，形成下式表示的地聚合物：(M)y[-(SiO2)z-AlO2]x·wH2O其中各M独立地是元素周期表第1族的阳离子；x是2或更大的整数，且表示聚铝硅酸盐重复单元的数量；y是有理数或无理数，其选择使得y与x的比值大于0(y/x>0)；z是1-35的有理数或无理数；且w是有理数或无理数，使得w与x的比值(w/x)表示水/聚铝硅酸盐重复单元的摩尔比；二氧化硅气凝胶添加剂；和连续介质。2.权利要求1的耐火结构体，其中该铝硅酸盐反应物选自由飞灰、煅烧粘土、冶金矿渣及其组合构成...

【专利技术属性】
技术研发人员：D金，RC希斯林斯基，G瓦伊罗，ST马特尤西，C韩，L博图塞利，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US