專利名稱：組合物、粘土-氣凝膠復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容涉及用于粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的組合物、粘土 -氣凝膠復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
氣凝膠是具有納米級尺度的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的微孔材料。氣凝膠具有期望的絕熱和吸聲性質(zhì)，且可應(yīng)用到不同范圍的應(yīng)用。具體地，氣凝膠可有效地應(yīng)用于冷卻裝置例如制冷機或冷凍機，且可用作在航空航天應(yīng)用中和用于房屋建筑的絕熱材料。氣凝膠可根據(jù)材料分為無機氣凝膠或有機氣凝膠。無機氣凝膠的實例為ニ氧化硅氣凝膠。有機氣凝膠在其中包括有機連接基團(tuán)，且可比無機氣凝膠更柔性。
然而，有機氣凝膠可被外部沖擊破壞或在干燥過程中通過收縮而變形。因此，仍需要用于絕緣(絕熱，insulation)應(yīng)用的具有改善性能的改善的有機氣凝膠。

發(fā)明內(nèi)容
一個實施方式提供具有優(yōu)異的絕熱性質(zhì)和強度(包括低收縮和低密度)的粘土 -氣凝膠復(fù)合材料。另ー個實施方式提供用于粘土-氣凝膠復(fù)合材料的組合物，其用于提供所述粘土 -氣凝膠復(fù)合材料。又ー實施方式提供具有改善的性質(zhì)和低成本的粘土 -氣凝膠復(fù)合材料。根據(jù)實施方式，粘土-氣凝膠復(fù)合材料包括具有層狀結(jié)構(gòu)的多個粘土片；和在所述粘土片表面上的氣凝膠，其中多個粘土片相互連接以提供三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且所述氣凝膠包括第一化合物與第二化合物的共聚物，所述第一化合物選自芳基酚化合物、氨基取代的三嗪或其組合，所述第二化合物為醛。根據(jù)另ー實施方式，提供用于粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的組合物，所述組合物包括多個粘土片、第一化合物、第二化合物和含水溶劑，所述第一化合物選自芳基酚化合物、氨基取代的三嗪和其組合，所述第二化合物為醛。根據(jù)又ー實施方式，制備粘土-氣凝膠復(fù)合材料的方法包括制備用于粘土-氣凝膠復(fù)合材料的組合物，所述組合物包括多個粘土片、第一化合物、第二化合物和含水溶剤，所述第一化合物選自芳基酚化合物、氨基取代的三嗪和其組合，所述第二化合物為醛；固化所述用于粘土-氣凝膠復(fù)合材料的組合物以提供濕凝膠；以及除去所述含水溶劑以制備所述粘土 -氣凝膠復(fù)合材料。所述粘土片可包括在其表面上的電荷且在其鄰近的表面上的相反電荷。在所述三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，第一粘土片的第一表面可接觸第二粘土片的邊緣并連接至其。所述粘土片可包括選自四面體娃氧(tetrahedral silica) (SiO4)層、八面體招氧(octahedral alumina) (AlO6)層、ノV面體續(xù)氧(octahedral magnesia) (MgO6)層和其組合的至少ー層。
所述粘土可包括通過氫鍵鍵合的約70-100層。所述粘土片可包括2或更多層，且選自堿金屬、堿土金屬、過渡元素或其組合的金屬陽離子可插入所述層之間。所述粘土片可由選自合成粘土(鋰藻土，laponite)、鋰蒙脫石、含氟鋰蒙脫石、膨潤土和其組合的粘土獲得。同樣，選自蒙脫石、高嶺石、蛭石、皂石、膨潤土、綠坡縷石、海泡石、葉臘石(pyrophylite)-滑石、伊利石、云母、麥輕娃鈉石(magadiite)、鋅蒙脫石、水輕娃鈉石、鱗綠泥石、綠脫石、貝得石、鉻嶺石(volkonskoite)、sobockite、娃鎂石、svinfordite和其組合的粘土可通過如下制成粘土片使其變薄和對其處理以具有電荷。所述粘土片的實例可包括Na0.7+ [ (Si8Mg5 5Li0 3) O20 (OH) 4] 0.7_。所述粘土片可在第一表面具有約50到約55毫摩爾/100克(mmol/100g)的負(fù)電荷量并在側(cè)面表面上具有約4到約5mmol/100g的正電荷量。
