RU2811474C2 - Reinforced aerogel compositions compliant with fire safety class requirements - Google Patents
Reinforced aerogel compositions compliant with fire safety class requirements Download PDFInfo
- Publication number
- RU2811474C2 RU2811474C2 RU2020143275A RU2020143275A RU2811474C2 RU 2811474 C2 RU2811474 C2 RU 2811474C2 RU 2020143275 A RU2020143275 A RU 2020143275A RU 2020143275 A RU2020143275 A RU 2020143275A RU 2811474 C2 RU2811474 C2 RU 2811474C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- less
- airgel
- ocmf
- reinforced
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 483
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 title abstract description 116
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 383
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 170
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 138
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 83
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 67
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 50
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 83
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 74
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 53
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims description 42
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 42
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 42
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 17
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 claims description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 6
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 5
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims description 3
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical group N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 185
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 122
- 238000000034 method Methods 0.000 description 87
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 71
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 56
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 52
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 43
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 42
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 40
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 40
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 39
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- -1 ambigels Substances 0.000 description 32
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 30
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 25
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 25
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 24
- 239000011240 wet gel Substances 0.000 description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 23
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 21
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 21
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 20
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 19
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 18
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 17
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 17
- 229910052621 halloysite Inorganic materials 0.000 description 17
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 description 17
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 17
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 16
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 16
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 16
- IVJISJACKSSFGE-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound O=C.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 IVJISJACKSSFGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 15
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 15
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 15
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 14
- HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N aluminum;trihydroxy(trihydroxysilyloxy)silane;hydrate Chemical compound O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O[Si](O)(O)O HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 14
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 14
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 13
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 12
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- 238000001938 differential scanning calorimetry curve Methods 0.000 description 11
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 11
- CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N triethoxy(methyl)silane Chemical compound CCO[Si](C)(OCC)OCC CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 10
- YYLGKUPAFFKGRQ-UHFFFAOYSA-N dimethyldiethoxysilane Chemical compound CCO[Si](C)(C)OCC YYLGKUPAFFKGRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 125000001165 hydrophobic group Chemical group 0.000 description 10
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 9
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 9
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilazane Chemical compound C[Si](C)(C)N[Si](C)(C)C FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 8
- 238000007655 standard test method Methods 0.000 description 8
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 8
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 7
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 7
- 239000003570 air Substances 0.000 description 7
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 7
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 7
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004965 Silica aerogel Substances 0.000 description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 6
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 6
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 6
- 229920003217 poly(methylsilsesquioxane) Polymers 0.000 description 6
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 6
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 5
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 5
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 5
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 5
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 5
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 5
- POPACFLNWGUDSR-UHFFFAOYSA-N methoxy(trimethyl)silane Chemical compound CO[Si](C)(C)C POPACFLNWGUDSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003605 opacifier Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 5
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 5
- 229910000497 Amalgam Inorganic materials 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DCFKHNIGBAHNSS-UHFFFAOYSA-N chloro(triethyl)silane Chemical compound CC[Si](Cl)(CC)CC DCFKHNIGBAHNSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N chlorotrimethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)Cl IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 4
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 4
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 238000000622 liquid--liquid extraction Methods 0.000 description 4
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 4
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 4
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 4
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- GHMLBKRAJCXXBS-UHFFFAOYSA-N resorcinol Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1 GHMLBKRAJCXXBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 4
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 4
- DGXAGETVRDOQFP-UHFFFAOYSA-N 2,6-dihydroxybenzaldehyde Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1C=O DGXAGETVRDOQFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 3
- RREGISFBPQOLTM-UHFFFAOYSA-N alumane;trihydrate Chemical compound O.O.O.[AlH3] RREGISFBPQOLTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 3
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 3
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 3
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 3
- 229910001649 dickite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 3
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- UQEAIHBTYFGYIE-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C UQEAIHBTYFGYIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 3
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 150000007974 melamines Chemical class 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 3
- 229920000151 polyglycol Polymers 0.000 description 3
- 239000010695 polyglycol Substances 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 125000005372 silanol group Chemical group 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 3
- DENFJSAFJTVPJR-UHFFFAOYSA-N triethoxy(ethyl)silane Chemical compound CCO[Si](CC)(OCC)OCC DENFJSAFJTVPJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 description 3
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 239000005456 alcohol based solvent Substances 0.000 description 2
- 150000001343 alkyl silanes Chemical class 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- QABCGOSYZHCPGN-UHFFFAOYSA-N chloro(dimethyl)silicon Chemical compound C[Si](C)Cl QABCGOSYZHCPGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MNKYQPOFRKPUAE-UHFFFAOYSA-N chloro(triphenyl)silane Chemical compound C=1C=CC=CC=1[Si](C=1C=CC=CC=1)(Cl)C1=CC=CC=C1 MNKYQPOFRKPUAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005388 cross polarization Methods 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001739 density measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- JJQZDUKDJDQPMQ-UHFFFAOYSA-N dimethoxy(dimethyl)silane Chemical compound CO[Si](C)(C)OC JJQZDUKDJDQPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYSA-N dimethyldichlorosilane Chemical compound C[Si](C)(Cl)Cl LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- KEHCHOCBAJSEKS-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Fe+2] KEHCHOCBAJSEKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N methyl formate Chemical compound COC=O TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N methyltrimethoxysilane Chemical compound CO[Si](C)(OC)OC BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 description 2
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 2
- 150000002924 oxiranes Chemical class 0.000 description 2
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 2
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052903 pyrophyllite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012925 reference material Substances 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 239000012056 semi-solid material Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000000194 supercritical-fluid extraction Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- ZQZCOBSUOFHDEE-UHFFFAOYSA-N tetrapropyl silicate Chemical compound CCCO[Si](OCCC)(OCCC)OCCC ZQZCOBSUOFHDEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- JCVQKRGIASEUKR-UHFFFAOYSA-N triethoxy(phenyl)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)C1=CC=CC=C1 JCVQKRGIASEUKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005051 trimethylchlorosilane Substances 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- JNYAEWCLZODPBN-JGWLITMVSA-N (2r,3r,4s)-2-[(1r)-1,2-dihydroxyethyl]oxolane-3,4-diol Chemical class OC[C@@H](O)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1O JNYAEWCLZODPBN-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- UOCLXMDMGBRAIB-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trichloroethane Chemical compound CC(Cl)(Cl)Cl UOCLXMDMGBRAIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZRYCRPNCXLQHPN-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxy-2-methylbenzaldehyde Chemical compound CC1=C(O)C=CC=C1C=O ZRYCRPNCXLQHPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 1
- 239000004156 Azodicarbonamide Substances 0.000 description 1
- 229920005832 Basotect® Polymers 0.000 description 1
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical class OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- ZNZYKNKBJPZETN-WELNAUFTSA-N Dialdehyde 11678 Chemical compound N1C2=CC=CC=C2C2=C1[C@H](C[C@H](/C(=C/O)C(=O)OC)[C@@H](C=C)C=O)NCC2 ZNZYKNKBJPZETN-WELNAUFTSA-N 0.000 description 1
- 229920005682 EO-PO block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 241000206672 Gelidium Species 0.000 description 1
- 238000005004 MAS NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004967 Metal oxide aerogel Substances 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 239000004111 Potassium silicate Substances 0.000 description 1
- 229920001247 Reticulated foam Polymers 0.000 description 1
- 229910008051 Si-OH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002808 Si–O–Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006358 Si—OH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PEGHITPVRNZWSI-UHFFFAOYSA-N [[bis(trimethylsilyl)amino]-dimethylsilyl]methane Chemical class C[Si](C)(C)N([Si](C)(C)C)[Si](C)(C)C PEGHITPVRNZWSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- APDDLLVYBXGBRF-UHFFFAOYSA-N [diethyl-(triethylsilylamino)silyl]ethane Chemical compound CC[Si](CC)(CC)N[Si](CC)(CC)CC APDDLLVYBXGBRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000008065 acid anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 235000010419 agar Nutrition 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 150000004996 alkyl benzenes Chemical class 0.000 description 1
- 125000006177 alkyl benzyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910001583 allophane Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960000892 attapulgite Drugs 0.000 description 1
- XOZUGNYVDXMRKW-AATRIKPKSA-N azodicarbonamide Chemical compound NC(=O)\N=N\C(N)=O XOZUGNYVDXMRKW-AATRIKPKSA-N 0.000 description 1
- 235000019399 azodicarbonamide Nutrition 0.000 description 1
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 1
- 230000008275 binding mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VNSBYDPZHCQWNB-UHFFFAOYSA-N calcium;aluminum;dioxido(oxo)silane;sodium;hydrate Chemical compound O.[Na].[Al].[Ca+2].[O-][Si]([O-])=O VNSBYDPZHCQWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 229910001596 celadonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000002666 chemical blowing agent Substances 0.000 description 1
- 125000003636 chemical group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000007810 chemical reaction solvent Substances 0.000 description 1
- PXKHGMGELZGJQE-ILBGXUMGSA-N chloramphenicol palmitate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](NC(=O)C(Cl)Cl)[C@H](O)C1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 PXKHGMGELZGJQE-ILBGXUMGSA-N 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000000495 cryogel Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZMAPKOCENOWQRE-UHFFFAOYSA-N diethoxy(diethyl)silane Chemical compound CCO[Si](CC)(CC)OCC ZMAPKOCENOWQRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 1
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(triethoxy)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)C=C FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(trimethoxy)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)C=C NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RSIHJDGMBDPTIM-UHFFFAOYSA-N ethoxy(trimethyl)silane Chemical compound CCO[Si](C)(C)C RSIHJDGMBDPTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XYIBRDXRRQCHLP-UHFFFAOYSA-N ethyl acetoacetate Chemical compound CCOC(=O)CC(C)=O XYIBRDXRRQCHLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000008098 formaldehyde solution Substances 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- WBJINCZRORDGAQ-UHFFFAOYSA-N formic acid ethyl ester Natural products CCOC=O WBJINCZRORDGAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001679 gibbsite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 1
- 125000004356 hydroxy functional group Chemical group O* 0.000 description 1
- 229910052900 illite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N iron;titanium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Ti].[Fe] YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 1
- 229910052914 metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 description 1
- 239000012229 microporous material Substances 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L nonaaluminum;magnesium;tripotassium;1,3-dioxido-2,4,5-trioxa-1,3-disilabicyclo[1.1.1]pentane;iron(2+);oxygen(2-);fluoride;hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[F-].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[K+].[K+].[K+].[Fe+2].O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2 VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000273 nontronite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000655 nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052625 palygorskite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 1
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910052615 phyllosilicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000019612 pigmentation Effects 0.000 description 1
- 239000003495 polar organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 239000004644 polycyanurate Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 1
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 1
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 1
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000002459 porosimetry Methods 0.000 description 1
- NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N potassium silicate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Si]([O-])=O NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052913 potassium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N protonated dimethyl amine Natural products CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 description 1
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N silanol Chemical compound [SiH3]O SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005625 siliconate group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 229910021647 smectite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000000371 solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000005092 sublimation method Methods 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- NBXZNTLFQLUFES-UHFFFAOYSA-N triethoxy(propyl)silane Chemical compound CCC[Si](OCC)(OCC)OCC NBXZNTLFQLUFES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNOCGWVLWPVKAO-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(phenyl)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)C1=CC=CC=C1 ZNOCGWVLWPVKAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQYALQRYBUJWDH-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(propyl)silane Chemical compound CCC[Si](OC)(OC)OC HQYALQRYBUJWDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Description
[0001] ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ [0001] CROSS-REFERENCES TO RELATED APPLICATIONS
[0002] Данная заявка притязает на выгоды от приоритета в отношении предварительной патентной заявки США № 62/678,850, поданной 31 мая 2018 года, которая посредством ссылки на нее включается в настоящий документ во всей своей полноте при превалировании любого определения терминов в настоящей заявке. [0002] This application claims the benefit of priority to U.S. Provisional Patent Application No. 62/678,850, filed May 31, 2018, which is incorporated by reference herein in its entirety, subject to any definition of terms herein prevailing.
[0003] ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ [0003] BACKGROUND OF THE INVENTION
[0004] 1. Область техники, к которой относится изобретение [0004] 1. Field of technology to which the invention relates
[0005] Данное изобретение в общем случае относится к технологии аэрогеля. Говоря более конкретно, оно относится к композициям аэрогелей, содержащим добавки, соответствующие классу пожарной безопасности. [0005] This invention generally relates to airgel technology. More specifically, it refers to aerogel compositions containing fire rated additives.
[0006] 2. Краткое описание уровня техники [0006] 2. Brief description of the prior art
[0007] Материалы аэрогелей низкой плотности представляют собой широко признанные наилучшие доступные твердые изоляторы. Аэрогели исполняют функцию изоляторов главным образом в результате сведения к минимуму проводимости (низкая плотность структуры в результате приводит к получению извилистой траектории для переноса энергии через твердый каркас), конвекции (большие объемы пор и очень маленькие размеры пор в результате приводят к получению минимальной конвекции) и излучения (по всему объему матрицы аэрогеля легко диспергируются присадки, поглощающие или рассеивающие ИК-излучение). Аэрогели могут быть использованы в широком спектре областей применения, в том числе в связи с изоляцией в отношении нагревания и охлаждения, звукоизоляцией, электронными диэлектриками, аэрокосмической промышленностью, хранением и выработкой энергии и фильтрованием. Кроме того, материалы аэрогелей демонстрируют множество и других интересных акустических, оптических, механических и химических свойств, которые делают их подходящими для использования в больших количествах в различных областях применения, связанных и не связанных с изоляцией. [0007] Low-density aerogel materials are widely recognized as the best solid insulators available. Aerogels function as insulators primarily by minimizing conductivity (low density structure results in a tortuous path for energy transfer through the solid frame), convection (large pore volumes and very small pore sizes result in minimal convection), and radiation (additives that absorb or scatter IR radiation are easily dispersed throughout the entire volume of the airgel matrix). Aerogels can be used in a wide range of applications, including in connection with heating and cooling insulation, sound insulation, electronic dielectrics, aerospace, energy storage and generation, and filtration. In addition, aerogel materials exhibit a variety of other interesting acoustic, optical, mechanical and chemical properties that make them suitable for use in large quantities in a variety of insulation and non-insulation applications.
[0008] Однако, то, что требуется, представляет собой армированные композиции аэрогелей, соответствующие классу пожарной безопасности и демонстрирующие улучшенные эксплуатационные характеристики в отношении различных аспектов, в том числе термостойкости, гидрофобности, реакции на воздействие огня и другого, индивидуально и в одной или нескольких комбинациях. Настоящее изобретения было совершено с учетом уровня техники, рассматриваемого в целом на данный момент времени, хотя специалистам в соответствующей области техники данного изобретения было и неочевидно то, как могли бы быть преодолены недостатки предшествующего уровня техники. [0008] However, what is required are reinforced aerogel compositions that are fire rated and exhibit improved performance in various aspects, including heat resistance, hydrophobicity, fire response, and others, individually and in one or more combinations. The present invention has been made in light of the state of the art considered generally at that time, although it would not be obvious to those skilled in the relevant art of the present invention how the disadvantages of the prior art could be overcome.
[0009] Несмотря на обсуждение определенных аспектов обыкновенных технологий для облегчения раскрытия изобретения заявители никоим образом не отрицают данные технические аспекты, и, как это предусматривается, заявленное изобретение может охватывать один или несколько обыкновенных технических аспектов, обсуждаемых в настоящем документе. [0009] Although certain aspects of conventional technology have been discussed to facilitate the disclosure of the invention, applicants in no way deny these technical aspects, and, as contemplated, the claimed invention may cover one or more of the conventional technical aspects discussed herein.
[00010] В данном описании изобретения при обращении к документу, постановлению или единице информации или их обсуждении данные обращение или обсуждение не представляют собой допущение того, что данные документ, постановление или единица информации или любая их комбинация на дату приоритета были доступными для всеобщего ознакомления, известными общественности, частью широкодоступных общеизвестных знаний или другим образом составляют предшествующий уровень техники в рамках применимых законодательных положений; или являются известными своим отношением к попытке разрешения любой проблемы, к которой относится данное описание изобретения. [00010] In this specification, when referring to or discussing a document, regulation, or item of information, such reference or discussion does not constitute an assumption that the document, regulation, or item of information, or any combination thereof, was available to the public at the priority date, known to the public, part of generally available general knowledge or otherwise constitute prior art within the limits of applicable legal provisions; or are known to be concerned with attempting to solve any problem to which this specification relates.
[00011] КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ [00011] SUMMARY OF THE INVENTION
[00012] Давнишняя, но до настоящего времени неудовлетворенная потребность в улучшенных композициях аэрогелей в настоящее время встретилась с новым, подходящим для использования и неочевидным изобретением. [00012] The long-standing but hitherto unmet need for improved aerogel compositions has now been met with a new, useful and non-obvious invention.
[00013] В одном варианте осуществления настоящее изобретение заключается в армированной композиции аэрогеля, включающей каркас аэрогеля на основе диоксида кремния, будучи армированной материалом «макропористого каркаса с открытыми ячейками» («OCMF»), и добавку, соответствующую классу пожарной безопасности, где каркас аэрогеля на основе диоксида кремния содержит, по меньшей мере, один гидрофобно-связанный атом кремния. [00013] In one embodiment, the present invention is a reinforced airgel composition comprising a silica-based airgel framework reinforced with an "open cell macroporous framework" ("OCMF") material, and a fire rated additive, wherein the airgel framework based on silicon dioxide contains at least one hydrophobically bonded silicon atom.
[00014] В одном общем аспекте в настоящем раскрытии изобретения предлагаются армированные композиции аэрогелей, которые являются долговечными и простыми в обращении, которые демонстрируют благоприятные эксплуатационные характеристики в водных средах, которые обладают благоприятными изоляционными свойствами, и которые также демонстрируют благоприятные характеристики горения и огнестойкости. В определенных вариантах осуществления в настоящем раскрытии изобретения представляется армированная композиция аэрогеля, которую армируют материалом OCMF, которая демонстрирует благоприятные эксплуатационные характеристики в водных средах, которая обладает благоприятными изоляционными свойствами, и которая также демонстрирует благоприятные характеристики горения и огнестойкости. [00014] In one general aspect, the present disclosure provides reinforced aerogel compositions that are durable and easy to handle, that exhibit favorable performance in aqueous environments, that have favorable insulating properties, and that also exhibit favorable combustion and fire resistance characteristics. In certain embodiments, the present disclosure provides a reinforced airgel composition that is reinforced with an OCMF material that exhibits favorable performance in aqueous environments, that has favorable insulating properties, and that also exhibits favorable combustion and fire resistance characteristics.
[00015] В еще одном общем аспекте в настоящем раскрытии изобретения предлагается армированная композиция аэрогеля, включающая каркас аэрогеля на основе диоксида кремния и материал OCMF, и которая обладает следующими далее свойствами: а) теплопроводность, составляющая 30 мВт/м*К и менее; b) впитывание жидкой воды, составляющее 30% и менее; и с) теплота сгорания, составляющая 717 кал/г (3,00 кДж/г) и менее. В определенных вариантах осуществления армированная композиция аэрогеля настоящего раскрытия изобретения обладает следующими далее свойствами: а) теплопроводность, составляющая 25 мВт/м*К и менее; b) впитывание жидкой воды, составляющее 20% и менее; и с) теплота сгорания, составляющая 717 кал/г (3,00 кДж/г) и менее. В определенных вариантах осуществления армированная композиция аэрогеля настоящего раскрытия изобретения характеризуется плотностью, составляющей 0,40 г/см3 и менее, 0,30 г/см3 и менее, 0,25 г/см3 и менее или 0,20 г/см3 и менее. В определенных вариантах осуществления армированные композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения характеризуются теплопроводностью, составляющей 25 мВт/м*К и менее, 20 мВт/м*К и менее, 18 мВт/м*К и менее, теплопроводностью в диапазоне между 15 мВт/м*К и 30 мВт/м*К или теплопроводностью в диапазоне между 15 мВт/м*К и 20 мВт/м*К. В определенных вариантах осуществления армированная композиция аэрогеля настоящего раскрытия изобретения характеризуется впитыванием жидкой воды, составляющим 30% (масс.) и менее, 25% (масс.) и менее, 20% (масс.) и менее, 15% (масс.) и менее, 10% (масс.) и менее и 5% (масс.) и менее. В определенных вариантах осуществления армированная композиция аэрогеля настоящего раскрытия изобретения характеризуется теплотой сгорания, составляющей 717 кал/г (3,00 кДж/г) и менее, 700 кал/г (2,93 кДж/г) и менее, 675 кал/г (2,83 кДж/г) и менее, 650 кал/г (2,72 кДж/г) и менее, 625 кал/г (2,62 кДж/г) и менее, 600 кал/г (2,51 кДж/г) и менее, или теплотой сгорания в диапазоне между 580 кал/г (2,43 кДж/г) и 717 кал/г (3,00 кДж/г). В определенных конкретных аспектах достижение комбинации из описанных выше значений теплопроводности, впитывания воды и теплоты сгорания добиваются в результате варьирования композиции предшественника геля, композиции добавки, катализатора или других агентов, которые активируют предшественника, значения рН раствора предшественника, скорости дозирования, соответственно, предшественников, катализатора или добавок, времени, допустимого для прохождения гелеобразования, наматывания геля (в определенных аспектах), времени и значения рН состаривания, любой обработки после гелеобразования, времени и условий экстрагирования (температуры, давления) и любых последующих стадий высушивания. [00015] In yet another general aspect, the present disclosure provides a reinforced airgel composition comprising a silica airgel framework and an OCMF material, and which has the following properties: a) thermal conductivity of 30 mW/m*K or less; b) liquid water absorption of 30% or less; and (c) a heating value of 717 cal/g (3.00 kJ/g) or less. In certain embodiments, the reinforced airgel composition of the present disclosure has the following properties: a) thermal conductivity of 25 mW/m*K or less; b) liquid water absorption of 20% or less; and (c) a heating value of 717 cal/g (3.00 kJ/g) or less. In certain embodiments, the reinforced airgel composition of the present disclosure has a density of 0.40 g/cm3 or less, 0.30 g/cm3 or less, 0.25 g/cm3 or less, or 0.20 g/cm3 or less. In certain embodiments, the reinforced aerogel compositions of the present disclosure have a thermal conductivity of 25 mW/m*K or less, 20 mW/m*K or less, 18 mW/m*K or less, a thermal conductivity in the range of between 15 mW/m* K and 30 mW/m*K or thermal conductivity in the range between 15 mW/m*K and 20 mW/m*K. In certain embodiments, the reinforced airgel composition of the present disclosure is characterized by liquid water absorption of 30% (wt.) or less, 25% (wt.) or less, 20% (wt.) or less, 15% (wt.) and less, 10% (wt.) or less and 5% (wt.) or less. In certain embodiments, the reinforced airgel composition of the present disclosure has a heating value of 717 cal/g (3.00 kJ/g) or less, 700 cal/g (2.93 kJ/g) or less, 675 cal/g ( 2.83 kJ/g) or less, 650 cal/g (2.72 kJ/g) or less, 625 cal/g (2.62 kJ/g) or less, 600 cal/g (2.51 kJ/g) d) or less, or a calorific value between 580 cal/g (2.43 kJ/g) and 717 cal/g (3.00 kJ/g). In certain specific aspects, achieving a combination of the above-described thermal conductivity, water absorption, and heat of combustion values is achieved by varying the composition of the gel precursor, the composition of the additive, catalyst or other agents that activate the precursor, the pH value of the precursor solution, the dosing rate, respectively, of the precursors, catalyst or additives, the time allowed to undergo gelation, gel winding (in certain aspects), the time and pH of aging, any post-gelation treatment, the time and conditions of extraction (temperature, pressure) and any subsequent drying steps.
[00016] В еще одном общем аспекте в настоящем раскрытии изобретения предлагаются армированные композиции аэрогелей, включающие каркас аэрогеля на основе диоксида кремния, материал OCMF на меламиновой основе и добавку, соответствующую классу пожарной безопасности, и которые обладают следующими далее свойствами: а) теплопроводность в диапазоне между 15 мВт/м*К и 30 мВт/м*К; b) впитывание жидкой воды, составляющее 30% (масс.) и менее; и с) теплота сгорания в диапазоне между 580 кал/г (2,43 кДж/г) и 717 кал/г (3,00 кДж/г). В определенных предпочитающихся вариантах осуществления материал OCMF является органическим материалом OCMF. В еще одних определенных предпочитающихся вариантах осуществления материал OCMF является материалом OCMF на меламиновой основе. В определенных вариантах осуществления армированные композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения характеризуются содержанием гидрофобного органического вещества в диапазоне между приблизительно 1% (масс.) и приблизительно 30% (масс.), между приблизительно 1% (масс.) и приблизительно 25% (масс.), между приблизительно 1% (масс.) и приблизительно 20% (масс.), между приблизительно 1% (масс.) и приблизительно 15% (масс.), между приблизительно 1% (масс.) и приблизительно 10% (масс.) или между приблизительно 1% (масс.) и приблизительно 5% (масс.). [00016] In yet another general aspect, the present disclosure provides reinforced aerogel compositions comprising a silica airgel framework, a melamine-based OCMF material, and a fire rated additive, and which have the following properties: a) thermal conductivity in the range between 15 mW/m*K and 30 mW/m*K; b) liquid water absorption of 30% (w/w) or less; and c) calorific value between 580 cal/g (2.43 kJ/g) and 717 cal/g (3.00 kJ/g). In certain preferred embodiments, the OCMF material is an organic OCMF material. In still further certain preferred embodiments, the OCMF material is a melamine-based OCMF material. In certain embodiments, the reinforced aerogel compositions of the present disclosure are characterized by a hydrophobic organic matter content in the range of between about 1% by weight and about 30% by weight, between about 1% by weight and about 25% by weight. , between about 1% (wt.) and about 20% (wt.), between about 1% (wt.) and about 15% (wt.), between about 1% (wt.) and about 10% (wt.) ) or between about 1% (wt.) and about 5% (wt.).
[00017] В еще одном общем аспекте в настоящем раскрытии изобретения предлагается способ получения армированной композиции аэрогеля, включающий а) получение раствора предшественника, содержащего материалы предшественников геля кремниевой кислоты, растворитель и необязательно катализатор; b) объединение раствора предшественника с армирующим материалом, включающим материал OCMF; c) обеспечение перехода материалов предшественников геля кремниевой кислоты в растворе предшественника в материал или композицию геля; и d) экстрагирование, по меньшей мере, части растворителя из материала или композиции геля для получения материала или композиции аэрогеля. В определенных вариантах осуществления способы настоящего раскрытия изобретения включают введение материала добавки, соответствующей классу пожарной безопасности, в армированную композицию аэрогеля в результате объединения материала добавки, соответствующей классу пожарной безопасности, с раствором предшественника либо до, либо во время перехода материалов предшественников геля кремниевой кислоты в растворе предшественника в композицию геля. В одном предпочитающемся варианте осуществления армирующий материал включает материал OCМF на меламиновой основе. В определенных вариантах осуществления способы настоящего раскрытия изобретения включают введение, по меньшей мере, одного гидрофобно-связанного атома кремния в материал или композицию аэрогеля при использовании одной или обеих из следующих далее операций: i) включение в раствор предшественника, по меньшей мере, одного материала предшественника геля кремниевой кислоты, содержащего, по меньшей мере, одну гидрофобную группу, или ii) воздействие на раствор предшественника, композицию геля или композицию аэрогеля гидрофобизирующим агентом. В определенных вариантах осуществления способы настоящего раскрытия изобретения включают стадию введения, по меньшей мере, одного гидрофобно-связанного атома кремния в композицию аэрогеля, обеспечивая получение содержания гидрофобного органического вещества в композиции аэрогеля в диапазоне между приблизительно 1% (масс.) и приблизительно 25% (масс.), между приблизительно 1% (масс.) и приблизительно 20% (масс.), между приблизительно 1% (масс.) и приблизительно 15% (масс.), между приблизительно 1% (масс.) и приблизительно 10% (масс.) или между приблизительно 1% (масс.) и приблизительно 5% (масс.). В одном предпочитающемся варианте осуществления способы настоящего раскрытия изобретения обеспечивают производство армированной композиции аэрогеля. В определенных вариантах осуществления способы настоящего раскрытия изобретения обеспечивают производство армированной композиции аэрогеля, включающей каркас аэрогеля на основе диоксида кремния, материал OCMF на меламиновой основе и добавку, соответствующую классу пожарной безопасности, и которая обладает следующими далее свойствами: а) теплопроводность в диапазоне между 15 мВт/м*К и 30 мВт/м*К; b) впитывание жидкой воды, составляющее 30% (масс.) и менее; и с) теплота сгорания в диапазоне между 580 кал/г (2,43 кДж/г) и 717 кал/г (3,00 кДж/г). [00017] In yet another general aspect, the present disclosure provides a method for producing a reinforced airgel composition, comprising a) producing a precursor solution containing silicic acid gel precursor materials, a solvent, and optionally a catalyst; b) combining the precursor solution with a reinforcing material including OCMF material; c) allowing the silicic acid gel precursor materials in the precursor solution to transfer into the gel material or composition; and d) extracting at least a portion of the solvent from the gel material or composition to obtain an airgel material or composition. In certain embodiments, the methods of the present disclosure include incorporating a fire-rated additive material into a reinforced airgel composition by combining the fire-rated additive material with a precursor solution either before or during the transition of the silicic acid gel precursor materials into solution precursor into the gel composition. In one preferred embodiment, the reinforcing material includes a melamine-based OCMF material. In certain embodiments, the methods of the present disclosure include introducing at least one hydrophobically bonded silicon atom into the airgel material or composition using one or both of the following: i) incorporating a precursor solution of at least one precursor material a silicic acid gel containing at least one hydrophobic group, or ii) exposing the precursor solution, gel composition or airgel composition to a hydrophobizing agent. In certain embodiments, the methods of the present disclosure include the step of introducing at least one hydrophobically bonded silicon atom into the airgel composition, causing the hydrophobic organic matter content of the airgel composition to range between about 1 wt% and about 25 wt%. wt.), between about 1% (wt.) and about 20% (wt.), between about 1% (wt.) and about 15% (wt.), between about 1% (wt.) and about 10% (wt.) or between about 1% (wt.) and about 5% (wt.). In one preferred embodiment, the methods of the present disclosure provide for the production of a reinforced airgel composition. In certain embodiments, the methods of the present disclosure provide the production of a reinforced airgel composition comprising a silica airgel frame, a melamine-based OCMF material and a fire rated additive, and which has the following properties: a) thermal conductivity in the range of between 15 mW /m*K and 30 mW/m*K; b) liquid water absorption of 30% (w/w) or less; and c) calorific value between 580 cal/g (2.43 kJ/g) and 717 cal/g (3.00 kJ/g).
[00018] В дополнение к этому, раскрываются следующие далее конкретные неограничивающие варианты осуществления/примеры. Перечисленные примеры представлены для иллюстрирования определенного спектра вариантов осуществления, которые предусматриваются в настоящем документе, в том числе комбинации из таких вариантов осуществления или примеров. Изобретение в соответствии с описанием изобретения в формуле изобретения демонстрирует объем, выходящий за пределы данных неограничивающих примеров. [00018] In addition, the following specific non-limiting embodiments/examples are disclosed. The listed examples are presented to illustrate a certain range of embodiments that are provided herein, including combinations of such embodiments or examples. The invention, as described in the claims, demonstrates a scope beyond the scope of these non-limiting examples.
[00019] Вариант осуществления 1 представляет собой армированную композицию аэрогеля, включающую каркас аэрогеля на основе диоксида кремния, будучи армированной материалом OCMF, и добавку, соответствующую классу пожарной безопасности; где каркас аэрогеля на основе диоксида кремния содержит, по меньшей мере, один гидрофобно-связанный атом кремния; и где армированная композиция аэрогеля обладает следующими далее свойствами: i) впитывание жидкой воды, составляющее 20% (масс.) и менее; ii) теплопроводность, составляющая 30 мВт/м*К и менее; и iii) теплота сгорания, составляющая менее, чем 717 кал/г (3,00 кДж/г). [00019] Embodiment 1 is a reinforced airgel composition including a silica airgel frame reinforced with an OCMF material and a fire rated additive; wherein the silica airgel framework contains at least one hydrophobically bonded silicon atom; and wherein the reinforced airgel composition has the following properties: i) liquid water absorption of 20% by weight or less; ii) thermal conductivity of 30 mW/m*K or less; and iii) a calorific value of less than 717 cal/g (3.00 kJ/g).
[00020] Вариант осуществления 2 представляет собой армированную композицию аэрогеля, включающую каркас аэрогеля на основе диоксида кремния, будучи армированной материалом OCMF, характеризующимся плотностью в диапазоне между 2 кг/м3 и 25 кг/м3, и добавку, соответствующую классу пожарной безопасности; где каркас аэрогеля на основе диоксида кремния содержит, по меньшей мере, один гидрофобно-связанный атом кремния; и где армированная композиция аэрогеля обладает следующими далее свойствами: i) впитывание жидкой воды, составляющее 20% (масс.) и менее; ii) теплопроводность, составляющая 30 мВт/м*К и менее; и iii) теплота сгорания, составляющая менее, чем 717 кал/г (3,00 кДж/г). [00020] Embodiment 2 is a reinforced airgel composition comprising a silica-based airgel frame reinforced with an OCMF material having a density ranging between 2 kg/m 3 and 25 kg/m 3 and an additive corresponding to a fire rating; wherein the silica airgel framework contains at least one hydrophobically bonded silicon atom; and wherein the reinforced airgel composition has the following properties: i) liquid water absorption of 20% by weight or less; ii) thermal conductivity of 30 mW/m*K or less; and iii) a calorific value of less than 717 cal/g (3.00 kJ/g).
[00021] Вариант осуществления 3 представляет собой армированную композицию аэрогеля, включающую каркас аэрогеля на основе диоксида кремния, будучи армированной материалом OCMF, характеризующимся плотностью в диапазоне между 2 кг/м3 и 25 кг/м3, и добавку, соответствующую классу пожарной безопасности; где каркас аэрогеля на основе диоксида кремния содержит, по меньшей мере, один гидрофобно-связанный атом кремния; и где армированная композиция аэрогеля обладает следующими далее свойствами: i) впитывание жидкой воды в диапазоне между 1% (масс.) и 10% (масс.); ii) теплопроводность, составляющая более, чем 8 и менее, чем 25 мВт/м*К; и iii) теплота сгорания, составляющая менее, чем 717 кал/г (3,00 кДж/г) и более, чем 400 кал/г (1,67 кДж/г). [00021] Embodiment 3 is a reinforced airgel composition comprising a silica-based airgel frame reinforced with an OCMF material having a density ranging between 2 kg/m 3 and 25 kg/m 3 and an additive corresponding to a fire rating; wherein the silica airgel framework contains at least one hydrophobically bonded silicon atom; and wherein the reinforced airgel composition has the following properties: i) absorption of liquid water in the range between 1% (wt.) and 10% (wt.); ii) thermal conductivity of more than 8 and less than 25 mW/m*K; and iii) a calorific value of less than 717 cal/g (3.00 kJ/g) and more than 400 cal/g (1.67 kJ/g).
[00022] Вариант осуществления 4 представляет собой армированную композицию на основе материала OCMF, армированную композицией аэрогеля на основе диоксида кремния и добавкой, соответствующей классу пожарной безопасности; где каркас аэрогеля на основе диоксида кремния содержит, по меньшей мере, один гидрофобно-связанный атом кремния; и где армированная композиция аэрогеля обладает следующими далее свойствами: i) впитывание жидкой воды, составляющее 20% (масс.) и менее; ii) теплопроводность, составляющая 30 мВт/м*К и менее; и iii) теплота сгорания, составляющая менее, чем 717 кал/г (3,00 кДж/г). [00022] Embodiment 4 is an OCMF reinforced composition reinforced with a silica airgel composition and a fire rated additive; wherein the silica airgel framework contains at least one hydrophobically bonded silicon atom; and wherein the reinforced airgel composition has the following properties: i) liquid water absorption of 20% by weight or less; ii) thermal conductivity of 30 mW/m*K or less; and iii) a calorific value of less than 717 cal/g (3.00 kJ/g).
