[发明专利]包含无机气凝胶及三聚氰胺泡绵的绝缘复合材料

说明书

本发明是关于包含无机气凝胶及三聚氰胺泡绵的绝缘复合材料、该材料的制造程序、以及该材料的使用。

本申请是申请号为201480033894.2、申请日为2014年6月13日、发明名称为“包含无机气凝胶及三聚氰胺泡绵的绝缘复合材料”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明是关于包含无机气凝胶及三聚氰胺泡绵的复合材料、该复合材料的制造程序、以及该复合材料的使用。

背景技术

节能在工业及建筑营造是个重要的议题，尤其是在隔热方面。

传统的隔热包括使用玻璃绵、石块、压制的聚苯乙烯或膨胀的聚苯乙烯，通常是在工业绝缘系统或建筑营造结合使用。在建筑营造方面，可将绝缘物粘结至石膏板材。

绝缘材料的隔热效能是通过测量其导热系数来判断。导热系数的值愈低，材料传导的热愈少且隔热效果愈佳。在本发明中，导热系数是根据标准NF EN 12667(2001年7月)在20℃及大气压力下，通过防护热板来测量。

然而，制造商止在寻求更有效率且更经济的绝缘材料。

正因为如此，开发出基于气凝胶及干凝胶的绝缘物。

凝胶具有连续三维多孔结构。凝胶的制备涉及溶胶-凝胶转变步骤，也就是说，固体粒子(溶胶)从悬浮状态转变为固体状胶质材料(凝胶)。

凝胶是根据凝胶、干凝胶与气凝胶(空气)、水胶(水)、有机凝胶(有机溶剂)、以及尤其是醇胶(醇)的孔隙中所存在流体的性质来区别。水胶、醇胶及有机凝胶可用通用词汇统称为水凝胶。

传统上,气凝胶一词基本上是指在超临界条件下燥化的凝胶，也就是说，大多数溶剂在这些条件下都处于超临界流体状态；而干凝胶一词是指在次临界条件下燥化的凝胶，也就是说，大多数溶剂在这些条件下不处于超临界流体状态。气凝胶及干凝胶非常令人感兴趣的地方不只是两者在隔热及隔音方面的优异特性，还在于两者的密度低。

然而，为简化起见，「气凝胶」一词兼含气凝胶与干凝胶的意义。

气凝胶一般是以颗粒状的形式获得，这种形式在运输及操作时会产生问题。因而出现了数种用以获得“单块”气凝胶的解决方案。

在建筑营造应用方面特别进一步有助于获得例如大于2公分的绝缘材料厚度，尤其是大约5公分的厚度。

新的建筑物内部绝缘标准(2012年法国热法规(French Thermal Regulations))提倡使用热阻R＝3m²K/W的板材。

另一个与使用气凝胶有关的问题，尤甚是颗粒状气凝胶，在于其粉尘特性；也就是说，举例而言，二氧化硅气凝胶释出二氧化硅粉尘。

克服一部分这些问题的第一类“单块”材料是通过添加粘合剂至特定气凝胶获得。因此，这些气凝胶粒子是「粘结」在一起。一般为了提高所用材料的热效能，使用泡绵作粘合剂。这在文件US 2012/0142802、EP 1808454、EP 0340707及DE 19533564中已有说明，其中的粘合剂是三聚氰胺泡绵。

此类单块复合材料的制备程序是由以下所组成：在三聚氰胺泡绵先驱物预成形混合物中混合气凝胶粒子、以及进行聚合反应并形成泡绵。然而，根据此一方法获得的材料具有一般隔热效能(导热系数基本上介于25mW/m-K与40mW/m-K之间)。特别的是，文件US2012/0142802教示使用孔隙大小介于10μM与1000μM之间的泡绵、以及孔隙大小小于50nm且孔隙率介于50％与99％之间的气凝胶作为起始材料。