所述粘土片可用負(fù)電荷處理以中和其正電荷量，且因此可僅具有負(fù)電荷。在這里，所述粘土片可具有約50到約55mmol/100g或更多的負(fù)電荷量。所述粘土片可提供優(yōu)異的水分散體且即使在溶于水中時也保持低的動態(tài)粘度。所述粘土片可具有約25納米(nm)到約IOOnm的長度、約25nm到約IOOnm的寬度和約Inm到約2nm的厚度，且長度和厚度之比(例如縱橫比)可為約20到約100。當(dāng)以基于所述粘土片和水的總重量的約I-約5重量百分比(重量％)的濃度溶解在水中時，所述粘土片可為具有pH 9-10的堿。所述粘土片可具有在約20°C在約I/秒(s—1)的剪切速率下的約IO4厘泊(cP)至Ij約IO5cP的動態(tài)粘度?；谡惩?氣凝膠復(fù)合材料的總重量，可以約5到約40重量％的量包括所述粘土片?；谡惩?氣凝膠復(fù)合材料的總重量，可以約60到約95重量％的量包括所述氣凝膠。在所述用于粘土-氣凝膠復(fù)合材料的組合物中，基于100重量份的含水溶劑，可以約0. 5到約5重量份的量包括所述粘土片。此外，基于100重量份的含水溶劑，可以約5到20重量份的量包括所述第一和第二化合物。所述用于粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的組合物可進(jìn)ー步不包括催化劑。所述粘土 -氣凝膠復(fù)合材料可進(jìn)ー步包括具有多個微開ロ區(qū)域的載體。所述載體可包括填充在微開ロ區(qū)域中的所述粘土片以及所述第一和第二化合物的共聚物。所述載體可包括選自聚氨酯、聚氯こ烯、聚碳酸酷、聚酯、聚(甲基)丙烯酸甲酷、聚脲、聚醚、聚異氰脲酸酯和其組合的聚合物。所述聚脲可包括三聚氰胺-甲醛共聚物.所述粘土 -氣凝膠復(fù)合材料可具有約0. 2克/立方厘米(g/cm3)或更小的密度。所述粘土 -氣凝膠復(fù)合材料可具有約30nm或更小且在另ー個實施方式中約20nm或更小的平均微孔尺寸，并具有約15毫瓦/米-開爾文(mW/m · K)或更小的熱導(dǎo)率。當(dāng)壓縮約10%時,所述粘土 -氣凝膠復(fù)合材料可具有約0. I兆帕(MPa)或更高的壓縮壓力。


通過參考附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述其示例性實施方式，本公開內(nèi)容的上述和其它方面、優(yōu)點和特征將變得更加明晰，其中圖I是粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)的實施方式的示意圖2是粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的實施方式的示意圖，顯示由具有片狀結(jié)構(gòu)的多個粘土片形成的三維網(wǎng)絡(luò)；圖3是粘土片的實施方式的示意圖。圖4是孔體積(立方厘米/克-納米，CmY1nnT1)對孔徑(納米，nm)的圖，其顯示根據(jù)實施例3和實施例4的粘土-氣凝膠復(fù)合材料和根據(jù)對比例2的氣凝膠的孔分布；圖5A是根據(jù)實施例3的粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的掃描電子顯微照片；圖5B是圖5A的顯微照片的部分的放大圖；圖6A是根據(jù)實施例4的粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的掃描電子顯微照片；圖6B是圖6A的顯微照片的部分的放大圖；圖7是孔體積(立方厘米/克-納米，CmY1nnT1)對孔徑(納米，nm)的圖，其顯示根據(jù)實施例5-7的粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的孔分布；