氣凝膠組合物及其制造和使用方法

專利名稱：氣凝膠組合物及其制造和使用方法
氣凝膠組合物及其制造和使用方法相關申請本申請根據35 USC 119 (e)要求2009年4月27日提交的美國臨時申請 No. 61/173046的優先權，其全部內容引入本文作為參考。
背景技術：
綠色建筑偏愛提供優異特性而且簡單并容易地制造和使用的材料和實踐。例如， 良好的絕緣(絕熱，insulation)減少了能量需要而且其在許多建筑項目中是重要考慮因
ο

發明內容
因此，對于具有低熱導率和/或組合兩種或更多種所需性能(如聲學性能和/或機械性能)的材料存在需要。本發明總體涉及包含氣凝膠組分的組合物以及該組合物的制造和使用方法。在一些方面，該組合物為漿料形式且包含表面活性劑、有機或無機的粘結劑以及任選的其它成分(如纖維)。在其它方面，該組合物為漿料形式且包含氣凝膠組分和高PH 的水。當干燥時，漿料組合物形成能夠為涂層或自支撐剛性復合材料的復合材料。優選地， 該復合材料具有不大于約50mW/(m*K)的熱導率，所述熱導率根據ASTM C518測得。例如， 自支撐剛性復合材料包含顆粒形式的氣凝膠組分且具有不大于約20mW/(m · K)的熱導率， 所述熱導率根據ASTM C518測得。許多本文所述的組合物容易制造且使用簡單。本發明的實施方案給建筑工業中所用的材料提供了優異的絕緣性能并且能被引入到或應用于覆蓋或接合這樣的材料。與本文所公開的一些組合物相關的疏水性能能夠用于建筑外部制品(fasadework)或其它涉及濕環境的場合。氣凝膠的存在能夠減少材料的整體重量(其為許多建筑項目中的重要考慮因素)。在天花板涂刷等中，同時具有粘著性和輕的重量會是特別有利的，在這些領域中，它們能夠減少剝離或錯位。在許多實施方案中，本文所述的復合材料具有優異的阻燃性能和 /或適用于降低聲音或噪音應用的聲學阻尼性能。在一些實施方案中，本文所公開的組合物采用減少的成分數量制備并同時保持優異的性能。例如，使用無機粘結劑或含無機粘結劑的配制物、但不同時使用這兩者，能夠簡化制備方案并降低成本。成分的數量也能夠通過將氣凝膠與高PH的水相組合和/或通過利用具有粘結和表面活化性能兩者的化合物來降低。


在附圖中，相同的標號在不同的圖中是指相同的部分。這些圖不一定按比例；而是將重點放在說明本發明的原理上。在這些圖中圖1是具有超低熱導率且根據本發明的實施方案制造的20CmX20Cm自支撐剛性復合材料的照片。
圖2是掃描電子顯微鏡(SEM)圖，其示出了在根據本發明實施方案的復合材料中的氣凝膠區域和薄漿(grout)區域。圖3是根據本發明實施方案的復合材料的SEM圖，該復合材料包含纖維并采用高 PH的水制備。
具體實施例方式現在將參考附圖對本發明的上述和其它特點(包括結構的各種細節和各部分的組合)以及其它優點進行更具體的描述，并將它們在權利要求書中指明。應當理解，體現本發明的具體方法和設備是為了說明而示出的，且它們不作為本發明的限制。本發明的原理和特點可用于不同且數量眾多的實施方案中，且不脫離本發明的范圍。本發明總體涉及組合物、該組合物的制造方法以及該組合物的使用方法。本文所公開的組合物能夠具有以下形式干混物；溶液；分散體；懸浮體；漿料； 糊料；干燥或固化的產品，例如固體如自支撐剛性復合材料；多層復合材料，其例如通過將氣凝膠氈層壓在一起而制造；以及諸如此類。該組合物能夠形成各種制品、涂覆在各種制品上、或引入到各種制品中。通常地，該組合物包含氣凝膠組分。氣凝膠是具有大的粒內孔體積的低密度多孔固體，并且，其典型地通過從濕凝膠中除去成孔液體(pore liquid)來產生。然而，由于在凝膠孔隙中的毛細力(其能夠引起凝膠收縮或致密化)，干燥工藝可被復雜化。在一種制造方法中，通過使用超臨界干燥，基本上消除了三維結構的坍塌。濕凝膠也能夠采用環境壓力進行干燥，這也稱為非超臨界干燥方法。當例如應用于基于二氧化硅的濕凝膠上時，在干燥之前進行的表面改性如封端防止了在經干燥的制品中的永久性收縮。該凝膠在干燥過程中仍然能夠收縮，但回彈恢復其原來的孔隙率。稱為“干凝膠”的制品也由已經自其中除去液體的濕凝膠獲得。該術語通常是指在干燥過程中通過毛細力壓縮的干的凝膠，其特征在于固相網絡的永久性改變和坍塌。為了方便起見，術語“氣凝膠”在本文中以廣義使用，其指“氣凝膠”和“干凝膠”兩
者ο氣凝膠典型地具有低的堆積密度(約0. 15g/cm3或更低、優選約0. 03-0. 3g/cm3)、 非常高的表面積(通常約300-約1000平方米/克(m2/g)和更高、優選約600-約IOOOm2/ g)、高的孔隙率(約90%和更高、優選大于約95%)、和相對大的孔體積(例如，約3毫升/ 克(mL/g)、優選約3. 5mL/g和更高，例如7mL/g)。氣凝膠可具有孔隙小于1微米(μ m)的納米多孔結構。經常地，氣凝膠具有約20納米(nm)的平均孔徑。在無定形結構中這些性能的組合為任意結合(coherent)的固體材料賦予了最低的熱導率值(例如，在37°C的平均溫度和1個大氣壓下為9-16mW/m*K)。氣凝膠可以是幾乎透明的或半透明的，散射藍光，或者可以是不透明的。氣凝膠的通常類型是基于二氧化硅的氣凝膠。此外，能夠使用基于除了硅之外的金屬如鋁、鋯、鈦、鉿、釩、釔和其它金屬的氧化物或它們的混合物的氣凝膠。有機氣凝膠如與甲醛組合的間苯二酚或三聚氰胺、樹枝狀聚合物等也是已知的， 而且，本發明也能夠使用這些材料來實施。合適的氣凝膠材料及其制備方法描述在例如2001年10月25日公開的Schwertfeger等人的美國專利申請2001/0034375A1中，該文獻的教導的全部內容引入本文作為參考。優選地，氣凝膠組分含有疏水性氣凝膠。在本文中所使用的術語“疏水”和“疏水化”是指部分以及完全疏水化的氣凝膠。部分疏水化的氣凝膠的疏水性可進一步增加。在完全疏水化的氣凝膠中，達到了最大的覆蓋率并且基本上所有化學上可到達的基團被改性。疏水性可通過本領域已知的方法例如接觸角測量或通過甲醇(MeOH)潤濕能力來測定。與氣凝膠相關的疏水性的討論例如在2004年3月23日授權給Hrubesh等人的美國專利6709600B2中給出，該文獻的教導的全部內容引入本文作為參考。可通過使用疏水化試劑如甲硅烷基化試劑、含鹵素且特別是含氟的化合物(例如含氟的烷氧基硅烷或烷氧基硅氧烷，如三氟丙基三甲氧基硅烷(TFPTM0Q)、以及本領域已知的其它疏水化化合物來生產疏水性氣凝膠。疏水化試劑可以在氣凝膠的形成期間和/或在后續處理步驟如表面處理中使用。優選甲硅烷基化的化合物，例如，硅烷、商代硅烷、商代烷基硅烷、烷氧基硅烷、烷氧基烷基硅烷、烷氧基鹵代硅烷、二硅氧烷、二硅氮烷等。