[00023] Вариант осуществления 5 представляет собой армированную композицию на основе материала OCMF, армированную композицией аэрогеля на основе диоксида кремния и добавкой, соответствующей классу пожарной безопасности; где каркас аэрогеля на основе диоксида кремния содержит, по меньшей мере, один гидрофобно-связанный атом кремния; и где армированная композиция аэрогеля обладает следующими далее свойствами: i) впитывание жидкой воды, составляющее 20% (масс.) и менее; ii) теплопроводность, составляющая 30 мВт/м*К и менее; и iii) теплота сгорания, составляющая менее, чем 717 кал/г (3,00 кДж/г). [00023] Embodiment 5 is an OCMF reinforced composition reinforced with a silica airgel composition and a fire rated additive; wherein the silica airgel framework contains at least one hydrophobically bonded silicon atom; and wherein the reinforced airgel composition has the following properties: i) liquid water absorption of 20% by weight or less; ii) thermal conductivity of 30 mW/m*K or less; and iii) a calorific value of less than 717 cal/g (3.00 kJ/g).
[00024] Вариант осуществления 6 представляет собой армированную композицию на основе материала OCMF, армированную композицией аэрогеля на основе диоксида кремния и добавкой, соответствующей классу пожарной безопасности; где каркас аэрогеля на основе диоксида кремния содержит, по меньшей мере, один гидрофобно-связанный атом кремния; и где армированная композиция аэрогеля обладает следующими далее свойствами: i) впитывание жидкой воды в диапазоне между 1% (масс.) и 10% (масс.); ii) теплопроводность, составляющая более, чем 8 и менее, чем 25 мВт/м*К; и iii) теплота сгорания, составляющая менее, чем 717 кал/г (3,00 кДж/г) и более, чем 400 кал/г (1,67 кДж/г). [00024] Embodiment 6 is an OCMF reinforced composition reinforced with a silica airgel composition and a fire rated additive; wherein the silica airgel framework contains at least one hydrophobically bonded silicon atom; and wherein the reinforced airgel composition has the following properties: i) absorption of liquid water in the range between 1% (wt.) and 10% (wt.); ii) thermal conductivity of more than 8 and less than 25 mW/m*K; and iii) a calorific value of less than 717 cal/g (3.00 kJ/g) and more than 400 cal/g (1.67 kJ/g).
[00025] Вариант осуществления 7 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля из любого одного из вариантов осуществления 1-3 или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 4-6, где материал OCMF включает или представляет собой органический материал OCMF. [00025] Embodiment 7 is a set of embodiments comprising the reinforced airgel composition of any one of embodiments 1-3 or the reinforced OCMF material composition of any one of embodiments 4-6, wherein the OCMF material includes or is an organic OCMF material.
[00026] Вариант осуществления 8 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля из любого одного из вариантов осуществления 1-3 или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 4-6, где материал OCMF включает или представляет собой материал OCMF на меламиновой основе. [00026] Embodiment 8 is a set of embodiments comprising the reinforced airgel composition of any one of embodiments 1-3 or the reinforced OCMF material composition of any one of embodiments 4-6, wherein the OCMF material includes or is a material Melamine based OCMF.
[00027] Вариант осуществления 9 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля из любого одного из вариантов осуществления 1-3 или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 4-6, где материал OCMF включает или представляет собой лист материала OCMF. [00027] Embodiment 9 is a set of embodiments comprising the reinforced airgel composition of any one of embodiments 1-3 or the reinforced OCMF composition of any one of embodiments 4-6, wherein the OCMF material includes or is a sheet OCMF material.
[00028] Вариант осуществления 10 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля из любого одного из вариантов осуществления 1-3 или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 4-6, где материал OCMF представляет собой органический пеноматериал. [00028] Embodiment 10 is a set of embodiments including the reinforced airgel composition of any one of embodiments 1-3 or the reinforced OCMF composition of any one of embodiments 4-6, wherein the OCMF material is an organic foam.
[00029] Вариант осуществления 11 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля из любого одного из вариантов осуществления 1-3 или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 4-6, где материал OCMF представляет собой пеноматериал на меламиновой основе. [00029] Embodiment 11 is a set of embodiments comprising the reinforced airgel composition of any one of embodiments 1-3 or the reinforced OCMF material composition of any one of embodiments 4-6, wherein the OCMF material is a foam on melamine basis.
[00030] Вариант осуществления 12 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-11, где материал OCMF не представляет собой ни трудногорючий материал, ни негорючий материал. [00030] Embodiment 12 is a set of embodiments including the reinforced airgel composition or the reinforced OCMF material composition from any one of embodiments 1 to 11, where the OCMF material is neither a retardant material nor a non-flammable material.
[00031] Вариант осуществления 13 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-11, где материал OCMF не представляет собой ни трудновоспламеняющийся материал, ни невоспламеняющийся материал. [00031] Embodiment 13 is a set of embodiments including the reinforced airgel composition or the reinforced OCMF material composition from any one of embodiments 1 to 11, where the OCMF material is neither a refractory material nor a non-flammable material.
[00032] Вариант осуществления 14 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-11, где материал OCMF составляет от 2% (масс.) до 10% (масс.) от композиции. [00032] Embodiment 14 is a set of embodiments including a reinforced airgel composition or a reinforced OCMF material composition from any one of embodiments 1 to 11, wherein the OCMF material is from 2% by weight to 10% by weight. ) from the composition.
[00033] Вариант осуществления 15 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-14, где содержание гидрофобно-связанного атома кремния в композиции находится в диапазоне между 2% (масс.) и 10% (масс.). [00033] Embodiment 15 is a set of embodiments including a reinforced airgel composition or a reinforced OCMF material-based composition from any one of embodiments 1 to 14, wherein the content of hydrophobically bonded silicon atom in the composition is in the range of between 2% (wt. .) and 10% (mass.).
[00034] Вариант осуществления 16 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-14, где содержание гидрофобно-связанного атома кремния в композиции находится в диапазоне между 2% (масс.) и 8% (масс.). [00034] Embodiment 16 is a set of embodiments including a reinforced airgel composition or a reinforced OCMF material-based composition from any one of embodiments 1 to 14, wherein the hydrophobically bonded silicon atom content of the composition is in the range of between 2% (wt. .) and 8% (mass.).
[00035] Вариант осуществления 17 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-14, где содержание гидрофобно-связанного атома кремния в композиции находится в диапазоне между 2% (масс.) и 6% (масс.). [00035] Embodiment 17 is a set of embodiments including a reinforced airgel composition or a reinforced OCMF material-based composition from any one of embodiments 1 to 14, wherein the content of hydrophobically bonded silicon atom in the composition is in the range of between 2% (wt. .) and 6% (mass.).
[00036] Вариант осуществления 18 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-17, где композиция характеризуется теплотой сгорания, составляющей 700 кал/г (2,93 кДж/г) и менее. [00036] Embodiment 18 is a set of embodiments comprising a reinforced airgel composition or a reinforced OCMF composition from any one of embodiments 1 to 17, wherein the composition has a heating value of 700 cal/g (2.93 kJ/g). d) or less.
[00037] Вариант осуществления 19 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-17, где композиция характеризуется теплотой сгорания, составляющей 675 кал/г (2,83 кДж/г) и менее. [00037] Embodiment 19 is a set of embodiments comprising a reinforced airgel composition or a reinforced OCMF composition from any one of embodiments 1 to 17, wherein the composition has a calorific value of 675 cal/g (2.83 kJ/g). d) or less.
[00038] Вариант осуществления 20 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-17, где композиция характеризуется теплотой сгорания, составляющей 650 кал/г (2,72 кДж/г) и менее. [00038] Embodiment 20 is a set of embodiments comprising a reinforced airgel composition or a reinforced OCMF composition from any one of embodiments 1 to 17, wherein the composition has a heating value of 650 cal/g (2.72 kJ/g). d) or less.
[00039] Вариант осуществления 21 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-17, где композиция характеризуется теплотой сгорания, составляющей 625 кал/г (2,62 кДж/г) и менее. [00039] Embodiment 21 is a set of embodiments comprising a reinforced airgel composition or a reinforced OCMF composition from any one of embodiments 1 to 17, wherein the composition has a calorific value of 625 cal/g (2.62 kJ/g). d) or less.
[00040] Вариант осуществления 22 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-21, где композиция характеризуется теплопроводностью, составляющей 22 мВт/м*К и менее. [00040] Embodiment 22 is a set of embodiments including the reinforced airgel composition or the reinforced OCMF material composition from any one of embodiments 1 to 21, wherein the composition has a thermal conductivity of 22 mW/m*K or less.
[00041] Вариант осуществления 23 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-21, где армированная композиция аэрогеля характеризуется теплопроводностью, составляющей 20 мВт/м*К и менее. [00041] Embodiment 23 is a set of embodiments including a reinforced airgel composition or a reinforced OCMF material composition from any one of embodiments 1 to 21, wherein the reinforced airgel composition has a thermal conductivity of 20 mW/m*K or less.
[00042] Вариант осуществления 24 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-21, где армированная композиция аэрогеля характеризуется теплопроводностью, составляющей 18 мВт/м*К и менее. [00042] Embodiment 24 is a set of embodiments including the reinforced airgel composition or the reinforced OCMF composition of any one of embodiments 1 to 21, wherein the reinforced airgel composition has a thermal conductivity of 18 mW/m*K or less.
[00043] Вариант осуществления 25 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-21, где армированная композиция аэрогеля характеризуется плотностью в диапазоне между 0,15 и 0,40 г/см3. [00043] Embodiment 25 is a set of embodiments comprising a reinforced airgel composition or a reinforced OCMF composition from any one of embodiments 1 to 21, wherein the reinforced airgel composition has a density in the range of between 0.15 and 0.40 g /cm3.
[00044] Вариант осуществления 26 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-21, где армированная композиция аэрогеля характеризуется началом термического разложения, соответствующим 350°С и более. [00044] Embodiment 26 is a set of embodiments including the reinforced airgel composition or the reinforced OCMF composition of any one of embodiments 1 to 21, wherein the reinforced airgel composition has an onset of thermal decomposition corresponding to 350° C. or more.
[00045] Вариант осуществления 27 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-21, где армированная композиция аэрогеля характеризуется началом термического разложения, соответствующим 360°С и более. [00045] Embodiment 27 is a set of embodiments including the reinforced airgel composition or the OCMF material-based reinforced composition of any one of embodiments 1 to 21, wherein the reinforced airgel composition has a thermal decomposition onset corresponding to 360° C. or more.
[00046] Вариант осуществления 28 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-21, где армированная композиция аэрогеля характеризуется началом термического разложения, соответствующим 370°С и более. [00046] Embodiment 28 is a set of embodiments including the reinforced airgel composition or the reinforced OCMF composition of any one of embodiments 1 to 21, wherein the reinforced airgel composition has an onset of thermal decomposition corresponding to 370° C. or more.
[00047] Вариант осуществления 29 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-21, где армированная композиция аэрогеля характеризуется началом термического разложения, соответствующим 380°С и более. [00047] Embodiment 29 is a set of embodiments including the reinforced airgel composition or the reinforced OCMF material composition of any one of embodiments 1 to 21, wherein the reinforced airgel composition has an onset of thermal decomposition corresponding to 380° C. or more.
[00048] Вариант осуществления 30 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-21, где армированная композиция аэрогеля характеризуется началом термического разложения, соответствующим 390°С и более. [00048] Embodiment 30 is a set of embodiments including a reinforced airgel composition or a reinforced OCMF material composition from any one of embodiments 1 to 21, wherein the reinforced airgel composition has an onset of thermal decomposition corresponding to 390° C. or more.
[00049] Вариант осуществления 31 представляет собой армированную органическим материалом OCMF композицию аэрогеля, включающую добавки, соответствующие классу пожарной безопасности, и содержание гидрофобного органического вещества, где начало эндотермического разложения добавок, соответствующих классу пожарной безопасности, в композиции находится в пределах 50 градусов по Цельсию от начала термического разложения остатка композиции в отсутствие добавки, соответствующей классу пожарной безопасности. [00049] Embodiment 31 is an organic material reinforced OCMF airgel composition including fire rated additives and a hydrophobic organic matter content wherein the onset of endothermic degradation of the fire rated additives in the composition is within 50 degrees Celsius of the beginning of thermal decomposition of the remainder of the composition in the absence of an additive corresponding to the fire safety class.
[00050] Вариант осуществления 32 представляет собой армированную органическим материалом OCMF композицию аэрогеля, включающую добавки, соответствующие классу пожарной безопасности, и содержание гидрофобного вещества, составляющее, по меньшей мере, 5% (масс.), где совокупная теплота эндотермического разложения добавок, соответствующих классу пожарной безопасности, в композиции составляет, по меньшей мере, 30% от экзотермической теплоты разложения остатка композиции в отсутствие добавки, соответствующей классу пожарной безопасности. [00050] Embodiment 32 is an organic material reinforced OCMF airgel composition including fire rated additives and a hydrophobic material content of at least 5% by weight, wherein the total heat of endothermic decomposition of the rated additives fire safety in the composition is at least 30% of the exothermic heat of decomposition of the remainder of the composition in the absence of an additive corresponding to the fire safety class.
[00051] Вариант осуществления 33 представляет собой армированную органическим материалом OCMF композицию аэрогеля, содержащую, по меньшей мере, две добавки, соответствующие классу пожарной безопасности, при этом их соответствующие начала эндотермического разложения разнесены друг от друга, по меньшей мере, на 10 градусов по Цельсию. [00051] Embodiment 33 is an organic material reinforced OCMF airgel composition containing at least two fire rated additives with their respective endothermic decomposition onsets spaced apart by at least 10 degrees Celsius .
[00052] Вариант осуществления 34 представляет собой армированную органическим материалом OCMF композицию аэрогеля, включающую добавки, соответствующие классу пожарной безопасности, и содержание гидрофобного вещества, где совокупная теплота эндотермического разложения добавок, соответствующих классу пожарной безопасности, в композиции составляет не более, чем 80% от экзотермической теплоты разложения остатка композиции в отсутствие добавки, соответствующей классу пожарной безопасности. [00052] Embodiment 34 is an organic material reinforced OCMF airgel composition including fire rated additives and a hydrophobic material content, wherein the total heat of endothermic decomposition of the fire rated additives in the composition is no more than 80% of exothermic heat of decomposition of the composition residue in the absence of an additive corresponding to the fire safety class.
[00053] Вариант осуществления 35 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-11, где содержание гидрофобного вещества составляет, по меньшей мере, 5% (масс.), и совокупная теплота эндотермического разложения добавок, соответствующих классу пожарной безопасности, в композиции составляет, по меньшей мере, 30% от экзотермической теплоты разложения остатка композиции в отсутствие добавки, соответствующей классу пожарной безопасности. [00053] Embodiment 35 is a set of embodiments including the reinforced airgel composition or the reinforced OCMF material composition from any one of embodiments 1 to 11, wherein the hydrophobic substance content is at least 5% by weight, and the total heat of endothermic decomposition of the additives corresponding to the fire safety class in the composition is at least 30% of the exothermic heat of decomposition of the remainder of the composition in the absence of the additive corresponding to the fire safety class.
[00054] Вариант осуществления 36 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-11, где начало эндотермического разложения добавок, соответствующих классу пожарной безопасности, в композиции находится в пределах 50 градусов по Цельсию от начала термического разложения остатка композиции в отсутствие добавки, соответствующей классу пожарной безопасности. [00054] Embodiment 36 is a set of embodiments comprising a reinforced airgel composition or a reinforced OCMF material composition from any one of embodiments 1 to 11, wherein the onset of endothermic decomposition of fire rated additives in the composition is within 50 degrees Celsius from the beginning of thermal decomposition of the remainder of the composition in the absence of an additive corresponding to the fire safety class.
[00055] Вариант осуществления 37 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-11, содержащие, по меньшей мере, две добавки, соответствующие классу пожарной безопасности, где соответствующие начала эндотермического разложения двух добавок, соответствующих классу пожарной безопасности, разнесены друг от друга, по меньшей мере, на 10 градусов по Цельсию. [00055] Embodiment 37 is a set of embodiments comprising a reinforced airgel composition or a reinforced OCMF material composition from any one of embodiments 1-11 containing at least two fire rated additives, wherein the respective endothermic decomposition of two additives corresponding to the fire safety class are separated from each other by at least 10 degrees Celsius.
[00056] Вариант осуществления 38 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих армированную композицию аэрогеля или армированную композицию на основе материала OCMF из любого одного из вариантов осуществления 1-11, где совокупная теплота эндотермического разложения добавок, соответствующих классу пожарной безопасности, в композиции составляет не более, чем 80% от экзотермической теплоты разложения остатка композиции в отсутствие добавки, соответствующей классу пожарной безопасности. [00056] Embodiment 38 is a set of embodiments comprising a reinforced airgel composition or a reinforced OCMF material composition from any one of embodiments 1-11, wherein the total heat of endothermic decomposition of the fire rated additives in the composition is no more than , than 80% of the exothermic heat of decomposition of the composition residue in the absence of an additive corresponding to the fire safety class.
[00057] Вариант осуществления 39 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих композицию из любого одного из вариантов осуществления 1-38, где подъем температуры печи для композиции в соответствии с документом ISO 1182 составляет приблизительно 100°С и менее, приблизительно 90°С и менее, приблизительно 80°С и менее, приблизительно 70°С и менее, приблизительно 60°С и менее, приблизительно 50°С и менее, приблизительно 45°С и менее, приблизительно 40°С и менее, приблизительно 38°С и менее, приблизительно 36°С и менее, приблизительно 34°С и менее, приблизительно 32°С и менее, приблизительно 30°С и менее, приблизительно 28°С и менее, приблизительно 26°С и менее, приблизительно 24°С и менее или находится в диапазоне между любыми двумя из данных значений. [00057] Embodiment 39 is a set of embodiments including the composition of any one of embodiments 1-38, wherein the oven temperature rise for the ISO 1182 composition is about 100°C or less, about 90°C or less , approximately 80°C or less, approximately 70°C or less, approximately 60°C or less, approximately 50°C or less, approximately 45°C or less, approximately 40°C or less, approximately 38°C or less, about 36°C or less, about 34°C or less, about 32°C or less, about 30°C or less, about 28°C or less, about 26°C or less, about 24°C or less, or is in the range between any two of these values.
[00058] Вариант осуществления 40 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих композицию из любого одного из вариантов осуществления 1-39, где время пламени для композиции в соответствии с документом ISO 1182 составляет приблизительно 30 секунд и менее, приблизительно 25 секунд и менее, приблизительно 20 секунд и менее, приблизительно 15 секунд и менее, приблизительно 10 секунд и менее, приблизительно 5 секунд и менее, приблизительно 2 секунды и менее или находится в диапазоне между любыми двумя из данных значений. [00058] Embodiment 40 is a set of embodiments including a composition from any one of embodiments 1-39, wherein the flame time for the ISO 1182 composition is about 30 seconds or less, about 25 seconds or less, about 20 seconds or less, about 15 seconds or less, about 10 seconds or less, about 5 seconds or less, about 2 seconds or less, or between any two of these values.
[00059] Вариант осуществления 41 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих композицию из любого одного из вариантов осуществления 1-40, где потеря массы для композиции в соответствии с документом ISO 1182 составляет приблизительно 50% и менее, приблизительно 40% и менее, приблизительно 30% и менее, приблизительно 28% и менее, приблизительно 26% и менее, приблизительно 24% и менее, приблизительно 22% и менее, приблизительно 20% и менее, приблизительно 18% и менее, приблизительно 16% и менее или находится в диапазоне между любыми двумя из данных значений. [00059] Embodiment 41 is a set of embodiments including the composition of any one of embodiments 1-40, wherein the mass loss for the ISO 1182 composition is about 50% or less, about 40% or less, about 30 % or less, about 28% or less, about 26% or less, about 24% or less, about 22% or less, about 20% or less, about 18% or less, about 16% or less, or between any two of these values.
[00060] Вариант осуществления 42 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих композицию из любого одного из представленных выше вариантов осуществления, где композиция является трудновоспламеняющейся. [00060] Embodiment 42 is a set of embodiments including a composition from any one of the above embodiments, wherein the composition is flame retardant.
[00061] Вариант осуществления 43 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих композицию из любого одного из представленных выше вариантов осуществления, где композиция является невоспламеняющейся. [00061] Embodiment 43 is a set of embodiments including a composition from any one of the above embodiments, where the composition is non-flammable.
[00062] Вариант осуществления 44 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих композицию из любого одного из представленных выше вариантов осуществления, где композиция является трудногорючей. [00062] Embodiment 44 is a set of embodiments including a composition from any one of the above embodiments, wherein the composition is refractory.
[00063] Вариант осуществления 45 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих композицию из любого одного из представленных выше вариантов осуществления, где композиция является негорючей. [00063] Embodiment 45 is a set of embodiments including a composition from any one of the above embodiments, where the composition is non-flammable.
[00064] Вариант осуществления 46 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих композицию из любого одного из представленных выше вариантов осуществления, где начало эндотермического разложения добавки, соответствующей классу пожарной безопасности, соответствует более, чем 280°С, 300°С, 350°С, 400°С, 450°С или 500°С. [00064] Embodiment 46 is a set of embodiments including a composition of any one of the above embodiments, wherein the onset of endothermic decomposition of the fire rated additive is greater than 280°C, 300°C, 350°C, 400°C, 450°C or 500°C.
[00065] Вариант осуществления 47 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих композицию из любого одного из представленных выше вариантов осуществления, где начало экзотермического разложения композиции в отсутствие добавки, соответствующей классу пожарной безопасности, соответствует более, чем 280°С, 300°С, 350°С, 400°С, 450°С или 500°С. [00065] Embodiment 47 is a set of embodiments comprising a composition from any one of the above embodiments, wherein the onset of exothermic decomposition of the composition in the absence of a fire rated additive is greater than 280°C, 300°C, 350 °C, 400°C, 450°C or 500°C.
[00066] Вариант осуществления 48 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих композицию из любого одного из представленных выше вариантов осуществления, где материал OCMF представляет собой пеноматериал на меламиновой основе. [00066] Embodiment 48 is a set of embodiments including a composition of any one of the above embodiments, wherein the OCMF material is a melamine-based foam.
[00067] Вариант осуществления 49 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих композицию из любого одного из представленных выше вариантов осуществления, где материал OCMF представляет собой полимерный пеноматериал на уретановой основе. [00067] Embodiment 49 is a set of embodiments including a composition of any one of the above embodiments, wherein the OCMF material is a urethane-based polymer foam.
[00068] Вариант осуществления 50 представляет собой набор вариантов осуществления, включающих композицию из любого одного из представленных выше вариантов осуществления, где материал OCMF представляет собой сетчатый пеноматериал. [00068] Embodiment 50 is a set of embodiments including a composition of any one of the above embodiments, wherein the OCMF material is a reticulated foam.
[00069] Кроме того, материалы аэрогелей или каркас из различных вариантов осуществления настоящего изобретения также могут быть реализованы на практике при использовании взвесей или суспензий на основе частиц аэрогеля, инфильтрованных в материалы OCMF, описанные в различных вариантах осуществления. В еще одном другом варианте осуществления различные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы на практике при использовании недисперсных материалов аэрогелей, произведенных «по месту» в результате инфильтрации материалов OCMF различными предшественниками геля в подходящем для использования растворителе и вслед за этим удаления растворителя при использовании различных способов, включающих использование сверхкритических текучих сред, или при повышенных температурах и давлениях окружающей среды или при докритических давлениях. [00069] Additionally, the aerogel materials or framework of various embodiments of the present invention may also be practiced using slurries or suspensions of airgel particles infiltrated into the OCMF materials described in the various embodiments. In yet another embodiment, various embodiments of the present invention may be practiced using non-particulate aerogel materials produced "in situ" by infiltrating the OCMF materials with various gel precursors in a suitable solvent and subsequently removing the solvent using various methods involving the use of supercritical fluids, either at elevated ambient temperatures and pressures or at subcritical pressures.
[00070] В отдельных вариантах осуществления настоящее изобретение включает армированную композицию аэрогеля или композицию, армированную материалом OCMF, включающие один или несколько - или даже все - из представленных выше признаков и характеристик, включающих различные комбинации и способы их изготовления. [00070] In certain embodiments, the present invention includes a reinforced airgel composition or a composition reinforced with OCMF material, including one or more - or even all - of the above features and characteristics, including various combinations and methods of making them.
[00071] Данные и другие важные цели, преимущества и признаки изобретения станут ясными по мере продвижения раскрытия изобретения. [00071] Data and other important objects, advantages and features of the invention will become clear as the disclosure of the invention progresses.
[00072] В соответствии с этим, изобретение включает признаки или конструкцию, комбинацию или элементы и компоновку частей, которые будут проиллюстрированы на примерах в раскрытии изобретения, представленном ниже в настоящем документе, а объем изобретения будет указываться в формуле изобретения. [00072] Accordingly, the invention includes the features or structure, combination or elements and arrangement of parts which will be exemplified in the disclosure set forth below herein, and the scope of the invention will be set forth in the claims.
[00073] КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ [00073] BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[00074] На фигуре 1 изображаются результаты измерений при использовании термогравиметрического анализа (ТГА) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) для композиции аэрогеля в отсутствие каких-либо добавок, гидрофобной композиции аэрогеля настоящего изобретения, армированной меламиновым пеноматериалом и содержащей приблизительно 120% гидроксида магния, при этом 100% при расчете представляют собой массу диоксида кремния и гидрофобных составляющих композиции аэрогеля (пример 3). [00074] Figure 1 depicts the results of measurements using thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) for an airgel composition in the absence of any additives, a hydrophobic airgel composition of the present invention reinforced with melamine foam and containing approximately 120% magnesium hydroxide, in this case, 100% in the calculation represents the mass of silicon dioxide and hydrophobic components of the airgel composition (example 3).
[00075] На фигуре 2 изображаются результаты измерений при использовании термогравиметрического анализа (ТГА) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) для композиции аэрогеля в отсутствие каких-либо добавок, гидрофобной композиции аэрогеля настоящего изобретения, армированной меламиновым пеноматериалом и содержащей приблизительно 120% галлуазитовой глины, при этом 100% при расчете представляют собой массу диоксида кремния и гидрофобных составляющих композиции аэрогеля (пример 21). [00075] Figure 2 depicts the results of measurements using thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) for an airgel composition in the absence of any additives, a hydrophobic airgel composition of the present invention reinforced with melamine foam and containing approximately 120% halloysite clay, in this case, 100% in the calculation represents the mass of silicon dioxide and hydrophobic components of the airgel composition (example 21).
[00076] ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ [00076] DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
[00077] В следующем далее подробном описании предпочтительных вариантов осуществления проводится обращение к прилагающимся чертежам, которые образуют его часть, и на которых в порядке иллюстрирования демонстрируются конкретные варианты осуществления, при использовании которых изобретение может быть реализовано на практике. Как это должно быть понятным, могут быть использованы и другие варианты осуществления, и без отклонения от объема изобретения могут быть сделаны структурные изменения. [00077] In the following detailed description of preferred embodiments, reference is made to the accompanying drawings, which form a part thereof, and in which, by way of illustration, specific embodiments are shown in which the invention may be practiced. As will be appreciated, other embodiments may be used and structural changes may be made without departing from the scope of the invention.
[00078] В соответствии с использованием в данном описании изобретения и прилагающейся формуле изобретения формы в единственном числе «один», «некий» и «данный» будут включать соответствия во множественном числе, если только содержание ясно не будет диктовать другого. В соответствии с использованием в данном описании изобретения и прилагающейся формуле изобретения термин «или» в общем случае используется в его значении, включающем «и/или», если только контекст не будет ясно диктовать другого. [00078] As used in this specification and the accompanying claims, the singular forms “one,” “a certain,” and “given” will include plural counterparts unless the content clearly dictates otherwise. As used in this specification and the accompanying claims, the term “or” is generally used in its meaning to include “and/or” unless the context clearly dictates otherwise.
[00079] В соответствии с использованием в настоящем документе термин «приблизительно» имеет значение «примерно» или «почти что» и в контексте представленных численных величины или диапазона обозначает±15% от численного значения. В одном варианте осуществления термин «приблизительно» может включать традиционное округление в соответствии со значащими цифрами численной величины. В дополнение к этому, фраза «приблизительно от «х» до «у»» включает фразу «от приблизительно «х» до приблизительно «у»». [00079] As used herein, the term “about” has the meaning of “about” or “almost” and, in the context of the numerical values or ranges presented, means ±15% of the numerical value. In one embodiment, the term “approximately” may include conventional rounding according to significant digits of a numerical value. In addition, the phrase “from about x to about y” includes the phrase “from about x to about y.”
[00080] В соответствии с использованием в настоящем документе термины «композиция» и «композит» используются взаимозаменяемым образом. [00080] As used herein, the terms “composition” and “composite” are used interchangeably.
[00081] Аэрогели представляют собой один класс пористых материалов, имеющих открытые ячейки и включающих каркас из взаимосвязанных структур, при этом соответствующая сетка из пор интегрирована в каркасе, а промежуточная фаза в сетке из пор главным образом образована из газов, таких как воздух. Аэрогели обычно характеризуются низкой плотностью, высокой пористостью, большой площадью удельной поверхности и маленькими размерами пор. Аэрогели можно отличать от других пористых материалов по их физическим и структурным свойствам. [00081] Aerogels are one class of porous materials having open cells and comprising a framework of interconnected structures, wherein a corresponding network of pores is integrated within the framework and the intermediate phase in the network of pores is primarily formed from gases such as air. Aerogels are typically characterized by low density, high porosity, large specific surface area, and small pore sizes. Aerogels can be distinguished from other porous materials by their physical and structural properties.
[00082] В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «аэрогель» или «материал аэрогеля» относятся к гелю, включающему каркас из взаимосвязанных структур, при этом соответствующая сетка из взаимосвязанных пор интегрирована в каркасе, и содержащему газы, такие как воздух, в качестве диспергированной промежуточной среды; и который характеризуется следующими далее физическими и структурными свойствами (в соответствии с испытанием при использовании азотной порозиметрии), приписываемыми аэрогелям: (а) средний диаметр пор в диапазоне от приблизительно 2 нм до приблизительно 100 нм, (b) пористость, составляющая, по меньшей мере, 80% и более, и (с) площадь удельной поверхности, составляющая приблизительно 20 м2/г и более. [00082] In the context of the present disclosure, the terms "aerogel" or "airgel material" refer to a gel comprising a framework of interconnected structures, a corresponding network of interconnected pores integrated within the framework, and containing gases, such as air, as a dispersed intervening agent. environment; and which is characterized by the following physical and structural properties (as tested using nitrogen porosimetry) ascribed to aerogels: (a) an average pore diameter in the range of about 2 nm to about 100 nm, (b) a porosity of at least , 80% or more, and (c) a specific surface area of approximately 20 m 2 /g or more.
[00083] Таким образом, материалы аэрогелей настоящего раскрытия изобретения включают любые аэрогели или другие составы с открытыми ячейками, которые удовлетворяют определяющим элементам, представленным в предшествующих абзацах; в том числе составы, которые в противном случае могут быть отнесены к категории ксерогелей, криогелей, амбигелей, микропористых материалов и тому подобного. [00083] Thus, the aerogel materials of the present disclosure include any aerogels or other open cell compositions that satisfy the defining elements presented in the preceding paragraphs; including formulations that may otherwise be classified as xerogels, cryogels, ambigels, microporous materials and the like.
[00084] Материалы аэрогелей также могут, кроме того, быть охарактеризованы и дополнительными физическими свойствами, включающими: (d) объем пор, составляющий приблизительно 2,0 мл/г и более, в частности, приблизительно 3,0 мл/г и более; (е) плотность, составляющая приблизительно 0,50 г/куб. см и менее, в частности, приблизительно 0,25 г/куб. см и менее; и (f) по меньшей мере, 50% от совокупного объема пор составляющие поры, характеризующиеся диаметром пор в диапазоне между 2 и 50 нм; хотя удовлетворение параметрам данных дополнительных свойств не требуется для характеризации состава в качестве материала аэрогеля. [00084] Aerogel materials may also be characterized by additional physical properties including: (d) pore volume of about 2.0 ml/g or more, in particular about 3.0 ml/g or more; (f) a density of approximately 0.50 g/cc. cm or less, in particular approximately 0.25 g/cc. cm or less; and (f) at least 50% of the total pore volume comprises pores having a pore diameter in the range between 2 and 50 nm; although satisfaction of these additional properties is not required to characterize the composition as an airgel material.
[00085] В контексте настоящего раскрытия изобретения термин «методики инновационных переработки и экстрагирования» относится к способам замещения жидкой промежуточной фазы в материале влажного геля газом, таким как воздух, по варианту, который стимулирует маленькое схлопывание пор и низкую усадку для структуры каркаса геля. Методики высушивания, такие как выпаривание при давлении окружающей среды, зачастую стимулируют возникновение больших капиллярных давлений и других ограничений по массопереносу на поверхности раздела жидкость-пар выпариваемой или удаляемой промежуточной фазы. Большие капиллярные силы, генерируемые в результате выпаривания или удаления жидкости, могут стимулировать возникновение значительных усадки пор и схлопывания каркаса в материале геля. Использование методик инновационных переработки и экстрагирования во время экстрагирования жидкой промежуточной фазы уменьшает неблагоприятные воздействия капиллярных сил на поры и каркас геля во время жидкостного экстрагирования (также обозначаемого терминами «удаление растворителя» или «высушивание»). [00085] As used herein, the term “innovative processing and extraction techniques” refers to methods of replacing a liquid intermediate phase in a wet gel material with a gas, such as air, in a manner that promotes low pore collapse and low shrinkage for the gel framework structure. Drying techniques such as ambient evaporation often introduce high capillary pressures and other mass transfer limitations at the liquid-vapor interface of the intermediate phase being evaporated or removed. Large capillary forces generated as a result of evaporation or removal of liquid can stimulate the occurrence of significant pore shrinkage and collapse of the framework in the gel material. The use of innovative processing and extraction techniques during liquid intermediate phase extraction reduces the adverse effects of capillary forces on the pores and gel framework during liquid extraction (also referred to as "solvent removal" or "drying").
[00086] В определенных вариантах осуществления в методике инновационных переработки и экстрагирования используют близкие к критическим или сверхкритические текучие среды или близкие к критическим или сверхкритические условия экстрагирования жидкой промежуточной фазы из материала влажного геля. Это может быть осуществлено в результате удаления жидкой промежуточной фазы из геля вблизи или выше критической точки для жидкости или смеси из жидкостей. Для оптимизирования технологического процесса экстрагирования при использовании близкой к критической или сверхкритической текучей среды могут быть использованы совместные растворители и обмены растворителей. [00086] In certain embodiments, the innovative processing and extraction techniques utilize near-critical or supercritical fluids or near-critical or supercritical conditions to extract the liquid intermediate phase from the wet gel material. This may be accomplished by removing the liquid intermediate phase from the gel near or above the critical point for the liquid or mixture of liquids. To optimize the extraction process when using a near-critical or supercritical fluid, co-solvents and solvent exchanges can be used.
[00087] В определенных вариантах осуществления методика инновационных переработки и экстрагирования включает модифицирование каркаса геля для уменьшения необратимых воздействий капиллярных давлений и других ограничений по массопереносу на поверхности раздела жидкость-пар. Данный вариант осуществления может включать обработку каркаса геля гидрофобизирующим агентом или другими функционализующими агентами, которые дают возможность каркасу геля противостоять воздействию или восстанавливаться после воздействия любых схлопывающих сил во время жидкостного экстрагирования, проводимого ниже критической точки для жидкой промежуточной фазы. Данный вариант осуществления также может включать введение функциональных групп или элементов каркаса, которые обеспечивают получение модуля каркаса, который является достаточно высоким для противостояния воздействию или восстановления после воздействия схлопывающих сил во время жидкостного экстрагирования, проводимого ниже критической точки для жидкой промежуточной фазы. [00087] In certain embodiments, the innovative processing and extraction technique involves modifying the gel framework to reduce the irreversible effects of capillary pressures and other mass transfer limitations at the liquid-vapor interface. This embodiment may include treating the gel framework with a hydrophobizing agent or other functionalizing agents that enable the gel framework to withstand or recover from any collapsing forces during liquid extraction performed below the critical point for the liquid intermediate phase. This embodiment may also include the introduction of functional groups or scaffold elements that provide a scaffold modulus that is high enough to withstand or recover from collapsing forces during liquid extraction performed below the critical point for the liquid intermediate phase.