圖8A是根據(jù)實施例10的粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的掃描電子顯微照片；圖8B是圖8A顯微照片的部分的放大圖；圖9是應(yīng)カ(兆帕，MPa)對應(yīng)變(百分?jǐn)?shù)，% )的圖，其顯示根據(jù)實施例8、9和10的粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的壓縮強度；圖IOA和IOB分別是實施例IlA和IlB的復(fù)合材料的透射電子顯微照片；圖11是對于實施例12A和12B的復(fù)合材料的熱導(dǎo)率(毫瓦/米-開爾文，mff/m · K)對密度(克/立方厘米，g/cm3)的圖；和圖12是對于實施例13A的13B的復(fù)合物材料的熱導(dǎo)率(mW/m -K)對粘土濃度(重量/水的重量)的圖。
具體實施例方式在下文中參照其中示出多種實施方式的以下附圖進(jìn)一步詳細(xì)地描述示例性實施方式。然而，本發(fā)明可以許多不同的形式體現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為限于本文中所闡述的實施方式。相反，提供這些實施方式，使得該公開內(nèi)容徹底且完整，并將本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的元件。將理解，當(dāng)一個元件被稱為“在”另一元件“上”吋，它可以直接在所述另一元件上或者其間可存在中間元件。相反，當(dāng)一個元件被稱為“直接在”另一元件“上”吋，則不存在中間元件。如本文中使用的術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項目的一種或多種的任何和所有組合。將理解，盡管術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等可用在本文中描述各種元件、組分、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、組分、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于將ー個元件、組分、區(qū)域、層或部分與另一元件、組分、區(qū)域、層或部分區(qū)分開來。因此，在不脫離本文中的教導(dǎo)的情況下，下面討論的第一“元件”、“組分”、“區(qū)域”、“層”或“部分”可以稱為第二元件、組分、區(qū)域、層或部分。本文所使用的術(shù)語僅用于描述具體實施方式
的目的，而非意為限制性的。如本文使用的単數(shù)形式“ー個(種)(a，an)”和“該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另外指明。將進(jìn)一歩理解，術(shù)語“包含”和/或“包括”當(dāng)用在本說明書中時表明存在所述特征、區(qū)域、整體、步驟、操作、元件和/或組分，但是不排除存在或増加一個或多個其它特征、區(qū)域、整體、步驟、操作、元件、組分和/或其集合。為了便于描述，在本文中可使用空間相對術(shù)語例如“在......之下”、
“在......下面”、“下部”、“在......上方”、“上部”等來描述如圖中所示的ー個元件或特
征與另外的元件或特征的關(guān)系。將理解，除圖中所示的方位以外，空間相對術(shù)語還意圖包括在使用或操作中器件的不同方位。例如，如果圖中的器件翻轉(zhuǎn)，則描述為“在”其它元件或特征“下面”或“之下”的元件將定向“在”其它元件或特征“上方”。因此，示例性術(shù)語
“在......下面”可包括在...上方和在...下面兩種方位。器件可以其它方式定向(旋