合適的甲硅烷基化試劑的實例包括，但不限于，二乙基二氯硅烷、烯丙基甲基二氯硅烷、乙基苯基二氯硅烷、苯基乙基二乙氧基硅烷、三甲基烷氧基硅烷如三甲基丁氧基硅烷、3，3，3-三氟丙基甲基二氯硅烷、均二苯基四甲基二硅氧烷(symdiphenyltetramethyldisiloxane)、三乙烯基三甲基環三硅氧烷、六乙基二硅氧烷、戊基甲基二氯硅烷、二乙烯基二丙氧基硅烷、乙烯基二甲基氯硅烷、乙烯基甲基二氯硅烷、乙烯基二甲基甲氧基硅烷、三甲基氯硅烷、六甲基二硅氧烷、己烯基甲基二氯硅烷、己烯基二甲基氯硅烷、二甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷、巰基丙基甲基二甲氧基硅烷、雙{3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基}四硫化物、六甲基二硅氮烷、以及它們的組合。在一些實例中，氣凝膠具有親水性的表面或殼，所述親水性的表面或殼例如通過用表面活化試劑(在本文中也稱為表面活性劑、分散劑或潤濕劑)處理疏水性氣凝膠而獲得。表面活性劑例如可以選自離子(陰離子和陽離子)型表面活性劑、兩性表面活性齊U、非離子型表面活性劑、高分子表面活性劑和高分子化合物。陰離子型表面活性劑可以例如包括烷基硫酸鹽和高級烷基醚硫酸鹽，更具體地為月桂基硫酸銨和聚氧乙烯月桂基醚硫酸鈉。陽離子型表面活性劑例如包括脂族銨鹽和胺鹽，更具體地為烷基三甲基銨和聚氧乙烯烷基胺。兩性表面活性劑可以例如為甜菜堿型(例如烷基二甲基甜菜堿)或者為氧化 (OXidO)型(例如烷基二甲基氧化胺)。非離子型表面活性劑包括丙三醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、脫水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇脂肪酸酯、四油酸聚氧乙烯山梨糖醇、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯二醇、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚、聚乙二醇脂肪酸酯、 高級脂肪酸醇酯、多元醇脂肪酸酯等。通常，能夠使用與氣凝膠相容的任何表面活性劑。可以采用的表面活性劑的具體實例包括，但不限于Pluronic P84、PE6100、PE6800、L121、Emulan EL, Lutensol FSA10、 Lutensol XP89，這些全部來自 BASF ；來自 Michelmann 的 MP5490 ；AEROSOL OT ( 二 -2-乙基己基磺基琥珀酸鈉)、BARLOX 12i(支化的烷基二甲基氧化胺)、LAS (線性烷基苯磺酸鹽) 和TRITON 100(辛基苯氧基聚乙氧基(9-10)乙醇)；TTOEN表面活性劑，如TTOEN 100表面活性劑；以及BASF聚氧丙烯(pluronic)表面活性劑等。通常的種類為二醇、烷氧基化聚氧化烯脂肪醚(例如聚氧乙烯脂肪醚)、脫水山梨糖醇酯、甘油單酯和甘油二酯、聚氧乙烯山梨糖醇酯、聚合物型表面活性劑(例如Hypermen聚合物型表面活性劑、椰油基-PG- 二銨 (dimonium)氯化磷酸鈉和共酰氨基丙基PG-二銨氯化磷酸鈉)、磷酸酯、聚氧乙烯(POE)脂肪酸酯、Renex非離子型表面活性劑(由環氧乙烷與不飽和脂肪酸和雜環樹脂酸的反應形成的非離子型酯)、醇乙氧基化物、醇烷氧基化物、環氧乙烷/環氧丙烷嵌段共聚物、脫水山梨糖醇酯的聚氧乙烯衍生物、或者它們的組合。提高表面活性劑的量往往增加水相能夠滲透到的深度，并從而提高包圍疏水性氣凝膠芯的親水涂層的厚度。氣凝膠材料可包含一種或多種添加劑，如纖維、遮光劑、有色顏料、染料、以及它們的混合物。例如，可將二氧化硅氣凝膠制備成含有添加劑如纖維和/或一種或多種金屬或其化合物。具體的實例包括鋁、錫、鈦、鋯、或者其它非硅質金屬、以及它們的氧化物。遮光劑的非限制性實例包括炭黑、二氧化鈦、硅酸鋯、以及它們的混合物。添加劑能夠例如根據所需的性能和/或具體的應用以任何合適的量提供。優選的氣凝膠材料被制成顆粒、小球、珠、粉末、或其它粒子的形式并且具有適于預期應用的任何粒徑。例如，顆粒可為約0. 01微米 約10. 0毫米(mm)并且優選具有0. 3 3. Omm的平均粒徑。在許多實施方案中，優選更大的顆粒。還優選這樣的氣凝膠顆粒，其具有促進有效填充的粒徑分布(PSD)。顆粒形狀的可商購氣凝膠材料的實例是由馬薩諸塞州比爾里卡的 CabotCorporation以商品名Nanogel 提供的那些。Nanogel 氣凝膠顆粒具有高的表面積、大于約90%的多孔性，并且能夠以例如約8微米(μπι) 約IOmm的粒徑范圍供應。半透明Nanogel 氣凝膠的具體等級包括例如命名為TLD302，TLD301或TLD100的那些；遮擋紅外的Nanogel 氣凝膠的具體等級包括例如命名為RGD303或CBTLD103的那些；不透明 Nanogel 氣凝膠的具體等級包括例如命名為0GD303的那些。此外，氣凝膠組分能夠由以下組成、基本由以下組成、或者能夠包含已被切碎或破碎成合適尺寸的整塊氣凝膠的片。氣凝膠組分也能夠由一種或多種基于氣凝膠的復合材料形成。基于氣凝膠的復合材料能夠包含纖維和氣凝膠(如纖維增強氣凝膠)和任選的至少一種粘結劑。纖維能夠具有任何合適的結構。例如，纖維能夠以平行方向、正交方向、慣常方向、或隨機方向取向。可以存在一種或多種類型的纖維。這些纖維在其組成、尺寸或結構方面可以是不同的。在復合材料中，一種類型的纖維可以具有不同的尺寸(長度和直徑)并且它們的取向可以是不同的。例如，長纖維在平面上對齊，而較小的纖維隨機分布。在具體實施方案中，所使用的氣凝膠組分是包含氣凝膠材料、粘結劑和至少一種纖維材料的復合材料，其例如描述在2005年5月3日授權給Frank等人的美國專利6887563 中，該文獻的教導在此全部引入作為參考。合適的氣凝膠組分的另一實例包括至少一種氣凝膠和至少一種合成發泡體。可以對氣凝膠進行涂覆以防止聚合物侵入到氣凝膠的孔隙中，這例如描述在題為AerogelBased Composites的國際公開W02007047970中，該文獻的教導在此全部引入作為參考。氣凝膠組分可以具有組合氈的形式，其中，氈片層壓在一起以形成多層復合材料。 可以使用的基于氣凝膠的材料的實例包括，但不限于破裂的整體料，例如描述在1998年8 月4日授權給Frank等人的美國專利5789075中，該文獻的教導在此全部引入作為參考。