[发明专利]基于土工聚合物的无机泡沫

说明书

本发明涉及一种制备基于土工聚合物的颗粒稳定化无机泡沫的方法，一种基于土工聚合物的颗粒稳定化无机泡沫，一种可以通过硬化并任选干燥该基于土工聚合物的颗粒稳定化无机泡沫得到的泡孔材料以及一种制备用于提供基于土工聚合物的颗粒稳定化无机泡沫的无机泡沫配制剂的组合物。

本发明涉及一种制备基于土工聚合物(geopolymer)的颗粒稳定化无机泡沫的方法，一种基于土工聚合物的颗粒稳定化无机泡沫，一种可以通过硬化并任选干燥该基于土工聚合物的颗粒稳定化无机泡沫得到的泡孔材料以及一种制备用于提供基于土工聚合物的颗粒稳定化无机泡沫的无机泡沫配制剂的组合物。

无机泡沫可以用作绝缘材料，例如用作绝热体、隔音材料或吸音材料以及具有低密度的建筑材料。与基于有机聚合物的泡沫相反，该材料环保、结实且不可燃。后者还可以在消防领域中产生应用。泡沫通常可以通过使用表面活性剂或颗粒稳定化。通过表面活性剂稳定的无机泡沫通常具有开孔泡沫结构。然而，特别令人感兴趣的是闭孔泡沫，因为它们具有改进的隔热性能，同时具有改进的机械稳定性。

已经发现具有闭孔泡沫结构的稳定无机泡沫可以通过将无机颗粒用作泡沫稳定剂而得到。通常要求存在两亲分子以诱发所用颗粒的表面活性。WO 2007/068127 A1公开了通过例如与没食子酸丙酯组合的胶态颗粒稳定湿泡沫。Juillerat等(F.K.Juillerat，U.T.Gonzenbach，P.Elser，A.R.Studart，L.J.Gauckler，J.Am.Ceram.Soc.2011，94，77-83)公开了通过胶态Al₂O₃颗粒稳定陶瓷泡沫，这些颗粒通过吸附没食子酸丙酯分子而部分疏水化。US 9,540,287B2公开了没食子酸丙酯分子与胶凝颗粒组合使用以稳定发泡的胶凝淤浆。根据DE 102014103258 A1，石膏无机泡沫可以通过与两亲分子如庚基胺组合的无机颗粒稳定。

特别令人感兴趣的是基于碱活化硅铝酸盐(土工聚合物)的无机泡沫作为不可燃绝缘材料。然而，表面活性剂稳定化土工聚合物泡沫具有开孔泡沫结构，因此就绝缘性能和机械稳定性而言留有改进余地。此外，需要改进表面活性剂稳定化土工聚合物泡沫的气流电阻性能，因为它们的气流电阻通常小于200kPa s/m²或者甚至小于50kPa s/m²或者在某些情况下甚至小于10kPa s/m²。

因此，本发明的目的是要提供与现有技术中所述的土工聚合物泡沫相比具有改进性能的基于土工聚合物的闭孔无机泡沫。目的尤其是要提供呈现令人满意的导热性并且在低干密度下具有改进抗压强度的基于土工聚合物的无机泡沫。此外，目的是要提供具有改进气流电阻性能的基于土工聚合物的不可燃无机泡沫。

惊人地发现上述目的可以由下文描述的本发明实现。尤其已经发现通过组合(i)至少一类无机颗粒，(ii)至少一种两亲化合物以及(iii)至少一种包含(iiia)至少一种选自高炉渣、微细二氧化硅、偏高岭土、硅铝酸盐及其混合物的无机粘合剂和(iiib)至少一种选自碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属铝酸盐、碱金属硅酸盐及其混合物的碱性活化剂的无机粘合剂混合物，可以得到基于土工聚合物的稳定无机泡沫。本发明的无机泡沫具有闭孔结构以及就导热性和在低干密度下的抗压强度而言有利的性能。此外，本发明的惊人发现是本发明无机泡沫的气流电阻与表面活性剂稳定化无机泡沫的气流电阻相比可以显著改进。

在一个实施方案中，本发明涉及一种制备无机泡沫的方法，包括下列步骤：

(1)混合下列组分：

(i)至少一类无机颗粒；

(ii)至少一种两亲化合物；

(iii)至少一种无机粘合剂混合物，其包含：

(iiia)至少一种选自高炉渣、微细二氧化硅、偏高岭土、硅铝酸盐及其混合物的无机粘合剂，

(iiib)至少一种选自碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属铝酸盐、碱金属硅酸盐及其混合物的碱性活化剂；