轉(zhuǎn)90度或在其它方位上)，并且在本文中使用的空間相對描述詞相應(yīng)地進(jìn)行解釋。除非另外定義，在本文中使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)的含義與本公開內(nèi)容所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義相同。將進(jìn)一歩理解，術(shù)語，例如在常用詞 典中定義的那些，應(yīng)被解釋為其含義與它們在相關(guān)領(lǐng)域背景和本公開內(nèi)容中的含義一致，并且除非在本文中清楚地如此定義，否則所述術(shù)語將不以理想化或過度形式的意義進(jìn)行解釋。本文中參照作為理想化實施方式的示意圖的圖示描述示例性實施方式。因而，預(yù)期有由于例如制造技術(shù)和/或公差導(dǎo)致的圖示形狀的變化。因此，本文描述的實施方式不應(yīng)解釋為限于如本文中圖示的區(qū)域的具體形狀，而是包括由于例如制造導(dǎo)致的形狀上的偏差。例如，圖示或描述為平坦的區(qū)域可典型地具有粗糙和/或非線性特征。此外，圖示的尖鋭角可成圓形。因此，圖中所示的區(qū)域在本質(zhì)上是示意性的，且它們的形狀不意圖說明區(qū)域的精確形狀且不意圖限制本發(fā)明權(quán)利要求的范圍。“堿金屬”指的是元素周期表第I族的金屬，即鋰、鈉、鉀、銣、銫和鈁?！皦A土金屬”指的是元素周期表第2族的金屬，即鈹、鎂、I丐、銀、鋇和儀?！巴榛敝傅氖侵辨溁蛑ф湹娘柡偷膯蝺r烴基(如甲基或己基)?！鞍被本哂?N(R)2的通式，其中各R獨立地為氫、C1-C6烷基或C6-C12的芳基。“芳基”指的是具有芳族環(huán)的烴基，且包括單環(huán)和多環(huán)烴，其中多環(huán)烴的額外環(huán)可為芳族或非芳族的(如苯基或萘基)?！碍h(huán)烷基”指的是具有一個或多個飽和環(huán)的單價基團(tuán)，其中所有環(huán)成員是碳(如環(huán)戊基和環(huán)己基)?！白?，，指的是根據(jù) International Union of Pure and AppliedChemistry ( “IUPAC”)第1-18族的族分類體系的元素周期表的族?！盁N”指的是具有至少ー個碳原子和至少ー個氫原子的有機化合物，其任選用ー個或多個所指出的取代基取代。當(dāng)未另外提供定義使，如本文中使用的“取代”是指，化合物或基團(tuán)用選自如下的ー個或多個(例如1-4個)取代基代替氫C1-C30烷基、C2-C30烯基、C2-C30炔基、C6-C30芳基、C7-C30烷芳基(例如4-甲基苯基)、C1-C4氧烷基(例如I-氧こ基)、C1-C30雜烷基、C3-C30雜烷基芳基、C3-C30環(huán)烷基、C3-C15環(huán)烯基、C6-C30環(huán)炔基、C2-C30雜環(huán)烷基、鹵素(F、Cl、Br或I)、羥基、C1-C15烷氧基、硝基、氰基、氨基、疊氮基、脒基、肼基、亞肼基、羰基、氨基甲?；?、硫醇基、C1-C30酷基、羧基或其鹽、磺酸基或其鹽、磷酸基或其鹽、或其組合，條件是不超過取代的化合物或基團(tuán)的正?；蟽r。根據(jù)實施方式，提供包括多個粘土片和在所述粘土片表面上(即圍繞所述粘土片表面)的氣凝膠的粘土-氣凝膠復(fù)合材料。多個粘土片相互連接以提供三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且所述氣凝膠包括第一化合物和第二化合物的聚合物，所述第一化合物為芳基酚、氨基取代的三嗪或其組合，所述第二化合物為醛。下文中，參考圖I和2說明根據(jù)實施方式的粘土-氣凝膠復(fù)合材料。圖I顯示粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的實施方式的結(jié)構(gòu)。圖2也顯示粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的實施方式的結(jié)構(gòu)并顯示包括多個粘土片3的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，多個粘土片3各自具有層狀結(jié)構(gòu)。參考圖I和2，多個粘土片包括第一和第二粘土片3a和3b，其相互連接(如鍵合或接觸)以形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2。氣凝膠5設(shè)置在第一和第二粘土片3a和3b的表面上且部分或完全地圍繞第一和第二粘土片3a和3b的表面以提供粘土 -氣凝膠復(fù)合材料I。所述粘土片可通過具有堅固(substantial)離子特性的鍵相互鍵合。
