颗粒状绝热材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及包含疏水化二氧化硅和至少一种IR遮光剂的颗粒状材料及其制备方法及其在绝热中的用途，所述颗粒状材料夯实密度至多为250g/l和根据DIN EN 826：2013在50％压缩比下的压缩强度为150‑300kPa或大于300kPa。

Granular insulation material and its preparation

The invention relates to a granular material comprising hydrophobic silica and at least one IR sunscreen, a preparation method thereof and its application in heat insulation, wherein the compaction density of the granular material is at most 250G / L and the compression strength is 150-300kpa or more than 300kPa under 50% compression ratio according to DIN EN 826:2013.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】颗粒状绝热材料及其制备方法
本专利技术涉及具有改善机械稳定性的颗粒状材料，其制备方法及这种材料用于绝热的用途。
技术介绍
房屋、工业厂房、管道等的有效绝热是一个重要的经济问题。大多数基于有机物质如聚氨酯泡沫的绝缘材料都是可燃的，只能在限制温度下使用。迄今不太普遍的基于无机氧化物的绝热材料(例如高度多孔的二氧化硅)并没有表现出这些缺点。相反，在使用这种材料进行绝热的情况下，机械性能的优化(例如粒度和机械稳定性)起着重要作用。这种基于二氧化硅的绝热材料通常基于所谓的气凝胶，以及沉淀或气相二氧化硅。关于这些二氧化硅类型的更详细信息可以在Ullmann'sEncyclopediaofIndustrialChemistry，“Silica”章节中找到，该章节于2008年4月15日在线发表，DOI：10.1002/14356007.a23_583.pub3。WO2006/097668A1公开了一种颗粒状绝热材料，其包含疏水气相二氧化硅和遮光剂，其通过将疏水二氧化硅与遮光剂混合并随后致密化以产生尺寸为0.25-2.5mm的颗粒而制备。这种产品具有250-450g/l的相对高的夯实密度(tampeddensity)。EP2910724A1公开了一种填充有绝热材料的框架，其包含平均直径为1-100μm的疏水化的气相二氧化硅和粒度为0.1-25μm的遮光剂的混合物，堆积密度为100-200g/l。通过混合所述成分然后致密化来制备所述绝热材料。EP0725037A1描述了基于疏水气相二氧化硅的中值粒径为10-120μm的颗粒，其用作催化剂载体。这种颗粒的夯实密度为260-570g/l，并且通过含二氧化硅的水分散体的喷雾干燥，在150-1100℃的温度下处理，然后用有机硅化合物进行疏水化来制备。欧洲申请16181905.7公开了通过用硅烷处理沉淀的粉状二氧化硅，与亲水性气相二氧化硅混合，然后在40-200℃下进行热处理，来制备包含疏水二氧化硅和遮光剂的绝热材料。由此获得的粉状混合物可任选在热处理之前致密化，得到夯实密度为100-400g/l的粒状材料。DE2903487A1公开了一种通过在氨存在下用有机硅化合物处理亲水性二氧化硅来制备粉状疏水二氧化硅的方法。US006099749A公开了一种生产包含在压实之前已用氨处理过的亲水性二氧化硅的细碎的压实组合物的方法。尽管迄今已知的基于二氧化硅的粉状和颗粒状绝热材料确实提供了足够的绝热性，但它们具有相对高的密度和/或在机械稳定性方面没有得到优化。本专利技术所解决的问题是以简单且实际易于使用的形式提供疏水绝热材料，其具有非常好的机械稳定性和磨损性能，同时具有低密度和因此低的使用成本。所述目的通过提供包含疏水化二氧化硅和至少一种IR遮光剂的颗粒状材料来实现，其具有不超过250g/l的夯实密度和根据DINEN826:2013在50％压缩比下的压缩强度为150-300kPa或大于300kPa，其中在边长为200mm且床高度为20mm的正方形床上测量所述压缩强度。在本专利技术中，术语“颗粒状材料”应理解为是指颗粒状、易于倾倒的、自由流动的固体材料。各种粉状或粗粒颗粒状材料的夯实密度可根据DINISO787-11:1995“Generalmethodsoftestforpigmentsandextenders--Part11:Determinationoftampedvolumeandapparentdensityaftertamping(颜料和增量剂的一般测试方法-第11部分：夯实后夯实体积和表观密度的测定)”来确定。这涉及在搅拌和夯实后测量床的表观密度。本专利技术的颗粒状材料的夯实密度至多为250g/l，优选为50-250g/l，优选为100-240g/l，更优选为130-230g/l。本专利技术的颗粒状材料的机械强度可以通过测量在压力下在由这种材料组成的床中所产生的压缩应力来测量。