優選地，裂縫包括(enclose)由纖維連接的氣凝膠碎片。氣凝膠碎片能夠具有0. OOlmm3-Icm3 的平均體積。在一個實例中，氣凝膠碎片具有0. lmm3-30mm3的平均體積。可以被使用的另一個氣凝膠組分包括氣凝膠材料、粘結劑及至少一種纖維材料的復合物，其例如描述在2005 年5月3日授權給Frank等人的美國專利6887563中，該文獻的教導在此全部引入作為參考。可以被使用的其它合適的氣凝膠組分是包括雙組分纖維的纖維網/氣凝膠復合材料， 其公開在1998年7月28日授權給Frank等人的美國專利5786059中，該文獻的教導在此全部引入作為參考。這樣的復合材料使用至少一層纖維網和氣凝膠顆粒，其中，所述纖維網包含至少一種雙組分纖維材料，該雙組分纖維材料具有較低和較高的熔融區，并且所述網的纖維不僅與該氣凝膠顆粒結合，而且通過該纖維材料的較低的熔融區互相結合。在具體實施方案中，氣凝膠組分包括由濕凝膠結構體產生的片或氈，其例如描述在美國專利申請公開2005/0046086A1中(公開于2005年3月3日)和2005/0167891A1 (公開在2005年 8月4日)中，這兩篇文獻均是Lee等人的，該文獻的教導在此全部引入作為參考。在商業上，氣凝膠型的氈或片可獲自馬薩諸塞州比爾里卡的Cabot Corporation或者可獲自馬薩諸塞州 Northborough 的 Aspen Aerogels, Inc.。由氣凝膠組成、基本由氣凝膠組成、或包含氣凝膠的材料的組合也能夠被用來形成氣凝膠組分。例如，本發明的組合物能夠使用不同類型的氣凝膠材料(例如通過組合具有不同的粒徑和/或光透射性能的粒狀氣凝膠)而產生。在一個實例中，該組合包括TLD302 和 TLD203 Nanogel 氣凝膠。氣凝膠組分以任何合適的量存在于組合物中。在一些實例中，氣凝膠組分以約 40-約95體積％的量、優選以約60-約95體積％的量存在于組合物中。以重量百分數計， 氣凝膠組分可以為約5重量％ -約95重量％、更優選為約30-約90重量％。在優選實施方案中，組合物具有高水平的氣凝膠負載，即，至少50重量％。在具體實例中，氣凝膠以約 50重量％ -約75重量％的量存在于組合物中。除氣凝膠組分之外，本發明的許多方面涉及還包含表面活性劑的組合物。優選與氣凝膠相容的表面活性劑。表面活性劑可以選自離子(陰離子和陽離子)型表面活性劑、 兩性表面活性劑、非離子型表面活性劑、高分子表面活性劑和高分子化合物等。也可以使用不同類型表面活性劑的組合。陰離子型表面活性劑可以例如包括烷基硫酸鹽和高級烷基醚硫酸鹽，更具體地為月桂基硫酸銨和聚氧乙烯月桂基醚硫酸鈉。陽離子型表面活性劑例如包括脂族銨鹽和胺鹽，更具體地為烷基三甲基銨和聚氧乙烯烷基胺。兩性表面活性劑可以例如為甜菜堿型 (例如烷基二甲基甜菜堿)或者為氧化(OXido)型(例如烷基二甲基氧化胺)。非離子型表面活性劑包括丙三醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、脫水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇脂肪酸酯、四油酸聚氧乙烯山梨糖醇、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯二醇、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚、聚乙二醇脂肪酸酯、高級脂肪酸醇酯、多元醇脂肪酸酯等。
可以采用的表面活性劑的具體實例包括，但不限于Pluronic P84、PE6100、 PE6800、L121、Emulan EL、Lutensol FSA10、Lutensol XP89,這些全部來自 BASF ；來自 Michelmann 的 MP5490 ；AEROSOL OT(二-2-乙基己基磺基琥珀酸鈉)、BARLOX 12i (支化的烷基二甲基氧化胺)、LAS(線性烷基苯磺酸鹽)和TRITON 100(辛基苯氧基聚乙氧基(9-10)乙醇)；TWEEN表面活性劑，如TWEEN 100表面活性劑；以及BASF聚氧丙烯 (Pluronic)表面活性劑等。通常的種類為二醇、烷氧基化聚氧化烯脂肪醚(例如聚氧乙烯脂肪醚)、脫水山梨糖醇酯、甘油單酯和甘油二酯、聚氧乙烯山梨糖醇酯、聚合物型表面活性劑(例如Hypermen聚合物型表面活性劑、椰油基-PG-二銨(dimonium)氯化磷酸鈉和共酰氨基丙基PG-二銨氯化磷酸鈉)、磷酸酯、聚氧乙烯(POE)脂肪酸酯、Renex非離子型表面活性劑(由環氧乙烷與不飽和脂肪酸和雜環樹脂酸的反應形成的非離子型酯)、醇乙氧基化物、醇烷氧基化物、環氧乙烷/環氧丙烷嵌段共聚物、脫水山梨糖醇酯的聚氧乙烯衍生物、 或者它們的組合。在一個實施方案中，組合物由以下組成、基本由以下組成、或包含(i)氣凝膠組分；(ii)表面活性劑；和(iii)粘結劑。能夠使用無機粘結劑和有機粘結劑。粘結劑材料的具體實例包括但不限于水泥、 石灰、石膏、水滑石、混合鎂鹽、硅酸鹽如硅酸鈉、灰泥、丙烯酸酯類、以及其它膠乳組合物、 環氧聚合物、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯聚合物(例如，可獲得的稱為Teflon 的那些)。在許多實例中，粘結劑是在某些條件下固化、硬化或變得固化的材料。為了方便起見，這些方法以及與此相似的方法在本文中稱為“干燥”。優選地，這些“干燥”方法是不可逆的并且導致包括氣凝膠組分和粘結劑的固體材料。水泥通常包括石灰石、粘土和其它成分(如氧化鋁的水合硅酸鹽)。舉例來說， 水硬性水泥是這樣的材料，其在與水組合之后固化并硬化(作為與混合水的化學反應的結果)，而且，其在硬化以后保持強度和穩定性，甚至在水下也是如此。對于該強度和穩定性的關鍵要求是在與水的即時反應后形成的水合物基本上不溶于水。水硬性水泥的固化和硬化由含水化合物的形成導致，這由于水泥組分與水之間的反應形成。所述反應和反應產物分別稱為水合作用和水合物或水合物相。由于反應的即時開始，能觀察到變硬，其最初是輕微的但其隨著時間而增高。變硬達到一定水平的點被稱為固化開始。進一步固結稱為固化，在此之后，硬化階段開始。然后，材料的抗壓強度在從幾天(在“超-速-硬化”水泥的情況下)到幾年(在普通水泥的情況下)的時間范圍內穩定增高。石膏灰泥是一種基于硫酸鈣半水合物(CaSO4 · 0. 5H20)的建筑材料。典型的灰泥開始為干粉末，該粉末與水混合形成糊料，其釋放熱量并然后硬化。不同于灰漿(mortar) 或水泥，灰泥在干燥后保持為相當軟，并且能夠用金屬工具或沙紙容易地處理。石灰灰泥是氫氧化鈣和沙子(或其它惰性填料)的混合物。大氣中的二氧化碳導致該類型的灰泥通過將氫氧化鈣轉化成碳酸鈣而被固化。許多有機粘結劑能夠通過聚合或固化方法(例如現有技術已知的那些)變得固化或硬化。粘結劑能夠以任何合適的比率與氣凝膠組分組合。實例包括但不限于約150-約 5、優選約150-約10、更優選90-30的氣凝膠與粘結劑的體積比。
