[发明专利]具有至少一含气凝胶层和至少一含聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维层的多层复合材料和其应用

说明书

本发明涉及一种新型的具有非常高的绝热性能和/或消减固体声和冲击声性能的随意成形的多层复合材料、其制备方法和应用。

常规的基于聚苯乙烯、聚烯烃和聚氨酯的绝热材料和消减固体声和冲击声的材料是在使用发泡剂例如FCKW、CO₂和戊烷的条件下制备的。封闭在泡沫材料结构中的发泡剂使该泡沫材料获得高的绝缘性能。然而这种发泡剂因为缓慢地释放在大气中，从而增加环境负荷。

气凝胶，特别是孔隙率高于60％和密度低于0.6克/立方厘米的气凝胶，根据其制备方法是透明的、半透明的或不透明的，并且具有特别低的导热能力。因此它可以作为绝热材料使用，正如在EP-A-0171722中描述的一样。

在广义上，即“以空气作为分散剂的凝胶”的意义上，气凝胶是通过干燥合适的凝胶制备的。在此意义上，术语“气凝胶”包括狭义的气凝胶、干凝胶和冷凝胶。因此，当凝胶中的液体在临界温度以上的温度下和由高于临界压力的压力开始基本上被脱除时，干燥的凝胶是狭义上的气凝胶。相反，如果凝胶液体在亚临界例如在形成液-气-界面相的条件下被除去，则形成的凝胶被称为干凝胶。本申请中使用的术语气凝胶是广义上的气凝胶，即以空气作为分散剂的凝胶。

通过超临界和亚临界干燥制备气凝胶的不同方法公开在例如EP-A-0 396 076、WO 92/03378、WO 94/25149、WO 92/20623和EP-A-0 658 513中。

通过超临界干燥获得的气凝胶通常是亲水的或短时疏水的，而通过亚临界干燥获得的气凝胶由于其制备方法(一般在干燥之前甲硅烷基化)具有长期疏水性。

此外，气凝胶基本上可以划分为无机和有机气凝胶，其中从1931年以来就已经公开了无机气凝胶(S.S.Kistler，《自然》(Nature)1931，127，741)，而近几年才公开了由各种不同的原材料例如蜜胺甲醛制备的有机气凝胶(R.W.Pekala，《材料科学杂志》(J.Mater.Sci.)，1989，24，3221)。

此外，含气凝胶的复合材料原则上分为不透明和透明/半透明复合材料。首先基于其低的导热性它可以作为绝热材料使用。

不透明的含气凝胶的复合材料例如公开在EP-A-0 340 707、EP-A-0 667 370、WO96/12683、WO96/15997和WO96/15998中。这些复合材料尽管包括部分透明气凝胶颗粒，然而其附加的组分是不透明的，因此该体系整体上是不透明的。

透明的含气凝胶的复合材料描述在德国专利申请P 196 34 109.4中。其中在作为粘结剂的透明的和/或半透明塑料的帮助下气凝胶颗粒被粘结成随意的成型体。

此外，透明气凝胶-复合材料公开在DE-A-44 30 642和DE-A-4430 669中。这样的复合材料例如以垫的形式存在，其包含气凝胶和分布在其中的纤维，其中气凝胶碎屑通过纤维连接。虽然使用这样的透明材料可以获得好的性能，但是仍然存在价格方面的缺陷以及在一个工艺步骤中制备该体系的必要性。

例如在德国专利申请195 07 732.6中公开了具有至少二个平行布置的由透明材料制成的垫的透明构件，其中中间空隙中是纤维增强的气凝胶板或垫。通过这种措施可以显著地提高该体系的稳定性，然而仍然存在制造复杂和价格高的问题。

在CA-C-1 288 313、EP-A-018 955和DE-A-41 06 192中描述了另一种含气凝胶的复合材料。根据这些文献，在玻璃垫之间引入气凝胶单片，以便通过气凝胶的低导热性改善绝热性和/或改善该垫的吸音作用。虽然以这种方式可以获得几乎象玻璃的透明的垫，然而由于气凝胶具有低的机械稳定性，制备相对大单片的费用过高，以致于这样的玻璃垫不能在较大的范围中使用。

此外已知使用气凝胶填充的真空板体系，例如其公开在EP-A-0468 124、EP-A-0 114 687和DE-A-33 47 619中。然而该真空板体系的缺陷在于，事后在其使用位置上不能再改变其形状和尺寸。

上述文献公开的含气凝胶的复合材料虽然具有低的导热性，然而气凝胶颗粒含量必须非常高才能获得小于50mW/mK的导热率。因此这样的体系几乎无抗机械负荷的能力，从而大大限制了其应用。此外，由于与气凝胶有关的成本高，所以其是非常昂贵的。另外该复合材料的表面和其性能主要由气凝胶决定，因为气凝胶或多或少均匀地分布在整个体系中。因此，通常必须覆盖该复合材料，以便保证在相应的应用范围中与其它组分容易加工。然而一般兼有附加的制备步骤。