[00088] В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «каркас» или «структура каркаса» относятся к сетке из взаимосвязанных олигомеров, полимеров или частиц, которые образуют твердую структуру материала. В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «каркас аэрогеля» или «структура каркаса аэрогеля» относятся к сетке из взаимосвязанных олигомеров, полимеров или коллоидальных частиц, которые образуют твердую структуру геля или аэрогеля. Полимеры или частицы, которые составляют структуру каркаса аэрогеля, обычно имеют диаметр, составляющий приблизительно 100 ангстремов. Однако, структуры каркаса настоящего раскрытия изобретения также могут включать сетки из взаимосвязанных олигомеров, полимеров или коллоидальных частиц, характеризующихся всеми размерами диаметров, которые образуют твердую структуру в материале, таком как гель или аэрогель. Кроме того, термины «аэрогель на основе диоксида кремния» или «каркас аэрогеля на основе диоксида кремния» относятся к каркасу аэрогеля, в котором диоксид кремния составляет, по меньшей мере, 50% (масс.) от олигомеров, полимеров или коллоидальных частиц, которые образуют твердую структуру каркаса в геле или аэрогеле. [00088] As used herein, the terms “framework” or “framework structure” refer to a network of interconnected oligomers, polymers, or particles that form a solid structure of the material. As used herein, the terms “airgel framework” or “airgel framework structure” refer to a network of interconnected oligomers, polymers, or colloidal particles that form a solid gel or aerogel structure. The polymers or particles that make up the airgel framework typically have a diameter of approximately 100 angstroms. However, the framework structures of the present disclosure may also include networks of interconnected oligomers, polymers or colloidal particles of all diameter sizes that form a solid structure in a material such as a gel or airgel. In addition, the terms “silica aerogel” or “silica airgel framework” refer to an airgel framework in which silica constitutes at least 50% by weight of the oligomers, polymers or colloidal particles that form a solid framework structure in a gel or aerogel.
[00089] В контексте настоящего раскрытия изобретения термин «композиция аэрогеля» относится к любому композитному материалу, который включает материал аэрогеля в качестве компонента композита. Примеры композиций аэрогеля включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: фиброармированные композиты аэрогелей; композиты аэрогелей, которые включают добавленные элементы, такие как замутнители; композиты аэрогелей, армированные макропористыми каркасами с открытыми ячейками; композиты аэрогель-полимер; и композитные материалы, которые вводят частички, частицы, гранулы, бисерины или порошки аэрогеля в твердый или полутвердый материал, такой как связующие, смолы, цементы, пеноматериалы, полимеры или подобные твердые материалы. Композиции аэрогелей в общем случае получают после удаления растворителя из различных материалов гелей, раскрытых в данном изобретении. Композиции аэрогелей, полученные таким образом, могут, кроме того, быть подвергнуты дополнительным переработке или обработке. Различные материалы геля также могут быть подвергнуты дополнительным переработке или обработке, другим образом известным или подходящим для использования на современном уровне техники, до проведения удаления растворителя (или жидкостного экстрагирования или высушивания). [00089] As used herein, the term “airgel composition” refers to any composite material that includes an airgel material as a component of the composite. Examples of airgel compositions include, but are not limited to: fiber reinforced aerogel composites; aerogel composites that include added elements such as opacifiers; aerogel composites reinforced with open-cell macroporous scaffolds; airgel-polymer composites; and composite materials that incorporate particles, particles, granules, beads or airgel powders into solid or semi-solid material such as binders, resins, cements, foams, polymers or similar solid materials. Aerogel compositions are generally prepared after removal of solvent from the various gel materials disclosed in this invention. The aerogel compositions obtained in this manner may further be subjected to further processing or processing. The various gel materials may also be subjected to further processing or processing otherwise known or suitable for use in the art prior to solvent removal (or liquid extraction or drying).
[00090] В контексте настоящего раскрытия изобретения термин «монолитный» относится к материалам аэрогеля, у которых основная часть (по массе) аэрогеля, включенного в материал или композицию аэрогеля, имеет вид единой взаимосвязанной наноструктуры аэрогеля. Монолитные материалы аэрогеля включают материалы аэрогеля, которые первоначально получают имеющими единую взаимосвязанную наноструктуру геля или аэрогеля, но которые впоследствии раскалывают, разбивают или сегментируют для получения неединых наноструктур аэрогеля. Монолитные материалы аэрогеля отличаются от дисперсных материалов аэрогеля. Термин «дисперсный материал аэрогеля» относится к материалам аэрогеля, у которых основная часть (по массе) аэрогеля, включенного в материал аэрогеля, имеет вид частичек, частиц, гранул, бисерин или порошков, которые могут быть объединены или спрессованы друг с другом, но у которых отсутствует взаимосвязанная наностуктура аэрогеля между отдельными частицами. [00090] As used herein, the term “monolithic” refers to airgel materials in which the majority (by weight) of the airgel included in the airgel material or composition is in the form of a single interconnected airgel nanostructure. Monolithic airgel materials include airgel materials that are initially produced having a single interconnected gel or airgel nanostructure, but which are subsequently cleaved, broken or segmented to produce non-uniform airgel nanostructures. Monolithic airgel materials are different from dispersed airgel materials. The term "particulate airgel material" refers to airgel materials in which the majority (by weight) of the airgel included in the airgel material is in the form of particles, particles, granules, beads or powders that can be combined or pressed together, but which lack an interconnected airgel nanostructure between individual particles.
[00091] В контексте настоящего раскрытия изобретения термин «влажный гель» относится к гелю, у которого подвижная промежуточная фаза в сетке из взаимосвязанных пор главным образом образована из жидкости, такой как обыкновенный растворитель, сжиженные газы, подобные жидкому диоксиду углерода, или их комбинации. Аэрогели обычно требуют первоначального производства влажного геля со следующими далее инновационными переработкой и экстрагированием для замещения подвижной промежуточной жидкости в геле воздухом. Примеры влажных гелей включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: алкогели, гидрогели, кетогели, карбоногели и любые другие влажные гели, известные для специалистов в соответствующей области техники. [00091] In the context of the present disclosure, the term “wet gel” refers to a gel in which the mobile intermediate phase in a network of interconnected pores is primarily formed from a liquid, such as a common solvent, liquefied gases like liquid carbon dioxide, or combinations thereof. Aerogels typically require the initial production of a wet gel, followed by innovative processing and extraction to replace the mobile intermediate liquid in the gel with air. Examples of wet gels include, but are not limited to: alcohols, hydrogels, ketogels, carbonogels, and any other wet gels known to those skilled in the art.
[00092] Композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения могут включать армированные композиции аэрогелей. В контексте настоящего раскрытия изобретения термин «армированная композиция аэрогеля» относится к композициям аэрогелей, включающим армирующую фазу в материале аэрогеля, где армирующая фаза не представляет собой часть самого каркаса аэрогеля. Армирующая фаза может представлять собой любой материал, который придает материалу аэрогеля увеличенные гибкость, упругость, способность принимать нужную форму или стабильность структуры. Примеры хорошо известных армирующих материалов включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: армирующие материалы макропористого каркаса с открытыми ячейками, армирующие материалы макропористого каркаса с закрытыми ячейками, мембраны с открытыми ячейками, сотовые армирующие материалы, полимерные армирующие материалы и волокнистые армирующие материалы, такие как дискретные волокна, тканые материалы, нетканые материалы, иглопробивные нетканые материалы, ватины, полотна, маты и войлоки. [00092] The aerogel compositions of the present disclosure may include reinforced aerogel compositions. As used herein, the term “reinforced airgel composition” refers to aerogel compositions comprising a reinforcing phase in the airgel material, where the reinforcing phase is not part of the airgel framework itself. The reinforcing phase can be any material that imparts increased flexibility, resiliency, shape-forming or structural stability to the airgel material. Examples of well-known reinforcement materials include, but are not limited to: open cell macroporous frame reinforcements, closed cell macroporous frame reinforcements, open cell membranes, honeycomb reinforcements, polymeric reinforcements, and fibrous reinforcements such as discrete fibers, woven materials, non-woven materials, needle-punched non-woven materials, battings, linens, mats and felts.
[00093] Армированные композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения могут включать композиции аэрогелей, армированные материалами макропористого каркаса с открытыми ячейками. В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «макропористый каркас с открытыми ячейками» или «OCMF» относятся к пористому материалу, включающему каркас из взаимосвязанных структур, характеризующихся по существу однородной композицией, при этом соответствующая сетка из взаимосвязанных пор интегрирована в каркасе; и который характеризуется средним диаметром пор в диапазоне от приблизительно 10 мкм до приблизительно 700 мкм. Такой средний диаметр пор может быть измерен при использовании известных методик, включающих нижеследующее, но не ограничивающихся только этим: микроскопия с оптическим анализом. Таким образом, материалы OCMF настоящего раскрытия изобретения включают любые материалы с открытыми ячейками, которые удовлетворяют определяющим элементам, представленным в данном абзаце, в том числе составы, которые в противном случае могут быть отнесены к категории пеноматериалов, пенообразных материалов, макропористых материалов и тому подобного. Материалы OCMF можно отличить от материалов, включающих каркас из взаимосвязанных структур, которые демонстрируют наличие объема полостей в каркасе, и которые не характеризуются однородной композицией, таких как скопления из волокон и связующих, демонстрирующие наличие объема полостей в волокнистой матрице. [00093] Reinforced aerogel compositions of the present disclosure may include aerogel compositions reinforced with open cell macroporous framework materials. As used herein, the terms "open cell macroporous framework" or "OCMF" refer to a porous material comprising a framework of interconnected structures characterized by a substantially uniform composition, wherein a corresponding network of interconnected pores is integrated within the framework; and which is characterized by an average pore diameter ranging from about 10 μm to about 700 μm. This average pore diameter can be measured using known techniques including, but not limited to: microscopy with optical analysis. Thus, the OCMF materials of the present disclosure include any open cell materials that satisfy the defining elements presented in this paragraph, including compositions that may otherwise be classified as foams, foam materials, macroporous materials, and the like. OCMF materials can be distinguished from materials that include a framework of interlocking structures that demonstrate the presence of volume of cavities in the framework, and which are not characterized by a homogeneous composition, such as aggregations of fibers and binders, demonstrating the presence of volume of voids in the fibrous matrix.
[00094] В контексте настоящего раскрытия изобретения термин «по существу однородная композиция» относится к однородности композиции упомянутого материала в пределах 10%-ного допуска. [00094] In the context of the present disclosure, the term “substantially homogeneous composition” refers to the uniformity of the composition of said material within a 10% tolerance.
[00095] В контексте настоящего раскрытия изобретения термин «композиция аэрогеля, армированная материалом OCMF» относится к армированной композиции аэрогеля, включающей материал макропористого каркаса с открытыми ячейками в качестве армирующей фазы. Материалы OCMF, подходящие для использования в настоящем раскрытии изобретения, включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: материалы OCMF, полученные из органических полимерных материалов. Примеры включают материалы OCMF, полученные из полиолефинов, полиуретанов, фенольных материалов, меламинового материала, ацетата целлюлозы и полистирола. В контексте настоящего раскрытия изобретения термин «органический материал OCMF» относится к материалам OCMF, включающим каркас, образованный главным образом из органических полимерных материалов. В определенных вариантах осуществления также предпочитаются материалы OCMF, полученные из меламина или меламиновых производных. В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «меламиновый материал OCMF» или «материал OCMF на меламиновой основе» относятся к органическим материалам OCMF, включающим каркас, образованный главным образом из полимерных материалов, произведенных от введения меламина в реакцию с конденсационным агентом, таким как формальдегид. Примеры материалов OCMF, полученных из меламина или меламиновых производных для использования в настоящем раскрытии изобретения, представлены в патентах США №№ 8546457, 4666948 и WO 2001/094436. Термин «неорганический материал OCMF» относится к материалам OCMF, включающим каркас, образованный главным образом из неорганических материалов. Примеры неорганических материалов OCMF включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: цементные материалы, гипс и силикат кальция. [00095] As used herein, the term “OCMF-reinforced airgel composition” refers to a reinforced airgel composition comprising an open-cell macroporous framework material as the reinforcing phase. OCMF materials suitable for use in the present disclosure include, but are not limited to: OCMF materials derived from organic polymeric materials. Examples include OCMF materials derived from polyolefins, polyurethanes, phenolic materials, melamine material, cellulose acetate and polystyrene. In the context of the present disclosure, the term "organic OCMF material" refers to OCMF materials including a framework formed primarily from organic polymeric materials. In certain embodiments, OCMF materials derived from melamine or melamine derivatives are also preferred. In the context of the present disclosure, the terms "melamine OCMF material" or "melamine-based OCMF material" refer to organic OCMF materials comprising a framework formed primarily from polymeric materials produced by reacting melamine with a condensation agent such as formaldehyde. Examples of OCMF materials derived from melamine or melamine derivatives for use in the present disclosure are presented in US Patent Nos. 8546457, 4666948 and WO 2001/094436. The term "inorganic OCMF material" refers to OCMF materials comprising a framework formed primarily from inorganic materials. Examples of inorganic OCMF materials include, but are not limited to: cementitious materials, gypsum, and calcium silicate.
[00096] В контексте настоящего изобретения термин «пеноматериал» относится к материалу, включающему каркас из взаимосвязанных полимерных структур, характеризующихся по существу однородной композицией, при этом соответствующая сетка или скопление из пор интегрированы в каркасе, и который получают в результате диспергирования определенной доли газа в виде пузырьков в жидкости или вспененном материале смолы таким образом, чтобы пузырьки газа удерживались бы в виде пор по мере затвердевания вспененного материала с образованием твердой структуры. В общем случае пеноматериалы могут быть получены при использовании широкого спектра технологических процессов - смотрите, например, патенты США №№ 6,147,134; 5,889,071; 6,187,831; и 5,229,429. Таким образом, вспененные материалы настоящего раскрытия изобретения включают любые материалы, которые удовлетворяют определяющим элементам, представленным в данном абзаце, в том числе составы, которые в противном случае могут быть отнесены к категории материалов OCMF, макропористых материалов и тому подобного. Пеноматериалы в соответствии с определением в настоящем изобретении могут относиться к типам термопластов, эластомеров и термореактопластов (дуромеров). [00096] In the context of the present invention, the term "foam" refers to a material comprising a framework of interlocking polymeric structures characterized by a substantially uniform composition, with a corresponding network or array of pores integrated into the framework, and which is obtained by dispersing a certain proportion of gas in form of bubbles in a liquid or resin foam so that the gas bubbles are retained as pores as the foam cures to form a solid structure. In general, foams can be produced using a wide range of technological processes - see, for example, US patent Nos. 6,147,134; 5,889,071; 6,187,831; and 5,229,429. Thus, the foam materials of the present disclosure include any materials that satisfy the defining elements presented in this paragraph, including compositions that might otherwise be classified as OCMF materials, macroporous materials, and the like. Foams as defined herein may be of the thermoplastic, elastomer, and thermoset (duromer) types.
[00097] Поры в твердом каркасе также могут быть обозначены термином «ячейки». Ячейки могут быть разделены стенками или мембранами ячеек, что создает скопление из независимых закрытых ячеек в пористом материале. Термин «закрытая ячейка» относится к пористым материалам, у которых, по меньшей мере, 50% от объема пор соответствуют [по существу] изолированным ячейкам, ограниченным мембранами или стенками. Ячейки в материале также могут быть взаимосвязаны в результате открытия ячеек, что создает сетку из взаимосвязанных открытых пор в материале. Термин «открытая ячейка» относится к пористым материалам, у которых, по меньшей мере, 50% от объема пор соответствуют открытым ячейкам. Материал с открытыми ячейками может включать сетчатый материал с открытыми ячейками, несетчатый материал с открытыми ячейками или их комбинацию. Сетчатые материалы являются материалами с открытыми ячейками, произведенными при использовании технологического процесса создания сетки, при котором исключают или прокалывают мембраны ячеек в пористом материале. Сетчатые материалы обычно характеризуются большей концентрацией открытых ячеек, чем несетчатые материалы, но имеют тенденцию к большим дороговизне и затруднительности производства. В общем случае ни один пористый материал не обнаруживает наличия исключительно одного типа структуры ячеек (открытые ячейки или закрытые ячейки). Пористые материалы могут быть изготовлены при использовании широкого спектра технологических процессов, включающих технологические процессы производства пеноматериалов, представленных в патентах США №№ 6147134, 5889071, 6187831, 5229429, 4454248 и патентной заявке США № 20070213417. [00097] Pores in a solid framework may also be referred to as "cells". Cells may be separated by cell walls or membranes, which creates a cluster of independent closed cells in a porous material. The term "closed cell" refers to porous materials in which at least 50% of the pore volume corresponds to [substantially] isolated cells bounded by membranes or walls. Cells in a material can also be interconnected by opening the cells, which creates a network of interconnected open pores in the material. The term "open cell" refers to porous materials in which at least 50% of the pore volume corresponds to open cells. The open cell material may include an open cell mesh material, a non-mesh open cell material, or a combination thereof. Mesh materials are open-cell materials produced using a mesh manufacturing process that eliminates or punctures cell membranes in a porous material. Mesh materials generally have a higher concentration of open cells than non-mesh materials, but tend to be more expensive and difficult to produce. In general, no porous material exhibits exclusively one type of cell structure (open cell or closed cell). Porous materials can be manufactured using a wide range of manufacturing processes, including the foam manufacturing processes described in US Patent Nos. 6147134, 5889071, 6187831, 5229429, 4454248 and US Patent Application No. 20070213417.
[00098] В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «пласт аэрогеля» или «композиция пласта аэрогеля» относятся к композициям аэрогелей, армированным непрерывным листом армирующего материала. Композиции пластов аэрогелей можно отличить от других армированных композиций аэрогелей, которые являются армированными ненепрерывным армирующим материалом, таким как отдельные агломераты или комки армирующих материалов. Композиции пластов аэрогелей являются в особенности хорошо подходящими для использования в областях применения, требующих наличия гибкости, поскольку они в очень большой степени способны принимать нужную форму и могут быть использованы подобно пласту для покрытия поверхностей, имеющих простую или сложную геометрию, при одновременном также сохранении превосходных теплоизоляционных свойств аэрогелей. [00098] As used herein, the terms “airgel sheet” or “airgel sheet composition” refer to aerogel compositions reinforced with a continuous sheet of reinforcing material. Aerogel sheet compositions can be distinguished from other reinforced aerogel compositions, which are reinforced with non-continuous reinforcing material, such as individual agglomerates or lumps of reinforcing material. Aerogel sheet compositions are particularly well suited for use in applications requiring flexibility as they are highly shape-shifting and can be used like a sheet to cover surfaces having simple or complex geometries, while also maintaining excellent thermal insulation properties. properties of aerogels.
[00099] В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «гибкий» и «гибкость» относятся к способности материала или композиции аэрогеля гнуться или изгибаться при отсутствии макроструктурного разрушения. Композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения способны гнуться на, по меньшей мере, 5°, по меньшей мере, 25°, по меньшей мере, 45°, по меньшей мере, 65° или, по меньшей мере, 85°, при отсутствии макроскопического разрушения; и/или характеризуются радиусом изгибания, составляющим менее, чем 4 фута (1,219 метра), менее, чем 2 фута (0,610 метра), менее, чем 1 фут (0,305 метра), менее, чем 6 дюймов (0,152 метра), менее, чем 3 дюйма (0,076 метра), менее, чем 2 дюйма (0,051 метра), менее, чем 1 дюйм (0,025 метра) или менее, чем 1/2 дюйма (0,013 метра), при отсутствии макроскопического разрушения. Подобным образом, термины «высокогибкий» или «высокогибкость» относятся к материалам или композициям аэрогелей, способным гнуться на, по меньшей мере, 90° и/или характеризоваться радиусом изгибания, составляющим менее, чем 1/2 дюйма (0,013 метра), при отсутствии макроскопического разрушения. Кроме того, термины «по классификации гибкий» и «по классификации относящийся к гибким» относятся к материалам или композициям аэрогелей, которые по классификации могут быть относящимися к гибким в соответствии с документом ASTM C1101 (ASTM International, West Conshohocken, PA). [00099] In the context of the present disclosure, the terms “flexible” and “flexibility” refer to the ability of a material or airgel composition to bend or flex without macrostructural failure. The aerogel compositions of the present disclosure are capable of bending at least 5°, at least 25°, at least 45°, at least 65°, or at least 85°, without macroscopic failure; and/or have a bend radius of less than 4 feet (1.219 meters), less than 2 feet (0.610 meters), less than 1 foot (0.305 meters), less than 6 inches (0.152 meters), less than less than 3 inches (0.076 meters), less than 2 inches (0.051 meters), less than 1 inch (0.025 meters), or less than 1/2 inch (0.013 meters), in the absence of macroscopic failure. Similarly, the terms “highly flexible” or “highly flexible” refer to materials or aerogel compositions capable of bending through at least 90° and/or having a bend radius of less than 1/2 inch (0.013 meters), in the absence of macroscopic destruction. In addition, the terms “classified as flexible” and “classified as flexible” refer to materials or aerogel compositions that may be classified as flexible in accordance with ASTM C1101 (ASTM International, West Conshohocken, PA).
[000100] Композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения могут быть гибкими, высокогибкими и/или по классификации гибкими. Композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения также могут быть драпируемыми. В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «драпируемый» и «драпируемость» относятся к способности материала или композиции аэрогеля гнуться или изгибаться на 90° и более при радиусе кривизны, составляющем приблизительно 4 дюйма (0,102 метра) и менее, при отсутствии макроскопического разрушения. Материалы или композиции аэрогелей, соответствующие определенным вариантам осуществления настоящего изобретения, являются гибкими таким образом, что композиция является нежесткой и может быть нанесена и принять нужную форму на трехмерных поверхностях или предметах или предварительно сформована в виде определенного спектра профилей и конфигураций для упрощения установки или нанесения. [000100] The aerogel compositions of the present disclosure may be flexible, highly flexible, and/or classified as flexible. The aerogel compositions of the present disclosure may also be drapeable. As used herein, the terms “drape” and “drapeability” refer to the ability of a material or airgel composition to flex or flex 90° or more over a radius of curvature of approximately 4 inches (0.102 meters) or less without macroscopic failure. The aerogel materials or compositions of certain embodiments of the present invention are flexible such that the composition is non-rigid and can be applied and shaped onto three-dimensional surfaces or objects or preformed into a range of profiles and configurations for ease of installation or application.
[000101] В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «добавка» или «добавленный элемент» относятся к материалам, которые могут быть добавлены к композиции аэрогеля до, во время или после производства аэрогеля. Добавки могут быть добавлены для изменения или улучшения желательных свойств аэрогеля или для препятствования реализации нежелательных свойств аэрогеля. Добавки обычно добавляют к материалу аэрогеля либо до гелеобразования в жидкость предшественника, либо во время гелеобразования в материал в переходном состоянии, либо после гелеобразования в твердый или полутвердый материал. Примеры добавок включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: микроволокна, наполнители, армирующие агенты, стабилизаторы, загустители, эластичные соединения, замутнители, окрашивающие или пигментационные соединения, соединения, поглощающие излучение, соединения, отражающие излучение, добавки, соответствующие классу пожарной безопасности, противокоррозионные ингибиторы, теплопроводящие компоненты, материалы с изменяемыми фазовыми состояниями, регуляторы значений рН, регуляторы окислительно-восстановительного состояния, средства защиты от НCN, средства защиты от отработавших газов, электропроводящие соединения, электродиэлектрические соединения, магнитные соединения, компоненты, блокирующие радиолокацию, затвердители, противоусадочные агенты и другие добавки к аэрогелю, известные для специалистов в соответствующей области техники. [000101] As used herein, the terms “additive” or “added element” refer to materials that may be added to the airgel composition before, during, or after production of the airgel. Additives may be added to change or improve the desired properties of the airgel or to prevent undesirable properties of the airgel from occurring. Additives are typically added to the airgel material either before gelation into a precursor liquid, during gelation into a transition state material, or after gelation into a solid or semi-solid material. Examples of additives include, but are not limited to: microfibers, fillers, reinforcing agents, stabilizers, thickeners, elastic compounds, opacifiers, coloring or pigmentation compounds, radiation absorbing compounds, radiation reflecting compounds, fire rated additives, anti-corrosion inhibitors, thermally conductive components, phase change materials, pH regulators, redox regulators, HCN protectants, exhaust gas protectants, electrically conductive compounds, electrical dielectric compounds, magnetic compounds, radar blocking components, hardeners, anti-shrink agents and other airgel additives known to those skilled in the relevant field of technology.
[000102] В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «теплопроводность» и «ТП» относятся к результату измерения способности материала или композиции переносить тепло между двумя поверхностями на любой стороне материала или композиции при наличии разности температур между двумя поверхностями. Теплопроводность, говоря конкретно, измеряют в виде тепловой энергии, переносимой в единицу времени через единичную площадь поверхности и поделенной на разность температур. Ее обычно регистрируют в единицах системы СИ в виде мВт/м*К (милливатты при расчете на один метр * градус Кельвина). Теплопроводность материала может быть определена при использовании методов испытаний, известных на современном уровне техники, включающих нижеследующее, но не ограничивающихся только этим: Test Method for Steady-State Thermal Transmission Properties by Means of the Heat Flow Meter Apparatus (ASTM C518, ASTM International, West Conshohocken, PA); Test Method for Steady-State Heat Flux Measurements and Thermal Transmission Properties by Means of the Guarded-Hot-Plate Apparatus (ASTM C177, ASTM International, West Conshohocken, PA); Test Method for Steady-State Heat Transfer Properties of Pipe Insulation (ASTM C335, ASTM International, West Conshohocken, PA); Thin Heater Thermal Conductivity Test (ASTM C1114, ASTM International, West Conshohocken, PA); Determination of thermal resistance by means of guarded hot plate and heat flow meter methods (EN 12667, British Standards Institution, United Kingdom); или Determination of steady-state thermal resistance and related properties - Guarded hot plate apparatus (ISO 8203, International Organization for Standardization, Switzerland). Как это должно быть понятным в контексте настоящего раскрытия изобретения, и если только не будет однозначно утверждаться другого, вследствие получения в результате использования различных методов, возможно, различных результатов результаты измерений теплопроводности будут получать в соответствии со стандартом ASTM С518 (Test Method for Steady-State Thermal Transmission Properties by Means of the Heat Flow Meter Apparatus) при температуре, составляющей приблизительно 37,5°С, при атмосферном давлении в окружающей среде и при сжимающей нагрузке, составляющей приблизительно 2 фунт/дюйм2 (138 кПа). Результаты измерений, приведенные в соответствии с документом ASTM C518, обычно хорошо коррелируются с любыми результатами измерений, полученными в соответствии с документом EN 12667, при любом уместном подстраивании к сжимающей нагрузке. В определенных вариантах осуществления материалы или композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения характеризуются теплопроводностью, составляющей приблизительно 40 мВт/м-К и менее, приблизительно 30 мВт/м-К и менее, приблизительно 25 мВт/м-К и менее, приблизительно 20 мВт/м-К и менее, приблизительно 18 мВт/м-К и менее, приблизительно 16 мВт/м-К и менее, приблизительно 14 мВт/м-К и менее, приблизительно 12 мВт/м-К и менее, приблизительно 10 мВт/м-К и менее, приблизительно 5 мВт/м-К и менее или находящейся в диапазоне между любыми двумя из данных значений. [000102] As used herein, the terms "thermal conductivity" and "TC" refer to a measurement of the ability of a material or composition to transfer heat between two surfaces on either side of the material or composition when there is a temperature difference between the two surfaces. Thermal conductivity, specifically, is measured as the thermal energy transferred per unit time across a unit surface area divided by the temperature difference. It is usually recorded in SI units as mW/m*K (milliwatts per meter * degree Kelvin). The thermal conductivity of a material can be determined using test methods known in the art, including, but not limited to: Test Method for Steady-State Thermal Transmission Properties by Means of the Heat Flow Meter Apparatus (ASTM C518, ASTM International, West Conshohocken, PA); Test Method for Steady-State Heat Flux Measurements and Thermal Transmission Properties by Means of the Guarded-Hot-Plate Apparatus (ASTM C177, ASTM International, West Conshohocken, PA); Test Method for Steady-State Heat Transfer Properties of Pipe Insulation (ASTM C335, ASTM International, West Conshohocken, PA); Thin Heater Thermal Conductivity Test (ASTM C1114, ASTM International, West Conshohocken, PA); Determination of thermal resistance by means of guarded hot plate and heat flow meter methods (EN 12667, British Standards Institution, United Kingdom); or Determination of steady-state thermal resistance and related properties - Guarded hot plate apparatus (ISO 8203, International Organization for Standardization, Switzerland). As is to be understood in the context of the present disclosure, and unless otherwise expressly stated, due to the use of different methods, it is possible that different results may be obtained, thermal conductivity measurements will be obtained in accordance with ASTM C518 (Test Method for Steady-State). Thermal Transmission Properties by Means of the Heat Flow Meter Apparatus) at a temperature of approximately 37.5°C, ambient atmospheric pressure and a compressive load of approximately 2 psi (138 kPa). Measurement results reported in accordance with ASTM C518 generally correlate well with any measurement results obtained in accordance with EN 12667, with any appropriate adjustment to compressive load. In certain embodiments, the aerogel materials or compositions of the present disclosure have a thermal conductivity of about 40 mW/m-K or less, about 30 mW/m-K or less, about 25 mW/m-K or less, about 20 mW/m -K or less, approximately 18 mW/m-K or less, approximately 16 mW/m-K or less, approximately 14 mW/m-K or less, approximately 12 mW/m-K or less, approximately 10 mW/m -K or less, approximately 5 mW/m-K or less, or between any two of these values.
[000103] Результаты измерений теплопроводности также могут быть получены при температуре, составляющей приблизительно 10°С, при атмосферном давлении в условиях сжатия. Результаты измерений теплопроводности при 10°С в общем случае являются на 0,5-0,7 мВт/м-К меньшими, чем соответствующие результаты измерений теплопроводности при 37,5°С. В определенных вариантах осуществления материалы или композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения характеризуются теплопроводностью при 10°С, составляющей приблизительно 40 мВт/м-К и менее, приблизительно 30 мВт/м-К и менее, приблизительно 25 мВт/м-К и менее, приблизительно 20 мВт/м-К и менее, приблизительно 18 мВт/м-К и менее, приблизительно 16 мВт/м-К и менее, приблизительно 14 мВт/м-К и менее, приблизительно 12 мВт/м-К и менее, приблизительно 10 мВт/м-К и менее, приблизительно 5 мВт/м-К и менее или находящейся в диапазоне между любыми двумя из данных значений. [000103] Thermal conductivity measurements can also be obtained at a temperature of approximately 10°C at atmospheric pressure under compression conditions. The results of thermal conductivity measurements at 10°C are generally 0.5-0.7 mW/m-K less than the corresponding results of thermal conductivity measurements at 37.5°C. In certain embodiments, the aerogel materials or compositions of the present disclosure have a thermal conductivity at 10°C of about 40 mW/m-K or less, about 30 mW/m-K or less, about 25 mW/m-K or less, about 20 mW/m-K or less, approximately 18 mW/m-K or less, approximately 16 mW/m-K or less, approximately 14 mW/m-K or less, approximately 12 mW/m-K or less, approximately 10 mW/m-K or less, approximately 5 mW/m-K or less, or between any two of these values.
[000104] В контексте настоящего раскрытия изобретения термин «плотность» относится к результату измерения массы при расчете на единицу объема для материала или композиции аэрогеля. Термин «плотность» в общем случае относится к кажущейся плотности для материала аэрогеля, а также к насыпной плотности для композиции аэрогеля. Плотность обычно регистрируют в виде кг/м3 или г/куб. см. Плотность для материала или композиции аэрогеля может быть определена при использовании методов, известных на современном уровне техники, включающих нижеследующее, но не ограничивающихся только этим: Standard Test Method for Dimensions and Density of Preformed Block and Board-Type Thermal Insulation (ASTM C303, ASTM International, West Conshohocken, PA); Standard Test Methods for Thickness and Density of Blanket or Batt Thermal Insulations (ASTM C167, ASTM International, West Conshohocken, PA); Determination of the apparent density of preformed pipe insulation (EN 13470, British Standards Institution, United Kingdom); или Determination of the apparent density of preformed pipe insulation (ISO 18098, International Organization for Standardization, Switzerland). Как это должно быть понятным в контексте настоящего раскрытия изобретения, вследствие получения в результате использования различных методов, возможно, различных результатов результаты измерений плотности будут получать в соответствии со стандартом ASTM С167 (Standard Test Methods for Thickness and Density of Blanket or Batt Thermal Insulations) при сжатии 2 фунт/дюйм2 (138 кПа) для измерения толщины, если только не будет утверждаться другого. В определенных вариантах осуществления материалы или композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения характеризуются плотностью, составляющей приблизительно 0,60 г/куб. см и менее, приблизительно 0,50 г/куб. см и менее, приблизительно 0,40 г/куб. см и менее, приблизительно 0,30 г/куб. см и менее, приблизительно 0,25 г/куб. см и менее, приблизительно 0,20 г/куб. см и менее, приблизительно 0,18 г/куб. см и менее, приблизительно 0,16 г/куб. см и менее, приблизительно 0,14 г/куб. см и менее, приблизительно 0,12 г/куб. см и менее, приблизительно 0,10 г/куб. см и менее, приблизительно 0,05 г/куб. см и менее, приблизительно 0,01 г/куб. см и менее или находящейся в диапазоне между любыми двумя из данных значений. [000104] In the context of the present disclosure, the term “density” refers to the measurement of mass per unit volume of an airgel material or composition. The term "density" generally refers to the apparent density for the airgel material as well as the bulk density for the airgel composition. Density is usually recorded as kg/m 3 or g/cu. see Density for an airgel material or composition can be determined using methods known in the art, including, but not limited to: Standard Test Method for Dimensions and Density of Preformed Block and Board-Type Thermal Insulation (ASTM C303, ASTM International, West Conshohocken, PA); Standard Test Methods for Thickness and Density of Blanket or Batt Thermal Insulations (ASTM C167, ASTM International, West Conshohocken, PA); Determination of the apparent density of preformed pipe insulation (EN 13470, British Standards Institution, United Kingdom); or Determination of the apparent density of preformed pipe insulation (ISO 18098, International Organization for Standardization, Switzerland). As will be understood in the context of the present disclosure, due to the use of different methods, possibly different results, density measurements will be obtained in accordance with ASTM C167 (Standard Test Methods for Thickness and Density of Blanket or Batt Thermal Insulations) when 2 psi 2 (138 kPa) compression for thickness measurements unless otherwise stated. In certain embodiments, the aerogel materials or compositions of the present disclosure have a density of approximately 0.60 g/cc. cm or less, approximately 0.50 g/cc. cm or less, approximately 0.40 g/cc. cm or less, approximately 0.30 g/cc. cm or less, approximately 0.25 g/cc. cm or less, approximately 0.20 g/cc. cm or less, approximately 0.18 g/cc. cm or less, approximately 0.16 g/cc. cm or less, approximately 0.14 g/cc. cm or less, approximately 0.12 g/cu. cm or less, approximately 0.10 g/cc. cm or less, approximately 0.05 g/cc. cm or less, approximately 0.01 g/cc. cm or less or in the range between any two of these values.
[000105] В контексте настоящего раскрытия изобретения термин «гидрофобность» относится к результату измерения способности материала или композиции аэрогеля отталкивать воду. [000105] As used herein, the term “hydrophobicity” refers to a measurement of the ability of a material or airgel composition to repel water.
