[发明专利]凝胶片的制造方法

说明书

本申请是申请号为200480023972.7，申请日为2004年6月23日， 发明名称为“凝胶片的制造方法”的中国专利申请的分案申请。

相关申请的交互参考

本申请要求申请于2004年6月23日、序号为10/876,103的未决 美国专利申请的优先权，并且结合该申请的全部内容，以及本申请要 求申请于2003年6月24日、序号为60/482,359的美国临时专利申请 的优先权，并且结合该申请的全部内容，而此美国临时专利申请目前 已放弃(abandon)。

本发明的背景

技术领域

本发明涉及以连续方式制备填满溶剂的凝胶片。该等凝胶片用于 制造气凝胶覆盖层(aerogel blanket)、气凝胶复合物、块状气凝胶及其 它以气凝胶为基质的产物。

背景技术

气凝胶(aerogel)是以其结构形容一种材料，亦即低密度、开放室 结构、大表面积(通常为900m2/g或更高)及次纳米(sub-nanometer)规 格的孔隙尺寸。超临界及亚临界流体萃取技术常用于自材料的精细小 室中萃取流体。各种不同气凝胶组成物均为已知，且其可为无机的或 有机的。无机气凝胶一般是以金属烷氧化物为主，包括诸如氧化硅、 碳化物及氧化铝的材料。有机气凝胶包括，但非限于氨基甲酸酯气凝 胶、间苯二酚甲醛气凝胶及聚酰亚胺气凝胶。

低密度气凝胶材料(0.01-0.3g/cc)广泛地被认为是最佳的固态热 绝缘体，比在低于100°F、大气压力下具有10-15mW/m-K导热率的 最佳硬质泡沫更为优选。气凝胶主要是藉由降低传导(低密度、通过 固体纳米结构的曲折热传递路径)、对流(极小的孔隙尺寸将对流程度 降至最低)、及辐射(红外线吸收或散射掺杂剂容易到处分散至整个气 凝胶基质)到最低而作为热绝缘体。依据此设计，气凝胶可于低温至 550℃及更高温度下具良好功能。气凝胶材料还具备许多其它有趣的 声学、光学、机械及化学特性，而使其具有广泛的用途。

低密度绝缘材料已被发展成用来解决应用上心绝缘(core insulation)遭受到显著压缩力的许多种隔热的问题。举例而言，已将 聚合物材料与中空玻璃微球复合以产生复合泡沫塑料(syntactic foam)，其典型地为极坚硬的抗压材料。业已周知，复合材料能作为 水中石油与瓦斯的管线及供应设备的绝缘体。相对于挠性气凝胶复合 物(以纤维强化的气凝胶基质)，复合材料相当坚硬并具有高导热率。 气凝胶可由挠性凝胶前体所形成。可将包括挠性纤维强化型气凝胶的 各种挠性层轻易地结合并加以成型而得到预成体，该预成体沿着一或 多个轴线受机械性压缩时，能沿着任一此等轴线产生压缩性强的主 体。以此方式压缩的气凝胶主体，与复合泡沫塑料相较，展现出更佳 的热绝缘值。此等材料的快速工艺将促进此等材料大规模地运用于水 中石油及瓦斯的管线中作为外部绝缘体。

由专利案及科学文献中所述的经由溶胶-凝胶化学(sol-gel chemistry)而形成凝胶片及/或纤维强化型复合凝胶片的传统工艺均涉 及批次铸造(batch casting)。在此所限定的批次铸造定义为催化一完整 体积的溶胶，以促使该整个体积同时进行凝胶化。凝胶形成技术已为 本领域熟练技术人员所熟知：实例包括调整稀释的金属氧化物溶胶的 pH值及/或温度，而达到凝胶化发生的点(R.K.Iler，Colloid Chemistry of Silica and Silicates，1954，第6章；R.K.Iler，The Chemistry of Silica， 1979，第5章C.J.Brinker及G.W.Scherer，Sol-Gel Science，1990，第 2及3章)。

美国专利第6,068,882号案(Ryu)揭示一种可利用本发明实施方案 来实行的纤维强化型气凝胶复合材料的实例。用于本发明的较优选气 凝胶复合前体材料诸如由Aspen Aerogels，Incorporated于商业上贩售 的或Spaceloft^TM。美国专利第5,306,555号案 (Ramamurthi等人)揭示一种由整块气凝胶与散布于该整块气凝胶中 的纤维所构成的气凝胶基质复合物，以及一种制备该气凝胶基质复合 物的方法。

发明内容