生产陶瓷泡沫的方法技术

一种生产陶瓷泡沫的方法，其中由母体或母体混合物生产陶瓷泡沫，母体或母体混合物中含有至少一种陶瓷形成成份，并且在凝胶化过程中释放出至少一种挥发性反应产物。在一个实施方案中，基于含ＡｌＣｌ↓［３］（Ｐｒ↓［２］↑［ｉ］Ｏ）混合物晶体的母体发泡。原始母体分解产生溶解在异丙基氯液体中的聚合物质。只要将溶剂和正在生成的ＡｌＯ↓［ｘ］Ｃｌ↓［ｙ］（ＯＰｒ↑［ｉ］）↓［ｚ］类物资均匀地混合，溶液的沸点就会升高到纯的异丙基氯的沸点以上。聚合反应在液相中一直进行直至达到聚合物的临界尺寸，随后，发生相分离为富聚合物相和富溶剂相。当析出溶剂突然升温到沸点以上之后，气泡立刻就会形成。泡沫中含有孔壁的富聚合物区域的凝胶化使得泡沫稳定。由此生成了一种超轻的凝胶化泡沫。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及陶瓷泡沫，更确切地说，是涉及一种通过在无机凝胶化过程中释放出挥发性反应产物来。
技术介绍
通常将发泡剂(例如一种如二氧化碳或氟利昂的超临界液体)引入到聚合物中来生产有机泡沫。对聚合物快速降压，发泡剂就会在聚合物中形成气泡。这个过程产生了一种含气泡的固体，即泡沫。陶瓷泡沫可以由多种材料制得，也可以用在如隔热、分离工艺、催化剂和低介电常数物质等多种用途中。简单地说，陶瓷泡沫也即一种固相由陶瓷材料组成的泡沫。最普通的是将用陶瓷悬浮体注入有机泡沫聚合物(例如，聚氨基甲酸乙酯)。被涂覆的有机聚合物经干燥，然后燃掉有机相。经烧结，最终的陶瓷泡沫是原始有机母体的复本。生产陶瓷泡沫的另一种方法是将所谓的高内相乳液法("HIPE")，其是在表面活性剂作用下分散在造孔相(如，石油溶剂)中的聚合单体(如，硅酸钠)的连续相的浓乳液。连续相经聚合反应稳定下来，洗涤，然后干燥以获得泡沫。以上所述的两种方法都可用来生产开孔陶瓷泡沫。但是，这些方法没有在用发泡剂产生泡沫的方法中所使用的气液相组合。将物理发泡剂混入陶瓷悬浮体中已生产出多孔二氧化硅和SiC须加强的多孔二氧化硅(分别见Fujiu et al_J.Am.Ceram.Soc_vol.73,pp.85-90(1990)和Wu et al_J.Am.Ceram.Soc_vol.73,pp.3497-3499(1990))。这个过程使用了一种稳定的胶态二氧化硅水性悬浮液。在表面活性剂和甲醇的作用下，发泡剂以小液滴的形式分散在悬浮液中。调节悬浮液的PH值以便产生凝胶化效应。凝胶化伴随着粘度的迅速升高。在这一阶段，温度迅速升高到发泡剂的沸点以上，从而在凝胶中产生气泡，并形成泡沫。为了防止气泡破裂，在这一阶段必须严格控制粘度上升时间和定形温度。在另一种陶瓷泡沫生产方法中(P.Sepulveda,Am,Cer.Bull_76,61-65(1997))，泡沫结构是通过混入陶瓷粉末悬浮体中的有机单体的聚合得以稳定的。在发泡以后，将引发剂和催化剂加入体系中来引发单体聚合和孔状结构的定形。上述方法有一些不足。大多数这些方法都包括一系列的步骤(如，将原料发泡，加发泡剂等)。这不仅复杂，而且增加了泡沫制造过程的成本。此外，这样生产的泡沫通常孔率度为70-90％。因此，从提高孔率度的观点出发，有必要改进陶瓷泡沫的生产方法。专利技术概述本专利技术提供了一种用于陶瓷泡沫发泡的新方法。主要地说，陶瓷泡沫是由一种母体生产的，其中这种母体具有在凝胶化过程中能被激活的内发泡机理。母体或者母体的混合物含有至少一种陶瓷成形成分，并且在无机凝胶化过程中释放出至少一种挥发性产物。在一个实施方案中，依靠含AlCl3(Pri2O)复合体晶体的母体发泡。原料母体分解产生溶解在异丙基氯液体中的聚合物。只要将溶剂和正在生成的AlOxCly(OPri)z类物质均匀地混合，溶液的沸点就会升高到纯的异丙基氯的沸点(35.4℃，在1个大气压)以上。聚合反应一直在液相中进行直至达到聚合物的临界尺寸，随后，发生相分离为富聚合物相和富溶剂相。析出溶剂的温度突然升高到沸点以上之后，立刻就会产生气泡。含有泡沫孔壁的富聚合物区的凝胶化使得泡沫稳定化。由此生成了一种超轻的凝胶化泡沫。通过对母体温和地加热(T＜100℃)，可以提高反应速率，但也可以在室温下发泡。加热也会影响孔的大小，低温下会产生较大的孔。本方法的简单性，应归因于具有所有必要的发泡功能的母体。