[000106] Гидрофобность материала или композиции аэрогеля может быть выражена применительно к впитыванию жидкой воды. В контексте настоящего раскрытия изобретения термин «впитывание жидкой воды» относится к результату измерения потенциала материала или композиции аэрогеля поглощать или другим образом удерживать жидкую воду. Впитывание жидкой воды может быть выражено в виде процента (при расчете на массу или при расчете на объем) воды, которая поглощается или другим образом удерживается материалом или композицией аэрогеля при воздействии жидкой водой в определенных условиях измерения. Впитывание жидкой воды для материала или композиции аэрогеля может быть определено при использовании методов, известных на современном уровне техники, включающих нижеследующее, но не ограничивающихся только этим: Standard Test Method for Determining the Water Retention (Repellency) Characteristics of Fibrous Glass Insulation (ASTM C1511, ASTM International, West Conshohocken, PA); Standard Test Method for Water Absorption by Immersion of Thermal Insulation Materials (ASTM C1763, ASTM International, West Conshohocken, PA); Thermal insulating products for building applications: Determination of short term water absorption by partial immersion (EN 1609, British Standards Institution, United Kingdom). Как это должно быть понятным в контексте настоящего раскрытия изобретения, вследствие получения в результате использования различных методов, возможно, различных результатов результаты измерений впитывания жидкой воды будут получать в соответствии со стандартом ASTM С1511 (Standard Test Method for Determining the Water Retention (Repellency) Characteristics of Fibrous Glass Insulation) при давлении и температуре окружающей среды, если только не будет утверждаться другого. В определенных вариантах осуществления материалы или композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения могут характеризоваться впитыванием жидкой воды, составляющим приблизительно 50% (масс.) и менее, приблизительно 40% (масс.) и менее, приблизительно 30% (масс.) и менее, приблизительно 20% (масс.) и менее, приблизительно 15% (масс.) и менее, приблизительно 10% (масс.) и менее, приблизительно 8% (масс.) и менее, приблизительно 3% (масс.) и менее, приблизительно 2% (масс.) и менее, приблизительно 1% (масс.) и менее, приблизительно 0,1% (масс.) и менее или находящимся в диапазоне между любыми двумя из данных значений. Материал или композиция аэрогеля, которые характеризуются улучшенным впитыванием жидкой воды по отношению к другим материалу или композиции аэрогеля, будут характеризоваться меньшей процентной величиной впитывания/удерживания жидкой воды по отношению к справочным материалам или композициям аэрогелей. [000106] The hydrophobicity of an airgel material or composition can be expressed in terms of absorption of liquid water. As used herein, the term “liquid water uptake” refers to a measurement of the potential of a material or airgel composition to absorb or otherwise retain liquid water. Liquid water uptake may be expressed as the percentage (on a weight basis or on a volume basis) of water that is absorbed or otherwise retained by a material or airgel composition when exposed to liquid water under specified measurement conditions. Liquid water absorption of an airgel material or composition can be determined using methods known in the art, including, but not limited to: Standard Test Method for Determining the Water Retention (Repellency) Characteristics of Fibrous Glass Insulation (ASTM C1511, ASTM International, West Conshohocken, PA); Standard Test Method for Water Absorption by Immersion of Thermal Insulation Materials (ASTM C1763, ASTM International, West Conshohocken, PA); Thermal insulating products for building applications: Determination of short term water absorption by partial immersion (EN 1609, British Standards Institution, United Kingdom). As will be understood in the context of the present disclosure, because different methods may result in different results, liquid water absorption measurements will be obtained in accordance with ASTM C1511 (Standard Test Method for Determining the Water Retention (Repellency) Characteristics of Fibrous Glass Insulation) at ambient pressure and temperature unless otherwise stated. In certain embodiments, the aerogel materials or compositions of the present disclosure may have a liquid water uptake of about 50 wt% or less, about 40 wt% or less, about 30 wt% or less, about 20 % (wt.) or less, about 15% (wt.) or less, about 10% (wt.) or less, about 8% (wt.) or less, about 3% (wt.) or less, about 2 % (wt.) or less, about 1% (wt.) or less, about 0.1% (wt.) or less, or between any two of these values. An airgel material or composition that exhibits improved liquid water absorption relative to other airgel materials or compositions will exhibit a lower percentage of liquid water absorption/retention relative to reference materials or aerogel compositions.
[000107] Гидрофобность материала или композиции аэрогеля может быть выражена применительно к впитыванию паров воды. В контексте настоящего раскрытия изобретения термин «впитывание паров воды» относится к результату измерения потенциала материала или композиции аэрогеля поглощать пары воды. Впитывание паров воды может быть выражено в виде процента (при расчете на массу) воды, которая поглощается или другим образом удерживается материалом или композицией аэрогеля при воздействии парами воды в определенных условиях измерения. Впитывание паров воды для материала или композиции аэрогеля может быть определено при использовании методов, известных на современном уровне техники, включающих нижеследующее, но не ограничивающихся только этим: Standard Test Method for Determining the Water Vapor Sorption of Unfaced Mineral Fiber Insulation (ASTM C1104, ASTM International, West Conshohocken, PA); Thermal insulating products for building applications: Determination of long term water absorption by diffusion (EN 12088, British Standards Institution, United Kingdom). Как это должно быть понятным в контексте настоящего раскрытия изобретения, вследствие получения в результате использования различных методов, возможно, различных результатов результаты измерений впитывания паров воды будут получать в соответствии со стандартом ASTM С1104 (Standard Test Method for Determining the Water Vapor Sorption of Unfaced Mineral Fiber Insulation) при 49°С и 95%-ной влажности на протяжении 24 часов (что представляет собой модифицирование в сопоставлении с 96 часами в соответствии со стандартом ASTM С1104) при давлении окружающей среды, если только не будет утверждаться другого. В определенных вариантах осуществления материалы или композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения могут характеризоваться впитыванием паров воды, составляющим приблизительно 50% (масс.) и менее, приблизительно 40% (масс.) и менее, приблизительно 30% (масс.) и менее, приблизительно 20% (масс.) и менее, приблизительно 15% (масс.) и менее, приблизительно 10% (масс.) и менее, приблизительно 8% (масс.) и менее, приблизительно 3% (масс.) и менее, приблизительно 2% (масс.) и менее, приблизительно 1% (масс.) и менее, приблизительно 0,1% (масс.) и менее или находящимся в диапазоне между любыми двумя из данных значений. Материал или композиция аэрогеля, которые характеризуются улучшенным впитыванием паров воды по отношению к другим материалу или композиции аэрогеля, будут характеризоваться меньшей процентной величиной содержания впитывания/удерживания паров воды по отношению к справочным материалам или композициям аэрогелей. [000107] The hydrophobicity of an airgel material or composition can be expressed in terms of water vapor absorption. In the context of the present disclosure, the term “water vapor absorption” refers to a measurement of the potential of a material or airgel composition to absorb water vapor. Water vapor absorption can be expressed as the percentage (on a weight basis) of water that is absorbed or otherwise retained by a material or airgel composition when exposed to water vapor under specified measurement conditions. The water vapor absorption of an airgel material or composition can be determined using methods known in the art, including, but not limited to: Standard Test Method for Determining the Water Vapor Sorption of Unfaced Mineral Fiber Insulation (ASTM C1104, ASTM International , West Conshohocken, PA); Thermal insulating products for building applications: Determination of long term water absorption by diffusion (EN 12088, British Standards Institution, United Kingdom). As will be understood in the context of the present disclosure, because different methods may result in different results, water vapor absorption measurements will be obtained in accordance with ASTM C1104 (Standard Test Method for Determining the Water Vapor Sorption of Unfaced Mineral Fiber Insulation) at 49°C and 95% humidity for 24 hours (which is a modification of 96 hours according to ASTM C1104) at ambient pressure, unless otherwise stated. In certain embodiments, the aerogel materials or compositions of the present disclosure may have water vapor absorption of about 50 wt% or less, about 40 wt% or less, about 30 wt% or less, about 20 % (wt.) or less, about 15% (wt.) or less, about 10% (wt.) or less, about 8% (wt.) or less, about 3% (wt.) or less, about 2 % (wt.) or less, about 1% (wt.) or less, about 0.1% (wt.) or less, or between any two of these values. An airgel material or composition that exhibits improved water vapor absorption relative to other airgel materials or compositions will have a lower water vapor absorption/retention percentage relative to reference materials or aerogel compositions.
[000108] Гидрофобность материала или композиции аэрогеля может быть выражена в результате измерения равновесного краевого угла смачивания для капли воды на поверхности раздела с поверхностью материала. Материалы или композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения могут характеризоваться краевым углом смачивания водой, составляющим приблизительно 90° и более, приблизительно 120° и более, приблизительно 130° и более, приблизительно 140° и более, приблизительно 150° и более, приблизительно 160° и более, приблизительно 170° и более, приблизительно 175° и более или находящимся в диапазоне между любыми двумя из данных значений. [000108] The hydrophobicity of a material or airgel composition can be expressed by measuring the equilibrium contact angle of a drop of water at the interface with the surface of the material. The aerogel materials or compositions of the present disclosure may have a water contact angle of about 90° or more, about 120° or more, about 130° or more, about 140° or more, about 150° or more, about 160° or more , approximately 170° or more, approximately 175° or more, or between any two of these values.
[000109] В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «теплота сгорания», «ТС» и «ΔНс» относятся к результату измерения величины тепловой энергии, выделенной при сгорании или экзотермическом тепловом разложении материала или композиции. Теплоту сгорания обычно регистрируют в калориях (4,187 Дж) тепловой энергии, выделенной при расчете на один грамм материала или композиции аэрогеля (кал/г (4,187 Дж/г)) или в мегаджоулях тепловой энергии, выделенной при расчете на один килограмм материала или композиции (МДж/кг). Теплота сгорания материала или композиции может быть определена при использовании методов, известных на современном уровне техники, включающих нижеследующее, но не ограничивающихся только этим: Reaction to fire tests for products - Determination of the gross heat of combustion (calorific value) (EN ISO 1716, International Organization for Standardization, Switzerland; EN adopted). В контексте настоящего раскрытия изобретения результаты измерений теплоты сгорания будут получать в соответствии со стандартами EN ISO 1716 (Reaction to fire tests for products - Determination of the gross heat of combustion (calorific value)), если только не будет утверждаться другого. В определенных вариантах осуществления композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения могут характеризоваться теплотой сгорания, составляющей приблизительно 750 кал/г (3,14 (кДж/г)) и менее, приблизительно 717 кал/г (3,00 (кДж/г)) и менее, приблизительно 700 кал/г (2,93 (кДж/г)) и менее, приблизительно 650 кал/г (2,72 (кДж/г)) и менее, приблизительно 600 кал/г (2,51 (кДж/г)) и менее, приблизительно 575 кал/г (2,41 (кДж/г)) и менее, приблизительно 550 кал/г (2,30 (кДж/г)) и менее, приблизительно 500 кал/г (2,09 (кДж/г)) и менее, приблизительно 450 кал/г (1,88 (кДж/г)) и менее, приблизительно 400 кал/г (1,67 (кДж/г)) и менее, приблизительно 350 кал/г (1,47 (кДж/г)) и менее, приблизительно 300 кал/г (1,26 (кДж/г)) и менее, приблизительно 250 кал/г (1,05 (кДж/г)) и менее, приблизительно 200 кал/г (0,84 (кДж/г)) и менее, приблизительно 150 кал/г (0,63 (кДж/г)) и менее, приблизительно 100 кал/г (0,42 (кДж/г)) и менее, приблизительно 50 кал/г (0,21 (кДж/г)) и менее, приблизительно 25 кал/г (0,10 (кДж/г)) и менее, приблизительно 10 кал/г (0,04 (кДж/г)) и менее или находящейся в диапазоне между любыми двумя из данных значений. Композиция аэрогеля, которая характеризуется улучшенной теплотой сгорания по отношению к другой композиции аэрогеля, будет характеризоваться меньшим значением теплоты сгорания по отношению к справочным композициям аэрогелей. В определенных вариантах осуществления настоящего раскрытия изобретения значение ТС для композита аэрогеля улучшается в результате введения в композит аэрогеля добавки, соответствующей классу пожарной безопасности. [000109] In the context of the present disclosure, the terms "heat of combustion", "HC" and "ΔHc" refer to the measurement of the amount of thermal energy released during combustion or exothermic thermal decomposition of a material or composition. Heat of combustion is usually reported in calories (4.187 J) of thermal energy released per gram of material or airgel composition (cal/g (4.187 J/g)) or in megajoules of thermal energy released per kilogram of material or composition ( MJ/kg). The heat of combustion of a material or composition may be determined using methods known in the art, including, but not limited to, the following: Reaction to fire tests for products - Determination of the gross heat of combustion (calorific value) (EN ISO 1716, International Organization for Standardization, Switzerland; EN adopted). In the context of the present disclosure, calorific value measurements will be obtained in accordance with the standards of EN ISO 1716 (Reaction to fire tests for products - Determination of the gross heat of combustion (calorific value)), unless otherwise stated. In certain embodiments, the aerogel compositions of the present disclosure may have a heating value of about 750 cal/g (3.14 (kJ/g)) or less, about 717 cal/g (3.00 (kJ/g)) or less , approximately 700 cal/g (2.93 (kJ/g)) or less, approximately 650 cal/g (2.72 (kJ/g)) or less, approximately 600 cal/g (2.51 (kJ/g) )) or less, approximately 575 cal/g (2.41 (kJ/g)) or less, approximately 550 cal/g (2.30 (kJ/g)) or less, approximately 500 cal/g (2.09 (kJ/g)) or less, approximately 450 cal/g (1.88 (kJ/g)) or less, approximately 400 cal/g (1.67 (kJ/g)) or less, approximately 350 cal/g (1.47 (kJ/g)) or less, approximately 300 cal/g (1.26 (kJ/g)) or less, approximately 250 cal/g (1.05 (kJ/g)) or less, approximately 200 cal/g (0.84 (kJ/g)) or less, approximately 150 cal/g (0.63 (kJ/g)) or less, approximately 100 cal/g (0.42 (kJ/g)) or less, approximately 50 cal/g (0.21 (kJ/g)) or less, approximately 25 cal/g (0.10 (kJ/g)) or less, approximately 10 cal/g (0.04 (kJ) /g)) and less than or in the range between any two of these values. An airgel composition that has an improved heating value relative to another airgel composition will have a lower heating value relative to reference aerogel compositions. In certain embodiments of the present disclosure, the TC value of the airgel composite is improved by incorporating a fire rated additive into the airgel composite.
[000110] В контексте настоящего раскрытия изобретения все термические анализы и связанные с ними определения соотносятся с измерениями, проводимыми в результате осуществления начала операции при 25°С и линейного изменения при скорости 20°С при расчете на одну минуту вплоть до 1000°С на воздухе при давлении окружающей среды. В соответствии с этим, любые изменения данных параметров должны быть приняты во внимание (или операция должна быть проведена заново в данных условиях) при измерении и вычислении начала термического разложения, температуры пикового тепловыделения, температуры пикового теплопоглощения и тому подобного. В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «начало термического разложения» и «TD» относятся к результату измерения наинизшей температуры для тепла окружающей среды, при которой в материале или композиции проявляются быстрые экзотермические реакции от разложения органического материала. Начало термического разложения органического материала в материале или композиции может быть измерено при использовании термогравиметрического анализа (ТГА). Кривая ТГА для материала изображает потерю веса (% (масс.)) для материала при воздействии на него увеличения окружающей температуры, что, таким образом, указывает на термическое разложение. Начало термического разложения материала может коррелироваться с точкой пересечения следующих далее касательных линий к кривой ТГА: линия, касательная к базовой линии кривой ТГА, и линия, касательная к кривой ТГА в точке максимального наклона во время явления быстрого экзотермического разложения, связанного с разложением органического материала. В контексте настоящего раскрытия изобретения результаты измерений начала термического разложения органического материала будут получать при использовании анализа ТГА в соответствии с представлением изобретения в данном абзаце, если только не будет утверждаться другого. [000110] In the context of the present disclosure, all thermal analyzes and associated definitions refer to measurements made by starting the operation at 25°C and ramping at a rate of 20°C at a rate of one minute up to 1000°C in air at ambient pressure. Accordingly, any changes in these parameters must be taken into account (or the operation must be re-performed under these conditions) when measuring and calculating the onset of thermal decomposition, peak heat release temperature, peak heat absorption temperature and the like. In the context of the present disclosure, the terms "thermal decomposition onset" and " TD " refer to the measurement of the lowest temperature for environmental heat at which a material or composition exhibits rapid exothermic reactions from the decomposition of organic material. The onset of thermal decomposition of organic material in a material or composition can be measured using thermogravimetric analysis (TGA). The TGA curve for a material depicts the weight loss (% (wt)) for the material when it is exposed to an increase in ambient temperature, thus indicating thermal decomposition. The onset of thermal decomposition of a material can be correlated with the intersection point of the following tangent lines to the TGA curve: a line tangent to the baseline of the TGA curve and a line tangent to the TGA curve at the point of maximum slope during the rapid exothermic decomposition phenomenon associated with the decomposition of organic material. In the context of the present disclosure, measurements of the onset of thermal decomposition of organic material will be obtained using TGA analysis in accordance with the presentation of the invention in this paragraph, unless stated otherwise.
[000111] Начало термического разложения материала может быть измерено при использовании анализа дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Кривая ДСК для материала изображает тепловую энергию (мВт/мг), выделенную материалом при воздействии на него постепенного увеличения окружающей температуры. Температура начала термического разложения материала может коррелироваться с точкой на кривой ДСК, где максимально увеличивается значение Δ мВт/мг (изменение отдачи тепловой энергии), что, таким образом, указывает на выработку экзотермического тепла от материала аэрогеля. В контексте настоящего раскрытия изобретения результаты измерений начала термического разложения при использовании ДСК, ТГА или обоих данных методов будут получать при использовании скорости линейного изменения температуры 20°С/мин в соответствии с дополнительным определением изобретения в предшествующем абзаце, если только не будет однозначно утверждаться другого. Каждый из методов ДСК и ТГА обеспечивает получение подобных значений для данного начала термического разложения, и во множестве случаев испытания проводят параллельно таким образом, чтобы результаты были бы получены от обоих методов. В определенных вариантах осуществления материалы или композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения характеризуются началом термического разложения, соответствующим приблизительно 300°С и более, приблизительно 320°С и более, приблизительно 340°С и более, приблизительно 360°С и более, приблизительно 380°С и более, приблизительно 400°С и более, приблизительно 420°С и более, приблизительно 440°С и более, приблизительно 460°С и более, приблизительно 480°С и более, приблизительно 500°С и более, приблизительно 550°С и более, приблизительно 600°С и более или находящимся в диапазоне между любыми двумя из данных значений. В контексте настоящего документа, например, первая композиция, характеризующаяся началом термического разложения, которое является более высоким, чем начало термического разложения второй композиции, будет рассматриваться в качестве улучшения при сопоставлении первой композиции и второй композиции. Как это предусматривается в настоящем документе, начало термического разложения композиции или материала увеличивается при добавлении одной или нескольких добавок, соответствующих классу пожарной безопасности, в сопоставлении с композицией, которая не включает каких-либо добавок, соответствующих классу пожарной безопасности. [000111] The onset of thermal decomposition of a material can be measured using differential scanning calorimetry (DSC) analysis. The DSC curve for a material depicts the thermal energy (mW/mg) released by the material when it is exposed to a gradual increase in ambient temperature. The temperature at which thermal decomposition of a material begins can be correlated with the point on the DSC curve where the Δ mW/mg value (change in thermal energy output) is maximized, thus indicating the production of exothermic heat from the airgel material. In the context of the present disclosure, thermal decomposition onset measurements using DSC, TGA, or both will be obtained using a temperature ramp rate of 20°C/min in accordance with the additional definition of the invention in the preceding paragraph, unless expressly stated otherwise. DSC and TGA methods each provide similar values for a given onset of thermal decomposition, and in many cases tests are carried out in parallel so that results are obtained from both methods. In certain embodiments, the aerogel materials or compositions of the present disclosure are characterized by an onset of thermal decomposition corresponding to about 300°C or more, about 320°C or more, about 340°C or more, about 360°C or more, about 380°C or more more than about 400°C or more, about 420°C or more, about 440°C or more, about 460°C or more, about 480°C or more, about 500°C or more, about 550°C or more , approximately 600°C or more, or between any two of these values. As used herein, for example, a first composition having a thermal decomposition onset that is higher than the thermal decomposition onset of a second composition will be considered an improvement when comparing the first composition and the second composition. As contemplated herein, the onset of thermal decomposition of a composition or material is increased when one or more fire rated additives are added compared to a composition that does not include any fire rated additives.
[000112] В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «начало эндотермического разложения» и «TED» относятся к результату измерения наинизшей температуры для тепла окружающей среды, при которой в материале или композиции проявляются эндотермические реакции от разложения или дегидратации. Начало эндотермического разложения материала или композиции может быть измерено при использовании термогравиметрического анализа (ТГА). Кривая ТГА для материала изображает потерю веса (% (масс.)) для материала при воздействии на него увеличения окружающей температуры. Начало термического разложения материала может коррелироваться с точкой пересечения следующих далее касательных линий к кривой ТГА: линия, касательная к базовой линии кривой ТГА, и линия, касательная к кривой ТГА в точке максимального наклона во время быстрых эндотермических разложения или дегидратации материала. В контексте настоящего раскрытия изобретения результаты измерений начала эндотермического разложения материала или композиции будут получать при использовании анализа ТГА в соответствии с представлением изобретения в данном абзаце, если только не будет утверждаться другого. [000112] As used herein, the terms "onset of endothermic decomposition" and "T ED " refer to the measurement of the lowest ambient heat temperature at which a material or composition exhibits endothermic reactions from decomposition or dehydration. The onset of endothermic decomposition of a material or composition can be measured using thermogravimetric analysis (TGA). The TGA curve for a material depicts the weight loss (% (wt)) for the material when it is exposed to an increase in ambient temperature. The onset of thermal decomposition of a material can be correlated with the intersection point of the following tangent lines to the TGA curve: a line tangent to the baseline of the TGA curve and a line tangent to the TGA curve at the point of maximum slope during rapid endothermic decomposition or dehydration of the material. In the context of the present disclosure, measurement results of the onset of endothermic decomposition of a material or composition will be obtained using a TGA analysis in accordance with the presentation of the invention in this paragraph, unless stated otherwise.
[000113] В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «подъем температуры печи» и «ΔTR» относятся к результату измерения разности между максимальной температурой (TMAX) для материала или композиции в условиях термического разложения относительно температуры базовой линии для данных материала или композиции в условиях термического разложения (обычно конечной температуры или TFIN). Подъем температуры печи обычно регистрируют в градусах по Цельсию или °С. Подъем температуры печи для материала или композиции может быть определен при использовании методов, известных на современном уровне техники, включающих нижеследующее, но не ограничивающихся только этим: Reaction to fire tests for building and transport products: Non-combustibility test (EN ISO 1182, International Organization for Standardization, Switzerland; EN adopted). В контексте настоящего раскрытия изобретения результаты измерений подъема температуры печи будут получать в соответствии с условиями, сопоставимыми со стандартом EN ISO 1182 (Reaction to fire tests for building and transport products: Non-combustibility test), если только не будет утверждаться другого. В определенных вариантах осуществления композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения могут характеризоваться подъемом температуры печи, составляющим приблизительно 100°С и менее, приблизительно 90°С и менее, приблизительно 80°С и менее, приблизительно 70°С и менее, приблизительно 60°С и менее, приблизительно 50°С и менее, приблизительно 45°С и менее, приблизительно 40°С и менее, приблизительно 38°С и менее, приблизительно 36°С и менее, приблизительно 34°С и менее, приблизительно 32°С и менее, приблизительно 30°С и менее, приблизительно 28°С и менее, приблизительно 26°С и менее, приблизительно 24°С и менее или находящимся в диапазоне между любыми двумя из данных значений. В контексте стабильности по составу при повышенных температурах, например, первая композиция, характеризующаяся подъемом температуры печи, который является меньшим, чем подъем температуры печи для второй композиции, будет рассматриваться в качестве улучшения при сопоставлении первой композиции и второй композиции. Как это предусматривается в настоящем документе, подъем температуры печи для композиции уменьшается при добавлении одной или нескольких добавок, соответствующих классу пожарной безопасности, в сопоставлении с композицией, которая не включает каких-либо добавок, соответствующих классу пожарной безопасности. [000113] In the context of the present disclosure, the terms "oven temperature rise" and "ΔT R " refer to the result of measuring the difference between the maximum temperature (T MAX ) for a material or composition under thermal decomposition conditions relative to the baseline temperature for a given material or composition under conditions thermal decomposition (usually final temperature or T FIN ). The rise in oven temperature is usually recorded in degrees Celsius or °C. The oven temperature rise for a material or composition can be determined using methods known in the art, including, but not limited to, the following: Reaction to fire tests for building and transport products: Non-combustibility test (EN ISO 1182, International Organization for Standardization, Switzerland; EN adopted). In the context of the present disclosure, oven temperature rise measurements will be obtained in accordance with conditions comparable to the EN ISO 1182 standard (Reaction to fire tests for building and transport products: Non-combustibility test), unless otherwise stated. In certain embodiments, the aerogel compositions of the present disclosure may have an oven temperature rise of about 100°C or less, about 90°C or less, about 80°C or less, about 70°C or less, about 60°C or less , approximately 50°C or less, approximately 45°C or less, approximately 40°C or less, approximately 38°C or less, approximately 36°C or less, approximately 34°C or less, approximately 32°C or less, about 30°C or less, about 28°C or less, about 26°C or less, about 24°C or less, or between any two of these values. In the context of compositional stability at elevated temperatures, for example, a first composition having an oven temperature rise that is less than the oven temperature rise of the second composition would be considered an improvement when comparing the first composition and the second composition. As provided herein, the oven temperature rise for a composition is reduced when one or more fire rated additives are added compared to a composition that does not include any fire rated additives.
[000114] В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «время пламени» и «TFLAME» относятся к результату измерения в отношении незатухающего воспламенения для материала или композиции в условиях термического разложения, где термин «незатухающее воспламенение» соответствует продолженному существованию пламени в любой части на видимой части образца, длящемуся 5 секунд и более. Время пламени обычно регистрируют в секундах или минутах. Время пламени для материала или композиции может быть определено при использовании методов, известных на современном уровне техники, включающих нижеследующее, но не ограничивающихся только этим: Reaction to fire tests for building and transport products: Non-combustibility test (EN ISO 1182, International Organization for Standardization, Switzerland; EN adopted). В контексте настоящего раскрытия изобретения результаты измерения времени пламени будут получать в соответствии с условиями, сопоставимыми со стандартом EN ISO 1182 (Reaction to fire tests for building and transport products: Non-combustibility test), если только не будет утверждаться другого. В определенных вариантах осуществления композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения характеризуются временем пламени, составляющим приблизительно 30 секунд и менее, приблизительно 25 секунд и менее, приблизительно 20 секунд и менее, приблизительно 15 секунд и менее, приблизительно 10 секунд и менее, приблизительно 5 секунд и менее, приблизительно 2 секунды и менее или находящимся в диапазоне между любыми двумя из данных значений. В контексте настоящего документа, например, первая композиция, характеризующаяся временем пламени, которое является меньшим, чем время пламени для второй композиции, будет рассматриваться в качестве улучшения при сопоставлении первой композиции и второй композиции. Как это предусматривается в настоящем документе, время пламени для композиции уменьшается при добавлении одной или нескольких добавок, соответствующих классу пожарной безопасности, в сопоставлении с композицией, которая не включает каких-либо добавок, соответствующих классу пожарной безопасности. [000114] In the context of the present disclosure, the terms "flame time" and "T FLAME " refer to the result of a measurement of persistent ignition for a material or composition under thermal decomposition conditions, where the term "persistent ignition" corresponds to the continued existence of a flame in any part of the visible part of the sample lasting 5 seconds or more. Flame time is usually recorded in seconds or minutes. The flame time for a material or composition can be determined using methods known in the art, including, but not limited to, the following: Reaction to fire tests for building and transport products: Non-combustibility test (EN ISO 1182, International Organization for Standardization, Switzerland; EN adopted). In the context of the present disclosure, flame time measurement results will be obtained in accordance with conditions comparable to the EN ISO 1182 standard (Reaction to fire tests for building and transport products: Non-combustibility test), unless otherwise stated. In certain embodiments, the aerogel compositions of the present disclosure have a flame time of about 30 seconds or less, about 25 seconds or less, about 20 seconds or less, about 15 seconds or less, about 10 seconds or less, about 5 seconds or less, approximately 2 seconds or less, or between any two of these values. As used herein, for example, a first composition having a flame time that is less than the flame time of the second composition will be considered an improvement when comparing the first composition and the second composition. As provided herein, the flame time of a composition is reduced by the addition of one or more fire rated additives compared to a composition that does not include any fire rated additives.
[000115] В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «потеря массы» и «ΔМ» относятся к результату измерения в отношении количества материала, композиции или композита, которое утрачивается или выгорает в условиях термического разложения. Потерю массы обычно регистрируют в массовых процентах или % (масс.). Потеря массы для материала, композиции или композита может быть определена при использовании методов, известных на современном уровне техники, включающих нижеследующее, но не ограничивающихся только этим: Reaction to fire tests for building and transport products: Non-combustibility test (EN ISO 1182, International Organization for Standardization, Switzerland; EN adopted). В контексте настоящего раскрытия изобретения результаты измерения потери массы будут получать в соответствии с условиями, сопоставимыми со стандартом EN ISO 1182 (Reaction to fire tests for building and transport products: Non-combustibility test), если только не будет утверждаться другого. В определенных вариантах осуществления композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения характеризуются потерей массы, составляющей приблизительно 50% и менее, приблизительно 40% и менее, приблизительно 30% и менее, приблизительно 28% и менее, приблизительно 26% и менее, приблизительно 24% и менее, приблизительно 22% и менее, приблизительно 20% и менее, приблизительно 18% и менее, приблизительно 16% и менее или находящейся в диапазоне между любыми двумя из данных значений. В контексте настоящего документа, например, первая композиция, характеризующаяся потерей массы, которая является меньшей, чем потеря массы для второй композиции, будет рассматриваться в качестве улучшения при сопоставлении первой композиции и второй композиции. Как это предусматривается в настоящем документе, потеря массы для композиции уменьшается при добавлении одной или нескольких добавок, соответствующих классу пожарной безопасности, в сопоставлении с композицией, которая не включает каких-либо добавок, соответствующих классу пожарной безопасности. [000115] In the context of the present disclosure, the terms "mass loss" and "ΔM" refer to a measurement of the amount of material, composition or composite that is lost or burned away under thermal decomposition conditions. Weight loss is usually recorded as percent by weight or % (wt). The mass loss for a material, composition or composite can be determined using methods known in the art, including, but not limited to, the following: Reaction to fire tests for building and transport products: Non-combustibility test (EN ISO 1182, International Organization for Standardization, Switzerland; EN adopted). In the context of the present disclosure, mass loss measurements will be obtained in accordance with conditions comparable to the EN ISO 1182 standard (Reaction to fire tests for building and transport products: Non-combustibility test), unless otherwise stated. In certain embodiments, the aerogel compositions of the present disclosure have a mass loss of about 50% or less, about 40% or less, about 30% or less, about 28% or less, about 26% or less, about 24% or less, about 22% or less, about 20% or less, about 18% or less, about 16% or less, or between any two of these values. As used herein, for example, a first composition having a weight loss that is less than the weight loss of a second composition will be considered an improvement when comparing the first composition and the second composition. As contemplated herein, the weight loss of a composition is reduced by the addition of one or more fire rated additives compared to a composition that does not include any fire rated additives.
[000116] В контексте настоящего раскрытия изобретения термин «температура пикового тепловыделения» относится к результату измерения в отношении температуры для тепла окружающей среды, при которой экзотермическое тепловыделение от разложения находится на максимуме. Температура пикового тепловыделения для материала или композиции может быть измерена при использовании анализа ТГА, дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) или их комбинации. Каждый из методов ДСК и ТГА обеспечивает получение подобных результатов для температуры пикового тепловыделения, и во множестве случаев испытания проводят параллельно таким образом, чтобы результаты были бы получены от обоих методов. При обычном анализе ДСК проводят построение графической зависимости теплового потока от поднимающейся температуры, и температура пикового тепловыделения является температурой, при которой имеет место наивысший пик на такой кривой. В контексте настоящего раскрытия изобретения результаты измерения температуры пикового тепловыделения для материала или композиции будут получать при использовании анализа ТГА в соответствии с представлением изобретения в данном абзаце, если только не будет утверждаться другого. [000116] In the context of the present disclosure, the term “peak heat release temperature” refers to a measurement result regarding the temperature for ambient heat at which the exothermic heat release from decomposition is at its maximum. The peak heat release temperature for a material or composition can be measured using TGA analysis, differential scanning calorimetry (DSC), or a combination thereof. DSC and TGA methods each provide similar results for the peak heat release temperature, and in many cases tests are run in parallel so that results are obtained from both methods. In conventional DSC analysis, heat flow is plotted against rising temperature, and the peak heat release temperature is the temperature at which the highest peak on such a curve occurs. In the context of the present disclosure, the peak heat release temperature measurement results for a material or composition will be obtained using a TGA analysis in accordance with the presentation of the invention in this paragraph, unless stated otherwise.
[000117] В контексте эндотермического материала термин «температура пикового теплопоглощения» относится к результату измерения в отношении температуры для тепла окружающей среды, при которой эндотермическое теплопоглощение от разложения находится на максимуме. Температура пикового теплопоглощения для материала или композиции может быть измерена при использовании анализа ТГА, дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) или их комбинации. При обычном анализе ДСК проводят построение графической зависимости теплового потока от поднимающейся температуры, и температура пикового теплопоглощения является температурой, при которой имеет место наинизший пик на такой кривой. В контексте настоящего раскрытия изобретения результаты измерения температуры пикового теплопоглощения для материала или композиции будут получать при использовании анализа ТГА в соответствии с представлением изобретения в данном абзаце, если только не будет утверждаться другого. [000117] In the context of an endothermic material, the term “peak heat absorption temperature” refers to a measurement of the ambient heat temperature at which endothermic heat absorption from decomposition is at its maximum. The peak heat absorption temperature for a material or composition can be measured using TGA analysis, differential scanning calorimetry (DSC), or a combination thereof. In conventional DSC analysis, heat flow is plotted against rising temperature, and the peak heat absorption temperature is the temperature at which the lowest peak on such a curve occurs. In the context of the present disclosure, the peak heat absorption temperature measurement results for a material or composition will be obtained using a TGA analysis in accordance with the presentation of the invention in this paragraph, unless stated otherwise.
[000118] В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «трудновоспламеняемость» и «трудновоспламеняемый» относятся к материалу или композиции, которые удовлетворяют следующей далее комбинации из свойств: i) подъем температуры печи, составляющий 50°С и менее; ii) время пламени, составляющее 20 секунд и менее; и iii) потеря массы, составляющая 50% (масс.) и менее. В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «невоспламеняемость» и «невоспламеняемый» относятся к материалу или композиции, которые удовлетворяют следующей далее комбинации из свойств: i) подъем температуры печи, составляющий 40°С и менее; ii) время пламени, составляющее 2 секунды и менее; и iii) потеря массы, составляющая 30% (масс.) и менее. Как это предусматривается, воспламеняемость (например, комбинация из подъема температуры печи, времени пламени и потери массы) для композиции уменьшается при включении одной или нескольких добавок, соответствующих классу пожарной безопасности, в соответствии с описанием изобретения в настоящем документе. [000118] As used herein, the terms “flammability retardant” and “flammability retardant” refer to a material or composition that satisfies the following combination of properties: i) an oven temperature rise of 50° C. or less; ii) flame time of 20 seconds or less; and iii) a weight loss of 50% (w/w) or less. In the context of the present disclosure, the terms “non-flammability” and “non-flammable” refer to a material or composition that satisfies the following combination of properties: i) an oven temperature rise of 40° C. or less; ii) flame time of 2 seconds or less; and iii) a weight loss of 30% (w/w) or less. As contemplated, the flammability (eg, the combination of oven temperature rise, flame time, and mass loss) of the composition is reduced by the inclusion of one or more fire rated additives as described herein.
[000119] В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «трудногорючесть» и «трудногорючий» относятся к трудновоспламеняемым материалу или композиции, которые характеризуются совокупной теплотой сгорания (НОС), меньшей или равной 3 МДж/кг. В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «негорючесть» и «негорючий» относятся к невоспламеняемым материалу или композиции, которые характеризуются теплотой сгорания (НОС), меньшей или равной 2 МДж/кг. Как это предусматривается, значение НОС для композиции уменьшается при включении одной или нескольких добавок, соответствующих классу пожарной безопасности, в соответствии с описанием изобретения в настоящем документе. [000119] As used herein, the terms “refractory” and “refractory” refer to a material or composition that is refractory to combustion and has a total heating value (HOC) of less than or equal to 3 MJ/kg. In the context of the present disclosure, the terms “non-flammable” and “non-combustible” refer to a non-flammable material or composition that has a heating value (HOC) of less than or equal to 2 MJ/kg. As contemplated, the NOC value of the composition is reduced by the inclusion of one or more fire rated additives as described herein.
[000120] Аэрогели описываются в качестве каркаса из взаимосвязанных структур, которые наиболее часто образованы из взаимосвязанных олигомеров, полимеров или коллоидальных частиц. Каркас аэрогеля может быть получен из определенного спектра материалов предшественников, в том числе неорганических материалов предшественников (таких как предшественники, использованные при производстве аэрогелей на основе диоксида кремния); органических материалов предшественников (таких как предшественники, использованные при производстве аэрогелей на углеродной основе); гибридных неорганически/органических материалов предшественников; и их комбинаций. В контексте настоящего раскрытия изобретения термин «аэрогель амальгамы» относится к аэрогелю, произведенному из комбинации из двух и более различных предшественников гелей; соответствующие предшественники обозначаются термином «предшественники амальгамы». [000120] Aerogels are described as a framework of interconnected structures, which are most often formed from interconnected oligomers, polymers or colloidal particles. The airgel framework can be made from a range of precursor materials, including inorganic precursor materials (such as the precursors used in the production of silica-based aerogels); organic precursor materials (such as precursors used in the production of carbon-based aerogels); hybrid inorganic/organic precursor materials; and their combinations. In the context of the present disclosure, the term "amalgam airgel" refers to an airgel produced from a combination of two or more different gel precursors; the corresponding precursors are referred to as “amalgam precursors.”