在一個實施方案中，使用表面活性劑和/或粘結劑將氣凝膠層(例如前面所述的氈或片)粘結在一起以形成多層復合材料。在本發明的一些實施例中，能夠選擇材料以作為粘結劑并且還提供了表面活化性能。這樣的材料的優選實例包括丙烯酸酯。在本發明的一些實施方案中，在配制物如灰漿配制物(例如薄漿配制物、灰泥配制物以及它們的任意組合)中提供表面活性劑、或粘結劑、或者這兩者。灰漿是用于將磚、石、瓷磚、混凝土砌塊等粘結成結構體的試劑，并且典型地包括沙子和水泥(如砌筑水泥、波特蘭水泥、氯氧水泥等)。通過使用水，該沙子-水泥混合物形成塑性、可操作的混合物，其以后將固化或硬化。通常地，灰漿以與混凝土相似的基于硅酸鈣的化學(但是，其不同于混凝土，它們傾向于不包括粗集料)起作用。稀灰漿(例如水泥、石灰或石膏的稀灰漿)經常具有其它成分(例如沙子和水)，稀灰漿用在瓷磚工作中或用來填充裂隙(如在磚砌接縫中發現的裂隙或其它裂縫)，從而將相鄰部分固結成實體，稀灰漿通常稱為“薄漿”。灰泥通常是指石膏或石灰與沙子的混合物，其與水形成糊狀材料，該糊狀材料能夠在其塑性狀態下直接涂覆到磚上、或涂覆到用作天花板、內墻的其它表面上、或涂覆到建筑物的外部上(在該情況中，其也稱為“粉飾灰泥”)。隨著水的蒸發，該材料在所覆蓋或涂覆的表面上形成硬的襯里。灰漿(如薄漿)配制物和灰泥配制物經常包含作為加速劑、減速劑、增塑劑、空氣夾帶化合物、顏料、粘結劑、泵送助劑等的其它化合物。舉例來說，加速劑加速了混凝土的水合作用(硬化)。所用的典型的材料的實例是CaCl2和NaCl。減速劑減慢混凝土的水合作用，并且用于其中在澆筑完成之前不期望發生部分固化的大型或困難的澆筑中。典型的減速劑是糖(C6H12O6)15空氣夾帶劑在混凝土中加入并分布微小氣泡，這將降低在凍結-解凍循環期間的損傷，從而提高了混凝土的耐久性。經常地，所夾帶的空氣呈現出與強度的折衷，這是因為， 每1 %的空氣可以導致抗壓強度降低5 %。增塑劑(減水摻和物)增加塑性的或“新鮮的”混凝土的可加工性，使其更易于放置，具有較低的固結效果。超級增塑劑(高范圍減水摻和物)是當用于顯著增加可加工性時具有較少有害結果的一類增塑劑。可選擇地，增塑劑能夠用于降低混凝土的含少量(并且由于該應用而被稱為減水劑)并同時保持可加工性。這改善了其強度和耐久性特性。為了美觀，顏料能用于改變混凝土的顏色。典型的實例是二氧化鈦(TiO2)。腐蝕抑制劑用于使在混凝土中的鋼和鋼筋的腐蝕最小化。粘結劑用于在老和新的混凝土之間產生粘結。泵送助劑改善了可泵送性、使糊料稠化并降低了脫水作用(從糊料中分離出水分的傾向)。可存在于灰漿如薄漿或灰泥配制物中的其它化合物包括界面活性劑(tenside)、 纖維素、有機聚合物(如丙烯酸酯)等。能夠使用的合適的灰漿如薄漿或灰泥配制物包括用于特定應用的可商購的那些， 所述特定應用例如為干式墻板、瓷磚或磚砌體的結合；建筑外部覆蓋；內部或外部涂灰泥工作；以及本領域已知的許多其它應用。在一個實施方案中，灰漿(薄漿)配制物是符合歐洲標準EN 13888的配制物。一個實例是在歐洲可以名稱"Fugenwei^ ”(Mortier dejointoiement blanc 或 Impasto sigillante per giunti bianco)購得的薄楽配制物，其由SAKRET Trockenbaustoffe Europa GmbH & Co. KG(Otto-von-Guericke-Ring 3，D_65205 Wiesbaden, Germany)制造。可商購的另一合適的薄漿配制物是來自Custom Building Products, USA的薄漿聚合物共混物(polyblend)。也能夠使用專用灰漿，如薄漿或灰泥配制物。能夠使用的薄漿配制物的其它非限制性實例是Simplefix Premixed Adhesive md Grout (由 Custom Building Products, CA, USA 制造)、Waterplug Hydraulic Cement (由 Thoro Consumer Products，BASF Construction Chemicals，OH, USA 制造)、Elmer ' s Probond Concrete Bonder (由 Elmer' sProducts，Inc.，OH, USA 制造)、Thorocrete (由 Thoro Consumer Products，BASFConstruction Chemicals，OH, USA 制造)。能夠使用粘結劑和含有粘結劑的配制物(如灰漿、灰泥或薄漿配制物)的組合。為了簡化制備，所使用的組分的數目能夠減少并且在一些實施方案中，組合物包括(i)無機粘結劑(如水泥)或者(ii)含有無機粘結劑的配制物(例如如前所述的薄漿、灰漿或者灰泥配制物)，但不同時包括(i)和(ii)這兩者。任選地，組合物能夠包括其它成分。本文中所用的術語“另外的成分”或“其它成分”是指在用于形成組合物的氣凝膠組分的外部的化合物或材料。例如，如果使用 Nanogel 氣凝膠顆粒，術語“其它成分”是指能夠與所使用的Nanogel 氣凝膠顆粒組合的成分，而不是指已經存在于Nanogel 氣凝膠顆粒中或在其表面上的成分。通常地，在其中使用含粘結劑的配制物(如薄漿、灰泥或灰漿配制物)的情況中，該術語也指尚未存在于這樣的配制物中的材料。這些其它成分能夠被用來給最終產品提供增強、用來潤濕氣凝膠顆粒外表面、用來增強對基材的粘著(使組合物更可能粘在表面上)、用來提供或增強在組合物或使用該組合物的最終制品中或因其它原因所需的其它特性。能夠使用的其它成分的實例包括，但不限于遮光劑；粘度調節劑；固化劑；提高或減慢在粘結劑硬化時的速率的試劑；提高機械強度的試劑或材料；粘度調節劑；增塑劑； 潤滑劑；增強材料；阻燃劑；以及許多其它物質。也能夠使用成分的組合。所使用的量可以取決于具體應用和其它因素。在優選實施方案中，組合物包括氣凝膠組分、表面活性劑、粘結劑(或具有粘結性能和表面活化性能兩者的材料)、以及一種或多種其它成分，它們中的至少一種選自二氧化硅(包括但不限于熱解二氧化硅、膠體二氧化硅或沉淀二氧化硅)、遮光劑(包括但不限于炭黑和二氧化鈦)、珍珠巖、微球(如玻璃微球或聚合物微球)、硅酸鹽(如硅酸鈣)、共聚物、界面活性劑(tenside)、礦物粉、成膜組分、表面活性劑、纖維、以及它們的任意組合。在其它具體實例中，組合物包括氣凝膠組分、表面活性劑、粘結劑(或具有粘結性能和表面活化性能兩者的材料)、以及另外的成分(其由纖維組成、基本由纖維組成、或者包括纖維)。纖維典型地具有伸長(如圓柱形)的形狀，其長度與直徑的長徑比大于1、優選大于5、更優選大于8。在許多實例中，適合的纖維具有至少20的長度與直徑之比。纖維可以是織造、非織造、切斷(chopped)、或連續的。纖維可以是單組分、雙組分(例如包括由一種材料制成的芯和由另一種材料制成的外殼)、或多組分。纖維可以是中空或實心的，并且可以具有扁平、長方形、圓柱形或無規的橫截面。纖維可以是松散的、切斷的、束狀的、或者一起連接為網狀物或稀松布(scrim)。
