專利名稱：低硅酸鈉泡沫的制作方法
低硅酸鈉泡沫
本發(fā)明涉及一種密度小于25kg/m3的基于硅酸鹽的泡沫。 基于聚苯乙烯、聚烯烴或聚氨酯的有機(jī)泡沫通常用于隔熱和消音。然
而，除非添加阻燃添加劑，否則這些泡沫比較易于點(diǎn)燃并燃燒?；跓o機(jī)
材料的泡沫自然不易點(diǎn)燃。然而，它們通常具有較高的密度和脆度。
GB 986 635描述了一種作為紙張和塑料用填料的煅燒粘土的生產(chǎn)方
法。為此，將粘土的含7K料漿轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的泡沫，可將泡沫煅燒然后磨碎
得到微細(xì)粉末。
US 3，737，332描述了一種閉孔高密度泡沫，其可通過將空氣注入到粘 土料漿中、隨后干燥并在540~ 1500。C范圍內(nèi)的溫度下煅燒獲得。閉孔率 通過使用脂肪酸酰胺穩(wěn)定粘土料漿而達(dá)到。
DE-A 36 17 129描述了 一種發(fā)泡填充孔洞的方法，通過將硅酸鹽溶液 與硬化劑以及通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體的組分(例如過氧化氫)混合進(jìn)行。密 度在30 ~ 1000kg/m3范圍內(nèi)的泡沫通過混合組分并原位注入孔洞獲得。
WO 03/018476描述了 一種密度小于25kg/m3的彈性無機(jī)泡沫，其基于 Si02:Ah03摩爾比為20:1 ~ 1:1的硅鋁酸鹽。
本發(fā)明的目的是提供一種基于硅酸鹽的低密度泡沫，它不僅具有不燃 性而且具有良好的隔熱性和消音性。
因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了密度小于25kg/m3的基于硅酸鹽的泡沫，其 Si02:Al203摩爾比大于20:1并且其Si02:Me20摩爾比大于50:1,其中Me 是堿金屬，例如鋰、鉀、鈉、銣或銫。
優(yōu)選Si02:Ah03摩爾比大于50:1并且Si02:Me20摩爾比大于100:1。 泡沫特別優(yōu)選基本由Si02組成，鋁和鈉的存在量特別是小于5000ppm，尤 其是小于3000ppm。
泡沫的密度優(yōu)選小于20kg/m3,特別優(yōu)選在5 ~ 18kg/m3范圍內(nèi)。
本發(fā)明的泡沫優(yōu)選具有開孔結(jié)構(gòu)，其開孔率(offenzelligkeit)根據(jù)DINIS0 45卯測定大于50。/。，特別是大于80%。
本發(fā)明泡沫的熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)優(yōu)選高于1600°C。如果使用的原料是固態(tài) 二氧化硅小顆粒的膠態(tài)水^t體，這些顆粒具有上述非常小含量的鋁和堿 金屬，則可以獲得具有高熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)的機(jī)械穩(wěn)定硅酸鹽泡沫。如WO 03/018476中所述，它們可以在表面活性劑和發(fā)泡劑存在下發(fā)泡，并且可在 50 ~ 500 °C范圍內(nèi)的溫度下硬化。
生產(chǎn)本發(fā)明的基于硅酸鹽的泡沫的優(yōu)選方法包括下列階段
a) 在低于50。C的溫度下將平均直徑在l~100nm范圍內(nèi)、優(yōu)選10 ~ 50nm范圍內(nèi)的Si02顆粒^t體與表面活性劑以;Sj^泡劑混合，和
b) 通過加熱到60 ~ 100。C范圍內(nèi)的溫度或者通過減壓使混合物發(fā)泡。 優(yōu)選階段a)使用Si02顆粒膠態(tài)水^t體，其已經(jīng)通過作為抗衡離子的
錯(cuò)離子，特別是銨離子(如NH/)穩(wěn)定化。Si02顆粒的比表面積通常在10 ~ 3000m2/g范圍內(nèi)，優(yōu)選在30 ~ 1000m2/g范圍內(nèi)。工業(yè)Si02顆粒^ft體的 固體含量取決于粒度并且通常在10 ~ 60重量％范圍內(nèi)，優(yōu)選在30 ~ 50重 量％范圍內(nèi)。Si02顆粒膠態(tài)水^t體可以通過用酸中和稀釋的硅酸鈉，離 子交換，水解硅化合物、熱解法硅酸鹽的*體或凝膠沉淀獲得。
優(yōu)選的發(fā)泡劑是揮發(fā)性有機(jī)化合物，如經(jīng)、卣代烴、醇、醚、酮和酯。 特別優(yōu)選CrC8烴，特別是丁烷、戊烷或己烷。發(fā)泡劑的優(yōu)選用量基于固 體為1~40重量％，特別是5~25重量％。
為了將發(fā)泡劑乳化和將泡沫穩(wěn)定化，必要的是添加乳化劑或乳化劑混 合物。使用的乳化劑可以包括陰離子、陽離子和非離子表面活性劑。
