[发明专利]催化活性泡沫形成粉末

说明书

本发明涉及泡沫形成和稳定化领域，特别地涉及发泡结构材料，例如水泥。公开了当添加至相应的起始材料时适于获得矿物泡沫的添加剂。本发明提供了如权利要求1所限定的固体颗粒组合物形式的即用产品，包括疏水化颗粒(1)和催化活性颗粒(2)。本发明进一步提供了此类即用产品的制造方法。

本发明涉及泡沫形成和稳定化领域，特别地涉及发泡结构材料，例如水泥。本发明提供了固体颗粒组合物形式的即用产品以获得此类结构材料。本发明还提供了此类即用产品和此类结构材料的制造方法。

在传统行业和高科技行业中以及在建筑商业中不断需求具有高孔隙率的矿物泡沫。矿物泡沫将诸如低比重、绝热、绝缘、隔音的独特特性相组合，它们可以表现出高比强度，并且根据化学组成而表现出特别的热稳定性和化学稳定性。此外，泡沫形成是节约原材料并降低组件重量的有效策略。在高温领域中的应用的实例是在钢生产和玻璃生产中使用的炉子的隔离(insulation)。发泡混凝土与致密部件相比需要更少的水泥，有助于降低重量或改善建筑部件的隔离性质。除了材料化学之外，由微结构、尤其由孔的尺寸、形态和分布来控制矿物泡沫的性质。根据应用，孔可以处于毫米范围，或约数百微米的量级。对于绝热应用，大体闭合的孔结构是优选的，而对于隔音，形成孔开口是有益的。与对于某一应用如何设计微结构无关，重要的是，发泡结构表现出没有随机梯度并且在整个体积中是均匀的。因此，绝对需要从泡沫形成直至制造过程结束控制泡沫微结构。因为泡沫是热力学不稳定的系统并且从其形成之时经历降解，因此需要能够有效地控制矿物泡沫的微结构的泡沫形成和稳定化技术。

已经进行了多种尝试以由各种矿物产生具有大于60体积％孔隙率的泡沫。然而，仍在开发允许谨慎地控制泡沫微结构的易于实施且稳固的技术。进一步认识到，使泡沫稳定的已知技术可以导致凝结(setting)的显著受阻和/或导致机械性质的降低。这被认为是不利的。

Blum等人(EP2045227A1)描述了通过经由过氧化氢分解而鼓吹包含速凝水泥的矿物混合物的含表面活性剂的浆料，从而泡沫形成。依照Blum等人，未添加即用发泡粉末。在该文献中强调，在发泡形成之后即刻的材料迅速凝结对于防止泡沫塌陷是至关重要的。鉴于该公开内容，工艺稳固性和产品可靠性被认为是差的。

Bean等人(US5605570)公开了在过氧化钠的分解下通过鼓吹浆料来发泡精细研磨的富含钙的玻璃状熔渣的步骤。由于快速粘度增加和迅速凝结，仅获得泡沫产品。在对比例中，通常经混合以改善泡沫形成的表面活性剂的使用变得显著延长凝结并且产生令人不满意的机械性质的产品。鉴于该公开内容，工艺不允许调整泡沫微结构(其限定材料性质)。

Brothers等人(US 2002/0050231)报道了通过在管路系统(通过其来放置水泥)中注入气体来发泡含表面活性剂的铝酸钙水泥配制物。该文献公开了至多66体积％的最终产品孔隙率。对于隔离应用，材料性能随着孔隙率而增加。高于70体积％的孔体积分数因此是有利的。对于孔结构、控制孔结构的可能性以及对于泡沫的均匀性，没有给出任何信息。

Jezequel等人(WO2011/101386)描述了密度为200-800kg/m³的发泡混凝土，以及其通过以下的制造：首先制备混凝土浆料，该混凝土浆料在第二步骤中通过动态混合器，该动态混合器用于将某一分数的空气分散在该浆料中。尽管是合适的，但是该方法需要具有精确限定的流变学的浆料。此外，该方法既不适用于表现出高固体负荷并因此具有增加的粘度的系统，也不适用于包含相对粗糙的聚集物的配制物。

Gartner等人(WO2013/034567)描述了表面活性剂改性的颗粒以及它们在制造稳定的含水泥的泡沫中的用途。建议了宽范围的颗粒，特别指定了石灰岩，同时指定了非常特定的双官能表面活性剂。该文献建议可以以降低的量来使用这些改性颗粒。

Selinger等人(FR2986790)描述了用作研钵的发泡硅酸盐。其公开了使用表面活性剂(而不是短链两亲性分子)作为用于获得发泡研钵的添加剂。该文献没有公开包含由两亲性分子改性的颗粒的即用添加剂组合物。