在其中使用纖維的本發明實施方案中，纖維可以是無機纖維如礦棉纖維，例如玻璃纖維、石纖維或礦渣纖維；生物可溶性陶瓷纖維；或者由連續的人造玻璃纖維或石纖維形成的織造、非織造或切斷的形式。適合的纖維類型的具體實例以RB^O (來自Rockwool International A/S, Denmark)的名稱獲得。在一些情況下，以相對于組合物(如干混物、漿料、糊料、復合材料如自支撐剛性復合材料或固體復合材料等)的總重量的量計，纖維的量大于0重量％ (例如大于2重量％、優選大于5重量％、并且低于25重量％ )、低于20重量％ (例如低于15重量％或低于10重量％)。在其它情況下，這些纖維以至少25重量％ (例如超過40重量％)的量存在。在特定實施方式中，這些纖維以至少25重量％且低于約90重量％ (例如低于75重量％或低于50重量％)的量存在于組合物中。在一些實施方案中，前述的量反映了在氣凝膠組分的外部的纖維(例如加入到氣凝膠組分中以形成組合物的纖維)的量。在其它實施方案中，前述的量反映了在氣凝膠組分的外部的纖維量以及可能已經存在于氣凝膠組分中的纖維量。其它纖維的實例包括碳纖維、基于聚合物的纖維、金屬(如鋼)的纖維、纖維素纖維、植物(如棉、木或大麻)來源的纖維。這樣的纖維能夠以大于0重量％ (例如大于2重量％，舉例來說，大于5重量％、大于10重量％、大于20重量％、或大于25重量％ )的量包含在本文所述的組合物(如復合材料、漿料、糊料、自支撐剛性復合材料、固體復合材料等) 中。這些纖維能夠以低于約90重量％ (例如，低于約75重量％、或低于50重量％)的量存在于組合物中。也能夠使用纖維的組合。在本發明的一些實施方案中，組合物不包括纖維。如果使用纖維的話，纖維能夠增加最終制品的機械性能，但是也可能有助于絕熱性的損失。能夠加入其它成分(如網狀物或皮革)以提供增強。在一些實施方案中，組合物具有干混物或共混物的形式。為了形成干混物，氣凝膠組分、表面活性劑、粘結劑、以及任選的一種或多種其它成分(如纖維)能夠在一個步驟中或以所需的順序來組合并共混在一起。干的前體混合物能夠通過對兩種或更多種所用組分進行組合來形成。如果需要的話，可以采用單獨的組分或單獨的前體共混物，例如，以材料包的形式。成分和/或前體混合物能夠以一步法或以所需的順序加入到一起，并例如通過使用本領域已知的混合技術和/或設備進行混合以形成干混物。在其它實施方案中，組合物包括流體，所述流體優選為液體(如水或含水相)。液相也能夠由以下組成、基本由以下組成、或者能夠包括一種或多種不同于水的物質(例如一種或多種有機溶劑)。為了方便起見，液體或含液體的組合物在本文中通常稱為“漿料”， 而且，本文中所用的術語“漿料”的含義包括溶液、分散體、懸浮體、糊料等。在一個實例中，將氣凝膠組分加入到表面活性劑的水相中。在氣凝膠組分的引入之前和/或在氣凝膠組分的引入過程中，能夠添加其它組分例如粘結劑和/或纖維。氣凝膠組分也能夠被加入到包括粘結劑的漿料中。對于固體粘結劑，在制備工藝的期間，能夠使用或能夠產生固體粘結劑的水溶液。 當組合有疏水性氣凝膠時，粘結劑水溶液具有不滲入氣凝膠的孔隙的優點。在許多情況中，通過如前所述的灰漿如薄漿或灰泥配制物的存在來促進氣凝膠組分在水中的分散或懸浮。 優選地，包括顆粒狀氣凝膠和粘結劑(如薄漿配制物中所存在的粘結劑)的漿料是均相的并且具有良好分散的氣凝膠和/或粘結劑。在特定實例中，另外的成分(如纖維)被加入到流體相中以形成分散體、懸浮體或溶液，其然后被組合或被引入到含有氣凝膠組分的漿料前體或干燥前體中。如果使用纖維的話，將纖維加入到漿料或液體前體中能夠促進它們的分散。所用的量能夠基于如下進行選擇所用材料的性質，例如，粒徑或可暴露于水、空氣、表面活性劑等的表面積；混合技術、距離組合物的固化點的時間間隔、漿料在固化之前的所需粘度、以及其它參數。在一些實施方式中，組合物包括例如70或75重量％ WNanogel 型氣凝膠和25 或30重量％的如前所述的薄漿配制物。所述Nanogel 型氣凝膠的具體實例是可以名稱 TD302、TD302和TLD203的混合物等獲得的那些。所添加的水的量能夠基于漿料的所需粘度、所需的應用和/或其它因素來選擇。例如，漿料能夠包括40重量％的Nanogel 型氣凝膠、10重量％的薄漿配制物和50重量％的水。表面活性劑、pH調節劑以及其它物質能夠被引入來調整漿料性能。例如，漿料粘度能夠通過如下進行控制所添加的液體的量；機械操作；加入技術(如各組分的加入順序)；干燥相和流體相的全部量的連續、間歇或一步組合；稀釋劑的存在；以及本領域已知的其它方法。在許多情況中，漿料是觸變性的，換句話說，其在剪切力下變得更為像液體 (粘性較低)。在特定的實施方式中，漿料前體具有高的pH，例如，至少10并且優選至少13。在其它實例中，組合物是具有約10、優選約13的PH的基于水的漿料，而且，其包括氣凝膠組分。在一些實施方案中，高pH的組合物包括氣凝膠組分和表面活性劑如Pluronic P84或者另外的合適的表面活性劑(例如前面所述的那些之一)。在本發明的一個實施方案中，組合物通過對氣凝膠組分和高pH的液體(其典型地為水)進行組合來形成。在特定的實例中，組合物包括氣凝膠組分(如粒狀氣凝膠)和水 (其具有至少10且優選高于例如13的pH)。在具體的實施方式中，還存在表面活性劑。粘結劑和/或其它成分(如纖維)也能夠被引入。在一些實施方式中，組合物能夠由以下組成、基本由以下組成、或者能夠包括氣凝膠組分、高pH的水、以及具有粘結性能和表面活化性能的化合物或材料。在一個實施方案中，組合物由以下組成、基本由以下組成、或者包括氣凝膠組分、高PH的水、以及丙烯酸酯，所述丙烯酸酯被認為具有表面活化性能以及粘結性能。在另一個實施方案中，組合物由以下組成、基本由以下組成、或者包括氣凝膠組分、高PH的水、以及纖維。在進一步的實施方案中，組合物由以下組成、基本由以下組成、或者包括氣凝膠組分、高PH的水、以及粘結劑或含粘結劑的配制物。在另一個實施方案中， 組合物由以下組成、基本由以下組成、或者包括氣凝膠組分、高PH的水、表面活性劑、以及纖維。在一些情況下，漿料包括能夠加速或減速干燥(例如粘結劑的固化或硬化)的另外的成分。振蕩、攪拌和/或其它技術能夠被用來混合液體和固體物質。在特定的實例中，迫使輕顆粒(如氣凝膠顆粒)進入液相中。在其它實例中，將水滴運送(提升，lift)至較輕