合適的陰離子表面活性劑是二苯并呋喃磺酸鹽、鏈烷磺酸鹽和烷基苯 磺酸鹽、烷基恭璜酸鹽、烯烴磺酸鹽、烷基醚磺酸鹽、烷基硫酸鹽、烷基 醚硫酸鹽、(X-磺基脂肪酸酯、酰氨基鏈烷磺酸鹽、?；u乙磺酸鹽、烷基 醚羧酸鹽、N-?；“彼猁}、烷基和烷基醚磷酸鹽?？捎玫姆请x子表面活 性劑是烷基酚聚乙二醇醚、脂肪醇聚乙二醇醚、脂肪酸聚乙二醇醚、脂肪 酸鏈烷醇酰胺、EO/PO嵌段共聚物、胺氧化物、甘油脂肪酸酯、脫水山梨 醇酯以及烷基聚葡糖苷。使用的陽離子表面活性劑是烷基三銨鹽、烷基千 基二甲基銨鹽以及烷基吡咬錯(cuò)鹽。乳化劑優(yōu)選用量為0.1~5重量％,基于SK)2顆粒。
待發(fā)泡的混合物中也可以包含常規(guī)添加物，如顏料和填料。
階段a)獲得的混合物可在階段b)通過常規(guī)方法經(jīng)加熱發(fā)泡，例如使用 加熱箱、熱風(fēng)或孩"皮。優(yōu)選^t波，因?yàn)樗軌騤吏加熱特別均勻和快速。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，混合物在階段b)通過減壓發(fā)泡。其結(jié)果就M 泡劑膨脹并再次形成固體泡沫。減壓還包括通過噴嘴將在壓力Pl下的混 合物減壓至〈P1的壓力P2的方法，其中P1>1巴。在這些實(shí)施方案中，不 是必須為發(fā)泡目的而加熱。
為了提高機(jī)械穩(wěn)定性，在階段b)后通常將泡沫在100 140。C干燥，并 且在隨后的階段c)在200 ~ 500 。C范圍內(nèi)的溫度燒結(jié)。
上述方法得到泡沫板或泡沫片，并且可將它們切割得到任意需要的形狀。
本發(fā)明的泡沫可以以4艮多不同的方式用于建筑物和汽車結(jié)構(gòu)體中的隔 熱和消音，例如用于房屋結(jié)構(gòu)體的隔熱或在發(fā)動枳i艙中作為消音材料。 實(shí)施例
A) Si02顆粒^t體(粒徑約20nm),用作為抗衡離子的NH/穩(wěn)定化的 并且具有40重量％固體含量
B) 固體含量為30重量％的烷基醚硫酸鹽水溶液。 實(shí)施例1
將184g ^t體A)、 3.7g表面活性劑溶液B)和28g戊烷在25。C通過強(qiáng) 烈攪拌混合并且傾注到模具中。通過在微波爐中加熱到約80。C產(chǎn)生泡沫 板，在120。C干燥和然后在300。C燒結(jié)后其密度為15g/l。
權(quán)利要求
1.一種基于硅酸鹽的泡沫，其密度小于25kg/m3，SiO2∶Al203摩爾比大于20∶1并且SiO2∶Me2O摩爾比大于50∶1，其中Me是堿金屬。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的泡沫，其開孔率根據(jù)DINIS0 4589大于50%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的泡沫，其熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)高于1600°C。
4. 生產(chǎn)基于硅酸鹽的泡沫的方法，包括如下階段a) 在低于50。C的溫度下將平均直徑在1 ~ 100nm范圍內(nèi)的Si()2顆粒M體與表面活性劑以;^泡劑混合，和b) 通iti口熱到60 ~ 100。C范圍內(nèi)的溫度或者通過減壓使混合物發(fā)泡。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中在階段b)后泡沫在200 500。C范圍 內(nèi)的溫度下燒結(jié)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5的方法，其中Si02顆粒^t體已通過銨離子 穩(wěn)定化。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4~6中任一項(xiàng)的方法，其中將烷基醚硫酸鹽用作表 面活性劑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4 7中任一項(xiàng)的方法，其中將CrC8烴用作發(fā)泡劑。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 ~3中任一項(xiàng)的泡沫用于隔熱或消音的用途。
全文摘要
公開了一種基于硅酸鹽的發(fā)泡材料，其密度小于25kg/m³，SiO₂∶Al₂O₃摩爾比大于20∶1并且SiO₂∶Me₂O摩爾比大于50∶1，其中Me是堿金屬；其用于隔熱或隔音的用途；及其生產(chǎn)方法，在低于50℃的溫度下將平均直徑在1～100nm范圍內(nèi)的SiO₂顆粒分散體與表面活性劑以及發(fā)泡劑混合，并且通過將混合物加熱到60～100℃范圍內(nèi)的溫度或者通過減壓使其膨脹。
文檔編號C04B28/24GK101296879SQ200680039535
公開日2008年10月29日 申請日期2006年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月26日
發(fā)明者A·阿爾特黑爾德, C·莫克, F·布勞恩, H·希布施特, H-J·施特策爾, K·哈恩 申請人:巴斯夫歐洲公司