[发明专利]弹性无机-有机混合泡沫体

说明书

本发明涉及一种制备弹性硅酸盐泡沫体的方法，还涉及由所述方法得到的泡沫体和所述泡沫体的用途。

通常使用基于聚苯乙烯、聚烯烃或聚氨酯的泡沫体进行绝热和隔音。但在不添加阻燃添加剂情况下，这些泡沫体具有相对较高的易燃性和可燃性。

由于其化学构成，三聚氰胺-甲醛泡沫体已具有良好的耐火性质。为改进耐火性质，例如用铵盐(EP-A 1 146 070)或硅酸钠(WO2007/023118)充满开孔三聚氰胺树脂泡沫体的孔结构(cell scaffold)。

DE-A 21 65 912描述了一种通过使用挥发性有机发泡剂使硅酸盐水溶液与供酸(acid-donating)固化剂一起发泡、并使泡沫固化来制备泡沫体的方法。所述开孔泡沫体的密度在20和900g/l之间。

DE-A 32 44 523描述了原位泡沫体的制备方法，其中在压力下使碱金属硅酸盐溶液与固化剂溶液和液态发泡气体混合。使用的固化剂为供酸羧酸酯。

US 3,737,332描述了一种具有较高密度的闭孔泡沫体，其可通过向氧化铝浆体中鼓入空气、然后在540至1500℃范围内的温度下进行干燥和煅烧而获得。闭孔特性通过用脂肪酰胺稳定氧化铝浆体实现。接着高温煅烧以固定孔壁中的氧化铝颗粒并使泡沫体更稳定。

以上提及的基于硅酸盐的无机泡沫体本身具有较低易燃性。但一般而言，其具有相对较高的密度和脆性。

WO 03/018476描述了一种密度低于25kg/m³且基于SiO₂∶Al₂O₃摩尔比为20∶1至1∶1的硅铝酸盐的弹性无机泡沫体。但较高的盐含量会在制备过程中导致链终止反应，且机械稳定性仍旧不足。所述泡沫体的致断伸长小于1％。

WO 2007/048729描述了一种密度低于25kg/m³且意欲用于绝热或隔音的低硅酸钠泡沫体。该开孔泡沫体如下获得：在低于50℃的温度下将平均直径在1至100nm范围内的SiO₂颗粒的分散体与一种表面活性剂和一种发泡剂混合，并通过加热至60至100℃范围内的温度或通过降压使所述混合物发泡。通过在高于200℃的温度的烧结操作提供泡沫体的机械稳定性。

目前尚未公布的欧洲专利申请07106945.4提出用碱金属氢氧化物使SiO₂胶态颗粒进行部分水解以增强发泡性。

由于其较高的热稳定性、不燃性和较低挥发物含量，具有较低密度的无机柔性泡沫体在多个用途方面受到关注。但对于很多应用，目前提出的泡沫体仍未表现出需要的弹性。

DE 10 2004 006 563 A1描述了一种通过添加有机硅化合物使无定形硅铝酸盐与表面活性剂发泡、并使用作为用于硅铝酸盐的固化剂的碱金属硅酸盐溶液使泡沫固化来制备有机-无机混合泡沫体的方法。使用的发泡剂为过氧化物或铝。据称所述混合泡沫体具有降低的吸水性、增加的抗磨损性和改善的吸声性。

WO 2008/007187描述了一种混合材料，其包含一种发泡的聚合物(更特别是聚氨酯)和一种无机粘合剂(如石膏或水泥)，且具有良好的绝热和隔音作用、水蒸汽渗透性、良好的耐火性质、以及对混凝土和砂浆的有效粘结。

因此，本发明的目标是提供一种不燃性泡沫体，其除了良好的绝热和隔音性质外，还具有改善的弹性，因此易于处理和加工。另一个目标是制备所述泡沫体的方法即使不使用能量密集的烧结步骤也能得到足够的机械强度。

因此，发现了一种通过使包含以下物质的混合物发泡制备硅酸盐泡沫体的方法：

1重量％至90重量％、优选10重量％至80重量％、更优选40重量％至70重量％的平均粒径在1至100nm范围内的SiO₂颗粒A)的水分散体，

1重量％至45重量％、优选5重量％至30重量％、更优选10重量％至20重量％的聚合物B)的水溶液，

5重量％至50重量％、优选10重量％至50重量％、更优选20重量％至35重量％的发泡剂C)，

1重量％至5重量％、优选2重量％至3重量％的乳化剂D)，

0.01重量％至5重量％、优选0.1重量％至1重量％的对聚合物B)有反应活性的交联剂E)。

溶解于或分散于水中的组分A)和B)的重量百分比基于这些组分的固体计。

一种制备本发明的硅酸盐泡沫体的优选方法包含以下步骤：

(a)将平均粒径在1至100nm范围内的SiO₂颗粒A)的水分散体与聚合物B)的水溶液混合，