15的顆粒。能夠通過手動攪拌或在共混機或混合機(如水泥混合機、手持式旋轉混合器、帶式共混機等)中進行混合。能夠使用混合機如具有雙帶狀葉片的那些、行星式混合機等。在某些情況中，葉片設計和/或性能(例如提高的葉片銳度)能夠減少完成混合工序所必需的時間量，而且，在某些情況中，能夠影響最終產物的性能。參數如混合速度、溫度、剪切度、液體和/或固體物質的順序和/或加入速率、以及許多其它參數能夠被調整并且可以取決于操作的規模、化合物的物理和/或化學性質等。 混合技術也能夠改變氣凝膠顆粒的尺寸分布，導致在所得復合材料中的不同填充效率。混合能夠在室溫下或在其它合適的溫度下進行。典型地，在環境空氣中對各組分進行組合，但是可以提供特殊的氣氛。在本發明的其它實施方案中，組合物是固體。通過適當的物理和/或化學方法(在本文中稱為“干燥”并且包括例如聚合物固化、水泥硬化、水蒸發等)，如前所述的漿料導致包含氣凝膠組分的復合材料。本文中所使用的術語“復合材料”是指這樣的材料，其所具有的結構性能或功能性能不同于用來形成該復合材料的物質的結構性能或功能性能。優選地，復合材料還包含表面活性劑和/或粘結劑以及任選的其它成分如纖維。參數如溫度、時間、干燥條件、濕度、浸漬和升溫方案(ramping protocol)、特殊氣氛、用來影響這些方法的試劑的性質等能夠被調整和最優化，這些參數是本領域已知的或通過常規實驗測得。在許多情況中，漿料在室溫下進行干燥，但是，漿料的固化或硬化也能夠在高于室溫的溫度下進行，例如，通過將漿料置于溫度如約30°C -約90°C的烘箱中。干燥能夠花費短短幾分鐘或更長的時間，而且，組合物能夠被配制用于較短或較長的固化時間，以解決特定的應用。在許多情況中，漿料在約5分鐘-約M小時(例如約半小時)的時間內固化。復合材料能夠進行進一步老化和/或烘烤循環以及進行進一步加工(如進一步的成型、拋光等)，以生產最終制品。復合材料能夠被形成為具有特定的滲透率。在許多情況中，復合材料是疏水性的并且能夠具有所需的斥水性、接觸角、水浸漬性能或吸水性能。在本發明的一些實施方式中，復合材料通過使用具有高pH (例如具有至少pH 10 且優選具有更高PH(如約至少13))的水來形成。這樣的自支撐復合材料的實例包含氣凝膠組分和纖維(如礦棉纖維)。如果加入表面活性劑材料的話，其能夠增強氣凝膠顆粒的潤濕性。在其它實施方式中，復合材料由以下組成、基本由以下組成、或者包括氣凝膠組分和一種或多種聚合物。例如，丙烯酸酯能夠影響固體產物的機械性能(如柔韌性、拉伸強度、破壞強度等)。在特定的實例中，粘結劑是苯乙烯丙烯酸類共聚物，例如可以名稱 Vinnapas 得自 Wacker Polymer SystemsiGmbH & Co. KG (Johannes Hess Strasse 24,84489 Burghausen，Germany)。在特定的實施方案中，固體復合材料是剛性的。通常地，剛性物體在它們自身重量的力下沒有經歷可視變形。在其它特定的實施方案中，復合材料是自支撐的(即，能夠承受或承載其自身重量)，而且，在本發明的特定實施方式中，其源自可模塑前體。例如，能夠使用合適的模具、接著通過硬化方法如固化或涉及水泥或灰泥硬化化學的方法來對漿料(如糊料)進行成型。任選地，經硬化的產物能夠例如在從模具中移出之前或在從模具中移出之后在室溫下或在烘箱中進行干燥，并且能夠通過另外的成型、拋光或其它步驟來進一步處理。自支撐復合材料也能夠通過雕塑(sculpting)或通過使用擠出機來制備。本發明的一個實施方案的自支撐剛性復合材料的照片示于圖1中。在其它實施方式中，具有涂層形式的復合材料通過如下產生將漿料涂覆于基材 (如墻壁、天花板、門、框架、管道、干式墻、建筑外部(facade)、絕緣板(如礦棉板或礦棉磚 (bat))、最終制品、以及許多其它類型的表面)上，并使漿料或糊料干燥(硬化)，在基材上形成復合材料涂層。漿料或糊料在基材上的涂覆可以取決于粘度考慮以及其它因素，并且可以包括涂抹、噴涂、泵送等。涂抹、噴涂以及其它技術能夠被使用。在一些應用中，通過將漿料泵送通過一個或多個導管(例如軟管或管道)來將漿料涂覆于基材上。在其它應用中， 將漿料噴到例如表面上或者空腔或裂縫中。在進一步的應用中，對漿料或糊料進行涂抹。此外，能夠對漿料或糊料進行模塑、雕塑、鑄造或擠出，以獲得成型制品。此外，能夠通過將漿料泵送或噴涂在外殼內而形成復合材料，例如，用于在建筑空間中的絕緣目的或其它應用。在特定的方面中，本發明涉及具有特定性能(如熱導率、機械特性、聲學特性、耐火特性和/或其它有用特性)的復合材料。該復合材料優選是自支撐的并且包含氣凝膠組分(如顆粒形式的氣凝膠組分)。該復合材料也能夠包含表面活性劑、粘結劑和/或其它成分。在一些實例中，該復合材料通過用高PH的水處理氣凝膠組分來形成。在其它實例中， 該復合材料包含氣凝膠組分和丙烯酸酯。在特定的實施方案中，本發明涉及這樣的復合材料，其優選是剛性的和/或自支撐的，并且其具有低的熱導率，例如，在23°C下不大于50mW/m · K、優選不大于約30mW/ m · K、并且優選不大于約20mW/m · K的熱導率，所述熱導率根據American Standard Test Method(ASTM)C518(Standard Test Method for Steady-State Thermal Transmission Properties by Means of the Heat Flow Meter Apparatus)測定。熱導率是材料的固有性能，其量度材料維持熱流動的能力。用于表示熱導率的符號是k(或λ)。熱導率的倒數是熱阻率——阻礙一維熱流動的材料固有性能。熱阻率的單位為m .KAiW(米乘以開爾文除以毫瓦)。優選地，組合物使用顆粒狀氣凝膠來制造。在特定的實例中，組合物具有約20mW/ m · K-約30mff/m · K的熱導率。因為空氣具有^mW/m ·Κ的熱導率，空氣在超低λ復合材料中的存在將降低該復合材料的熱性能。