[000121] Неорганические аэрогели в общем случае получают из материалов оксидов металлов или алкоксидов металлов. Материалы оксидов металлов или алкоксидов металлов могут иметь в своей основе оксиды или алкоксиды любого металла, который может образовывать оксиды. Такие металлы включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: кремний, алюминий, титан, цирконий, гафний, иттрий, ванадий, церий и тому подобное. Неорганические аэрогели на основе диоксида кремния традиционно получают в результате гидролиза и конденсации алкоксидов на основе диоксида кремния (таких как тетраэтоксисилан) или в результате гелеобразования для кремниевой кислоты или жидкого стекла. Другие соответствующие неорганические материалы предшественников для синтезирования аэрогеля на основе диоксида кремния включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: силикаты металлов, такие как силикат натрия или силикат калия, алкоксисиланы, частично гидролизованные алкоксисиланы, тетраэтоксисилан (TEOS), частично гидролизованное соединение TEOS, конденсированные полимеры TEOS, тетраметоксисилан (TМOS), частично гидролизованное соединение TМOS, конденсированные полимеры TМOS, тетра-н-пропоксисилан, частично гидролизованные и/или конденсированные полимеры тетра-н-пропоксисилана, полиэтилсиликаты, частично гидролизованные полиэтилсиликаты, мономерные алкилалкоксисиланы, бистриалкоксиалкил- или -арилсиланы, полиэдрические силсесквиоксаны или их комбинации. [000121] Inorganic aerogels are generally prepared from metal oxide or metal alkoxide materials. Metal oxide or metal alkoxide materials may be based on the oxides or alkoxides of any metal that can form oxides. Such metals include, but are not limited to: silicon, aluminum, titanium, zirconium, hafnium, yttrium, vanadium, cerium and the like. Inorganic silica aerogels are traditionally prepared by hydrolysis and condensation of silica alkoxides (such as tetraethoxysilane) or by gelation for silicic acid or liquid glass. Other suitable inorganic precursor materials for silica airgel synthesis include, but are not limited to: metal silicates such as sodium silicate or potassium silicate, alkoxysilanes, partially hydrolyzed alkoxysilanes, tetraethoxysilane (TEOS), partially hydrolyzed TEOS compound, condensed polymers TEOS, tetramethoxysilane (TMOS), partially hydrolyzed TMOS compound, fused TMOS polymers, tetra-n-propoxysilane, partially hydrolyzed and/or fused tetra-n-propoxysilane polymers, polyethyl silicates, partially hydrolyzed polyethyl silicates, monomeric alkylalkoxysilanes, bistrialkoxyalkyl- or -arylsilanes, polyhedral silsesquioxanes or combinations thereof.
[000122] В определенных вариантах осуществления настоящего раскрытия изобретения в качестве доступного на коммерческих условиях может быть использовано предварительно гидролизованное соединение TEOS, такое как продукт Silbond H-5 (SBH5, Silbond Corp.), которое гидролизуют при соотношении вода/диоксид кремния, составляющем приблизительно 1,9-2, или оно может быть дополнительно гидролизовано до введения в технологический процесс превращения в гель. В качестве доступных на коммерческих условиях также могут быть использованы и частично гидролизованные соединения TEOS или TMOS, такие как полиэтилсиликат (Silbond 40) или полиметилсиликат, или они могут быть дополнительно гидролизованы до введения в технологический процесс превращения в гель. [000122] In certain embodiments of the present disclosure, a pre-hydrolyzed TEOS compound, such as Silbond H-5 (SBH5, Silbond Corp.), which is hydrolyzed at a water/silica ratio of approximately 1.9-2, or it can be further hydrolyzed before being introduced into the gelling process. Partially hydrolyzed TEOS or TMOS compounds such as polyethyl silicate (Silbond 40) or polymethyl silicate may also be used as commercially available compounds, or they may be further hydrolyzed before being introduced into the gel process.
[000123] Неорганические аэрогели также могут включать предшественников гелей, содержащих, по меньшей мере, одну гидрофобную группу, таких как алкильные алкоксиды металлов, циклоалкильные алкоксиды металлов и арильные алкоксиды металлов, которые могут придавать или улучшать определенные свойства геля, такие стабильность и гидрофобность. Неорганические аэрогели на основе диоксида кремния могут, говоря конкретно, включать гидрофобных предшественников, таких как алкилсиланы или арилсиланы. Гидрофобные предшественники гелей могут быть использованы в качестве первичных материалов предшественников для получения каркаса материала геля. Однако, гидрофобные предшественники гелей наиболее часто используются в качестве совместных предшественников в комбинации с простыми алкоксидами металлов при получении аэрогелей амальгам. Гидрофобные неорганические материалы предшественников для синтезирования аэрогеля на основе диоксида кремния включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: триметилметоксисилан (TMS), диметилдиметоксисилан (DMS), метилтриметоксисилан (MTMS), триметилэтоксисилан, диметилдиэтоксисилан (DMDS), метилтриэтоксисилан (MTES), этилтриэтоксисилан (ETES), диэтилдиэтоксисилан, этилтриэтоксисилан, пропилтриметоксисилан, пропилтриэтоксисилан, фенилтриметоксисилан, фенилтриэтоксисилан (PhTES), гексаметилдисилазан и гексаэтилдисилазан и тому подобное. Могут быть использованы любые производные любых из вышеупомянутых предшественников, и, говоря конкретно, к одному или нескольким из представленных выше предшественников могут быть присоединены или пришиты определенный полимерные или другие химические группы. [000123] Inorganic aerogels may also include gel precursors containing at least one hydrophobic group, such as alkyl metal alkoxides, cycloalkyl metal alkoxides, and aryl metal alkoxides, which can impart or improve certain gel properties such as stability and hydrophobicity. Inorganic silica aerogels may specifically include hydrophobic precursors such as alkylsilanes or arylsilanes. Hydrophobic gel precursors can be used as primary precursor materials to prepare the framework of the gel material. However, hydrophobic gel precursors are most often used as co-precursors in combination with simple metal alkoxides to prepare amalgam aerogels. Hydrophobic inorganic precursor materials for silica airgel synthesis include, but are not limited to: trimethylmethoxysilane (TMS), dimethyldimethoxysilane (DMS), methyltrimethoxysilane (MTMS), trimethylethoxysilane, dimethyldiethoxysilane (DMDS), methyltriethoxysilane (MTES), ethyltriethoxysilane (ETES) ), diethyldiethoxysilane, ethyltriethoxysilane, propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane (PhTES), hexamethyldisilazane and hexaethyldisilazane and the like. Any derivatives of any of the foregoing precursors may be used and, specifically, certain polymeric or other chemical groups may be attached or linked to one or more of the foregoing precursors.
[000124] Аэрогели также могут быть подвергнуты обработке для придания или улучшения гидрофобности. Гидрофобная обработка может быть использована для золь-гелевого раствора, влажного геля до жидкостного экстрагирования или аэрогеля после жидкостного экстрагирования. Гидрофобная обработка является в особенности широко распространенной при производстве аэрогелей на основе оксидов металлов, таких как аэрогели на основе диоксида кремния. Один пример гидрофобной обработки геля обсуждается более подробно ниже, говоря конкретно, в контексте обработки влажного геля на основе диоксида кремния. Однако, конкретные примеры и иллюстрации, представленные в настоящем документе, не предназначены для наложения ограничений на объем настоящего раскрытия изобретения любым конкретным типом методики гидрофобной обработки или подложкой аэрогеля. Настоящее раскрытие изобретения может включать любые гель или аэрогель, известные для специалистов в соответствующей области техники, а также связанные с этим способы гидрофобной обработки аэрогелей либо в форме влажного геля, либо в форме высушенного аэрогеля. [000124] Aerogels can also be treated to impart or improve hydrophobicity. Hydrophobic treatment can be used for a sol-gel solution, a wet gel before liquid-liquid extraction, or an airgel after liquid-liquid extraction. Hydrophobic treatment is particularly common in the production of metal oxide aerogels such as silica aerogels. One example of hydrophobic gel processing is discussed in more detail below, specifically in the context of wet silica gel processing. However, the specific examples and illustrations presented herein are not intended to limit the scope of the present disclosure by any particular type of hydrophobic treatment technique or airgel substrate. The present disclosure may include any gel or aerogel known to those skilled in the art, as well as related methods for hydrophobically treating aerogels in either wet gel or dried aerogel form.
[000125] Гидрофобную обработку проводят в результате проведения реакции между гидрокси-фрагментом на геле, таким как силанольная группа (Si-OH), присутствующая на каркасе геля кремниевой кислоты, и функциональной группой гидрофобизирующего агента. Получающаяся в результате реакция превращает силанольную группу и гидрофобизирующий агент в гидрофобную группу на каркасе геля кремниевой кислоты. Соединение гидрофобизирующего агента может вступать в реакцию с гидроксильными группами на геле в соответствии со следующей далее реакцией: RNMX4-N (гидрофобизирующий агент) + МОН (силанол) → MOMRN (гидрофобная группа) + НХ. Гидрофобная обработка может иметь место как на внешней макроповерхности геля кремниевой кислоты, так и на поверхностях внутренних пор в пористой сетке геля. [000125] Hydrophobic treatment is carried out by a reaction between a hydroxy moiety on the gel, such as a silanol group (Si-OH) present on the silicic acid gel framework, and a functional group of a hydrophobizing agent. The resulting reaction converts the silanol group and the hydrophobizing agent into a hydrophobic group on the silicic acid gel framework. The hydrophobizing agent compound can react with hydroxyl groups on the gel according to the following reaction: R N MX 4-N (hydrophobizing agent) + MOH (silanol) → MOMR N (hydrophobic group) + HX. Hydrophobic treatment can take place both on the outer macrosurface of the silicic acid gel and on the surfaces of the internal pores in the porous gel network.
[000126] Гель может быть погружен в смесь из гидрофобизирующего агента и необязательного растворителя для гидрофобной обработки, в котором гидрофобизирующий агент является растворимым, и который также является смешиваемым с растворителем геля во влажном геле. Может быть использован широкой спектр растворителей для гидрофобной обработки, в том числе растворители, такие как метанол, этанол, изопропанол, ксилол, толуол, бензол, диметилформамид и гексан. Для придания гидрофобности гидрофобизирующие агенты в жидкой или газообразной форме также могут быть и непосредственно введены в контакт с гелем. [000126] The gel may be immersed in a mixture of a hydrophobizing agent and an optional hydrophobic treatment solvent in which the hydrophobizing agent is soluble and which is also miscible with the gel solvent in the wet gel. A wide range of solvents for hydrophobic treatment can be used, including solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, xylene, toluene, benzene, dimethylformamide and hexane. To impart hydrophobicity, hydrophobizing agents in liquid or gaseous form can also be directly brought into contact with the gel.
[000127] Технологический процесс гидрофобной обработки может включать смешивание или перемешивание для содействия проникновению гидрофобизирующего агента во влажный гель. Технологический процесс гидрофобной обработки также может включать и варьирование других условий, таких как температура и значение рН, для дополнительного продвижения и оптимизирования реакций обработки. После завершения реакции влажный гель промывают для удаления непрореагировавших соединений и побочных продуктов реакции. [000127] The hydrophobic treatment process may include mixing or stirring to promote penetration of the hydrophobic agent into the wet gel. The hydrophobic treatment process may also include varying other conditions, such as temperature and pH, to further promote and optimize the treatment reactions. After the reaction is complete, the wet gel is washed to remove unreacted compounds and reaction byproducts.
[000128] Гидрофобизирующие агенты для гидрофобной обработки аэрогеля в общем случае представляют собой соединения, описывающиеся формулой: RNMX4-N; где М представляет собой металл; R представляет собой гидрофобную группу, такую как СН3, СН2СН3, С6Н6 или подобные гидрофобные алкильные, циклоалкильные или арильные фрагменты; и Х представляет собой атом галогена, обычно Cl. Конкретные примеры гидрофобизирующих агентов включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: триметилхлорсилан (TMCS), триэтилхлорсилан (TECS), трифенилхлорсилан (TPCS), диметилхлорсилан (DMCS), диметилдихлорсилан (DMDCS) и тому подобное. Гидрофобизирующие агенты также могут описываться формулой: Y(R3M)2; где М представляет собой металл; Y представляет собой мостиковую группу, такую как NH или О; и R представляет собой гидрофобизирующую группу, такую как СН3, СН2СН3, С6Н6 или подобные гидрофобные алкильные, циклоалкильные или арильные фрагменты. Конкретные примеры таких гидрофобизирующих агентов включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: гексаметилдисилазан [HMDZ] и гексаметилдисилоксан [HMDSO]. Гидрофобизирующие агенты могут, кроме того, включать соединения, описывающиеся формулой: RNMV4-N, где V представляет собой реакционно-способную или уходящую группу, отличную от атома галогена. Конкретные примеры таких гидрофобизирующих агентов включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: винилтриэтоксисилан и винилтриметоксисилан. [000128] Hydrophobizing agents for hydrophobic treatment of airgel are generally compounds described by the formula: R N MX 4-N ; where M represents a metal; R represents a hydrophobic group such as CH 3 , CH 2 CH 3 , C 6 H 6 or similar hydrophobic alkyl, cycloalkyl or aryl moieties; and X represents a halogen atom, usually Cl. Specific examples of hydrophobizing agents include, but are not limited to: trimethylchlorosilane (TMCS), triethylchlorosilane (TECS), triphenylchlorosilane (TPCS), dimethylchlorosilane (DMCS), dimethyldichlorosilane (DMDCS), and the like. Hydrophobizing agents can also be described by the formula: Y(R 3 M) 2 ; where M represents a metal; Y represents a bridging group such as NH or O; and R represents a hydrophobizing group such as CH 3 , CH 2 CH 3 , C 6 H 6 or similar hydrophobic alkyl, cycloalkyl or aryl moieties. Specific examples of such hydrophobizing agents include, but are not limited to: hexamethyldisilazane [HMDZ] and hexamethyldisiloxane [HMDSO]. Hydrophobizing agents may further include compounds having the formula: R N MV 4-N wherein V represents a reactive or leaving group other than a halogen atom. Specific examples of such hydrophobizing agents include, but are not limited to: vinyltriethoxysilane and vinyltrimethoxysilane.
[000129] Гидрофобные обработки настоящего изобретения также могут быть проведены во время удаления, обмена или высушивания в отношении жидкости в геле. В одном конкретном варианте осуществления гидрофобная обработка может быть проведена в окружающей среде из сверхкритической текучей среды (такой как нижеследующее, но не ограничивающейся только этим: сверхкритический диоксид углерода) и может быть объединена со стадией высушивания или экстрагирования. [000129] The hydrophobic treatments of the present invention can also be carried out during removal, exchange or drying of the liquid in the gel. In one particular embodiment, the hydrophobic treatment can be carried out in a supercritical fluid environment (such as, but not limited to: supercritical carbon dioxide) and can be combined with a drying or extraction step.
[000130] В контексте настоящего раскрытия изобретения термин «гидрофобно-связанный атом кремния» относится к атому кремния в каркасе геля или аэрогеля, содержащему, по меньшей мере, одну гидрофобную группу, ковалентно связанную с атомом кремния. Примеры гидрофобно-связанного атома кремния включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: атомы кремния в группах диоксида кремния в каркасе геля, которые образуются из предшественников геля, содержащих, по меньшей мере, одну гидрофобную группу, (таких как MTES или DMDS). Гидрофобно-связанный атом кремния также может включать нижеследующее, но не ограничивается только этим: атомы кремния в каркасе геля или на поверхности геля, которые подвергают обработке гидрофобизирующим агентом (таким как HMDZ) для придания или улучшения гидрофобности в результате введения дополнительных гидрофобных групп в композицию. Гидрофобные группы настоящего раскрытия изобретения включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: метильные группы, этильные группы, пропильные группы, изопропильные группы, бутильные группы, изобутильные группы, трет-бутильные группы, октильные группы, фенильные группы или другие замещенные или незамещенные гидрофобные органические группы, известные для специалистов в соответствующей области техники. В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «гидрофобная группа», «гидрофобный органический материал» и «содержание гидрофобного органического вещества», говоря конкретно, исключают легко гидролизуемые органические алкокси-группы, связанные с атомом кремния, на каркасе материала геля, которые представляют собой продукт реакций между органическими растворителями и силанольными группами. Такие исключенные группы можно отличать от содержания гидрофобного органического вещества в нем при использовании анализа ЯМР. Количество гидрофобно-связанного атома кремния, содержащегося в аэрогеле, может быть проанализировано при использовании спектроскопии ЯМР, такой как твердотельный метод 29Si-ЯМР c кросс-поляризацией и вращением образца под магическим углом. Анализ ЯМР для аэрогеля делает возможным получение характеристик и относительных количественных параметров для гидрофобно-связанного атома кремния, относящегося к типу М, (монофункционального диоксида кремния, такого как производные TMS); гидрофобно-связанного атома кремния, относящегося к типу D, (бифункционального диоксида кремния, такого как производные DMDS); гидрофобно-связанного атома кремния, относящегося к типу T, (трифункционального диоксида кремния, такого как производные MTES); и атома кремния, относящегося к типу Q, (тетрафункционального диоксида кремния, такого как производные TЕОS). Анализ ЯМР также может быть использован и для проведения анализа химического механизма связывания гидрофобно-связанного атома кремния, содержащегося в аэрогеле, в результате обеспечения разбиения конкретных типов гидрофобно-связанного атома кремния по категориям на подтипы (такого как разбиение гидрофобно-связанного атома кремния, относящегося к типу Т, по категориям на структуры Т1, структуры Т2 и структуры Т3). Конкретные детали в отношении анализа ЯМР для материалов диоксида кремния могут быть обнаружены в статье «Applications of Solid-State NMR to the Study of Organic/Inorganic Multicomponent Materials» авторов Geppi et al., говоря конкретно, pages 7-9 (Appl. Spec. Rev. (2008), 44-1: 1-89), которая посредством ссылки на нее включается в настоящий документ в соответствии с конкретно процитированными страницами. [000130] In the context of the present disclosure, the term “hydrophobically bonded silicon atom” refers to a silicon atom in a gel or airgel framework containing at least one hydrophobic group covalently bonded to the silicon atom. Examples of hydrophobically bonded silicon atom include, but are not limited to: silicon atoms in silica groups in the gel framework that are formed from gel precursors containing at least one hydrophobic group (such as MTES or DMDS). The hydrophobically bonded silicon atom may also include, but is not limited to: silicon atoms in the gel framework or on the surface of the gel that are treated with a hydrophobizing agent (such as HMDZ) to impart or improve hydrophobicity by introducing additional hydrophobic groups into the composition. Hydrophobic groups of the present disclosure include, but are not limited to: methyl groups, ethyl groups, propyl groups, isopropyl groups, butyl groups, isobutyl groups, tert-butyl groups, octyl groups, phenyl groups or other substituted or unsubstituted hydrophobic organic groups , known to those skilled in the relevant field of technology. In the context of the present disclosure, the terms "hydrophobic group", "hydrophobic organic material" and "hydrophobic organic material content" specifically exclude readily hydrolyzable organic alkoxy groups associated with a silicon atom on the backbone of the gel material, which are the product of reactions between organic solvents and silanol groups. Such excluded groups can be distinguished from its hydrophobic organic matter content using NMR analysis. The amount of hydrophobically bonded silicon atom contained in the airgel can be analyzed using NMR spectroscopy, such as solid-state 29 Si-NMR with cross-polarization and magic angle spinning of the sample. Airgel NMR analysis makes it possible to obtain characteristics and relative quantities for hydrophobically bonded M-type silica (monofunctional silica such as TMS derivatives); hydrophobically bonded D-type silicon atom (bifunctional silica such as DMDS derivatives); hydrophobically bonded T-type silicon atom (trifunctional silica such as MTES derivatives); and a Q-type silicon atom (tetrafunctional silicon dioxide such as TEOS derivatives). NMR analysis can also be used to analyze the chemical binding mechanism of the hydrophobically bonded silicon atom contained in the airgel by providing a breakdown of specific types of hydrophobically bonded silicon atom into categories into subtypes (such as the breakdown of hydrophobically bonded silicon atom related to type T, categorized into structures T 1 , structures T 2 and structures T 3 ). Specific details regarding NMR analysis for silica materials can be found in the article "Applications of Solid-State NMR to the Study of Organic/Inorganic Multicomponent Materials" by Geppi et al., specifically pages 7-9 (Appl. Spec. Rev. (2008), 44-1: 1-89), which is incorporated herein by reference to the pages specifically cited.
[000131] Получение характеристик для гидрофобно-связанного атома кремния при анализе 29Si-ЯМР c кросс-поляризацией и вращением образца под магическим углом может иметь в своей основе следующие далее пики химических сдвигов: M1 (от 30 до 10 м. д.); D1 (от 10 до - 10 м. д.), D2 (от - 10 до - 20 м. д.); T1 (от - 30 до - 40 м. д.), T2 (от - 40 до - 50 м. д.), T3 (от - 50 до - 70 м. д.); Q2 (от - 70 до - 85 м. д.), Q3 (от - 85 до - 95 м. д.), Q4 (от - 95 до - 110 м. д.). Данные пики химических сдвигов являются приблизительными и иллюстративными и не предполагаются в качестве ограничивающих или определяющих. Точные пики химических сдвигов, приписываемые различным кремнийсодержащим структурам в материале, могут зависеть от конкретных химических компонентов материала и в общем случае могут быть интерпретированы в результате проведения рутинных экспериментов и анализа специалистами в соответствующей области техники. [000131] Characterization of a hydrophobically bonded silicon atom by 29 Si-NMR analysis with cross-polarization and magic angle rotation of the sample can be based on the following chemical shift peaks: M 1 (from 30 to 10 ppm) ; D 1 (from 10 to - 10 ppm), D 2 (from - 10 to - 20 ppm); T 1 (from - 30 to - 40 ppm), T 2 (from - 40 to - 50 ppm), T 3 (from - 50 to - 70 ppm); Q 2 (from - 70 to - 85 ppm), Q 3 (from - 85 to - 95 ppm), Q 4 (from - 95 to - 110 ppm). These chemical shift peaks are approximate and illustrative and are not intended to be limiting or determinative. The exact chemical shift peaks attributed to the various silicon-containing structures in the material may depend on the specific chemical components of the material and can generally be interpreted through routine experimentation and analysis by those skilled in the art.
[000132] В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «содержание гидрофобного органического вещества» или «содержание гидрофоба» или «содержание гидрофобного соединения» относятся к количеству гидрофобного органического материала, связанного с каркасом в материале или композиции аэрогеля. Содержание гидрофобного органического вещества в материале или композиции аэрогеля может быть выражено в виде массового процентного содержания для количества гидрофобного органического материала на каркасе аэрогеля по отношению к совокупному количеству материала в материале или композиции аэрогеля. Содержание гидрофобного органического вещества может быть рассчитано специалистами в соответствующей области техники на основании природы и относительных концентраций материалов, использованных при производстве материала или композиции аэрогеля. Содержание гидрофобного органического вещества также может быть измерено при использовании термогравиметрического анализа (ТГА) для рассматриваемых материалов, предпочтительно в кислородной атмосфере (хотя также подходящим для использования является и метод ТГА в чередующихся газовых окружающих средах). Говоря конкретно, процентное содержание гидрофобного органического материала в аэрогеле может коррелироваться с процентной величиной потери веса в материале или композиции гидрофобного аэрогеля при воздействии температур для теплоты сгорания во время анализа ТГА, при этом проводят подстраивания в отношении потери влаги, потери остаточного растворителя и потери легко гидролизуемых алкокси-групп во время анализа ТГА. Для измерения и определения содержания гидрофоба в композициях аэрогелей настоящего изобретения могут быть использованы и другие альтернативные методики, такие как дифференциальная сканирующая калориметрия, элементный анализ (в частности, по атому углерода), хроматографические методики, спектры ядерного магнитного резонанса и другие аналитические методики, известные для специалистов в соответствующей области техники. В определенных случаях подходящей для использования или необходимой при определении содержания гидрофоба в композициях аэрогелей настоящего изобретения может оказаться комбинация из известных методик. [000132] In the context of the present disclosure, the terms “hydrophobic organic matter content” or “hydrophobic content” or “hydrophobic compound content” refer to the amount of hydrophobic organic material associated with the framework in the airgel material or composition. The content of hydrophobic organic material in the airgel material or composition may be expressed as a weight percentage for the amount of hydrophobic organic material on the airgel framework relative to the total amount of material in the airgel material or composition. The content of hydrophobic organic matter can be calculated by those skilled in the art based on the nature and relative concentrations of the materials used in the production of the airgel material or composition. Hydrophobic organic matter content can also be measured using thermogravimetric analysis (TGA) for the materials of interest, preferably in an oxygen atmosphere (although TGA in alternating gas environments is also suitable for use). Specifically, the percentage of hydrophobic organic material in the airgel may be correlated with the percentage of weight loss in the hydrophobic airgel material or composition when exposed to heat of combustion temperatures during TGA analysis, with adjustments made for moisture loss, residual solvent loss, and readily hydrolyzable loss. alkoxy groups during TGA analysis. Other alternative techniques may be used to measure and determine the hydrophobe content of the aerogel compositions of the present invention, such as differential scanning calorimetry, elemental analysis (particularly carbon atom analysis), chromatographic techniques, nuclear magnetic resonance spectra, and other analytical techniques known in the art. specialists in the relevant field of technology. In certain cases, a combination of known techniques may be suitable or necessary for determining the hydrophobe content of the aerogel compositions of the present invention.
[000133] Материалы или композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения могут характеризоваться содержанием гидрофобного органического вещества, составляющим 50% (масс.) и менее, 40% (масс.) и менее, 30% (масс.) и менее, 25% (масс.) и менее, 20% (масс.) и менее, 15% (масс.) и менее, 10% (масс.) и менее, 8% (масс.) и менее, 6% (масс.) и менее, 5% (масс.) и менее, 4% (масс.) и менее, 3% (масс.) и менее, 2% (масс.) и менее, 1% (масс.) и менее или находящимся в диапазоне между любыми двумя из данных значений. [000133] The aerogel materials or compositions of the present disclosure may have a hydrophobic organic matter content of 50 wt% or less, 40 wt% or less, 30 wt% or less, 25 wt% or less. ) and less, 20% (wt.) and less, 15% (wt.) and less, 10% (wt.) and less, 8% (wt.) and less, 6% (wt.) and less, 5 % (wt.) or less, 4% (wt.) or less, 3% (wt.) or less, 2% (wt.) or less, 1% (wt.) or less, or between any two from the given values.
[000134] Термин «содержание топлива» относится к совокупному количеству горючего материала в материале или композиции аэрогеля, которое может коррелироваться с совокупной процентной величиной потери веса в материале или композиции аэрогеля при воздействии температур для теплоты сгорания во время анализа ТГА или ТГ-ДСК, при этом проводят подстраивания в отношении потери влаги. Содержание топлива в материале или композиции аэрогеля может включать содержание гидрофобного органического вещества, а также другие горючие остаточные спиртовые растворители, материалы наполнителей, армирующие материалы и легко гидролизуемые алкокси-группы. [000134] The term "fuel content" refers to the cumulative amount of combustible material in an airgel material or composition, which can be correlated with the cumulative percentage weight loss in the airgel material or composition when exposed to temperatures for heating value during TGA or TG-DSC analysis, at In this case, adjustments are made regarding moisture loss. The fuel content of the airgel material or composition may include hydrophobic organic matter content, as well as other flammable residual alcohol solvents, filler materials, reinforcing materials, and readily hydrolyzable alkoxy groups.
[000135] Органические аэрогели в общем случае получают из полимерных предшественников на углеродной основе. Такие полимерные материалы включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: резорцино-формальдегидные материалы (RF), полиимид, полиакрилат, полиметилметакрилат, акрилатные олигомеры, полиоксиалкилен, полиуретан, полифенол, полибутадиен, содержащий триалкоксисилильные концевые группы полидиметилсилоксан, полистирол, полиакрилонитрил, полифурфураль, меламино-формальдегидный материал, крезоло-формальдегидный материал, феноло-фурфуралевый материал, простой полиэфир, полиол, полиизоцианат, полигидроксибензол, диальдегид поливинилового спирта, полицианураты, полиакриламиды, различные эпоксиды, агар-агар, агароза, хитозан и их комбинации. В рамках одного примера органические аэрогели на основе материала RF обычно получают в результате золь-гель полимеризации резорцина или меламина совместно с формальдегидом в щелочных условиях. [000135] Organic aerogels are generally prepared from carbon-based polymer precursors. Such polymeric materials include, but are not limited to: resorcinol-formaldehyde (RF) materials, polyimide, polyacrylate, polymethyl methacrylate, acrylate oligomers, polyoxyalkylene, polyurethane, polyphenol, polybutadiene, trialkoxysilyl-terminated polydimethylsiloxane, polystyrene, polyacrylonitrile, polyfurfural, melamine -formaldehyde material, cresol-formaldehyde material, phenol-furfural material, polyether, polyol, polyisocyanate, polyhydroxybenzene, polyvinyl alcohol dialdehyde, polycyanurates, polyacrylamides, various epoxides, agar-agar, agarose, chitosan and combinations thereof. As one example, organic aerogels based on RF material are typically prepared by sol-gel polymerization of resorcinol or melamine together with formaldehyde under alkaline conditions.
[000136] Органически/неорганические гибридные аэрогели в основном образованы из (аэрогелей на основе органически-модифицированного диоксида кремния («ормосила»)). Данные материалы ормосила включают органические компоненты, которые ковалентно связаны с сеткой диоксида кремния. Ормосилы обычно получают в результате гидролиза и конденсации органически-модифицированных силанов R-Si(OX)3 при использовании традиционных алкоксидных предшественников Y(OX)4. В данных формулах Х может представлять собой, например, СН3, С2Н5, С3Н7, С4Н9; Y может представлять собой, например, Si, Ti, Zr или Al; и R может представлять собой любой органический фрагмент, такой как метил, этил пропил, бутил, изопропил, метакрилат, акрилат, винил, эпоксид и тому подобное. Органические компоненты в аэрогеле на основе ормосила также могут быть диспергированы по всему объему сетки диоксида кремния или химически связаны с ней. [000136] Organic/inorganic hybrid aerogels are primarily formed from (organically modified silica (“ormosil”) aerogels). These ormosil materials include organic components that are covalently bonded to a silica network. Ormosils are usually prepared by hydrolysis and condensation of organically modified silanes R-Si(OX) 3 using traditional alkoxide precursors Y(OX) 4 . In these formulas, X may represent, for example, CH 3 , C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9 ; Y may be, for example, Si, Ti, Zr or Al; and R can be any organic moiety such as methyl, ethyl propyl, butyl, isopropyl, methacrylate, acrylate, vinyl, epoxide and the like. The organic components in the ormosil-based airgel can also be dispersed throughout the silica network or chemically bound to it.
[000137] В контексте настоящего раскрытия изобретения термин «ормосил» охватывает вышеупомянутые материалы, а также и другие органически-модифицированные материалы, иногда обозначаемые термином «ормоцеры». Ормосилы зачастую используют в качестве покрытий, где пленку ормосила отливают поверх материала подложки при использовании, например, золь-гелевого технологического процесса. Примеры других органически-неорганических гибридных аэрогелей раскрытия изобретения включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: диоксид кремния-простой полиэфир, диоксид кремния-PMMA, диоксид кремния-хитозан, карбиды, нитриды и другие комбинации из соединений, образующих вышеупомянутый органический и неорганический аэрогель. Опубликованная патентная заявка США 20050192367 (абзацы [0022] - [0038] и [0044] - [0058]) включает изложение информации о таких гибридных органически-неорганических материалах и посредством ссылки на нее включается в настоящий документ в соответствии с индивидуально процитированными разделами и абзацами. [000137] As used herein, the term "ormosil" covers the above materials as well as other organically modified materials sometimes referred to as "ormocers". Ormosils are often used as coatings, where a film of Ormosil is cast over a substrate material using, for example, a sol-gel process. Examples of other organic-inorganic hybrid aerogels of the invention include, but are not limited to: silica-polyether, silica-PMMA, silica-chitosan, carbides, nitrides, and other combinations of compounds forming the aforementioned organic and inorganic airgel. US Patent Application Published No. 20050192367 (paragraphs [0022] - [0038] and [0044] - [0058]) includes disclosures of such hybrid organic-inorganic materials and is incorporated by reference herein as individually cited sections and paragraphs .
[000138] В определенных вариантах осуществления аэрогели настоящего раскрытия изобретения являются неорганическими аэрогелями на основе диоксида кремния, полученными главным образом из форполимеризованных предшественников диоксида кремния предпочтительно в виде олигомеров или гидролизованных сложных эфиров кремниевой кислоты, полученных из кремнийсодержащих алкоксидов в спиртовом растворителе. В определенных вариантах осуществления такие форполимеризованные предшественники диоксида кремния или гидролизованные сложные эфиры кремниевой кислоты могут быть получены «по месту» из других предшественников или сложных эфиров кремниевой кислоты, таких как алкоксисиланы или жидкое стекло. Однако, раскрытие изобретения в целом может быть осуществлено на практике при использовании любых других композиций аэрогелей, известных для специалистов в соответствующей области техники, и не ограничивается каким-либо одним материалом предшественника или смесью амальгамы из материалов предшественников. [000138] In certain embodiments, the aerogels of the present disclosure are inorganic silica aerogels prepared primarily from prepolymerized silica precursors, preferably in the form of oligomers or hydrolyzed silicic acid esters derived from silicon-containing alkoxides in an alcohol solvent. In certain embodiments, such prepolymerized silica precursors or hydrolyzed silicas can be prepared in situ from other silicas precursors or esters, such as alkoxysilanes or water glass. However, the disclosure of the invention as a whole can be practiced using any other aerogel compositions known to those skilled in the art and is not limited to any one precursor material or amalgam mixture of precursor materials.
[000139] Производство аэрогеля в общем случае включает следующие далее стадии: i) получение золь-гелевого раствора; ii) получение геля из золь-гелевого раствора; и iii) экстрагирование растворителя из материалов гелей при использовании инновационных переработки и экстрагирования для получения материала высушенного аэрогеля. Данный технологический процесс обсуждается ниже более подробно, говоря конкретно, в контексте получения неорганических аэрогелей, таких как аэрогели на основе диоксида кремния. Однако, конкретные примеры и иллюстрации, представленные в настоящем документе, не предназначены для наложения ограничений на настоящее раскрытие изобретения каким-либо конкретным типом аэрогеля и/или способа получения. Настоящее раскрытие изобретения может включать любой аэрогель, полученный при использовании любого связанного с ним способа получения, известного для специалистов в соответствующей области техники, если только не будет отмечено другого. [000139] Airgel production generally includes the following steps: i) producing a sol-gel solution; ii) obtaining a gel from a sol-gel solution; and iii) solvent extraction from gel materials using innovative processing and extraction to produce dried airgel material. This process is discussed in more detail below, specifically in the context of the preparation of inorganic aerogels such as silica aerogels. However, the specific examples and illustrations presented herein are not intended to limit the present disclosure to any particular type of airgel and/or production method. The present disclosure may include any airgel produced using any related production method known to those skilled in the art, unless otherwise noted.