在另一个实施方案中，母体混合物由仲丁醇铝和四氯化硅溶液组成。但加热时，在AlOxSiyClz(OR)n类物质(OR为仲丁醇供氧体)缩合的同时，溶液释放出挥发性的物质(仲丁基氯)。如以前的方法一样，挥发性物质作为在凝胶化过程中产生泡沫的发泡剂。在无机凝胶化反应中被激活的内发泡机理仍然是本方法与用于生产多孔陶瓷的传统方法的主要区别。此外，这说明了本方法的固有简单性，即以单一母体作为原料。发泡、凝胶和干燥步骤同时进行。与其它方法相比(例如，HIPE，陶瓷悬浮体的发泡)，在本专利技术方法中，由于化学发泡剂的均一成核性，因此不需要对液相进行机械搅拌。这样就便于由液相生产厚薄不同的发泡薄膜，并且能够通过一个步骤就直接生产出形状复杂的整块泡沫材料。此外，本方法具有自动调节能力，因此比其它方法简单。更进一步地说，本方法可以生产出孔率度比传统的多孔陶瓷高很多的泡沫材料。在另一个实施方案中，将母体放置在一个压力容器中，然后加热，加压，以加速复合体转变为异丙基氯溶液和部分缩合的Al-O-Al类物质。此外，在加压下发泡，且然后降低压力容器的压力。降压会引起泡孔壁的破裂和/或泡孔壁的扩张以及新的微孔的产生。通过凝胶化稳定泡沫。进一步地说，通过降压引发发泡。最后，提供了一种制造隔热器或隔音器的方法。该方法包括以下步骤对含AlCl3(Pri2O)复合体或其晶体的母体进行发泡，加热母体，在异丙基氯中溶解母体分解产物，对溶液进行冷却以控制缩合反应从而延迟发泡；和向表面或空气中喷涂溶液。在喷涂前，可以先对溶液减压。喷涂步骤包括向热表面，冷表面或热空气的喷涂。附图的简要说明结合附图，从下面的描述和说明中可以清楚地看出本专利技术的以上及其它特点，其中相似的引用特征可参见全文的相似内容，包括附图说明图1是说明本专利技术的一个实施方案所述的发泡步骤的流程图；图2A,2B和3是说明图1所示的实施方案中各个工序的典型失重特征的曲线；图4是说明图1所示的实施方案中的典型的发泡特征的曲线；图5是说明开孔或部分开孔的泡沫形成机理的简要步骤的流程图；图6是说明隔热器的生产步骤的流程图。典型实施方案描述以下给出几个实验，举例说明由母体或母体的混合物。每一种母体都含有一种陶瓷成型成分。根据本专利技术，母体(或母体混合物)在无机凝胶化过程中释放出至少一种挥发性产物。但是，本专利技术并不局限于这些具体形式。图1概括了由AlCl3(Pri2O)复合体的晶体形成泡沫的机理的步骤。几个可选择的步骤由虚框表示。随后将讨论本方法中的这些和其它步骤的细节。图1所示的方法可以使用AlCl3(Pri2O)复合体的晶体作为唯一的母体(100,102和106框)。控制加热是本体系中唯一的“强制”操作。加热可以加速晶体向陶瓷泡沫的转变，并不改变微孔尺寸。当加热AlCl3(Pri2O)复合体晶体时，异丙基氯被释放出来，形成体系的溶剂(112框)。由同一反应(114框)产生的异丙氧基侧基提高了铝化合物在异丙基氯中的溶解性。铝化合物充分溶解后，成为透明的，高浓度的溶液，由于铝化合物的含量很高，所以化合物溶液的沸点温度大大高于异丙基氯的正常沸点。发生同相聚合物生产Al-O-Al网状体统(116框)。在引发阶段，聚合物以相对快的速率继续伸长，速率取决于溶液的温度，而温度又归因于铝化合物的高浓度。当聚合物达到临界尺寸(118框)时，就会发生相分离为富聚合物区和富溶剂区。降低富溶剂相的沸点，蒸气压很高的气泡就会成核，扩张，升到表面，破裂。随着富聚合物区不断生成的聚合物粘度的升高，这种情况会逐渐稳定下来，最后通过凝胶化(可能伴有简单的老化，框119)形成孔状干燥材料的结构，生产出干燥的凝胶状泡沫(框120)。然后可以将这种泡沫煅烧和/或烧结(两个步骤是可任选，框122和124)成陶瓷泡沫(框126)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产陶瓷泡沫的方法，基于含有至少一种陶瓷形成成份的至少一种母体，该方法包括：在无机凝胶化过程中，释放出至少一种挥发性产物的步骤。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吉迪恩格拉德尔，真纳蒂施特尔，约拉姆德哈赞，
申请(专利权)人：塞拉里斯有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]