在一些實施方式中，復合材料包含被有效填充的氣凝膠組分。在特定的實例中，空氣以不大于約40%體積/體積的量存在。優選地，空氣以低于約30體積％、更優選低于約20體積％的量存在。導致最終復合材料中的空氣體積分數降低的方法包括粒徑分布(PSD)的選擇/形成、振動填充、真空填充、使用消泡劑等。采用寬PSD(小顆粒與大顆粒之比)將促進有效的填充。球形或接近球形的顆粒能夠與非球形顆粒(如無規形狀的顆粒或伸長的顆粒)組合。該PSD能夠由起始氣凝膠材料引入或者能夠在混合方法期間例如通過使用高剪切混合而產生。固體復合材料的密度經常取決于所加入的添加劑。高密度成分如TiO2或某些類型的纖維的存在能夠導致復合材料密度的提高，相對于不使用這些成分制備的類似的復合材料。本發明的復合材料(如自支撐剛性復合材料)能夠具有約0. 06-約0. 35g/cm3、優選約0. 08-約0. 25g/cm3、且更優選0. 1-0. 15g/cm3的密度。在其它實例中，復合材料的密度不大于約2. 5g/cm3、優選不大于1. 5g/cm3、且更優選不大于lg/cm3。根據本發明的自支撐復合材料能夠具有適用于特定應用的機械性能。在特定的實例中，經模塑的復合材料具有約0. 05Mpa-約0. 3Mpa的抗壓強度以及最高達約0. 05Mpa的撓曲強度，其例如通過ASTM C203中所設定的指導方針來測定。在其它情況中，經模塑的復合材料具有不同的機械性能。在許多情況中，固體復合材料具有阻燃和/或防火性能。在特定的實例中，復合材料包括一起層壓到具有防火性能的多層復合材料中的氣凝膠氈。另外的阻燃劑或膨脹材料能夠被弓I入在多層復合材料上。在其它情況中，復合材料(例如前述自支撐剛性復合材料)能夠在相當大的溫度范圍內(例如從低溫或低的溫度到高的溫度)內使用。復合材料也能夠具有優良的隔音性能。不希望限于任何具體的相關機理解釋，據信，一個或多個因素能夠有助于形成均勻混合物。例如，據信，在含粘結劑的配制物例如薄漿配制物中所存在的聚合物型添加劑作為表面活性劑提高在含水分散體和許多氣凝膠材料之間的相容性。在含粘結劑的配制物中所存在的顆粒也能夠具有表面活化性能，從而調解(mediate)氣凝膠和水相。在水泥水合時，高粘度的形成能夠促進物理混合，而且，據信，PH的提高減小了在氣凝膠表面處的疏水性且在某些情況下使得該表面親水。粘結被認為有助于自支撐性能并且該粘結可以通過在含粘結劑的配制物中的 CaC03/Ca0組分與某些類型的氣凝膠的二氧化硅表面之間的反應(其可能形成鈣_硅酸鹽-水合物)來促進或增強。據信，水泥在氣凝膠顆粒周圍形成基質，從而固持這些顆粒。據信，對于本文公開的組合物(例如復合材料)所觀察到的超低熱導率通過在混合期間的顆粒剪切產生寬的粒徑分布(PSD)而得以促進或增強。反過來，寬的PSD又導致更加有效的顆粒填充。在本發明的一些方面中，粘結劑以低的體積分數存在并且不滲透。在其它方面中，粘結劑以較高的水平存在并且滲透。此外，某些無機粘結劑具有固有的不透明性能，其干擾通過復合材料的頂傳輸。本文所公開的組合物能夠用于與需要常規的灰漿、灰泥、薄漿等的那些場合相似的場合中。在其它應用中，組合物(例如作為干混物或漿料)能夠被引入到用于制造磚塊、 干式墻、墻板或屋頂材料、瓷磚、天花板瓷磚、油漆等的原材料中。油漆或涂料應用可得益于研磨至細粉末，以例如避免表面紋理。經研磨的顆粒的尺寸優選等于或小于涂層的厚度。本發明的粘性組合物能夠用于填充間隙或裂縫，以預防昆蟲或害蟲。如果剩余表面是疏水性的，其將通過去除它們的脂肪護罩來殺死在該表面上爬行的昆蟲，使得它們干透并死去。在許多實施方式中，本文所述的組合物具有疏水性能，其能夠用于建筑外部制品 (fa ade work)、淋浴設備、以及其它潮濕環境。在其它應用中，組合物能夠被成型以形成剛性、自支撐的制品或其部件。下列實施例是示例性的，且不用于進行限定。對比例1將Nanogel氣凝膠TD302、薄漿、水泥以及丙烯酸酯組合并置于模具中，在模具中， 使它們在室溫下硬化約30分鐘。將它們從模具中移出，并在來自Hesto Electronik GmbH,
18Germany的Lambda-Control A 50裝置上進行熱導率測量。冷板和熱板分別保持在10°C和 36°C且平均溫度是23°C。所采用之比(按重量計)以及所測得的熱導率(λ，單位為mW/ m · K)數值示于表I中表I
權利要求
1.組合物，其包含a)氣凝膠組分；b)表面活性劑；c)無機粘結劑或含無機粘結劑的配制物，但不同時為這兩者，其中，所述組合物的熱導率不大于約50mW/(m · K)，所述熱導率根據ASTM C518測得。
2.權利要求1的組合物，進一步包括另外的成分。
3.復合材料，其基本由以下組成a)氣凝膠組分；b)粘結劑，其選自水泥、石膏、石灰、丙烯酸酯以及它們的任意組合；和c)表面活性劑，其中，所述復合材料具有不大于約50mW/(m· 的熱導率，所述熱導率根據ASTM C518 測得。
4.權利要求3的復合材料，其中，根據ASTMC518測得的熱導率不大于約35mW/(m*K)。
5.權利要求3的復合材料，其中，根據ASTMC518測得的熱導率不大于約25mW/(m*K)。
6.復合材料，其基本由以下組成a)氣凝膠組分；b)粘結劑，其選自水泥、石膏、石灰、丙烯酸酯以及它們的任意組合；c)表面活性劑；和c)另外的成分，其選自二氧化硅、遮光劑、微球、硅酸鹽、纖維以及它們的任意組合， 其中，該復合材料具有不大于約50mW/(m*K)的熱導率，所述熱導率根據ASTM C518測得。
7.權利要求6的復合材料，其中，所述另外的成分選自玻璃纖維、石纖維、礦渣纖維、生物可溶性陶瓷纖維以及它們的任意組合。
8.權利要求7的復合材料，其中，以所述組合物的重量計，所述纖維在所述復合材料中以大于0%且小于25%的量存在。
9.權利要求7的復合材料，其中，以所述組合物的重量計，所述纖維在所述復合材料中以至少25%的量存在。
10.權利要求6的復合材料，其中，所述另外的成分選自碳纖維、基于聚合物的纖維、金屬纖維、纖維素纖維、植物來源的纖維以及它們的任意組合。
11.自支撐剛性復合材料，其包括顆粒形式的氣凝膠組分并且具有不大于約20mW/ (m-K)的熱導率，所述熱導率根據ASTM C518測得。
12.權利要求11的自支撐剛性復合材料，其中，所述自支撐剛性復合材料包括粘結劑。
13.權利要求12的自支撐剛性復合材料，其中，所述粘結劑選自水泥、石膏、石灰、丙烯酸酯以及它們的任意組合。
14.權利要求11-13中任一項的自支撐剛性復合材料，其中，所述復合材料包括至少一種其它成分。