如圖3所示，粘土片可具有第一表面10和鄰近的第二(如側(cè)面或邊緣)表面11。因此，所述第一表面可對應(yīng)于粘土片的表面，和所述第二表面可對應(yīng)于粘土片的側(cè)面或邊緣。各粘土片可具有在第一表面上的電荷和在鄰近的第二表面上的相反電荷。例如，第一和第二粘土片3a和3b可具有在其第一表面上的電荷,和在第一表面上的電荷可與在其第ニ表面上的電荷相反。因此，如圖2所示，第一和第二粘土片3a和3b可具有在第一和第二粘土片3a和3b的第一表面上的負(fù)(_)電荷,且第一和第二粘土片3a和3b可具有在第一和第二粘土片3a和3b的第二表面(如側(cè)面表面)上的正(+)電荷。從而，在第一粘土片3a的第一表面上的所述負(fù)(_)電荷可靜電吸引到第二粘土片3b的第二表面的正電荷，且第一粘土片3a可接觸粘土片3b。當(dāng)具有相反電荷的表面相互結(jié)合和接觸時，多個粘土片可相互連接以形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2。三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2可具有紙牌房屋(house-of-cards)結(jié)構(gòu)。在實施方式中，所述粘土片本身可凝膠化(gelate),減少用于制備粘土-氣凝膠復(fù)合材料I的時間。此外，三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2可包括濕凝膠，所述濕凝膠可為彈性的，且所述濕凝膠的彈性可減少在濕凝膠的制備過程或其隨后處理期間可發(fā)生的任何收縮。此外，三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2可改善濕凝膠的機械強度和阻燃性能。所述粘土片可包括四面體硅氧(例如SiO4)層、八面體鋁氧(例如AlO6)層、八面體鎂氧(例如MgO6)層或其組合。例如，在實施方式中，所述粘土片可包括鋁硅酸鹽層，其中所述鋁硅酸鹽層包括包含四面體硅(例如SiO4)的第一層和包含八面體鋁(例如AlO6)的第二層，且其中所述第一和第二層通過氫鍵鍵合。所述粘土片也可包括硅酸鎂層，其包括包含四面體硅(例如SiO4)的第一層和包含八面體鎂(例如MgO6)的第二層，其中所述第一和第二層通過氫鍵鍵合。在另ー實施方式中，所述粘土片包括鋁硅酸鎂層，其包括包含四面體硅(例如SiO4)的第一層和包含八面體鋁(例如AlO6)與八面體鎂(例如MgO6)的第二層，其中所述第一和第二層通過氫鍵鍵合?？墒褂冒ㄇ笆鲋辽賰煞N的組合。在實施方式中，所述具有四面體硅的第一層和具有八面體鋁和/或八面體鎂的第二層可以約I : 2到約4 I、特別地約I : I到約2 I、更特別地約3 2的比例組合。此外，在所述粘土片的四面體硅氧(例如SiO4)層、八面體鋁氧(例如AlO6)層和八面體鎂氧(例如MgO6)層中，硅、鋁或鎂(如果存在的話)的一部分可用硼⑶、磷⑵或其組合代替。在實施方式中，硅、鋁或鎂(如果存在的話)的O. 01-50%、特別地O. 1-10%,更特別地1-5%用硼⑶或磷⑵代替。
當(dāng)粘土片包括兩層或更多層吋，選自堿金屬、堿土金屬、第3至12族元素或其組合的金屬陽離子可插入所述層之間。在實施方式中，所述金屬陽離子為Li、Na、K、Be、Mg或Ca的離子。在另ー實施方式中，所述金屬陽離子是第3至11族元素的離子。在實施方式中，所述金屬陽離子為單價陽離子如鋰、鈉或鉀的離子，或ニ價陽離子如鈣或鎂的離子。在另ー實施方式中，所述金屬陽離子是ニ價陽離子。特別地提及Ca2+、Mg2+和Al3+?？墒褂冒ㄇ笆鲋辽賰煞N的組合。所述粘土片可由粘土獲得，且可源自選自如下的粘土 合成粘土、鋰蒙脫石、含氟鋰蒙脫石、膨潤土和其組合。此外，所述粘土可選自蒙脫石、高嶺石、蛭石、皂石、膨潤土、綠坡縷石、海泡石、葉蠟石-滑石、伊利石、云母、麥羥硅鈉石、鋅蒙脫石、水羥硅鈉石、鱗綠泥石、綠脫石、貝得石、鉻嶺石、sobockite、娃鎂石、svinfordite、和其組合。
上述可處理以提供片形顆粒，且所述片形顆粒可帶電以提供所述粘土片?？梢躁栯x子交換法等使所述粘土片帶電。所述陽離子交換法描述在ion-exchange reactions on clay minerals and cation selective membrane
properties as possible mechanisms of economic metal concentration”，A. Weiss 和G. C. Amstutz,Mineralium Deposita, 1,60 (1966)中，其內(nèi)容全部通過引用引入。所述陽離子交換法的另外細(xì)節(jié)可由本領(lǐng)域技術(shù)人員確定，而無需過度的實驗，因此本文中將不進(jìn)ー步詳細(xì)描述所述陽離子交換法的另外細(xì)節(jié)。所述粘土片的代表性實例為Na0.7+ [ (Si8Mg5.5Li0.3) O20 (OH) 4] 0.7_。所述粘土片可具有約5到約55mmol/100g(例如約4. 8到約53. I庫侖/克(C/g))、特別地約10到約50mmol/100g、更特別地約15到約45mmol/100g的負(fù)電荷量。當(dāng)所述粘土片具有上述電荷量時，単獨的粘土片可具有強的靜電排斥，因此可在水中良好地分離，任何可提供具有低密度如約2到約1000mg/cm3、特別地約5-約500mg/cm3、更特別地約10到約250mg/cm3的粘土 -氣凝膠復(fù)合材料此外,所述粘土片可具有在粘土片的第一表面10上約5到約55mmol/100g、特別地約40到約55mmol/100g、更特別地約50到約55mmol/100g的負(fù)電荷比電荷量和在粘土片的第二表面11上約4到約5mmol/100g(例如約3. 9到約4. 8C/g)的正電荷比電荷量。當(dāng)所述粘土片具有在前述范圍內(nèi)的電荷時，所述粘土片可結(jié)合以形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。可通過用另ー種具有較低氧化數(shù)的陽離子如Na+或Ca2+交換所述粘土片的陽離子如Si4+、A13+等選擇所述粘土片表面上的負(fù)電荷。同樣，通過選擇所述粘土片的第一表面上的負(fù)電荷與所述粘土片的第二表面(如邊緣)上的正電荷之間的差異可選擇所述粘土片的極性。在圖3中顯示所述粘土片的實施方式。所述粘土片可具有層狀結(jié)構(gòu)且可具有長度20、寬度21和厚度22。長度20可為約10到約1000納米(nm)、特別地約20到約500nm、更特別地約25nm-約100nm。寬度21可為約10到約lOOOnrn、特別地約20到約500nm、更特別地約25到IOOnm0而且，厚度可為約I到約100nm、特別地約I. 5到約50nm、更特別地約I到約2nm。長度20和寬度21之和與厚度22之比可為約5 I到約IO5 I、特別地約10 I到約IO4 I、更特別地約100 I到約IO3 I。而且，長度20與厚度22之比可為約2 I到約IO5 I、特別地約10 I到約IO4 I、更特別地約20 I到約IO3 I。在實施方式中，所述粘土片具有約20 I到約100 I的長度與厚度之比(即縱橫比)。當(dāng)所述粘土片具有在前述范圍內(nèi)的尺寸和縱橫比時，其可形成具有適于絕熱材料的孔尺寸的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。所述用于粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的組合物在約20°C在水中在O. 02克/毫升(g/mL)的粘土片濃度和約I/秒(s—1)的剪切速率下，可具有約IO4-IO5厘泊(cP)的動態(tài)粘度。所述粘土片可為堿性的。