[000140] Первая стадия получения неорганического аэрогеля в общем случае представляет собой получение золь-гелевого раствора в результате гидролиза и конденсации предшественников диоксида кремния, таких как нижеследующее, но не ограничивающихся только этим: предшественники на основе алкоксидов металлов в растворителе на спиртовой основе. Основные переменные при получении неорганических аэрогелей включают тип алкоксидных предшественников, включенных в золь-гелевый раствор, природу растворителя, температуру переработки и значение рН золь-гелевого раствора (которое может быть изменено в результате добавления кислоты или основания) и соотношение предшественник/растворитель/вода в золь-гелевом растворе. Контролируемое выдерживание данных переменных при получении золь-гелевого раствора может позволить осуществить контролируемое выдерживание роста и агрегирования каркаса геля во время последующего перехода материала геля из состояния «золя» в состояние «геля». Несмотря на воздействие на свойства получающихся в результате аэрогелей значением рН раствора предшественника и молярным соотношением реагентов в настоящем раскрытии изобретения могут быть использованы любое значение рН и любые молярные соотношения, которые делают возможным получение гелей. [000140] The first step in preparing an inorganic airgel is generally the preparation of a sol-gel solution by hydrolysis and condensation of silica precursors, such as, but not limited to, the following: metal alkoxide precursors in an alcohol-based solvent. Key variables in the preparation of inorganic aerogels include the type of alkoxide precursors included in the sol-gel solution, the nature of the solvent, the processing temperature and pH of the sol-gel solution (which can be altered by the addition of acid or base), and the precursor/solvent/water ratio in sol-gel solution. Controlled maintenance of these variables during the preparation of the sol-gel solution may allow for controlled maintenance of the growth and aggregation of the gel framework during the subsequent transition of the gel material from the “sol” state to the “gel” state. Although the properties of the resulting aerogels are affected by the pH value of the precursor solution and the molar ratio of the reactants, any pH value and any molar ratios that allow the preparation of gels can be used in the present disclosure.
[000141] Золь-гелевый раствор получают в результате объединения, по меньшей мере, одного гелеобразующего предшественника с растворителем. Растворители, подходящие для использования при получении золь-гелевого раствора, включают низшие спирты, содержащие от 1 до 6 атомов углерода, в частности, от 2 до 4, хотя могут быть использованы и другие растворители, которые известны для специалистов в соответствующей области техники. Примеры подходящих для использования растворителей включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: метанол, этанол, изопропанол, этилацетат, этилацетоацетат, ацетон, дихлорметан, тетрагидрофуран и тому подобное. Для достижения желательного уровня диспергирования или оптимизирования свойств материала геля также может быть объединено и множество растворителей. Таким образом, выбор оптимальных растворителей для стадий образования золя-геля и геля зависит от конкретных предшественников, наполнителей и добавок, введенных в золь-гелевый раствор; а также от целевых условий переработки для превращения в гель и жидкостного экстрагирования и желательных свойств конечных материалов аэрогелей. [000141] A sol-gel solution is prepared by combining at least one gelling precursor with a solvent. Solvents suitable for use in preparing the sol-gel solution include lower alcohols containing 1 to 6 carbon atoms, in particular 2 to 4, although other solvents known to those skilled in the art may be used. Examples of suitable solvents include, but are not limited to: methanol, ethanol, isopropanol, ethyl acetate, ethyl acetoacetate, acetone, dichloromethane, tetrahydrofuran and the like. Multiple solvents may also be combined to achieve the desired level of dispersion or optimize the properties of the gel material. Thus, the selection of optimal solvents for the sol-gel and gel formation steps depends on the specific precursors, fillers, and additives introduced into the sol-gel solution; as well as the target processing conditions for gelation and liquid extraction and the desired properties of the final aerogel materials.
[000142] В растворе предшественник-растворитель также может присутствовать и вода. Вода исполняет функцию гидролиза предшественников на основе алкоксидов металлов с образованием предшественников на основе гидроксидов металлов. Реакция гидролиза может представлять собой (при использовании TEOS в этанольном растворе в качестве примера): Si(OC2H5)4+4H2O → Si(OH)4+4(C2H5OH). Получающиеся в результате гидролизованные предшественники на основе гидроксидов металлов остаются суспендированными в растворе растворителя в состоянии «золя» либо в виде отдельных молекул, либо в виде маленьких заполимеризованных (или олигомеризованных) коллоидальных кластеров молекул. Например, полимеризация/конденсация предшественников на основе Si(OH)4 могут иметь следующий далее вид: 2Si(OH)4 = (OH)3Si-O-Si(OH)3+H2O. Данная полимеризация может продолжаться вплоть до получения коллоидальных кластеров заполимеризованных (или олигомеризованных) молекул SiO2 (диоксида кремния). [000142] Water may also be present in the precursor solvent solution. Water performs the function of hydrolyzing metal alkoxide precursors to form metal hydroxide precursors. The hydrolysis reaction may be (using TEOS in ethanol solution as an example): Si(OC 2 H 5 ) 4 +4H 2 O → Si(OH) 4 +4(C 2 H 5 OH). The resulting hydrolyzed metal hydroxide precursors remain suspended in the solvent solution in a “sol” state, either as individual molecules or as small polymerized (or oligomerized) colloidal clusters of molecules. For example, the polymerization/condensation of precursors based on Si(OH) 4 can have the following form: 2Si(OH) 4 = (OH) 3 Si-O-Si(OH) 3 +H 2 O. This polymerization can continue until colloidal clusters of polymerized (or oligomerized) SiO 2 (silicon dioxide) molecules.
[000143] В золь-гелевый раствор могут быть введены кислоты и основания для контролируемого выдерживания значения рН раствора и для катализирования реакций гидролиза и конденсации материалов предшественников. Несмотря на возможность использования любой кислоты для катализирования реакций предшественников и для получения раствора, характеризующегося пониженным значением рН, иллюстративные кислоты включают HCl, H2SO4, H3PO4, щавелевую кислоту и уксусную кислоту. Подобным образом, может быть использовано любое основание для катализирования реакций предшественников и для получения раствора, характеризующегося повышенным значением рН, при этом иллюстративное основание включает NH4OH. [000143] Acids and bases can be added to the sol-gel solution to control the pH of the solution and to catalyze the hydrolysis and condensation reactions of precursor materials. While any acid can be used to catalyze precursor reactions and produce a solution having a lower pH, exemplary acids include HCl, H 2 SO 4 , H 3 PO 4 , oxalic acid, and acetic acid. Likewise, any base can be used to catalyze the reactions of the precursors and to obtain a solution characterized by an elevated pH value, with an illustrative base including NH 4 OH.
[000144] Золь-гелевый раствор может включать дополнительных совместно гелеобразующих предшественников, а также материалы наполнителей и другие добавки. Материалы наполнителей и другие добавки можно дозировать в золь-гелевый раствор в любой момент до или во время образования геля. Материалы наполнителей и другие добавки также могут быть введены в материал геля после гелеобразования при использовании различных методик, известных для специалистов в соответствующей области техники. В определенных вариантах осуществления золь-гелевый раствор, содержащий гелеобразующих предшественников, растворители, катализаторы, воду, материалы наполнителей и другие добавки, является гомогенным раствором, который способен обеспечивать эффективное образование геля в подходящих для использования условиях. [000144] The sol-gel solution may include additional co-gelling precursors, as well as filler materials and other additives. Filler materials and other additives can be dosed into the sol-gel solution at any time before or during gel formation. Filler materials and other additives can also be incorporated into the gel material after gelation using various techniques known to those skilled in the art. In certain embodiments, the sol-gel solution containing gelling precursors, solvents, catalysts, water, excipient materials, and other additives is a homogeneous solution that is capable of effective gelation under suitable conditions for use.
[000145] Сразу после получения и оптимизирования золь-гелевого раствора гелеобразующие компоненты в золе-геле могут переходить в материал геля. Технологический процесс перехода гелеобразующих компонентов в материал геля включает первоначальную стадию образования геля, когда гель затвердевает вплоть до точки гелеобразования для материала геля. Точка гелеобразования для материала геля может рассматриваться в качестве момента, когда гелеобразующий раствор демонстрирует сопротивление течению и/или образует по существу непрерывный полимерный каркас по всему своему объему. Для специалистов в соответствующей области техники известен широкий спектр гелеобразующих методик. Примеры включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: выдерживание смеси в состоянии покоя на протяжении достаточного периода времени; подстраивание значения рН раствора; подстраивание температуры раствора; направление на смесь определенного вида энергии (ультрафиолетового, видимого, инфракрасного, сверхвысокочастотного, ультразвукового, корпускулярного излучения, электромагнитного излучения); или их комбинации. [000145] Once the sol-gel solution is prepared and optimized, the gelling components in the sol-gel can be transferred into the gel material. The technological process of transition of the gelling components into the gel material includes the initial stage of gel formation, when the gel hardens up to the gelation point for the gel material. The gelation point for a gel material can be considered as the point at which the gelling solution exhibits resistance to flow and/or forms a substantially continuous polymer framework throughout its volume. A wide range of gelling techniques are known to those skilled in the art. Examples include, but are not limited to: allowing the mixture to rest for a sufficient period of time; adjusting the pH value of the solution; adjusting the solution temperature; direction to a mixture of a certain type of energy (ultraviolet, visible, infrared, microwave, ultrasonic, corpuscular radiation, electromagnetic radiation); or combinations thereof.
[000146] Технологический процесс перехода гелеобразующих компонентов (предшественников геля) в материал геля также может включать стадию состаривания (также обозначаемую термином «отверждение») до жидкостного экстрагирования или удаления растворителя из геля (также обозначаемых термином «высушивание» геля). Состаривание материала геля после достижения его точки гелеобразования может дополнительно упрочнять каркас геля в результате увеличения количества сшивок в сетке. Продолжительность состаривания геля можно подстраивать для контролируемого выдерживания различных свойств в получающемся в результате материале аэрогеля. Данная методика состаривания может оказаться подходящей для использования при предотвращении потенциальной потери объема и усадки во время жидкостного экстрагирования. Состаривание может включать выдерживание геля (до экстрагирования) в состоянии покоя на протяжении длительного периода, выдерживание геля при повышенной температуре, добавление соединений, промотирующих сшивание, или любую их комбинацию. Предпочитающиеся температуры для состаривания обычно находятся в диапазоне между приблизительно 10°С и приблизительно 100°С, хотя в настоящем документе также предусматриваются и другие подходящие для использования температуры. Состаривание материала геля обычно продолжается вплоть до жидкостного экстрагирования материала влажного геля. [000146] The process of transitioning the gelling components (gel precursors) into the gel material may also include an aging step (also referred to as “curing”) prior to liquid extraction or solvent removal from the gel (also referred to as “drying” the gel). Aging the gel material after reaching its gelation point can further strengthen the gel framework by increasing the number of cross-links in the network. The duration of gel aging can be adjusted to controllably maintain different properties in the resulting airgel material. This aging technique may be suitable for use in preventing potential volume loss and shrinkage during liquid extraction. Aging may involve leaving the gel (prior to extraction) at rest for an extended period, keeping the gel at an elevated temperature, adding crosslinking promoting compounds, or any combination thereof. Preferred aging temperatures typically range between about 10° C. and about 100° C., although other suitable temperatures are contemplated herein. Aging of the gel material typically continues until liquid extraction of the wet gel material occurs.
[000147] Период времени для перехода гелеобразующих материалов (предшественников геля) в материал геля включает как продолжительность первоначального образования геля (от инициирования гелеобразования вплоть до точки гелеобразования), так и продолжительность любых последующих отверждения и состаривания материала геля до жидкостного экстрагирования или удаления растворителя из геля (также обозначаемых термином «высушивание» геля) (от точки гелеобразования вплоть до инициирования жидкостного экстрагирования/удаления растворителя). Совокупный период времени для перехода гелеобразующих материалов в материал геля обычно находится в диапазоне между приблизительно 1 минутой и несколькими днями, обычно составляет приблизительно 30 часов и менее, приблизительно 24 часа и менее, приблизительно 15 часов и менее, приблизительно 10 часов и менее, приблизительно 6 часов и менее, приблизительно 4 часа и менее, приблизительно 2 часа и менее, а предпочтительно приблизительно 1 час и менее, приблизительно 30 минут и менее, приблизительно 15 минут и менее или приблизительно 10 минут и менее. [000147] The period of time for the transition of gelling materials (gel precursors) into the gel material includes both the duration of initial gel formation (from initiation of gelation up to the gelation point) and the duration of any subsequent curing and aging of the gel material prior to liquid extraction or removal of solvent from the gel (also referred to as gel drying) (from the point of gelation until the initiation of liquid extraction/solvent removal). The cumulative time period for the gelling materials to transition into the gel material typically ranges between about 1 minute and several days, typically about 30 hours or less, about 24 hours or less, about 15 hours or less, about 10 hours or less, about 6 hours or less, about 4 hours or less, about 2 hours or less, and preferably about 1 hour or less, about 30 minutes or less, about 15 minutes or less, or about 10 minutes or less.
[000148] В еще одном варианте осуществления получающийся в результате материал геля может быть промыт в подходящем для использования вторичном растворителе для замещения первичного растворителя реакционной смеси, присутствующего во влажном геле. Такие вторичные растворители могут представлять собой линейные одноатомные спирты, содержащие один или несколько алифатических атомов углерода, двухатомные спирты, содержащие 2 и более атома углерода, разветвленные спирты, циклические спирты, алициклические спирты, ароматические спирты, многоатомные спирты, простые эфиры, кетоны, циклические простые эфиры или их производное. В еще одном варианте осуществления получающийся в результате материал геля может быть промыт в дополнительных количествах того же самого растворителя, присутствующего в материале геля, что, помимо всего прочего, может удалять любые нежелательные побочные продукты или другие осадки в материале геля. [000148] In yet another embodiment, the resulting gel material can be washed in a suitable secondary solvent to replace the primary reaction solvent present in the wet gel. Such secondary solvents may be linear monohydric alcohols containing one or more aliphatic carbon atoms, dihydric alcohols containing 2 or more carbon atoms, branched alcohols, cyclic alcohols, alicyclic alcohols, aromatic alcohols, polyhydric alcohols, ethers, ketones, cyclic ethers esters or their derivatives. In yet another embodiment, the resulting gel material may be washed with additional amounts of the same solvent present in the gel material, which may, among other things, remove any unwanted byproducts or other deposits in the gel material.
[000149] Сразу после получения и переработки материала геля вслед за этим жидкость геля может быть, по меньшей мере, частично экстрагирована из влажного геля при использовании способов экстрагирования, включающих методики инновационных переработки и экстрагирования, для получения материала аэрогеля. Жидкостное экстрагирование, в числе других факторов, играет важную роль при разработке характеристик аэрогелей, таких как пористость и плотность, а также связанных с ними свойств, таких как теплопроводность. В общем случае аэрогели получают при экстрагировании жидкости из геля по варианту, который стимулирует возникновение маленькой усадки для пористых сетки и каркаса влажного геля. Данное жидкостное экстрагирование, помимо всего прочего, также может быть обозначено терминами «удаление растворителя» или «высушивание». [000149] Once the gel material is prepared and processed, thereafter the gel liquid can be at least partially extracted from the wet gel using extraction methods including innovative processing and extraction techniques to produce the airgel material. Liquid extraction, among other factors, plays an important role in developing the characteristics of aerogels such as porosity and density, as well as associated properties such as thermal conductivity. In general, aerogels are produced by extracting liquid from a gel in a manner that encourages small shrinkage to occur in the porous network and framework of the wet gel. This liquid-liquid extraction, among other things, can also be referred to by the terms “solvent removal” or “drying”.
[000150] В одном примере альтернативного способа получения аэрогеля на основе диоксида кремния используют соли оксидов металлов, такие как силикат натрия, также известный под наименованием жидкого стекла. Сначала производят раствор жидкого стекла в результате смешивания силиката натрия с водой и кислотой для получения раствора предшественника кремниевой кислоты. Солевые побочные продукты могут быть удалены из предшественника кремниевой кислоты в результате ионного обмена, отделения при использовании поверхностно-активного вещества, мембранного фильтрования или других методик химического или физического отделения. После этого получающийся в результате золь может быть подвергнут гелеобразованию таким образом, как в результате добавления основного катализатора, для производства гидрогеля. Гидрогель может быть промыт для удаления любых остаточных солей или реагентов. После этого удаление воды из пор геля может быть проведено в результате обмена с полярным органическим растворителем, таким как этанол, метанол или ацетон. Вслед за этим жидкость в геле, по меньшей мере, частично экстрагируют при использовании методик инновационных переработки и экстрагирования в одном варианте осуществления. [000150] One example of an alternative method for making silica airgel uses metal oxide salts such as sodium silicate, also known as water glass. First, a liquid glass solution is produced by mixing sodium silicate with water and acid to produce a silicic acid precursor solution. Salt by-products can be removed from the silicic acid precursor by ion exchange, surfactant separation, membrane filtration, or other chemical or physical separation techniques. The resulting sol can then be gelled in a manner similar to the addition of a base catalyst to produce a hydrogel. The hydrogel can be washed to remove any residual salts or reagents. Removal of water from the pores of the gel can then be accomplished by exchange with a polar organic solvent such as ethanol, methanol or acetone. Subsequently, the liquid in the gel is at least partially extracted using innovative processing and extraction techniques in one embodiment.
[000151] Аэрогели в большинстве случаев получают в результате удаления жидкой подвижной фазы из материала геля при температуре и давлении вблизи или выше критической точки для жидкой подвижной фазы. Сразу после достижения критической точки (близость к критичности) или ее превышения (сверхкритичность) (то есть, при нахождении давления и температуры системы на уровне, равном или большем, соответственно, критического давления и критической температуры) в текучей среде возникает новая сверхкритическая фаза, которая отличается от жидкой или паровой фазы. После этого растворитель может быть удален без введения поверхности раздела жидкость-пар, капиллярного давления или любых ассоциированных ограничений по массопереносу, ассоциированных с границами жидкость-пар. В дополнение к этому, сверхкритическая фаза в общем случае является более смешиваемой с органическими растворителями, что, таким образом, демонстрирует способность к лучшему экстрагированию. Для оптимизирования технологического процесса высушивания сверхкритической текучей среды также в большинстве случаев используются совместные растворители и обмены растворителей. [000151] Aerogels are generally prepared by removing a liquid mobile phase from a gel material at a temperature and pressure near or above the critical point for the liquid mobile phase. Immediately after reaching the critical point (close to criticality) or exceeding it (supercriticality) (that is, when the pressure and temperature of the system are at a level equal to or greater, respectively, than the critical pressure and critical temperature), a new supercritical phase appears in the fluid, which different from the liquid or vapor phase. The solvent can then be removed without introducing a liquid-vapor interface, capillary pressure, or any associated mass transfer constraints associated with liquid-vapor boundaries. In addition to this, the supercritical phase is generally more miscible with organic solvents, thus demonstrating better extraction capability. To optimize the supercritical fluid drying process, co-solvents and solvent exchanges are also used in most cases.
[000152] В случае прохождения выпаривания или экстрагирования намного ниже критической точки капиллярные силы, генерированные в результате жидкостного экстрагирования, могут стимулировать усадку и схлопывание пор в материале геля. Выдерживание подвижной фазы вблизи или выше критических давления и температуры во время технологического процесса экстрагирования растворителя уменьшает отрицательные эффекты от таких капиллярных сил. В определенных вариантах осуществления настоящего раскрытия изобретения использование близких к критическим условий непосредственно ниже критической точки системы растворителя может делать возможным производство материалов или композиций аэрогелей, характеризующихся достаточно низкой усадкой, что, таким образом, приводит к производству конкурентоспособного конечного продукта. [000152] If evaporation or extraction occurs well below the critical point, the capillary forces generated by the liquid extraction can stimulate shrinkage and collapse of the pores in the gel material. Maintaining the mobile phase near or above critical pressure and temperature during the solvent extraction process reduces the negative effects of such capillary forces. In certain embodiments of the present disclosure, the use of near-critical conditions immediately below the critical point of the solvent system may enable the production of materials or aerogel compositions that exhibit sufficiently low shrinkage, thereby resulting in the production of a competitive end product.
[000153] На современном уровне техники известно несколько дополнительных методик экстрагирования аэрогеля, в том числе широкий спектр различных подходов при использовании сверхкритических текучих сред при высушивании аэрогелей. Например, в публикации Kistler (J. Phys. Chem. (1932) 36: 52-64) описывается простой технологический процесс сверхкритического экстрагирования, где растворитель геля выдерживают выше его критических давления и температуры, что, тем самым, обеспечивает уменьшение капиллярных сил при выпаривании и выдерживает структурную целостность сетки геля. В патенте США № 4,610,863 описывается технологический процесс экстрагирования, где растворитель геля обменивается на жидкий диоксид углерода и впоследствии экстрагируется в условиях, в которых диоксид углерода находится в сверхкритическом состоянии. В патенте США № 6670402 излагается информация об экстрагировании жидкости из геля при использовании быстрого обмена растворителя в результате нагнетания сверхкритического (а не жидкого) диоксида углерода в экстракционную установку, которая была подвергнута воздействию предварительного нагревания и предварительного давления для достижения по существу сверхкритических или более высоких условий, что, тем самым, приводит к производству аэрогелей. В патенте США № 5962539 описывается технологический процесс получения аэрогеля из полимерного материала, который имеет вид золя-геля в органическом растворителе, в результате обмена органического растворителя на текучую среду, имеющую критическую температуру, меньшую, чем температура разложения полимера, и экстрагирования текучей среды/золя-геля при использовании сверхкритической текучей среды, такой как сверхкритический диоксид углерода, сверхкритический этанол или сверхкритический гексан. В патенте США № 6315971 раскрывается технологический процесс производства композиций гелей, включающий высушивание влажного геля, содержащего твердые вещества геля и высушивающий агент, для удаления высушивающего агента в условиях высушивания, достаточных для уменьшения усадки геля во время высушивания. В патенте США № 5420168 описывается технологический процесс, при котором резорцин/формальдегидные аэрогели могут быть изготовлены при использовании простой методики воздушного высушивания. В патенте США № 5565142 описываются методики высушивания, при которых поверхность геля модифицируют для придания большей прочности и большей гидрофобности таким образом, чтобы каркас геля и поры могли бы сопротивляться схлопыванию во время высушивания в условиях окружающей среды или сверхкритического экстрагирования. Другие примеры экстрагирования жидкости из материалов аэрогелей могут быть обнаружены в патентах США №№ 5275796 и 5395805. [000153] Several additional airgel extraction techniques are known in the art, including a wide range of different approaches using supercritical fluids to dry aerogels. For example, Kistler (J. Phys. Chem. (1932) 36 : 52-64) describes a simple supercritical extraction process where the gel solvent is kept above its critical pressure and temperature, thereby reducing capillary forces during evaporation and maintains the structural integrity of the gel network. US Patent No. 4,610,863 describes an extraction process where a gel solvent is exchanged for liquid carbon dioxide and subsequently extracted under conditions in which the carbon dioxide is in a supercritical state. US Pat. No. 6,670,402 discloses the extraction of liquid from a gel using rapid solvent exchange by injecting supercritical (rather than liquid) carbon dioxide into an extraction unit that has been subjected to preheat and prepressure to achieve substantially supercritical or higher conditions. , thereby leading to the production of aerogels. US Pat. No. 5,962,539 describes a process for producing an airgel from a polymeric material that is in the form of a sol-gel in an organic solvent by exchanging the organic solvent for a fluid having a critical temperature lower than the decomposition temperature of the polymer and extracting the fluid/sol -gel when using a supercritical fluid such as supercritical carbon dioxide, supercritical ethanol or supercritical hexane. US Pat. No. 6,315,971 discloses a process for producing gel compositions that includes drying a wet gel containing gel solids and a drying agent to remove the drying agent under drying conditions sufficient to reduce shrinkage of the gel during drying. US Pat. No. 5,420,168 describes a process in which resorcinol/formaldehyde aerogels can be made using a simple air-drying technique. US Pat. No. 5,565,142 describes drying techniques in which the surface of a gel is modified to provide greater strength and greater hydrophobicity so that the gel framework and pores can resist collapse during ambient drying or supercritical extraction. Other examples of liquid extraction from aerogel materials can be found in US Patent Nos. 5,275,796 and 5,395,805.
[000154] В одном варианте осуществления экстрагирования жидкости из влажного геля используют сверхкритические текучие среды, такие как диоксид углерода, в том числе, например, первый по существу обмен первичного растворителя, присутствующего в сетке пор геля, на жидкий диоксид углерода; а после этого нагревание влажного геля (обычно в автоклаве) за пределы критической температуры диоксида углерода (приблизительно 31,06°С) и увеличение давления системы до давления, большего, чем критическое давление диоксида углерода (приблизительно 1070 фунт/дюйм2 (изб.) (7,38 МПа (изб.))). Давление вокруг материала геля может слегка флуктуировать для облегчения удаления жидкости из геля. Диоксид углерода может рециркулировать через систему экстрагирования для облегчения непрерывного удаления первичного растворителя из влажного геля. В заключение, температуру и давление медленно возвращают к условиям окружающей среды для производства материала сухого аэрогеля. Диоксид углерода также может быть подвергнут предварительной переработке в сверхкритическое состояние до нагнетания в экстракционную камеру. [000154] In one embodiment, extracting liquid from a wet gel uses supercritical fluids such as carbon dioxide, including, for example, first essentially exchanging the primary solvent present in the pore network of the gel for liquid carbon dioxide; and then heating the wet gel (usually in an autoclave) beyond the carbon dioxide critical temperature (approximately 31.06°C) and increasing the system pressure to a pressure greater than the carbon dioxide critical pressure (approximately 1070 psig ) (7.38 MPa(g))). The pressure around the gel material may fluctuate slightly to facilitate removal of liquid from the gel. Carbon dioxide can be recirculated through the extraction system to facilitate continuous removal of primary solvent from the wet gel. Finally, the temperature and pressure are slowly returned to ambient conditions to produce the dry airgel material. The carbon dioxide may also be pre-processed into a supercritical state before being injected into the extraction chamber.
[000155] Еще один пример альтернативного способа получения аэрогелей включает уменьшение повреждающих сил капиллярного давления на поверхности раздела растворитель/пора при использовании химического модифицирования матричных материалов в их состоянии влажного геля в результате превращения поверхностных гидроксильных групп в гидрофобные триметилсилиловые простые эфиры, что, тем самым, делает возможным жидкостное экстрагирование из материалов гелей при температурах и давлениях ниже критической точки растворителя. [000155] Another example of an alternative method for producing aerogels involves reducing the damaging capillary pressure forces at the solvent/pore interface by chemically modifying the matrix materials in their wet gel state by converting surface hydroxyl groups to hydrophobic trimethylsilyl ethers, thereby makes liquid extraction possible from gel materials at temperatures and pressures below the solvent critical point.
[000156] В еще одном другом варианте осуществления жидкий (растворитель) в материале геля может быть заморожен при пониженных температурах со следующим далее технологическим процессом сублимирования, в результате чего растворитель удаляют из материала геля. Такие удаление или высушивание растворителя из материала геля понимаются как попадающие в пределы объема данного раскрытия изобретения. Такое удаление в большой степени сохраняет структуру геля, что, таким образом, обеспечивает производство аэрогеля, обладающего уникальными свойствами. [000156] In yet another embodiment, the liquid (solvent) in the gel material can be frozen at lower temperatures followed by a sublimation process, whereby the solvent is removed from the gel material. Such removal or drying of solvent from the gel material is understood to fall within the scope of this disclosure. This removal largely preserves the gel structure, thereby producing an airgel with unique properties.
[000157] Крупномасштабное производство материалов или композиций аэрогелей может быть усложнено трудностями, связанными с непрерывным получением материалов гелей в больших масштабах; а также трудностями, связанными с жидкостным экстрагированием из материалов гелей в больших объемах при использовании методик инновационных переработки и экстрагирования. В определенных вариантах осуществления материалы или композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения согласуются с производством в больших масштабах. В определенных вариантах осуществления материалы гелей настоящего раскрытия изобретения могут быть произведены в больших масштабах при использовании непрерывного технологического процесса отливки и гелеобразования. В определенных вариантах осуществления материалы или композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения производят в больших масштабах, что требует использования крупномасштабных экстракционных емкостей. Крупномасштабные экстракционные емкости настоящего раскрытия изобретения могут включать экстракционные емкости, которые имеют объем, составляющий приблизительно 0,1 м3 и более, приблизительно 0,25 м3 и более, приблизительно 0,5 м3 и более или приблизительно 0,75 м3 и более. [000157] Large-scale production of aerogel materials or compositions can be complicated by the difficulties associated with the continuous production of gel materials on a large scale; as well as the difficulties associated with liquid-liquid extraction of gels from materials in large volumes using innovative processing and extraction techniques. In certain embodiments, the aerogel materials or compositions of the present disclosure are consistent with large scale production. In certain embodiments, the gel materials of the present disclosure can be produced on a large scale using a continuous casting and gelation process. In certain embodiments, the aerogel materials or compositions of the present disclosure are produced on a large scale, requiring the use of large-scale extraction vessels. Large-scale extraction vessels of the present disclosure may include extraction vessels that have a volume of about 0.1 m 3 or more, about 0.25 m 3 or more, about 0.5 m 3 or more, or about 0.75 m 3 and more.
[000158] Композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения могут иметь толщину, составляющую 15 мм и менее, 10 мм и менее, 5 мм и менее, 3 мм и менее, 2 мм и менее или 1 мм и менее. [000158] The aerogel compositions of the present disclosure may have a thickness of 15 mm or less, 10 mm or less, 5 mm or less, 3 mm or less, 2 mm or less, or 1 mm or less.
[000159] Композиции аэрогелей могут быть армированы различными армирующими материалами для достижения получения более гибкого, упругого и способного принимать нужную форму композитного продукта. Армирующие материалы могут быть добавлены к гелям в любой момент технологического процесса превращения в гель для производства армированной композиции влажного геля. После этого композиция влажного геля может быть высушена для производства армированной композиции аэрогеля. [000159] Aerogel compositions can be reinforced with various reinforcing materials to achieve a more flexible, resilient and moldable composite product. Reinforcement materials can be added to the gels at any point during the gelation process to produce a reinforced wet gel composition. The wet gel composition can then be dried to produce a reinforced airgel composition.
[000160] Композиции аэрогелей могут быть армированы материалом OCMF при использовании различных армирующих материалов макропористого каркаса с открытыми ячейками для достижения получения более гибкого, упругого и способного принимать нужную форму композитного продукта. Армирующие материалы OCMF могут быть добавлены к гелям в любой момент технологического процесса превращения в гель до гелеобразования для производства армированной композиции влажного геля. После этого композиция влажного геля может быть высушена для производства композиции аэрогеля, армированной материалом OCMF. Армирующие материалы OCMF могут быть получены из органических полимерных материалов, таких как на основе меламина или меламиновых производных, и присутствуют в форме непрерывных листа или панели. [000160] Aerogel compositions can be reinforced with OCMF material using a variety of open cell macroporous framework reinforcements to achieve a more flexible, resilient, and moldable composite product. OCMF reinforcements can be added to gels at any point during the gelation process prior to gelation to produce a reinforced wet gel composition. The wet gel composition can then be dried to produce an OCMF reinforced airgel composition. OCMF reinforcements can be derived from organic polymeric materials, such as melamine-based or melamine derivatives, and are present in the form of a continuous sheet or panel.
[000161] Меламиновые материалы OCMF могут быть произведены из раствора меламино-формальдегидной предконденсации. Водный раствор продукта меламино-формальдегидной конденсации производят в результате объединения меламино-формальдегидного предконденсата с растворителем, эмульгатором/диспергатором, отверждающим агентом, таким как кислота, и пенообразующим агентом, таким как С5- С7 углеводород. После этого меламино-формальдегидные раствор или смолу отверждают при повышенной температуре выше температуры кипения пенообразующего агента для производства материала OCMF, включающего множество взаимосвязанных трехмерных разветвленных меламиновых структур, при этом соответствующая сетка из взаимосвязанных пор интегрирована в каркас. Меламино-формальдегидные предконденсаты в общем случае характеризуются молярным соотношением между формальдегидом и меламином в диапазоне от 5: 1 до 1,3: 1, а обычно в диапазоне от 3,5 : 1 до 1,5 : 1. Предконденсаты могут иметь вид порошка, спрея, смолы или раствора. Растворитель, включенный в раствор меламино-формальдегидной предконденсации, может включать спирты, такие как метанол, этанол или бутанол. [000161] Melamine OCMF materials can be produced from a melamine-formaldehyde precondensation solution. An aqueous solution of the melamine-formaldehyde condensate is produced by combining the melamine-formaldehyde precondensate with a solvent, an emulsifier/dispersant, a curing agent such as an acid, and a foaming agent such as a C5-C7 hydrocarbon. The melamine-formaldehyde solution or resin is then cured at an elevated temperature above the boiling point of the foaming agent to produce an OCMF material comprising a plurality of interconnected three-dimensional branched melamine structures, with a corresponding network of interconnected pores integrated into the framework. Melamine-formaldehyde precondensates are generally characterized by a molar ratio between formaldehyde and melamine in the range of 5:1 to 1.3:1, and usually in the range of 3.5:1 to 1.5:1. Precondensates can be in the form of a powder, spray, resin or solution. The solvent included in the melamine-formaldehyde precondensation solution may include alcohols such as methanol, ethanol or butanol.
[000162] Эмульгатор/диспергатор, включенные в раствор меламино-формальдегидной предконденсации, могут включать анионное поверхностно-активное вещество, катионный эмульгатор или неионное поверхностно-активное вещество. Подходящие для использования анионные поверхностно-активные вещества включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: дифениленоксидсульфонаты, алкан- и алкилбензолсульфонаты, алкилнафталинсульфонаты, олефинсульфонаты, сульфонаты алкиловых простых эфиров, сульфаты жирных спиртов, сульфаты простых эфиров, сложные эфиры α-сульфожирных кислот, ациламиноалкансульфонаты, ацилизотионаты, карбоксилаты алкиловых простых эфиров, N-ацилсаркозинаты, алкилфосфаты и фосфаты алкиловых простых эфиров. Подходящие для использования катионные эмульгаторы включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: алкилтриаммониевые соли, алкилбензилдиметиламмониевые соли или алкилпиридиниевые соли. Подходящие для использования неионные поверхностно-активные вещества включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: полигликолевые простые эфиры алкилфенолов, полигликолевые простые эфиры жирных спиртов, полигликолевые простые эфиры жирных кислот, алканоламиды жирных кислот, этиленоксид-пропиленоксидные блок-сополимеры, аминоксиды, глицериновые сложные эфиры жирных кислот, сорбитановые сложные эфиры и алкилполигликозиды. Эмульгатор/диспергатор могут быть добавлены в количествах в диапазоне от 0,2% до 5% (масс.) при расчете на меламино-формальдегидный предконденсат. [000162] The emulsifier/dispersant included in the melamine-formaldehyde precondensation solution may include an anionic surfactant, a cationic emulsifier, or a nonionic surfactant. Suitable anionic surfactants include, but are not limited to: diphenylene oxide sulfonates, alkane and alkyl benzene sulfonates, alkyl naphthalene sulfonates, olefin sulfonates, alkyl ether sulfonates, fatty alcohol sulfates, ether sulfates, α-sulf fatty acid esters, acylamino alkane sulfonates, acyl isothionates, alkyl ether carboxylates, N-acylsarcosinates, alkyl phosphates and alkyl ether phosphates. Suitable cationic emulsifiers include, but are not limited to: alkyl triammonium salts, alkyl benzyl dimethyl ammonium salts, or alkyl pyridinium salts. Suitable nonionic surfactants include, but are not limited to: polyglycol alkylphenol ethers, polyglycol fatty alcohol ethers, polyglycol fatty acid ethers, fatty acid alkanolamides, ethylene oxide-propylene oxide block copolymers, amine oxides, glycerol esters fatty acids, sorbitan esters and alkyl polyglycosides. The emulsifier/dispersant may be added in amounts ranging from 0.2% to 5% by weight based on the melamine-formaldehyde precondensate.
[000163] Отверждающий агент, включенный в раствор меламино-формальдегидной предконденсации, может включать кислотные соединения. Количество данных отвердителей в общем случае находится в диапазоне от 0,01% до 20% (масс.), а обычно в диапазоне от 0,05% до 5% (масс.), во всех случаях при расчете на меламино-формальдегидный предконденсат. Подходящие для использования кислотные соединения включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: органические и неорганические кислоты, например, выбираемые из группы, состоящей из хлористо-водородной кислоты, серной кислоты, фосфорной кислоты, азотной кислоты, муравьиной кислоты, уксусной кислоты, щавелевой кислоты, толуолсульфоновых кислот, амидосульфоновых кислот, ангидридов кислот и их смесей. [000163] The curing agent included in the melamine-formaldehyde precondensation solution may include acidic compounds. The amount of these hardeners is generally in the range of 0.01% to 20% by weight, and typically in the range of 0.05% to 5% by weight, in all cases based on the melamine-formaldehyde precondensate. Suitable acidic compounds include, but are not limited to: organic and inorganic acids, for example selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, formic acid, acetic acid, oxalic acid, toluenesulfonic acids, amidosulfonic acids, acid anhydrides and mixtures thereof.
[000164] Пенообразующий агент, включенный в раствор меламино-формальдегидной предконденсации, может включать физические пенообразующие агенты или химические пенообразующие агенты. Подходящие для использования физические пенообразующие агенты включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: углеводороды, такие как пентан и гексан; галогенированные углеводороды, говоря более конкретно, хлорированные и/или фторированные углеводороды, например, метиленхлорид, хлороформ, трихлорэтан, хлорфторуглероды и гидрохлорфторуглероды (HCFC); спирты, например, метанол, этанол, н-пропанол или изопропанол; простые эфиры, кетоны и сложные эфиры, например, метилформиат, этилформиат, метилацетат или этилацетат; и газы, такие как воздух, азот или диоксид углерода. В определенных вариантах осуществления предпочтительным является добавление физического пенообразующего агента, характеризующегося температурой кипения в диапазоне между 0°С и 80°С. Подходящие для использования химические пенообразующие агенты включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: изоцианаты, смешанные с водой, (высвобождающие диоксид углерода в качестве активного пенообразующего агента); карбонаты и/или бикарбонаты, смешанные с кислотами, (высвобождающие диоксид углерода в качестве активного пенообразующего агента); и азо-соединения, например, азодикарбонамид. Пенообразующий агент в растворе меламино-формальдегидной предконденсации присутствует в количестве в диапазоне от 0,5% до 60% (масс.), в частности, от 1% до 40% (масс.), а в определенных вариантах осуществления от 1,5% до 30% (масс.), при расчете на меламино-формальдегидный предконденсат. [000164] The foaming agent included in the melamine-formaldehyde precondensation solution may include physical foaming agents or chemical foaming agents. Suitable physical blowing agents include, but are not limited to: hydrocarbons such as pentane and hexane; halogenated hydrocarbons, more specifically chlorinated and/or fluorinated hydrocarbons, for example methylene chloride, chloroform, trichloroethane, chlorofluorocarbons and hydrochlorofluorocarbons (HCFCs); alcohols, for example methanol, ethanol, n-propanol or isopropanol; ethers, ketones and esters, for example methyl formate, ethyl formate, methyl acetate or ethyl acetate; and gases such as air, nitrogen or carbon dioxide. In certain embodiments, it is preferred to add a physical blowing agent having a boiling point in the range between 0°C and 80°C. Suitable chemical blowing agents include, but are not limited to: isocyanates mixed with water (releasing carbon dioxide as the active blowing agent); carbonates and/or bicarbonates mixed with acids (releasing carbon dioxide as an active foaming agent); and azo compounds, such as azodicarbonamide. The foaming agent in the melamine-formaldehyde precondensation solution is present in an amount ranging from 0.5% to 60% by weight, in particular from 1% to 40% by weight, and in certain embodiments from 1.5% up to 30% (wt.), based on melamine-formaldehyde pre-condensate.
[000165] Раствор меламино-формальдегидной предконденсации может быть преобразован в меламиновый материал OCMF в результате нагревания раствора до температуры, в общем случае большей, чем температура кипения использованного пенообразующего агента, что, тем самым, приводит к получению материала OCMF, включающего множество взаимосвязанных трехмерных разветвленных меламиновых структур, при этом соответствующая сетка из взаимосвязанных пор с открытыми ячейками интегрирована в каркасе. Введение тепловой энергии может быть осуществлено при использовании электромагнитного излучения, например, при использовании высокочастотного излучения, в диапазоне от 5 до 400 кВт, например, от 5 до 200 кВт, а в определенных вариантах осуществления от 9 до 120 кВт, при расчете на один килограмм использованной смеси, в частотном диапазоне от 0,2 до 100 ГГц, или, говоря более конкретно, от 0,5 до 10 ГГц. Магнетроны представляют собой подходящий для использования источник диэлектрического излучения, и одновременно могут быть использованы один магнетрон или два и более магнетрона. [000165] The melamine-formaldehyde precondensation solution can be converted into a melamine OCMF material by heating the solution to a temperature generally greater than the boiling point of the blowing agent used, thereby resulting in an OCMF material comprising a plurality of interconnected three-dimensional branched structures. melamine structures, with a corresponding network of interconnected open-cell pores integrated into the frame. The introduction of thermal energy can be carried out using electromagnetic radiation, for example, using high frequency radiation, in the range of 5 to 400 kW, for example 5 to 200 kW, and in certain embodiments from 9 to 120 kW, per kilogram mixture used, in the frequency range from 0.2 to 100 GHz, or, more specifically, from 0.5 to 10 GHz. Magnetrons provide a suitable source of dielectric radiation, and one magnetron or two or more magnetrons can be used simultaneously.
[000166] Материал OCМF может быть высушен для удаления остаточных жидкостей (воды, растворителя, пенообразующего агента) из материала OCMF. Для гидрофобизирования материала OCMF также может быть использована и последующая обработка. При данной последующей обработке могут быть использованы агенты для нанесения гидрофобного покрытия, характеризующиеся высокой термостойкостью и/или трудновоспламеняемостью, например, силиконы, силиконаты или фторированные соединения. [000166] The OCMF material can be dried to remove residual liquids (water, solvent, blowing agent) from the OCMF material. Post-treatment can also be used to hydrophobize the OCMF material. In this post-treatment, hydrophobic coating agents having high heat resistance and/or low flammability, such as silicones, siliconates or fluorinated compounds, can be used.
[000167] Плотность меламинового материала OCMF в общем случае находится в диапазоне от 0,005 до 0,3 г/куб.см, например, в диапазоне от 0,01 до 0,2 г/куб.см, в определенных вариантах осуществления в диапазоне от 0,03 до 0,15 г/куб.см или, говоря наиболее конкретно, в диапазоне от 0,05 до 0,15 г/куб.см. Средний диаметр пор для меламинового материала OCMF в общем случае находится в диапазоне от 10 мкм до приблизительно 1000 мкм, в частности, в диапазоне от 50 до 700 мкм. [000167] The density of the OCMF melamine material is generally in the range of 0.005 to 0.3 g/cc, such as in the range of 0.01 to 0.2 g/cc, in certain embodiments in the range of 0.03 to 0.15 g/cc or, more specifically, in the range of 0.05 to 0.15 g/cc. The average pore diameter for melamine OCMF material generally ranges from 10 µm to approximately 1000 µm, particularly in the range from 50 to 700 µm.
[000168] В одном варианте осуществления армирующие материалы OCMF вводят в композицию аэрогеля в виде непрерывного листа. Технологический процесс включает первоначальное производство непрерывного листа геля, армированного материалом OCMF, в результате отливки или импрегнирования раствора предшественника геля в непрерывный лист армирующего материала OCMF и обеспечение получения из материала листа армированного композита геля. После этого жидкость может быть, по меньшей мере, частично экстрагирована из листа армированного материалом OCMF композита геля для производства листовидной армированной материалом OCMF композиции аэрогеля. [000168] In one embodiment, the OCMF reinforcing materials are incorporated into the airgel composition in the form of a continuous sheet. The manufacturing process involves initially producing a continuous sheet of OCMF reinforced gel material by casting or impregnating a gel precursor solution into a continuous sheet of OCMF reinforcement material and causing the sheet material to be formed into a reinforced composite gel. Thereafter, the liquid can be at least partially extracted from the OCMF-reinforced gel composite sheet to produce a sheet-shaped OCMF-reinforced airgel composition.
[000169] Композиции аэрогелей могут включать замутнитель для уменьшения излучательного компонента теплопереноса. В любой момент до образования геля замутняющие соединения или их предшественники могут быть диспергированы в смесь, содержащую предшественников гелей. Примеры замутняющих соединений включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: карбид бора (В4С), диатомит, марганцовистый феррит, MnO, NiO, SnO, Ag2O, Bi2O3, технический углерод, диоксид титана, оксид железа-титана, оксид алюминия, силикат циркония, оксид циркония, оксид железа (II), оксид железа (III), диоксид марганца, оксид железа-титана (ильменит), оксид хрома, карбиды (такие как SiС, TiC или WC) или их смеси. Примеры предшественников замутняющих соединений включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: TiOSO4 или TiOCl2. [000169] Aerogel compositions may include an opacifier to reduce the radiative component of heat transfer. At any time prior to gel formation, the opacifying compounds or their precursors may be dispersed into a mixture containing the gel precursors. Examples of opacifying compounds include, but are not limited to: boron carbide (B 4 C), diatomite, manganese ferrite, MnO, NiO, SnO, Ag 2 O, Bi 2 O 3 , carbon black, titanium dioxide, iron titanium oxide , aluminum oxide, zirconium silicate, zirconium oxide, iron (II) oxide, iron (III) oxide, manganese dioxide, iron titanium oxide (ilmenite), chromium oxide, carbides (such as SiC, TiC or WC) or mixtures thereof. Examples of opacifier precursors include, but are not limited to: TiOSO 4 or TiOCl 2 .
[000170] Композиции аэрогелей могут включать одну или несколько добавок, соответствующих классу пожарной безопасности. В контексте настоящего раскрытия изобретения термин «добавка, соответствующая классу пожарной безопасности» относится к материалу, который демонстрирует эндотермический эффект в контексте реакции на воздействие огня и может быть введен в композицию аэрогеля. Кроме того, в определенных вариантах осуществления добавки, соответствующие классу пожарной безопасности, демонстрируют начало эндотермического разложения (ED), которое является не более, чем на 100°С большим, чем начало термического разложения (Td) композиции аэрогеля, в которой присутствует добавка, соответствующая классу пожарной безопасности, и в определенных вариантах осуществления также и значение ED, которое является не более, чем на 50°С меньшим, чем значение Td для композиции аэрогеля, в которой присутствует добавка, соответствующая классу пожарной безопасности. Говоря другими словами, значение ED для добавок, соответствующих классу пожарной безопасности, находится в диапазоне от (T d - 50°C) до (T d +100°C): [000170] Aerogel compositions may include one or more fire rated additives. As used herein, the term “fire rated additive” refers to a material that exhibits an endothermic effect in response to fire and can be incorporated into an airgel composition. Additionally, in certain embodiments, fire rated additives exhibit an onset of endothermic decomposition (E D ) that is no more than 100° C. greater than the onset of thermal decomposition (T d ) of the airgel composition in which the additive is present , corresponding to the fire safety class, and in certain embodiments, also an E D value that is no more than 50° C. less than the T d value for the airgel composition in which the additive corresponding to the fire safety class is present. In other words, the E D value for fire rated additives ranges from ( T d - 50°C) to ( T d +100°C):
До введения или смешивания с золем (например, золем кремниевой кислоты, полученным из алкилсиликатов или жидкого стекла по различным вариантам в соответствии с пониманием на предшествующем уровне техники), одновременно с этим или даже после него добавки, соответствующие классу пожарной безопасности, могут быть примешаны или другим образом диспергированы в среду, включающую этанол и необязательно вплоть до 10% (об.) воды. Смесь может быть смешана и/или перемешана по мере надобности для достижения по существу однородного диспергирования добавок в среде. Как это можно сказать без связывания себя теорией, использование гидратированной формы вышеупомянутых глин и других добавок, соответствующих классу пожарной безопасности, обеспечивает получение дополнительного эндотермического эффекта. Например, галлуазитовая глина (доступная на коммерческих условиях под торговым наименованием DRAGONITE в компании Applied Minerals, Inc. или в компании Imerys просто под наименованием Halloysite), каолинитовая глина являются алюмосиликатными глинами, которые в гидратированной форме демонстрируют наличие эндотермического эффекта в результате высвобождения гидратационной воды при повышенных температурах (разбавление газом). В качестве еще одного примера карбонаты в гидратированной форме могут высвобождать диоксид углерода при нагревании или при повышенных температурах. Before introducing or mixing with the sol (for example, a silicic acid sol obtained from alkyl silicates or liquid glass in various embodiments in accordance with the understanding of the prior art), simultaneously or even after this, additives corresponding to the fire safety class can be mixed or otherwise dispersed in a medium comprising ethanol and optionally up to 10% (vol.) water. The mixture can be mixed and/or stirred as needed to achieve substantially uniform dispersion of the additives in the medium. As can be said without being bound by theory, the use of the hydrated form of the above-mentioned clays and other additives corresponding to the fire safety class provides an additional endothermic effect. For example, halloysite clay (available commercially under the trade name DRAGONITE from Applied Minerals, Inc. or from Imerys simply under the name Halloysite), kaolinite clay are aluminosilicate clays that, in hydrated form, exhibit an endothermic effect resulting from the release of water of hydration when elevated temperatures (dilution with gas). As another example, carbonates in hydrated form can release carbon dioxide when heated or at elevated temperatures.
[000171] В контексте настоящего раскрытия изобретения термины «теплота гидратации» обозначает количество тепла, требуемое для испарения воды (и дегидроксилирования тогда, когда это будет уместно) из материала, который находится в гидратированной форме при отсутствии воздействия повышенных температур. Теплоту гидратации обычно выражают при расчете на единичную массу. [000171] As used herein, the terms “heat of hydration” refer to the amount of heat required to evaporate water (and dehydroxylate when appropriate) from a material that is in hydrated form when not exposed to elevated temperatures. The heat of hydration is usually expressed per unit mass.
[000172] В определенных вариантах осуществления добавки, соответствующие классу пожарной безопасности, настоящего раскрытия изобретения характеризуются началом термического разложения, соответствующим приблизительно 350°С и более, приблизительно 400°С и более, приблизительно 450°С и более, приблизительно 500°С и более, приблизительно 550°С и более, приблизительно 600°С и более, приблизительно 650°С и более, приблизительно 700°С и более, приблизительно 750°С и более, приблизительно 800°С и более или находящимся в диапазоне между любыми двумя из данных значений. В определенных вариантах осуществления соответствующие классу пожарной безопасности добавки настоящего раскрытия изобретения характеризуются началом термического разложения, составляющим приблизительно 440°С или 570°С. В определенных вариантах осуществления добавки, соответствующие классу пожарной безопасности, настоящего раскрытия изобретения характеризуются началом термического разложения, которое является не более, чем на 50°С большим или меньшим, чем значение Td для композиции аэрогеля (в отсутствие добавки, соответствующей классу пожарной безопасности), в которую вводят добавку, соответствующую классу пожарной безопасности, не более, чем на 40°С большим или меньшим, не более, чем на 30°С большим или меньшим, не более, чем на 20°С большим или меньшим, не более, чем на 10°С большим или меньшим, не более, чем на 5°С большим или меньшим или находящимся в диапазоне между любыми двумя из данных значений. [000172] In certain embodiments, the fire rated additives of the present disclosure have an onset of thermal decomposition corresponding to about 350°C or more, about 400°C or more, about 450°C or more, about 500°C or more , about 550°C or more, about 600°C or more, about 650°C or more, about 700°C or more, about 750°C or more, about 800°C or more, or between any two of given values. In certain embodiments, fire rated additives of the present disclosure have an onset of thermal decomposition of approximately 440°C or 570°C. In certain embodiments, the fire-rated additives of the present disclosure are characterized by an onset of thermal decomposition that is no more than 50° C. greater or less than the T d value for the airgel composition (in the absence of the fire-rated additive) , into which an additive corresponding to the fire safety class is added, no more than 40°C more or less, no more than 30°C more or less, no more than 20°C more or less, no more, more than 10°C more or less, no more than 5°C more or less, or between any two of these values.
[000173] Соответствующие классу пожарной безопасности добавки данного раскрытия изобретения включают глинистые материалы, такие как нижеследующее, но не ограничивающиеся только этим: филлосиликатные глины (такие как иллит), каолинит (силикат алюминия; Al2Si2O5(OH)4), галлуазит (силикат алюминия; Al2Si2O5(OH)4), энделлит (силикат алюминия; Al2Si2O5(OH)4), слюда (минералы на основе диоксида кремния), диаспор, гиббсит (гидроксид алюминия), монтмориллонит, бейделлит, пирофиллит (силикат алюминия; Al2Si4O10(OH)2), нонтронит, браваизит, смектит, леверрьерит, ректорит, селадонит, аттапульгит, хлоропал, волконскоит, аллофан, расевинит, дилльнит, северит, милошит, коллирит, цимолит и ньютонит, гидроксид магния (или дигидроксид магния, «MDH»), тригидрат алюминия («АТН»), карбонаты, такие как нижеследующее, но не ограничивающиеся только этим: доломит и карбонат лития. В числе глинистых материалов в определенных вариантах осуществления настоящего раскрытия изобретения используют глинистые материалы, которые обладают, по меньшей мере, частично слоистой структурой. В определенных вариантах осуществления настоящего раскрытия изобретения глинистые материалы в качестве добавок, соответствующих классу пожарной безопасности, в композициях аэрогелей содержат, по меньшей мере, некоторое количество воды, такой как в случае гидратированной формы. Добавки могут находиться в гидратированной кристаллической форме или могут стать гидратированными при изготовлении/переработке композиций настоящего изобретения. В определенных вариантах осуществления добавка, соответствующая классу пожарной безопасности, также включает низкоплавкие добавки, которые поглощают тепло при отсутствии изменения химического состава. Одним примером из данного класса является низкоплавкое стекло, такое как инертные стеклянные шарики. Другие добавки, которые могут оказаться подходящими для использования в композициях настоящего раскрытия изобретения, включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: волластонит (силикат кальция) и диоксид титана (TiO2). В определенных вариантах осуществления другие добавки могут включать инфракрасные замутнители, такие как нижеследующее, но не ограничивающиеся только этим: диоксид титана или карбид кремния, керамизаторы, такие как нижеследующее, но не ограничивающиеся только этим: низкоплавкая стеклофритта, силикат кальция или обугливатели, такие как нижеследующее, но не ограничивающиеся только этим: фосфаты и сульфаты. В определенных вариантах осуществления добавки могут потребовать специальных соображений по переработке, таких как методики обеспечения однородного распределения добавок и недопущения их серьезного агломерирования, что стимулировало бы возникновение вариаций эксплуатационных характеристик продукта. Методики переработки могут включать дополнительные статические и динамические смесители, стабилизаторы, подстраивание технологических условий и другого, что известно на современном уровне техники. Количество добавок в конечных композициях аэрогелей может зависеть от различных других требований к свойствам и может варьироваться в диапазоне от 5% до приблизительно 70% (масс.). В определенных вариантах осуществления количество добавок в конечной композиции аэрогеля находится в диапазоне между 10 до 60% (масс.), а в определенных предпочитающихся вариантах осуществления оно находится в диапазоне между 20 и 40% (масс.). В определенных вариантах осуществления добавки могут относиться к более, чем одному типу. В конечных композициях аэрогелей также могут присутствовать одна или несколько добавок, соответствующих классу пожарной безопасности. В определенных предпочитающихся вариантах осуществления, которые включают характеризующиеся классом пожарной безопасности добавки на основе силиката алюминия, добавки в конечных композициях аэрогелей присутствуют в количестве, составляющем приблизительно 60-70% (масс.). [000173] Fire rated additives of this disclosure include clay materials such as, but not limited to: phyllosilicate clays (such as illite), kaolinite (aluminum silicate; Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ), halloysite (aluminum silicate; Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ), endellite (aluminum silicate; Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ), mica (silica-based minerals), diaspores, gibbsite (aluminum hydroxide) , montmorillonite, beidellite, pyrophyllite (aluminum silicate; Al 2 Si 4 O 10 (OH) 2 ), nontronite, bravaisite, smectite, leverrierite, rectorite, celadonite, attapulgite, chloropal, volkonskoite, allophane, racevinite, dillnite, severite, miloshit, collyrite, cymolite and newtonite, magnesium hydroxide (or magnesium dihydroxide, “MDH”), aluminum trihydrate (“ATH”), carbonates such as but not limited to the following: dolomite and lithium carbonate. Among the clay materials, certain embodiments of the present disclosure include clay materials that have at least a partially layered structure. In certain embodiments of the present disclosure, the clay materials as fire rated additives in aerogel compositions contain at least some water, such as in the hydrated form. The additives may be in hydrated crystalline form or may become hydrated during the manufacture/processing of the compositions of the present invention. In certain embodiments, the fire rated additive also includes low melting additives that absorb heat without changing the chemical composition. One example in this class is low-melting glass, such as inert glass beads. Other additives that may be suitable for use in the compositions of the present disclosure include, but are not limited to: wollastonite (calcium silicate) and titanium dioxide (TiO 2 ). In certain embodiments, other additives may include infrared opacifiers such as but not limited to the following: titanium dioxide or silicon carbide, ceramizers such as but not limited to the following: low melting glass frit, calcium silicate, or chars such as the following , but not limited to: phosphates and sulfates. In certain embodiments, the additives may require special processing considerations, such as techniques to ensure uniform distribution of the additives and avoid significant agglomeration, which would encourage variations in product performance. Processing techniques may include additional static and dynamic mixers, stabilizers, adjustment of process conditions, and other things that are known at the current level of technology. The amount of additives in the final aerogel compositions may depend on various other property requirements and may range from 5% to approximately 70% by weight. In certain embodiments, the amount of additives in the final airgel composition is in the range between 10 and 60% by weight, and in certain preferred embodiments it is in the range of between 20 and 40% by weight. In certain embodiments, additives may be of more than one type. The final aerogel compositions may also contain one or more additives that meet the fire safety class. In certain preferred embodiments that include fire rated aluminum silicate additives, the additives in the final aerogel compositions are present in an amount of approximately 60-70% by weight.
[000174] В определенных вариантах осуществления настоящего раскрытия изобретения предлагаются способы получения армированных материалом OCMF композиций аэрогелей, демонстрирующих эксплуатационные характеристики, соответствующие классу пожарной безопасности. Соответствующие классу пожарной безопасности композиции из данных вариантов осуществления также обладают гидрофобностью, достаточной для использования в качестве теплоизоляции в промышленных средах в соответствии с измерением по впитыванию воды и низкой теплопроводности, для содействия удовлетворению все время ужесточающихся требований к энергосбережению. Для получения данных комбинаций из желательных свойств простая загрузка добавок или даже добавок, соответствующих классу пожарной безопасности, не является успешной. Несмотря на возможность попытки применения различных перестановок и комбинаций различных добавок и достижения оптимизированного решения такие усилия не всегда являются успешными и представляют собой риски для рентабельного изготовления при наличии воспроизводимого контроля качества в отношении данных желательных свойств. Один важный аспект данных вариантов осуществления заключается в оценке термического поведения (оцениваемого при использовании термогравиметрии или дифференциальной сканирующей калориметрии) композиции, которая в противном случае обеспечивала бы получение всех желательных свойств за исключением пожарных эксплуатационных характеристик, и рассмотрении соответствующей классу пожарной безопасности добавки, которая хорошо соответствует началу термического разложения лежащей в основе композиции или, в альтернативном варианте, температуре, при которой основное количество тепла излучается при начале термического разложения добавок, соответствующих классу пожарной безопасности, или температуре, при которой основное количество тепла поглощается.[000174] In certain embodiments of the present disclosure, methods are provided for producing OCMF-reinforced aerogel compositions that exhibit fire rated performance characteristics. The fire rated compositions of these embodiments also have sufficient hydrophobicity for use as thermal insulation in industrial environments as measured by water absorption and low thermal conductivity to help meet increasingly stringent energy conservation requirements. To obtain these combinations of desired properties, simply loading additives or even fire rated additives is not successful. Although it is possible to attempt various permutations and combinations of different additives and achieve an optimized solution, such efforts are not always successful and pose risks to cost-effective manufacturing with reproducible quality control for given desired properties. One important aspect of these embodiments is to evaluate the thermal behavior (assessed using thermogravimetry or differential scanning calorimetry) of a composition that would otherwise provide all the desired properties except fire performance, and consider a fire-rated additive that is well suited to the onset of thermal decomposition of the underlying composition or, alternatively, the temperature at which the main amount of heat is emitted when the thermal decomposition of fire rated additives begins, or the temperature at which the main amount of heat is absorbed.
[000175] В определенных вариантах осуществления желательные характеристики огнестойкости конечной композиции могут включать не просто внутреннее свойство, такое как теплота сгорания (ISO 1716), но также и характеристики огнестойкости системы, такие как эксплуатационные характеристики реакции на воздействие огня в соответствии с документом ISO 1182. Для случая документа ISO 1182 потерю массы, увеличение температуры печи и время пламени оценивают при воздействии печи при температуре, составляющей приблизительно 750°С. [000175] In certain embodiments, the desired fire resistance characteristics of the final composition may include not just an intrinsic property, such as heating value (ISO 1716), but also fire resistance characteristics of the system, such as fire response performance characteristics in accordance with ISO 1182. For the case of ISO 1182, the weight loss, furnace temperature increase and flame time are assessed when the furnace is exposed to a temperature of approximately 750°C.
[000176] Композиция аэрогеля, армированная материалом OCМF, может содержать различные компоненты, которые добавляют топливо в систему. В дополнение к этому, она может содержать и различные другие компоненты, которые при одновременном невнесении своего вклада в качестве топлива могут обнаруживать участие в сгорании при воздействии огня. Как таковое, поведение при сгорании таких систем не может быть предсказано просто на основании составляющих элементов. В ситуациях, в которых желательным является множество свойств, в определенных вариантах осуществления достижение получения композиции должно быть обеспечено безотносительно к ее характеристикам огнестойкости, и теплотехнические эксплуатационные характеристики такой полученной композиции должны быть оценены для отыскания подходящей для использования соответствующей классу пожарной безопасности добавки, которая будет придавать характеристики огнестойкости при отсутствии ухудшения других свойств, которые предназначена придавать исходная композиция. [000176] The OCMF reinforced airgel composition may contain various components that add fuel to the system. In addition to this, it may contain various other components which, while not contributing as fuel, may participate in combustion when exposed to fire. As such, the combustion behavior of such systems cannot be predicted simply based on the constituent elements. In situations in which multiple properties are desired, in certain embodiments, the achievement of the resulting composition must be achieved without regard to its fire resistance characteristics, and the thermal performance characteristics of such resulting composition must be evaluated to find a suitable fire-rated additive that will impart fire resistance characteristics without deterioration of other properties that the original composition is intended to impart.
[000177] В определенных вариантах осуществления начало термического разложения представляет собой критическое свойство композиции. В определенных других вариантах осуществления оно соответствует температуре, при которой пиковое тепловыделение может представлять собой критическое свойство для целей разработки композиций аэрогелей на основе материала OCMF, демонстрирующих улучшенные пожарные эксплуатационные характеристики. При наличии в композиции множества топливных компонентов, идентифицированных множеством пиков на кривой ДСК, такие компоненты будут хорошо исполнять свою функцию в результате согласования температуры пикового тепловыделения для композиции аэрогеля, армированной материалом OCMF, с соответствующей классу пожарной безопасности добавкой, демонстрирующей температуру эндотермического пикового тепловыделения в пределах 140°С, 120°С, 100°С или 80°С. Во множестве вариантов осуществления температура эндотермического пикового тепловыделения находится в пределах 50°С. [000177] In certain embodiments, the onset of thermal decomposition is a critical property of the composition. In certain other embodiments, it corresponds to the temperature at which peak heat release may be a critical property for the purpose of developing OCMF aerogel compositions exhibiting improved fire performance. If there are multiple fuel components in the composition, identified by multiple peaks in the DSC curve, such components will perform their function well as a result of matching the peak heat release temperature for the OCMF reinforced airgel composition with a fire-rated additive exhibiting an endothermic peak heat release temperature within 140°C, 120°C, 100°C or 80°C. In many embodiments, the endothermic peak heat release temperature is in the range of 50°C.
[000178] Материалы и композиции аэрогелей настоящего раскрытия изобретения, как это было продемонстрировано, являются высокоэффективными в качестве изоляционных материалов. Однако, области применения способов и материалов настоящего раскрытия изобретения не предназначены для ограничения областями применения, связанными с изоляцией. Способы и материалы настоящего раскрытия изобретения могут быть использованы для любых системы или области применения, которые будут обеспечивать получение выгоды от уникальной комбинации из свойств или методик, обеспечиваемых материалами и способами настоящего раскрытия изобретения. [000178] The aerogel materials and compositions of the present disclosure have been demonstrated to be highly effective as insulating materials. However, the applications of the methods and materials of the present disclosure are not intended to be limited to insulation-related applications. The methods and materials of the present disclosure can be used for any system or application that will benefit from the unique combination of properties or techniques provided by the materials and methods of the present disclosure.
[000179] Примеры [000179] Examples
[000180] В следующих далее примерах предлагаются различные неограничивающие варианты осуществления и свойства настоящего раскрытия изобретения. В представленных ниже примерах значение % (масс.) добавки получают при представлении 100% при расчете массой диоксида кремния и гидрофобных составляющих композиции аэрогеля. Термические анализы ТГА и ДСК проводили при использовании одновременного термического анализатора Netzsch STA449 F1 Jupitor в результате осуществления начала операции при 25°С и линейного изменения при скорости 20°С при расчете на одну минуту вплоть до 1000°С на воздухе при давлении окружающей среды. Любая ссылка на содержание гидрофоба золя относится к массе твердых материалов в конечной композиции аэрогеля, произведенной из гидрофобных алкилсиланов в золях, в виде процентного содержания от массы конечной композиции аэрогеля. [000180] The following examples suggest various non-limiting embodiments and features of the present disclosure. In the examples below, the % (mass) value of the additive is obtained by representing 100% when calculating the mass of silicon dioxide and hydrophobic components of the airgel composition. Thermal TGA and DSC analyzes were performed using a Netzsch STA449 F1 Jupitor simultaneous thermal analyzer by starting at 25°C and ramping at 20°C per minute up to 1000°C in air at ambient pressure. Any reference to the hydrophobic content of a sol refers to the weight of solid materials in the final airgel composition produced from the hydrophobic alkyl silanes in the sols, as a percentage of the weight of the final airgel composition.
[000181] ПРИМЕР 1 [000181] EXAMPLE 1
Полиэтилсиликатный золь производили в результате гидролиза TEOS (тетраэтоксисилана) в этаноле и воде при использовании сернокислотного катализатора, а после этого перемешивали при температуре окружающей среды на протяжении приблизительно 16 часов. Полиметилсилсесквиоксановый золь производили в результате гидролиза МTES (метилтриэтоксисилана) и DMDES (диметилдиэтоксисилана) (при молярном соотношении, составляющем приблизительно 4:1) в этаноле и воде при использовании фосфорнокислотного катализатора, а после этого перемешивали при температуре окружающей среды на протяжении не менее, чем 16 часов. Полиэтилсиликатный и полиметилсилсесквиоксановый (MTES+DMDES) золи объединяли (при массовом соотношении, составляющем приблизительно 2:1) для получения золя предшественника, который характеризовался целевым совокупным содержанием гидрофоба в конечной композиции аэрогеля, полученной из золя, в диапазоне 30-40% (масс.). Объединенный золь предшественника перемешивали при температуре окружающей среды на протяжении не менее, чем 2 часов. The polyethylsilicate sol was produced by hydrolyzing TEOS (tetraethoxysilane) in ethanol and water using a sulfuric acid catalyst and then stirring at ambient temperature for approximately 16 hours. Polymethylsilsesquioxane sol was produced by hydrolysis of MTES (methyltriethoxysilane) and DMDES (dimethyldiethoxysilane) (at a molar ratio of approximately 4:1) in ethanol and water using a phosphoric acid catalyst, and then stirred at ambient temperature for at least 16 hours. Polyethylsilicate and polymethylsilsesquioxane (MTES+DMDES) sols were combined (at a weight ratio of approximately 2:1) to produce a precursor sol that had a target total hydrophobe content in the final airgel composition derived from the sol in the range of 30-40% (wt. ). The combined precursor sol was stirred at ambient temperature for at least 2 hours.
[000182] ПРИМЕР 2 [000182] EXAMPLE 2
Получали образец меламинового материала OCMF (BASOTECT UF от компании BASF), согласно измерению характеризующийся толщиной 10 мм и плотностью, составляющей приблизительно 6 кг/м3. По существу однородную смесь 70 г дигидроксида магния (добавки, соответствующей классу пожарной безопасности; MDH) в приблизительно 450 мл этанола (при наличии вплоть до 10% (об.) воды) объединяли с приблизительно 540 мл золя кремниевой кислоты из примера 1 и перемешивали на протяжении не менее, чем 5 минут. После этого добавляли приблизительно 10 мл раствора NH4OH при 28% (масс.) со следующим далее перемешиванием смеси золя на протяжении, по меньшей мере, 1 минуты. Вслед за этим смесь золя инфильтровали в меламиновый материал OCMF и обеспечивали для нее превращение в гель, при этом гелеобразование происходит на протяжении 2 минут. Получающейся в результате композиции геля давали возможность осесть и отвердиться на протяжении приблизительно 10 минут. После этого композицию геля состаривали на протяжении 16 часов при 68°С в этанольной состаривающей текучей среде, содержащей 10% (об.) Н2О и 1,1% (масс./об.) NH4OH (1,1 г NH4OH при расчете на 100 мл текучей среды), при соотношении между текучей средой и композицией геля, составляющем приблизительно 1,5: 1. Температуру состаривания и композицию состаривающей текучей среды можно дополнительно варьировать для изменения общего времени состаривания. A sample of melamine material OCMF (BASOTECT UF from BASF) was measured to have a thickness of 10 mm and a density of approximately 6 kg/m 3 . A substantially homogeneous mixture of 70 g of magnesium dihydroxide (fire rated additive; MDH) in approximately 450 mL of ethanol (with up to 10% (v/v) water) was combined with approximately 540 mL of the silicic acid sol from Example 1 and stirred for for at least 5 minutes. Approximately 10 ml of NH 4 OH solution at 28% by weight was then added, followed by stirring of the sol mixture for at least 1 minute. Subsequently, the sol mixture was infiltrated into the OCMF melamine material and allowed to gel, with gelation occurring within 2 minutes. The resulting gel composition was allowed to settle and cure for approximately 10 minutes. The gel composition was then aged for 16 hours at 68° C. in an ethanol aging fluid containing 10% (v/v) H 2 O and 1.1% (w/v) NH 4 OH (1.1 g NH 4 OH based on 100 ml of fluid), with a fluid to gel composition ratio of approximately 1.5:1. The aging temperature and aging fluid composition can be further varied to vary the overall aging time.
[000183] После этого пробы (образцы) композиций гелей подвергали экстрагированию растворителя при использовании СО2 в сверхкритическом состоянии, а вслед за этим высушиванию при 120°С на протяжении 4 часов. Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,07 г/куб. см, а получающаяся в результате плотность материала для композита аэрогеля составляла 0,159 г/куб. см. Содержание гидрофоба в композиции аэрогеля составляло приблизительно 4,34% (масс.). [000183] After this, samples of the gel compositions were subjected to solvent extraction using supercritical CO 2 , followed by drying at 120°C for 4 hours. The target silica density was 0.07 g/cu.m. cm, and the resulting material density for the airgel composite was 0.159 g/cc. see The hydrophobe content in the airgel composition was approximately 4.34% (wt.).
[000184] ПРИМЕР 3 [000184] EXAMPLE 3
Композицию геля производили при использовании той же самой методики, что и в примере 2, за исключением объединения смеси 72 г MDH в приблизительно 529 мл этанола (при наличии вплоть до 10% (об.) воды) с приблизительно 460 мл золя кремниевой кислоты из примера 1. Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,06 г/куб. см, а получающаяся в результате плотность материала для композиции аэрогеля составляла 0,185 г/куб. см. Содержание гидрофоба в композиции аэрогеля составляло приблизительно 3,97% (масс.). The gel formulation was made using the same procedure as in Example 2, except combining a mixture of 72 g MDH in approximately 529 ml ethanol (in the presence of up to 10% (vol.) water) with approximately 460 ml silicic acid sol from Example 1. The target density of silicon dioxide was 0.06 g/cu.m. cm, and the resulting material density for the airgel composition was 0.185 g/cc. see The hydrophobe content in the airgel composition was approximately 3.97% (wt.).
[000185] ПРИМЕР 4 [000185] EXAMPLE 4
Композицию геля производили при использовании той же самой методики, что и в примере 2, за исключением объединения по существу однородной смеси 96 г MDH в приблизительно 376 мл этанола (при наличии вплоть до 10% (об.) воды) с приблизительно 614 мл золя кремниевой кислоты из примера 1. Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,08 г/куб. см, а получающаяся в результате плотность материала для композиции аэрогеля составляла 0,178 г/куб. см. Содержание гидрофоба в композиции аэрогеля составляло приблизительно 3,97% (масс.). The gel formulation was made using the same procedure as in Example 2, except combining a substantially homogeneous mixture of 96 g MDH in approximately 376 ml ethanol (in the presence of up to 10% (vol.) water) with approximately 614 ml silica sol acids from example 1. The target density of silicon dioxide was 0.08 g/cu. cm, and the resulting material density for the airgel composition was 0.178 g/cc. see The hydrophobe content in the airgel composition was approximately 3.97% (wt.).