15.權利要求14的自支撐剛性復合材料，其中，所述至少一種其它成分包括選自玻璃纖維、石纖維、礦渣纖維、生物可溶性陶瓷纖維、礦棉纖維以及它們的任意組合的纖維。
16.權利要求14的自支撐剛性復合材料，其中，所述其它成分選自玻璃纖維、石纖維、礦渣纖維、生物可溶性陶瓷纖維以及它們的任意組合。
17.權利要求16的自支撐剛性復合材料，其中，以所述組合物的重量計，所述纖維在所述復合材料中以大于0 %且小于25 %的量存在。
18.權利要求16的自支撐剛性復合材料，其中，以所述組合物的重量計，所述纖維在所述復合材料中以至少25%的量存在。
19.權利要求16的自支撐剛性復合材料，其中，所述另外的成分選自碳纖維、基于聚合物的纖維、金屬纖維、纖維素纖維、植物來源的纖維以及它們的任意組合。
20.權利要求11-19中任一項的自支撐剛性復合材料，其中，所述復合材料具有阻燃性能。
21.權利要求11-19中任一項的自支撐剛性復合材料，其中，所述復合材料具有約 0. 05MPa-約0. 3MPa的抗壓強度。
22.權利要求11-19中任一項的自支撐剛性復合材料，其中，所述復合材料具有最高達約0. 04MPa的撓曲強度。
23.固體復合材料的制備方法，包括a.使纖維、氣凝膠顆粒和具有至少IOpH的水組合以形成漿料；b.使所述漿料干燥，從而形成所述固體復合材料。
24.權利要求23的方法，其中，所述漿料進一步包含表面活性劑。
25.權利要求23或M的方法，其中，所述pH至少為13。
26.權利要求23-25中任一項的方法，其中，所述纖維選自玻璃纖維、石纖維、礦渣纖維、生物可溶性陶瓷纖維以及它們的任意組合。
27.權利要求沈的方法，其中，以所述組合物的重量計，所述纖維在所述組合物中以大于0%且小于25%的量存在。
28.權利要求沈的方法，其中，以所述組合物的重量計，所述纖維在所述組合物中以至少25%的量存在。
29.權利要求23-24中任一項的方法，其中，所述纖維選自碳纖維、基于聚合物的纖維、 金屬纖維、纖維素纖維、植物來源的纖維以及它們的任意組合。
30.通過權利要求23-29中任一項的方法制備的自支撐剛性復合材料。
31.通過權利要求23-29中任一項的方法制備的涂層。
32.組合物，其包含a)氣凝膠組分；b)其量小于11%的丙烯酸酯；c)粘結劑或含粘結劑的配制物；以及d)任選的至少一種其它成分其中，所述組合物具有不大于20mW/(m*K)的熱導率，所述熱導率根據ASTM C518測得。
33.組合物，其包含a)氣凝膠組分；b)表面活性劑；c)粘結劑或含粘結劑的配制物；以及d)另外的成分，其中，所述組合物具有不大于50mW/(m*K)的熱導率，所述熱導率根據ASTM C518測得。
34.權利要求33的組合物，其中，所述另外的成分選自二氧化硅、遮光劑、微球、硅酸鹽、纖維以及它們的任意組合。
35.權利要求33的組合物，其中，所述另外的成分選自玻璃纖維、石纖維、礦渣纖維、生物可溶性陶瓷纖維以及它們的任意組合。
36.權利要求35的組合物，其中，在干燥時，所述纖維在所述組合物中以大于0%且小于25%的量存在，以所述組合物的重量計。
37.權利要求35的組合物，其中，在干燥時，所述纖維在所述組合物中以至少25%的量存在，以所述組合物的重量計。
38.權利要求33的組合物，其中，所述另外的成分選自碳纖維、基于聚合物的纖維、陶瓷纖維、金屬纖維、纖維素纖維、植物來源的纖維以及它們的任意組合。
39.權利要求33-38中任一項的組合物，其中，所述組合物是干混物、漿料或復合材料。
40.權利要求39的組合物，其中，所述漿料是可泵送的、可噴涂的或可涂抹的。
41.權利要求39的組合物，其中，所述組合物是具有不大于約35mW/(m*K)的熱導率的復合材料，所述熱導率根據ASTM C518測得。
42.權利要求39的組合物，其中，所述組合物是具有不大于約20mW/(m*K)的熱導率的復合材料，所述熱導率根據ASTM C518測得。
43.權利要求39中任一項的組合物，其中，所述復合材料是自支撐剛性復合材料。
44.權利要求39的組合物，其中，所述復合材料是涂層。
45.權利要求33-44中任一項的組合物，其中，所述氣凝膠是疏水性顆粒狀二氧化硅氣凝膠。
46.權利要求33-45中任一項的組合物，其中，所述含粘結劑的配制物是符合歐洲標準 EN 13888的薄漿配制物。
47.以復合材料涂覆基材的方法，該方法包括a.使水、氣凝膠組分以及無機粘結劑或含無機粘結劑的配制物組合以形成漿料，其中， 不同時包含無機粘結劑和含無機粘結劑的配制物這兩者；b.將所述漿料涂覆到所述基材上；和c.使所涂覆的漿料干燥，從而在所述基材上形成復合材料涂層。
48.權利要求47的方法，其中，所述基材為墻壁、天花板、門、框架、管道、干式墻或絕緣板。
49.權利要求47的方法，其中，所述漿料進一步包含表面活性劑。
50.權利要求47-49中任一項的方法，其中，所述漿料通過涂抹或噴涂進行涂覆。
51.權利要求47-49中任一項的方法，進一步包括通過導管泵送所述漿料。
52.漿料的制備方法，包括對氣凝膠顆粒、表面活性劑、粘結劑以及任選的至少一種其它成分進行混合，其中，迫使所述氣凝膠顆粒進入液相或者將液滴運送至所述氣凝膠顆粒。
53.權利要求52的方法，其中，將所述氣凝膠顆粒和所述粘結劑加入到所述液相中，所述液相是包含所述表面活性劑的含水液相。
54.權利要求53的方法，其中，所述液相進一步包含所述至少一種其它成分。
55.權利要求52-54中任一項的方法，其中，使用螺旋水泥混合機進行混合。
56.自支撐剛性復合材料的生產方法，該方法包括a)混合氣凝膠顆粒、表面活性劑、粘結劑以及任選的至少一種其它成分，其中迫使所述氣凝膠顆粒進入液相或者將液滴運送至所述氣凝膠顆粒以產生漿料；b)使所述漿料成型；和c)使所述經成型的漿料干燥，從而生產自支撐剛性復合材料。
57.權利要求46的方法，其中，所述漿料通過模塑、鑄造、雕塑或擠出而成型。
58.通過權利要求46的方法制備的自支撐剛性復合材料，其具有不大于約20mW/(m*K) 的熱導率，所述熱導率根據ASTM C518測得。
全文摘要
組合物包括氣凝膠組分并且具有低熱導率。制備漿料或復合材料的方法包括，例如，使所述氣凝膠組分與表面活性劑、粘結劑及其它成分如纖維組合。所述組合物可以是能夠用于涂覆應用或自支撐剛性復合材料的漿料。
文檔編號C01B33/18GK102459079SQ201080028717
公開日2012年5月16日 申請日期2010年4月23日 優先權日2009年4月27日
發明者D.A.多施, U.鮑爾 申請人:卡博特公司