这种压缩强度的测量是根据DINEN826:2013“Thermalinsulatingproductsforbuildingapplications-Determinationofcompressionbehaviour(建筑应用的绝热产品-压缩性能的测定)”进行的。根据该标准规范的标准方法是确定10％压缩比下片材的压缩强度。与片材相比，这对于散装材料来讲并不理想，因为在床表面有固有的过度的粗糙度。当压缩程度太小时，例如在10％压缩比时，这种粗糙度会过大地增加测量误差。因此，在本申请中，所述压缩强度的测量是根据DINEN826:2013在50％的压缩比下进行的，其中在边长为200mm且床高度为20mm的正方形床上测量所述压缩强度。侧边采用柔性泡沫的形式，其在制备过程中将样品保持在适当位置。这里在50％的压缩比下测量压缩力，其可以除以样品的面积以转换为压缩强度：σ50＝F50/A,其中σ50是在压缩比ε＝50％时的压缩强度(单位为Pa)；F50-以N计测的压缩力；A-试样的横截面积(m2)(在本例中A＝0.04m2)。压缩比ε在此定义为在应力方向上测量的样品(在本情况下，由本专利技术的颗粒状材料组成的床)的厚度减小与其起始厚度的比率。在本专利技术的一个优选实施方案中，本专利技术的颗粒状材料根据DINEN826:2013在50％压缩比下的压缩强度为150-300kPa，优选170-300kPa，更优选200-300kPa，最优选250-300kPa，其中在边长为200mm，床高为20mm的具有正方形面的床上测量压缩强度。在本专利技术的另一个优选实施方案中，本专利技术的颗粒状材料根据DINEN826:2013在50％压缩比下的压缩强度大于300kPa，优选300-5000kPa，更优选400-2500kPa，特别优选500-2000kPa，最优选600-1500kPa，其中在具有边长为200mm，床高为20mm的正方形面的床上测量压缩强度。本专利技术的颗粒状材料的数值中值粒度可以根据ISO13320：2009通过激光衍射粒度分析来确定。得到的测量的粒度分布被用于定义中值d50，其反映所有粒子的50％未超过的粒度，作为所述数值中值粒度。本专利技术的颗粒状材料的d50大于10μm，优选为20-4000μm，更优选50-3500μm，特别优选100-3000μm，最优选150-2500μm。本专利技术的颗粒状材料优选仅包含尺寸不大于6000μm，优选50-5000μm，更优选200-4000μm的颗粒，通过根据ISO13322-2：2006的动态图像分析测定。最优选，本专利技术的颗粒状材料不含小于200μm的颗粒。本专利技术的颗粒状材料的BET表面积可大于20m2/g，优选30-500m2/g，更优选50-400m2/g，最优选70-350m2/g。所述比表面积，也简称为BET表面积，根据DIN9277：2014通过根据Brunauer-Emmett-Teller方法的氮吸附测定。本专利技术的颗粒状材料包括疏水化的二氧化硅。在本专利技术的上下文中，术语“疏水的”涉及对极性介质如水具有低亲和力的颗粒。相反，亲水性颗粒对极性介质如水具有高亲和力。疏水材料的疏水性通常可通过在二氧化硅表面上施加适当的非极性基团来实现。疏水二氧化硅的疏水性程度可通过包括其甲醇润湿性的参数来确定，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.包含疏水化二氧化硅和至少一种IR遮光剂的颗粒状材料，其特征在于夯实密度为至多250g/l和根据DIN EN 826：2013在50％压缩比下的压缩强度为150‑300kPa或大于300kPa，其中所述压缩强度在具有边长为200mm且床高度为20mm的正方形面的床上测量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.18 EP 17151995.2;2017.04.20 EP 17167175.3;1.包含疏水化二氧化硅和至少一种IR遮光剂的颗粒状材料，其特征在于夯实密度为至多250g/l和根据DINEN826：2013在50％压缩比下的压缩强度为150-300kPa或大于300kPa，其中所述压缩强度在具有边长为200mm且床高度为20mm的正方形面的床上测量。2.根据权利要求1所述的颗粒状材料，其特征在于所述IR遮光剂选自由碳化硅、二氧化钛、二氧化锆、钛铁矿、钛酸铁、铁氧化物、硅酸锆、氧化锰、石墨、炭黑及其混合物所组成的组中。3.根据权利要求1或2所述的颗粒状材料，其特征在于BET表面积为50-400m2/g。4.根据权利要求1-3中任何一项所述的颗粒状材料，其特征在于夯实密度为100-240g/l。5.根据权利要求1-4中任何一项所述的颗粒状材料，其特征在于根据DINEN826：2013在50％压缩比下的压缩强度为300-2000kPa，其中所述压缩强度在具有边长为200mm且床高度为20mm的正方形面的床上测量。6.根据权利要求1-5中任何一项所述的颗粒状材料，其特征在于根据EN12667：2001的热导率小于50mW/(m*K)，其在空气气氛和标准压力下在接触压力250Pa和平均测量温度10℃下在床中测量。7.根据权利要求1-6中任何一项所述的颗粒状材...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·盖斯勒，AK·赫尔，C·默尔斯，G·格特纳，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE