包含气凝胶颗粒和陶瓷纤维的复合制品制造技术

本发明专利技术涉及一种用于制备包含气凝胶颗粒和陶瓷纤维的复合制品的方法和一种通过该方法可获得的复合制品。法可获得的复合制品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含气凝胶颗粒和陶瓷纤维的复合制品
[0001]本专利技术涉及一种用于制备包含气凝胶颗粒和陶瓷纤维的复合制品的方法和一种通过该方法可获得的复合制品。
[0002]在许多工业和建筑应用如结构钢梁的被动防火中，要求隔热能力和在非常高的温度下的耐温性。UL1709(用于结构钢的保护材料的快速上升燃烧测试)要求测试温度为1093℃且ISO 834(纤维素燃烧曲线)要求温度在180分钟的测试期后达到1110℃。需要开发具有隔热能力和在高于1110℃的高温下的耐温性的新型隔热材料。
[0003]目前，将各种等级的陶瓷纤维毯应用作为用于1000℃以上应用的隔热材料。一方面，陶瓷纤维毯的化学组成的变化导致耐温性的不同。因此，基于碱土硅酸盐(AES)的陶瓷纤维毯耐受高达1200℃的操作温度，而基于氧化铝(AO)的陶瓷纤维毯可承受1600℃。另一方面，不同的化学组成导致陶瓷纤维毯的材料成本的显著差异。基于氧化铝的陶瓷纤维毯的成本通常是基于碱土硅酸盐的陶瓷纤维毯的成本的约20倍。随着耐温性要求增加，可以观察到材料成本的急剧增加。
[0004]鉴于现有技术，本专利技术用于以降低的成本提供具有改进的隔热能力和耐温性的陶瓷纤维毯。
[0005]本专利技术人令人惊奇地发现，该问题可以通过在形成纤维毯之后将气凝胶掺入陶瓷纤维毯中解决。这可以通过制备包含气凝胶粉末和有机溶剂的气凝胶组合物并将其注射至纤维毯中实现。由于该方法，在仍获得气凝胶粉末与纤维毯的纤维的优异附着性的同时，可以减少或甚至完全避免粘合剂的使用。
[0006]因此，在第一方面，本专利技术涉及一种用于制备包含气凝胶颗粒和陶瓷纤维的复合制品的方法，该方法包括：
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提供包含陶瓷纤维的纤维制品，
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提供包含气凝胶粉末和有机溶剂的气凝胶组合物，
[0009]‑
组合纤维制品和气凝胶组合物，和
[0010]‑
部分地或全部地移除有机溶剂以获得复合制品。
[0011]此外，本专利技术涉及一种通过该方法可获得的复合制品。
[0012]此外，本专利技术涉及一种包含气凝胶颗粒和陶瓷纤维的复合制品，其中复合制品通过将包含气凝胶粉末和有机溶剂以及任选地无机遮光剂和/或矿物填料的气凝胶组合物注射至包含陶瓷纤维的纤维制品中，并部分地或全部地移除有机溶剂以获得复合制品可获得。
[0013]在另一方面，本专利技术涉及一种包含气凝胶颗粒和陶瓷纤维的复合制品，其中满足下列要求(i)至(vii)中的一个或多个：
[0014](i)复合制品含有小于15重量％的有机化合物；
[0015](ii)复合制品中的纤维的至少50％具有5mm或更大的长度；
[0016](iii)复合制品含有小于10重量％的粘合剂；
[0017](iv)当在氮气气氛中以10℃/min的温度增加由30℃加热至1100℃时，复合制品在热重分析(TGA)中显现出小于35重量％的总重量损失；
[0018](v)复合制品中的一种或多种气凝胶与一种或多种纤维的重量比(气凝胶/纤维)为1:8或更大；
[0019](vi)复合制品具有60分钟或更长的烧穿时间，其中抗烧穿性使用厚度为13mm的30cmx30cm片材形式的复合制品并且使用焊炬(soldering torch)以具有1400℃的温度的火焰在其第一主表面的中心处处理复合制品而测定，其中烧穿时间是从火焰处理开始直到第二主表面的中心达到1000℃的温度的持续时间；和
[0020](vii)当使用厚度为13mm的20cmx50cm片材形式的复合制品并根据ISO834的温度
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时间曲线在其第一主表面的整个表面处处理复合制品180分钟时，第二主表面的中心具有小于1000℃的温度。
[0021]附图简述
[0022]图1：掺有气凝胶的陶瓷纤维毯(原始的毯密度为128kg/m3)(实施例1
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1)；(a)俯视图；(b)侧视图
[0023]图2：掺有气凝胶的陶瓷纤维毯(原始的毯密度为96kg/m3)(实施例1
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4)；(a)俯视图；(b)侧视图
[0024]图3：焊炬测试的设置
[0025]图4：燃烧10分钟后的空白(blank)陶瓷纤维毯(原始的毯密度为96kg/m3)；(a)前视图；(b)后视图
[0026]图5：燃烧30分钟后的空白陶瓷纤维毯(原始的毯密度为128kg/m3)；(a)前视图；(b)后视图
[0027]图6：燃烧60分钟后的掺有气凝胶的陶瓷纤维毯(原始的毯密度为128kg/m3)；(a)前视图；(b)后视图；(c)燃烧区域的截面图
[0028]图7：燃烧60分钟后的掺有气凝胶的陶瓷纤维毯(原始的毯密度为96kg/m3)；(a)前视图；(b)后视图
[0029]图8：ArmaGel HT和两种掺有气凝胶的陶瓷纤维毯以及空白陶瓷纤维毯的背面中间部分的温度增加的比较
[0030]图9：实施例2的耐燃测试的结果
[0031]本文中所使用的术语的定义
[0032]在本专利技术的上下文中，术语“复合制品”应理解为是指包含一种或多种气凝胶颗粒和一种或多种陶瓷纤维的任何制品。因此，术语“复合(composite)”并不意味着除了气凝胶颗粒和陶瓷纤维的存在以外的任何限制，其一起形成制品。应当理解的是，气凝胶颗粒与陶瓷纤维没有空间上的距离。而气凝胶颗粒通常位于陶瓷纤维之间和周围。优选地，一种或多种纤维形成织造结构或非织造结构，气凝胶颗粒存在于其中及其周围。
[0033]复合制品通常是棉絮(batting)、非织造物(nonwovens)、席垫(mats)、毡(felts)或毯的形式，例如针刺纤维毯(needled fiber blankets)。其优选为非织造纤维毯或针刺纤维毯，其中存在气凝胶颗粒。术语“非织造物”应理解为也包括针刺纤维毯。复合制品优选具有在3mm至500mm的范围内的厚度，优选具有在3mm至100mm的范围内的厚度，更优选具有在3mm至50mm的范围内的厚度，甚至更优选具有在5mm至30mm的范围内的厚度。其他两个维度上的伸长度(extension)优选各自是厚度的至少5倍。应当理解的是，本文所用术语“维度(dimension)”是指已知的三个彼此正交的空间维度(例如在“三维”中所理解的)。
[0034]本文所用术语“棉絮”是指纤维材料的层或片材，纤维材料通常包含陶瓷纤维。
[0035]术语“非织造物”是指含有非纺织且非针刺的纤维的任何材料。
[0036]术语“非织造纤维毯”应理解为涉及含有非纺织且非针刺的纤维的任何材料，其中该材料是毯的形式。
[0037]术语“针刺纤维毯”应理解为涉及含有纤维的任何材料，其中纤维是针刺的且其中该材料是毯的形式。
[0038]本文所用术语“毯”通常是指在一个维度上的延伸小于其他两个维度的制品。优选地，其是指在一个维度上的延伸仅至多1000mm，优选至多500mm，更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制备包含气凝胶颗粒和陶瓷纤维的复合制品的方法，所述方法包括：提供包含陶瓷纤维的纤维制品；提供包含气凝胶粉末和有机溶剂的气凝胶组合物；组合纤维制品和气凝胶组合物；和部分地或全部地移除有机溶剂以获得复合制品。2.根据权利要求1所述的用于制备复合制品的方法，其中所述陶瓷纤维含有80重量％或更大的氧化铝，其中所述陶瓷纤维含有小于2重量％的除了二氧化硅和氧化铝以外的其他组分，基于所述陶瓷纤维的总重量。3.根据权利要求1所述的用于制备复合制品的方法，其中所述陶瓷纤维含有基于所述陶瓷纤维的总重量为2重量％至小于80重量％的氧化铝和10重量％至98重量％的二氧化硅。4.根据权利要求1所述的用于制备复合制品的方法，其中所述陶瓷纤维含有小于2重量％的氧化铝且含有50重量％至85重量％的二氧化硅以及15重量％至50重量％的碱土金属氧化物。5.根据前述权利要求中任一项所述的用于制备复合制品的方法，其中所述有机溶剂为烃溶剂或醇溶剂或其任意混合物。6.根据前述权利要求中任一项所述的用于制备复合制品的方法，其中所述气凝胶为二氧化硅气凝胶。7.根据前述权利要求中任一项所述的用于制备复合制品的方法，其中所述气凝胶具有通过等温吸附和解吸测定为85％或更大的孔隙率。8.根据前述权利要求中任一项所述的用于制备复合制品的方法，其中所述气凝胶具有通过DIN ISO 9277 2003
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05(通过使用BET方法的气体吸附测定固体的比表面积)测定为300m2/g或更大的比表面积。9.根据前述权利要求中任一项所述的用于制备复合制品的方法，其中所述气凝胶组合物为所述气凝胶粉末在所述有机溶剂中的分散体，且所述气凝胶组合物中的所述气凝胶粉末和所述有机溶剂的组合含量基于所述气凝胶组合物的总重量为90重量％或更大。10.根据前述权利要求中任一项所述的用于制备复合制品的方法，其中所述纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：阿乐斯企业有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：