[000186] ПРИМЕР 5 [000186] EXAMPLE 5
Композицию геля производили при использовании той же самой методики, что и в примере 2, за исключением объединения по существу однородной смеси 84 г MDH в приблизительно 539 мл этанола (при наличии вплоть до 10% (об.) воды) с приблизительно 460 мл золя кремниевой кислоты из примера 1. Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,06 г/куб.см, а получающаяся в результате плотность материала для композиции аэрогеля составляла 0,142 г/куб.см. Содержание гидрофоба в композиции аэрогеля составляло приблизительно 3,6% (масс.). The gel formulation was made using the same procedure as in Example 2, except combining a substantially homogeneous mixture of 84 g of MDH in approximately 539 ml of ethanol (in the presence of up to 10% (vol.) water) with approximately 460 ml of silica sol acid from Example 1. The target density of silica was 0.06 g/cc and the resulting material density for the airgel composition was 0.142 g/cc. The hydrophobe content of the airgel composition was approximately 3.6% by weight.
[000187] ПРИМЕР 6 [000187] EXAMPLE 6
Композицию геля производили при использовании той же самой методики, что и в примере 2, за исключением объединения по существу однородной смеси приблизительно 529 мл этанола (при наличии вплоть до 10% (об.) воды; в отсутствие добавок, соответствующих классу пожарной безопасности) с приблизительно 460 мл золя кремниевой кислоты из примера 1. Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,06 г/куб. см, а получающаяся в результате плотность материала для композиции аэрогеля составляла 0,074 г/куб. см. Содержание гидрофоба в композиции аэрогеля составляло приблизительно 8,3% (масс.). The gel formulation was made using the same procedure as in Example 2, except combining a substantially homogeneous mixture of approximately 529 ml of ethanol (in the presence of up to 10% (vol.) water; in the absence of fire rated additives) with approximately 460 ml of silicic acid sol from Example 1. The target density of silica was 0.06 g/cc. cm, and the resulting material density for the airgel composition was 0.074 g/cc. see The hydrophobe content in the airgel composition was approximately 8.3% (wt.).
[000188] ПРИМЕР 7 [000188] EXAMPLE 7
Композицию геля производили при использовании той же самой методики, что и в примере 2, за исключением объединения по существу однородной смеси 72 г инертных стеклянных шариков (добавки, соответствующей классу пожарной безопасности) в приблизительно 529 мл этанола (при наличии вплоть до 10% (об.) воды) с приблизительно 460 мл золя кремниевой кислоты из примера 1. Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,06 г/куб.см, а получающаяся в результате плотность материала для композиции аэрогеля составляла 0,141 г/куб.см. Содержание гидрофоба в композиции аэрогеля составляло приблизительно 3,93% (масс.). The gel formulation was made using the same procedure as in Example 2, except combining a substantially homogeneous mixture of 72 g of inert glass beads (fire rated additive) in approximately 529 ml of ethanol (at up to 10% vol. .) water) with approximately 460 ml of the silicic acid sol from Example 1. The target density of silica was 0.06 g/cc and the resulting material density for the airgel composition was 0.141 g/cc. The hydrophobe content of the airgel composition was approximately 3.93% by weight.
[000189] ПРИМЕР 8 [000189] EXAMPLE 8
Композицию геля производили при использовании той же самой методики, что и в примере 2, за исключением объединения по существу однородной смеси 60 г волластонита (доступного на коммерческих условиях под наименованием NYAD) в приблизительно 529 мл этанольного растворителя с приблизительно 460 мл золя кремниевой кислоты из примера 1. Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,06 г/куб.см, а получающаяся в результате плотность материала для композиции аэрогеля составляла 0,161 г/куб.см. Содержание гидрофоба в композиции аэрогеля составляло приблизительно 3,95% (масс.). The gel formulation was made using the same procedure as in Example 2, except combining a substantially uniform mixture of 60 g of wollastonite (available commercially under the name NYAD) in approximately 529 ml of ethanol solvent with approximately 460 ml of the silicic acid sol of Example 1. The target density of silica was 0.06 g/cc and the resulting material density for the airgel composition was 0.161 g/cc. The hydrophobe content of the airgel composition was approximately 3.95% by weight.
[000190] ПРИМЕР 9 [000190] EXAMPLE 9
Композицию геля производили при использовании той же самой методики, что и в примере 2, за исключением объединения по существу однородной смеси 72 г диоксида титана (добавки, соответствующей классу пожарной безопасности; TiO2) в приблизительно 529 мл этанола (при наличии вплоть до 10% (об.) воды) с приблизительно 460 мл золя кремниевой кислоты из примера 1. Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,06 г/куб. см, а получающаяся в результате плотность материала для композиции аэрогеля составляла 0,159 г/куб.см. Содержание гидрофоба в композиции аэрогеля составляло приблизительно 3,95% (масс.). The gel formulation was made using the same procedure as in Example 2, except combining a substantially homogeneous mixture of 72 g of titanium dioxide (fire rated additive; TiO 2 ) in approximately 529 ml of ethanol (with up to 10% (vol.) water) with approximately 460 ml of silicic acid sol from Example 1. The target density of silica was 0.06 g/cc. cm, and the resulting material density for the airgel composition was 0.159 g/cc. The hydrophobe content of the airgel composition was approximately 3.95% by weight.
[000191] ПРИМЕР 10 [000191] EXAMPLE 10
Получали образец полиуретанового материала OCMF, согласно измерению характеризующийся толщиной 10 мм и плотностью, составляющей приблизительно 23 кг/м3. По существу однородную смесь 60 г MDH (добавки, соответствующей классу пожарной безопасности) в приблизительно 529 мл этанола (при наличии вплоть до 10% (об.) воды) объединяли с приблизительно 460 мл золя кремниевой кислоты из примера 1 и перемешивали на протяжении не менее, чем 5 минут. После этого добавляли приблизительно 10 мл раствора NH4OH при 28% (масс.) со следующим далее перемешиванием смеси золя на протяжении, по меньшей мере, 1 минуты. Вслед за этим смесь золя инфильтровали в полиуретановый материал OCMF и обеспечивали для нее превращение в гель, при этом гелеобразование происходит на протяжении 2 минут. Получающемуся в результате композиту геля давали возможность осесть и отвердиться на протяжении приблизительно 10 минут. После этого композит геля состаривали на протяжении 16 часов при 68°С в этанольной состаривающей текучей среде, содержащей 10% (об.) Н2О и 1,1% (масс./об.) NH4OH (1,1 г NH4OH при расчете на 100 мл текучей среды), при соотношении между текучей средой и композицией геля, составляющем приблизительно 1,5: 1. A sample of OCMF polyurethane material was obtained, measured to have a thickness of 10 mm and a density of approximately 23 kg/m 3 . A substantially homogeneous mixture of 60 g of MDH (a fire rated additive) in approximately 529 mL of ethanol (with up to 10% (v/v) water) was combined with approximately 460 mL of the silicic acid sol from Example 1 and stirred for at least , than 5 minutes. Approximately 10 ml of NH 4 OH solution at 28% by weight was then added, followed by stirring of the sol mixture for at least 1 minute. Subsequently, the sol mixture was infiltrated into the OCMF polyurethane material and allowed to gel, with gelation occurring within 2 minutes. The resulting gel composite was allowed to settle and cure for approximately 10 minutes. The gel composite was then aged for 16 hours at 68° C. in an ethanol aging fluid containing 10% (v/v) H 2 O and 1.1% (w/v) NH 4 OH (1.1 g NH 4 OH based on 100 ml of fluid), with a ratio between fluid and gel composition of approximately 1.5:1.
После этого пробы (образцы) композиций гелей подвергали экстрагированию растворителя при использовании СО2 в сверхкритическом состоянии, а вслед за этим высушиванию при 120°С на протяжении 4 часов. Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,06 г/куб.см, а получающаяся в результате плотность материала для композиции аэрогеля составляла 0,165 г/куб.см. Содержание гидрофоба в композиции аэрогеля составляло приблизительно 3,95% (масс.).After this, samples of the gel compositions were subjected to solvent extraction using CO 2 in a supercritical state, followed by drying at 120°C for 4 hours. The target silica density was 0.06 g/cc and the resulting material density for the airgel composition was 0.165 g/cc. The hydrophobe content of the airgel composition was approximately 3.95% by weight.
[000192] ПРИМЕР 11 [000192] EXAMPLE 11
Полиэтилсиликатный золь производили в результате гидролиза TEOS в EtOH и H2O при использовании сернокислотного катализатора, а после этого перемешивали при температуре окружающей среды на протяжении не менее, чем 16 часов. Полиметилсилсесквиоксановый золь производили в результате гидролиза МTES и DMDES (при молярном соотношении, составляющем приблизительно 8: 1) в EtOH и H2O при использовании уксуснокислотного катализатора, а после этого перемешивали при температуре окружающей среды на протяжении не менее, чем 16 часов. Полиэтилсиликатный (TEOS) и полиметилсилсесквиоксановый (MTES+DMDES) золи объединяли (при массовом соотношении, составляющем приблизительно 10: 1) для получения золя кремниевой кислоты, который характеризовался целевым совокупным содержанием гидрофоба золя в конечной композиции аэрогеля, составляющим приблизительно 12% (масс.). Объединенный золь кремниевой кислоты перемешивали при температуре окружающей среды на протяжении не менее, чем 2 часов. The polyethylsilicate sol was produced by hydrolysis of TEOS in EtOH and H 2 O using a sulfuric acid catalyst, and then stirred at ambient temperature for at least 16 hours. The polymethylsilsesquioxane sol was produced by hydrolyzing MTES and DMDES (at a molar ratio of approximately 8:1) in EtOH and H 2 O using an acetic acid catalyst and then stirring at ambient temperature for at least 16 hours. Polyethylsilicate (TEOS) and polymethylsilsesquioxane (MTES+DMDES) sols were combined (at a weight ratio of approximately 10:1) to produce a silicic acid sol that had a target total sol hydrophobe content of the final airgel composition of approximately 12% (wt.) . The combined silicic acid sol was stirred at ambient temperature for at least 2 hours.
[000193] ПРИМЕР 12 [000193] EXAMPLE 12
Получали образец меламинового материала OCMF, согласно измерению характеризующийся толщиной 10 мм и плотностью, составляющей приблизительно 6 кг/м3. По существу однородную смесь 60 г MDH (добавки, соответствующей классу пожарной безопасности) в приблизительно 718 мл этанола (при наличии вплоть до 10% (об.) воды) объединяли с приблизительно 266 мл золя кремниевой кислоты из примера 11 и перемешивали на протяжении не менее, чем 5 минут. После этого добавляли приблизительно 10 мл раствора NH4OH при 28% (масс.) со следующим далее перемешиванием смеси золя на протяжении, по меньшей мере, 1 минуты. Вслед за этим смесь золя инфильтровали в меламиновый материал OCMF и обеспечивали для нее превращение в гель, при этом гелеобразование происходит на протяжении 2 минут. Получающемуся в результате композиту геля давали возможность осесть и отвердиться на протяжении приблизительно 10 минут. После этого композицию геля обрабатывали на протяжении 16 часов при 68°С в этаноле, содержащем 0,12 моль/л триметилсилильных производных гексаметилдисилазана («TMS»), 8% (об.) Н2О и 0,8 г NH4OH при расчете на 100 мл этанола, при соотношении между текучей средой и композицией геля, составляющем приблизительно 1,5: 1. A sample of melamine OCMF material was obtained, measured to have a thickness of 10 mm and a density of approximately 6 kg/m 3 . A substantially homogeneous mixture of 60 grams of MDH (fire rated additive) in approximately 718 ml of ethanol (with up to 10% (v/v) water) was combined with approximately 266 ml of the silicic acid sol from Example 11 and stirred for at least , than 5 minutes. Approximately 10 ml of NH 4 OH solution at 28% by weight was then added, followed by stirring of the sol mixture for at least 1 minute. Subsequently, the sol mixture was infiltrated into the OCMF melamine material and allowed to gel, with gelation occurring within 2 minutes. The resulting gel composite was allowed to settle and cure for approximately 10 minutes. The gel composition was then treated for 16 hours at 68°C in ethanol containing 0.12 mol/L trimethylsilyl hexamethyldisilazane derivatives (“TMS”), 8% (vol.) H 2 O and 0.8 g NH 4 OH at based on 100 ml of ethanol, with a ratio between fluid and gel composition of approximately 1.5:1.
[000194] После этого пробы композиций гелей подвергали экстрагированию растворителя при использовании СО2 в сверхкритическом состоянии, а вслед за этим высушиванию при 120°С на протяжении 4 часов. Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,05 г/куб.см, а получающаяся в результате плотность материала для композиции аэрогеля составляла 0,176 г/куб.см. [000194] Samples of the gel compositions were then subjected to solvent extraction using supercritical CO 2 followed by drying at 120°C for 4 hours. The target silica density was 0.05 g/cc and the resulting material density for the airgel composition was 0.176 g/cc.
[000195] ПРИМЕР 13 [000195] EXAMPLE 13
Композицию геля производили при использовании той же самой методики, что и в примере 12, за исключением объединения по существу однородной смеси приблизительно 718 мл этанольного растворителя (в отсутствие добавки, соответствующей классу пожарной безопасности) с приблизительно 256 мл золя кремниевой кислоты из примера 8. Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,05 г/куб.см, а получающаяся в результате плотность материала для композиции аэрогеля составляла 0,081 г/куб.см. The gel formulation was made using the same procedure as in Example 12, except combining a substantially homogeneous mixture of approximately 718 ml of ethanol solvent (in the absence of a fire rated additive) with approximately 256 ml of the silicic acid sol from Example 8. Target the density of silica was 0.05 g/cc and the resulting material density for the airgel composition was 0.081 g/cc.
[000196] ПРИМЕР 14 [000196] EXAMPLE 14
Материал композита геля производили при использовании той же самой методики, что и в примере 11, за исключением объединения полиэтилсиликатного (TEOS) и полиметилсилсесквиоксанового (MTES+DMDES) золей при массовом соотношении, составляющем приблизительно 7: 1, для получения золя кремниевой кислоты, который характеризовался целевым совокупным содержанием гидрофоба в конечной композиции аэрогеля 16% (масс.). The gel composite material was produced using the same procedure as in Example 11, except for combining polyethylsilicate (TEOS) and polymethylsilsesquioxane (MTES+DMDES) sols at a weight ratio of approximately 7:1 to produce a silicic acid sol, which was characterized the target total hydrophobe content in the final airgel composition is 16% (wt).
[000197] ПРИМЕР 15 [000197] EXAMPLE 15
Композицию геля производили при использовании той же самой методики, что и в примере 12, за исключением объединения по существу однородной смеси 72 г MDH (добавки, соответствующей классу пожарной безопасности) в приблизительно 668 мл этанольного растворителя с приблизительно 317 мл золя кремниевой кислоты из примера 14. Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,06 г/куб.см, а получающаяся в результате плотность материала для композиции аэрогеля составляла 0,195 г/куб.см. Как это было установлено при использовании термогравиметрических кривых, начало термического разложения соответствовало 399,5°С, и, как это было установлено при использовании кривых ДСК, температура пикового тепловыделения составляла 439,6°С. Экстраполированное начало термического разложения композиции, включающей добавку, соответствующую классу пожарной безопасности, согласно измерению при использовании термогравиметрических кривых соответствовало 395,8°С, и температура пикового тепловыделения согласно измерению при использовании кривой ДСК составляла 560,9°С. The gel formulation was made using the same procedure as in Example 12, except combining a substantially homogeneous mixture of 72 g of MDH (fire rated additive) in approximately 668 ml of ethanol solvent with approximately 317 ml of silicic acid sol from Example 14 The target silica density was 0.06 g/cc and the resulting material density for the airgel composition was 0.195 g/cc. The onset of thermal decomposition was found to be 399.5°C using thermogravimetric curves and the peak heat release temperature was found to be 439.6°C using DSC curves. The extrapolated onset of thermal decomposition of the composition comprising the fire rated additive as measured using thermogravimetric curves was 395.8° C. and the peak heat release temperature as measured using a DSC curve was 560.9° C.
[000198] В порядке сопоставления композиция в рамках данного примера в отсутствие какой-либо добавки, соответствующей классу пожарной безопасности, как это было установлено, характеризовалась экстраполированным началом термического разложения 369,4°С согласно измерению при использовании термогравиметрических кривых, и температура пикового тепловыделения, как это было установлено, составляла 607,9°С согласно измерению при использовании кривых ДСК. [000198] By way of comparison, the composition of this example, in the absence of any fire rated additive, was found to have an extrapolated onset of thermal decomposition of 369.4° C. as measured using thermogravimetric curves, and a peak heat release temperature of was found to be 607.9°C as measured using DSC curves.
[000199] ПРИМЕР 16 [000199] EXAMPLE 16
Композицию геля производили при использовании той же самой методики, что и в примере 12, за исключением объединения смеси приблизительно 668 мл этанольного растворителя (в отсутствие добавки, соответствующей классу пожарной безопасности) с приблизительно 317 мл золя кремниевой кислоты из примера 14. Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,06 г/куб.см, а получающаяся в результате плотность материала для композиции аэрогеля составляла 0,092 г/куб.см.The gel formulation was made using the same procedure as in Example 12, except combining a mixture of approximately 668 ml of ethanol solvent (in the absence of fire rated additive) with approximately 317 ml of silicic acid sol from Example 14. Target density of silica was 0.06 g/cc, and the resulting material density for the airgel composition was 0.092 g/cc.
[000200] ПРИМЕР 17 [000200] EXAMPLE 17
Полиэтилсиликатный золь производили в результате гидролиза TEOS в этаноле и воде при использовании сернокислотного катализатора, а после этого перемешивали при температуре окружающей среды на протяжении приблизительно 16 часов. Данный золь, свободный от гидрофоба, использовали без добавления какого-либо полиметилсилсесквиоксанового золя или другого гидрофобного материала. The polyethylsilicate sol was produced by hydrolyzing TEOS in ethanol and water using a sulfuric acid catalyst and then stirring at ambient temperature for approximately 16 hours. This hydrophobe-free sol was used without adding any polymethylsilsesquioxane sol or other hydrophobic material.
[000201] ПРИМЕР 18 [000201] EXAMPLE 18
Материал композита геля производили при использовании той же самой методики, что и в примере 12, за исключением объединения смеси приблизительно 662 мл этанольного растворителя (в отсутствие добавки, соответствующей классу пожарной безопасности) с приблизительно 328 мл золя кремниевой кислоты из примера 17 и обеспечения превращения в гель. Гель обрабатывали раствором, содержащим 0,3 моль/л TMS в этаноле (8% (об.) Н2О и 0,8 г NH4OH при расчете на 100 мл этанола, при соотношении между текучей средой и композитом геля, составляющем приблизительно 1,5: 1), на протяжении 16 часов при 68°С. Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,06 г/куб.см, а получающаяся в результате плотность материала для композита аэрогеля составляла 0,086 г/куб.см. The gel composite material was produced using the same procedure as in Example 12, except combining a mixture of approximately 662 ml of ethanol solvent (in the absence of a fire rated additive) with approximately 328 ml of the silicic acid sol from Example 17 and allowing conversion to gel. The gel was treated with a solution containing 0.3 mol/L TMS in ethanol (8% (v/v) H 2 O and 0.8 g NH 4 OH per 100 ml ethanol, with a fluid to gel composite ratio of approximately 1.5:1), for 16 hours at 68°C. The target silica density was 0.06 g/cc and the resulting material density for the airgel composite was 0.086 g/cc.
[000202] ПРИМЕР 19 [000202] EXAMPLE 19
Материал композита геля производили при использовании той же самой методики, что и в примере 12, за исключением объединения смеси приблизительно 662 мл этанольного растворителя (в отсутствие добавки, соответствующей классу пожарной безопасности) с приблизительно 328 мл золя кремниевой кислоты из примера 17 и обеспечения превращения в гель. Гель обрабатывали раствором, содержащим 0,6 моль/л MТЕS (8% (об.) Н2О и 0,8 г NH4OH при расчете на 100 мл этанола, при соотношении между текучей средой и композитом геля, составляющем приблизительно 1,5: 1), на протяжении 16 часов при 68°С. Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,06 г/куб.см, а получающаяся в результате плотность материала для композита аэрогеля составляла 0,103 г/куб.см.The gel composite material was produced using the same procedure as in Example 12, except combining a mixture of approximately 662 ml of ethanol solvent (in the absence of a fire rated additive) with approximately 328 ml of the silicic acid sol from Example 17 and allowing conversion to gel. The gel was treated with a solution containing 0.6 mol/L MTES (8% (v/v) H 2 O and 0.8 g NH 4 OH per 100 ml ethanol, with a fluid to gel composite ratio of approximately 1. 5: 1), for 16 hours at 68°C. The target silica density was 0.06 g/cc and the resulting material density for the airgel composite was 0.103 g/cc.
[000203] ПРИМЕР 20 [000203] EXAMPLE 20
Материал композита геля производили при использовании той же самой методики, что и в примере 2, за исключением объединения по существу однородной смеси 112 г галлуазитовой глины (добавки, соответствующей классу пожарной безопасности; DRAGONITE) в приблизительно 453 мл этанола (при наличии вплоть до 8% (об.) воды) с приблизительно 453 мл золя кремниевой кислоты из примера 1. Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,07 г/куб.см, а получающаяся в результате плотность материала для композита аэрогеля составляла 0,196 г/куб.см. Содержание гидрофоба в композиции аэрогеля составляло приблизительно 3,37% (масс.).The gel composite material was produced using the same procedure as Example 2, except combining a substantially homogeneous mixture of 112 g of halloysite clay (fire rated additive; DRAGONITE) in approximately 453 ml of ethanol (at up to 8% (vol.) water) with approximately 453 ml of silica sol from Example 1. The target density of silica was 0.07 g/cc, and the resulting material density for the airgel composite was 0.196 g/cc. The hydrophobe content of the airgel composition was approximately 3.37% (wt).
[000204] ПРИМЕР 21[000204] EXAMPLE 21
Материал композита геля производили при использовании той же самой методики, что и в примере 2, за исключением объединения по существу однородной смеси 72 г галлуазитовой глины (добавки, соответствующей классу пожарной безопасности; DRAGONITE) в приблизительно 529 мл этанола (при наличии вплоть до 10% (об.) воды) с приблизительно 460 мл золя кремниевой кислоты из примера 1. Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,06 г/куб.см, а получающаяся в результате плотность материала для композита аэрогеля составляла 0,128 г/куб.см. Содержание гидрофоба в композиции аэрогеля составляло приблизительно 3,91% (масс.). Согласно измерению при использовании термогравиметрических кривых начало термического разложения соответствовало 492,9°С, и согласно измерению при использовании кривой ДСК температура пикового тепловыделения составляла 565,9°С. Экстраполированное начало термического разложения композиции, включающей добавку, соответствующую классу пожарной безопасности, согласно измерению при использовании термогравиметрических кривых соответствовало 370,9°С, и температура пикового тепловыделения согласно измерению при использовании кривой ДСК составляла 565,9°С. The gel composite material was produced using the same procedure as Example 2, except combining a substantially homogeneous mixture of 72 g of halloysite clay (fire rated additive; DRAGONITE) in approximately 529 ml of ethanol (with up to 10% (vol.) water) with approximately 460 ml of silica sol from Example 1. The target density of silica was 0.06 g/cc and the resulting material density for the airgel composite was 0.128 g/cc. The hydrophobe content of the airgel composition was approximately 3.91% by weight. The onset of thermal decomposition was measured to be 492.9° C. using thermogravimetric curves, and the peak heat release temperature was measured to be 565.9° C. using a DSC curve. The extrapolated onset of thermal decomposition of the composition comprising the fire rated additive was measured using thermogravimetric curves to be 370.9° C., and the peak heat release temperature was measured to be 565.9° C. using the DSC curve.
[000205] В порядке сопоставления композиция в рамках данного примера в отсутствие какой-либо добавки, соответствующей классу пожарной безопасности, как это было установлено, характеризовалась экстраполированным началом термического разложения 369,4°С согласно измерению при использовании термогравиметрических кривых, и температура пикового тепловыделения, как это было установлено, составляла 607,9°С согласно измерению при использовании кривых ДСК. [000205] By way of comparison, the composition of this example, in the absence of any fire rated additive, was found to have an extrapolated onset of thermal decomposition of 369.4° C. as measured using thermogravimetric curves, and a peak heat release temperature of was found to be 607.9°C as measured using DSC curves.
[000206] ПРИМЕР 22 [000206] EXAMPLE 22
Материал композита геля производили при использовании той же самой методики, что и в примере 2, за исключением объединения по существу однородной смеси из двух добавок, соответствующих классу пожарной безопасности, - 36 г галлуазитовой глины (DRAGONITE) и 36 г тригидрата алюминия (АТН) - в приблизительно 529 мл этанола (при наличии вплоть до 10% (об.) воды) с приблизительно 460 мл золя кремниевой кислоты из примера 1. Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,06 г/куб.см, а получающаяся в результате плотность материала для композита аэрогеля составляла 0,149 г/куб.см. Содержание гидрофоба в композиции аэрогеля составляло приблизительно 3,94% (масс.).The gel composite material was produced using the same procedure as in Example 2, except combining a substantially homogeneous mixture of two fire rated additives - 36 g halloysite clay (DRAGONITE) and 36 g aluminum trihydrate (ATH) - in approximately 529 ml of ethanol (in the presence of up to 10% (vol.) water) with approximately 460 ml of the silicic acid sol from Example 1. The target density of silica was 0.06 g/cc, and the resulting material density for airgel composite was 0.149 g/cc. The hydrophobe content of the airgel composition was approximately 3.94% by weight.
[000207] ПРИМЕР 23 [000207] EXAMPLE 23
Материал композита геля производили при использовании той же самой методики, что и в примере 2, за исключением объединения по существу однородной смеси 72 г тригидрата алюминия (АТН) в приблизительно 529 мл этанола (при наличии вплоть до 10% (об.) воды) с приблизительно 460 мл золя кремниевой кислоты из примера 1. Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,06 г/куб.см, а получающаяся в результате плотность материала для композита аэрогеля составляла 0,152 г/куб.см. Содержание гидрофоба в композиции аэрогеля составляло приблизительно 3,94% (масс.). Согласно измерению при использовании термогравиметрических кривых начало термического разложения соответствовало 289,8°С, и согласно измерению при использовании кривой ДСК температура пикового тепловыделения составляла 334,1°С.The gel composite material was produced using the same procedure as in Example 2, except combining a substantially homogeneous mixture of 72 g of aluminum trihydrate (ATH) in approximately 529 ml of ethanol (in the presence of up to 10% (vol.) water) with approximately 460 ml of the silicic acid sol from Example 1. The target density of silica was 0.06 g/cc and the resulting material density for the airgel composite was 0.152 g/cc. The hydrophobe content of the airgel composition was approximately 3.94% by weight. The onset of thermal decomposition was measured to be 289.8° C. using thermogravimetric curves, and the peak heat release temperature was measured to be 334.1° C. using a DSC curve.
[000208] В порядке сопоставления композиция в рамках данного примера в отсутствие какой-либо добавки, соответствующей классу пожарной безопасности, как это было установлено, характеризовалась экстраполированным началом термического разложения 369,4°С согласно измерению при использовании термогравиметрических кривых, и температура пикового тепловыделения, как это было установлено, составляла 607,9°С согласно измерению при использовании кривых ДСК.[000208] By way of comparison, the composition of this example, in the absence of any fire rated additive, was found to have an extrapolated onset of thermal decomposition of 369.4° C. as measured using thermogravimetric curves, and a peak heat release temperature of was found to be 607.9°C as measured using DSC curves.
[000209] ПРИМЕР 24[000209] EXAMPLE 24
Материал композита геля производили при использовании той же самой методики, что и в примере 12, за исключением объединения по существу однородной смеси 100 г галлуазитовой глины (DRAGONITE) в приблизительно 558 мл этанола (при наличии вплоть до 10% (об.) воды) с приблизительно 426 мл золя кремниевой кислоты из примера 11, что объединяли таким образом, чтобы получить целевое содержание гидрофоба 28% (масс.). Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,083 г/куб.см, а получающаяся в результате плотность материала для композита аэрогеля составляла 0,184 г/куб.см. The gel composite material was produced using the same procedure as in Example 12, except combining a substantially homogeneous mixture of 100 g of halloysite clay (DRAGONITE) in approximately 558 ml of ethanol (with up to 10% (vol.) water) with approximately 426 ml of the silicic acid sol from Example 11 were combined to give a target hydrophobe content of 28% (w/w). The target silica density was 0.083 g/cc and the resulting material density for the airgel composite was 0.184 g/cc.
[000210] ПРИМЕР 25 [000210] EXAMPLE 25
Композицию геля производили при использовании той же самой методики, что и в примере 2, за исключением объединения по существу однородной смеси 56 г галлуазитовой глины (DRAGONITE от компании Applied Minerals, Inc.) и 56 г АТН в приблизительно 453 мл этанола (при наличии вплоть до 8% (об.) воды) с приблизительно 537 мл золя кремниевой кислоты из примера 1. Целевая плотность диоксида кремния составляла 0,07 г/куб.см, а получающаяся в результате плотность материала для композита аэрогеля составляла 0,196 г/куб.см. Содержание гидрофоба в композиции аэрогеля составляло приблизительно 3,36% (масс.).The gel formulation was made using the same procedure as in Example 2, except combining a substantially uniform mixture of 56 g halloysite clay (DRAGONITE from Applied Minerals, Inc.) and 56 g ATH in approximately 453 ml ethanol (with up to to 8% (vol.) water) with approximately 537 ml of the silica sol from Example 1. The target density of silica was 0.07 g/cc and the resulting material density for the airgel composite was 0.196 g/cc . The hydrophobe content of the airgel composition was approximately 3.36% by weight.
[000211] Ниже представлена таблица 1, иллюстрирующая композицию из приведенных выше примеров. Термин «загрузка в % (масс.)» относится к количеству добавки, загруженной в композицию при расчете на количество присутствующего диоксида кремния. Например, «загрузка в % (масс.)» 120% указывает на загрузку 120 г добавки при расчете на каждые 100 г диоксида кремния в композиции. [000211] Table 1 below illustrates the composition of the above examples. The term "wt% loading" refers to the amount of additive loaded into the composition based on the amount of silica present. For example, a "wt% loading" of 120% indicates a loading of 120 g of additive when calculated for every 100 g of silica in the composition.
Таблица 1. Композиция из примеров. Table 1. Composition of examples.
[000212] В таблице 2 представляются результаты измерений плотности, ТП, впитывания жидкой воды, ТС, ПТП, времени пламени и потери массы для композитов из примеров в таблице 1. [000212] Table 2 presents the results of measurements of density, TD, liquid water uptake, TC, DFT, flame time and mass loss for the composites of the examples in Table 1.
Таблица 2. Получающиеся в результате свойства из примеров. Table 2. Resulting properties from examples.
[000213] Как это можно сказать, все еще обращаясь в таблице 2, измерения плотности совершали в соответствии с документом ASTM C167. Все образцы композиций аэрогелей характеризовались измеренными плотностями, составляющими менее, чем 0,2 г/куб.см. Измерения ТП совершали в соответствии с документом ASTM С518 при температуре, составляющей приблизительно 37,5°С, и сжатии 2 фунт/дюйм2 (138 кПа). Все образцы композиций аэрогелей характеризовались результатами измерений теплопроводности, равными или меньшими 20,1 мВт/м-К. Измерения впитывания жидкой воды проводили в соответствии с документом ASTM C1511 (при 15-минутном погружении в условиях окружающей среды). Все образцы композиций аэрогелей характеризовались впитыванием жидкой воды, составляющим менее, чем 5% (масс.). Измерения ТС проводили в соответствии со стандартами измерений ISO 1716. Все образцы композиций аэрогелей характеризовались значением ТС, составляющим менее, чем 690 кал/г (2,89 кДж/г). Измерения ПТП проводили в соответствии с документом ISO 1182 Criterion A.1. Все образцы композиций аэрогелей характеризовались значением ПТП, составляющим менее, чем 50°С. Измерения времени пламени проводили в соответствии с документом ISO 1182 Criterion A.2. Все данные образцы характеризовались измеренным временем пламени 20 секунд. Измерения потери массы совершали в соответствии с документом ISO 1182 Criterion A.3. Все другие образцы композиций аэрогелей характеризовались потерей массы, составляющей менее, чем 50% (масс.). [000213] As can be said, still referring to Table 2, density measurements were made in accordance with ASTM C167. All samples of aerogel compositions had measured densities of less than 0.2 g/cc. TC measurements were performed in accordance with ASTM C518 at a temperature of approximately 37.5° C. and a compression of 2 psi (138 kPa). All samples of aerogel compositions were characterized by thermal conductivity measurements equal to or less than 20.1 mW/m-K. Liquid water absorption measurements were performed in accordance with ASTM C1511 (15-minute immersion at ambient conditions). All samples of aerogel compositions exhibited liquid water uptake of less than 5% by weight. TC measurements were carried out in accordance with ISO 1716 measurement standards. All samples of aerogel compositions had a TC value of less than 690 cal/g (2.89 kJ/g). PTP measurements were carried out in accordance with ISO 1182 Criterion A.1. All samples of aerogel compositions were characterized by a PTP value of less than 50°C. Flame time measurements were carried out in accordance with ISO 1182 Criterion A.2. All these samples had a measured flame time of 20 seconds. Mass loss measurements were performed in accordance with ISO 1182 Criterion A.3. All other samples of aerogel compositions exhibited a mass loss of less than 50% (wt).
[000214] Эффективно добиваются достижения преимуществ, представленных выше, и преимуществ, сделанных очевидными исходя из приведенного выше описания изобретения. Как это предполагается, поскольку определенные изменения в представленной выше конструкции могут быть сделаны без отклонения от объема изобретения, весь материал, содержащийся в приведенном выше описании изобретения или демонстрируемый на прилагающихся чертежах, должен интерпретироваться как иллюстративный и не в ограничивающем смысле. [000214] The advantages presented above and the advantages made apparent from the above description of the invention are effectively achieved. It is intended that, while certain changes to the above construction may be made without departing from the scope of the invention, all material contained in the above description of the invention or shown in the accompanying drawings is to be interpreted as illustrative and not in a limiting sense.
[000215] Как это также должно понятным, следующая далее формула изобретения предназначена для покрытия всех родовых и конкретных признаков изобретения, описанного в настоящем документе, и всех утверждений об объеме изобретения, которые, как это может быть сказано в рамках формулировок, попадают в ее пределы.[000215] As should also be understood, the following claims are intended to cover all generic and specific features of the invention described herein and all statements of the scope of the invention that may be stated within the scope of the claims. .
Claims (43)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US62/678,850 | 2018-05-31 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020143275A RU2020143275A (en) | 2022-06-30 |
RU2811474C2 true RU2811474C2 (en) | 2024-01-12 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US12409428B2 (en) | 2018-05-31 | 2025-09-09 | Aspen Aerogels, Inc. | Fire-class reinforced aerogel compositions |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2161143C2 (en) * | 1994-11-23 | 2000-12-27 | Кэбот Корпорейшн | Composite material comprising aerogel, method of preparation thereof and also use thereof |
US9868843B2 (en) * | 2014-10-03 | 2018-01-16 | Aspen Aerogels, Inc | Hydrophobic aerogel materials |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2161143C2 (en) * | 1994-11-23 | 2000-12-27 | Кэбот Корпорейшн | Composite material comprising aerogel, method of preparation thereof and also use thereof |
US9868843B2 (en) * | 2014-10-03 | 2018-01-16 | Aspen Aerogels, Inc | Hydrophobic aerogel materials |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Hongli Liu et al. Novel three-dimentional halloysite nanotubes/silica composite aerogels with enhanced mechanical strength and low thermal conductivity prepared at ambient pressure. Journal of sol-gel science and technology, Springer, 2016, vol.80, No.3, pp.651-659. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US12409428B2 (en) | 2018-05-31 | 2025-09-09 | Aspen Aerogels, Inc. | Fire-class reinforced aerogel compositions |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US12005413B2 (en) | Fire-class reinforced aerogel compositions | |
US11912579B2 (en) | Aerogel compositions and methods | |
US11807734B2 (en) | Heat resistant aerogel materials | |
US20220177765A1 (en) | Aerogel composites including phase change materials | |
RU2811474C2 (en) | Reinforced aerogel compositions compliant with fire safety class requirements | |
RU2845018C1 (en) | Aerogel composition and method of producing aerogel composition | |
HK40041715B (en) | Fire-class reinforced aerogel compositions | |
HK40041715A (en) | Fire-class reinforced aerogel compositions | |
HK40079647A (en) | Improved aerogel compositions and methods |