當(dāng)所述粘土片以約I-約5重量％的濃度與水組合(即溶解在水中)時，水的pH可為約8-11、特別地約9-約10、更特別地約9. 4-9. 8。當(dāng)所述粘土片具有在上述范圍內(nèi)的PH時，其可適合作為用于第一化合物和醛的聚合的堿催化劑。所述第一化合物可為取代或未取代的C6-C30芳基酚、取代或未取代的氨基取代的三嗪、或其組合。在實施方式中，所述第一化合物是取代或未取代的C6-C20芳基酚、氨基取代的三嗪、或其組合。所述芳基酚可為苯酚(即羥基苯)、間苯ニ酚(例如1，3_ ニ羥基苯)、甲酚、鄰苯ニ酚(例如1，2-ニ羥基苯)或間苯三酚(例如1，3，5_三羥基苯)。在實 施方式中，所述芳基酚是苯酚、間苯ニ酚、甲酚、鄰苯ニ酚或間苯三酚。代表性的烷基取代的芳基酚包括ニ甲基苯酚、三甲基苯酚、異丙基苯酚、ニ異丙基苯酚、叔丁基苯酚和ニ叔丁基苯酚。所述取代或未取代的氨基取代的三嗪可包括三聚氰胺、六羥甲基三聚氰胺、六甲氧基甲基三聚氰胺、六甲氧こ基三聚氰胺、或其組合。在實施方式中所述氨基取代的三嗪是三聚氰胺?？墒褂冒ㄇ笆鲋辽賰煞N的組合。所述第二化合物可為式RC(O)H的取代或未取代的C1-C30醛，其中R是取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C3-C30環(huán)烷基、取代或未取代的C6-C30芳基或取代或未取代的C7-C30烷芳基。在實施方式中，RC(O)H中的R為取代或未取代的C1-C20烷基、取代或未取代的C4-C20環(huán)烷基。在另ー實施方式中，RC(O)H中的R是未取代的。在實施方式中，所述醛是甲醛、こ醛、糠醛或其組合。通常，提供所述第一化合物和所述第二化合物的共聚物的所述聚合反應(yīng)可采用堿性催化劑進(jìn)行或采用酸催化劑進(jìn)行以減少凝膠化時間。但是，當(dāng)將堿性催化劑用于聚合反應(yīng)時，凝膠化時間可為不合乎需要地長。而且，當(dāng)使用酸性催化劑以進(jìn)行所述聚合反應(yīng)時，其可減少凝膠化時間，但是當(dāng)所述聚合反應(yīng)在含水溶劑如水中進(jìn)行時，聚合的產(chǎn)物可不適于商業(yè)用途。根據(jù)實施方式，所述粘土片可為合適的堿性催化劑且可提供合適的凝膠化時間，而不使用額外的催化劑，而且所述粘土片還可適于與含水溶劑一起使用，且因此降低エ藝成本。第一和第二化合物可在粘土片的第一和第二表面的至少ー個上聚合。在實施方式中，第一和第二化合物在粘土片的第一表面上聚合。在另ー實施方式中，第一和第二化合物在粘土片的第二表面上聚合。因為第一和第二化合物在粘土片的第一和第二表面的至少ー個上聚合，第一和第二化合物的共聚物在粘土片的第一和第二表面的至少ー個的一部分或全部上，并且部分地或完全地圍繞所述粘土片。在實施方式中，所述共聚物圍繞所述粘土片的約10-約99%、特別地約20-約98%、更特別地約30-約96%。而且，在實施方式中，所述共聚物在所述粘土片的總表面積的約10-約99%、特別地約20-約98%、更特別地約30-約96%上。此外，由所述聚合產(chǎn)生的共聚物可起到用于隨后聚合反應(yīng)的種子的作用，而且可提供具有合適的孔尺寸的粘土 -氣凝膠復(fù)合材料，進(jìn)ー步改善粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的絕緣(絕熱，insulation)性質(zhì)。在實施方式中，所述粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的孔尺寸(即平均最大孔尺度)為約O. I-約lOOOnm、特別地I-約500nm、更特別地約10-約IOOnm0當(dāng)在20°C和約I/秒(s-1)的剪切速率下在水中以O(shè). 02克/毫升(g/mL)的粘土片濃度測定時，所述用于粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的組合物可具有約IO3-約IO6厘泊(CP)、特別地約IO4-約IO5CP的動態(tài)粘度。所述組合物的高動態(tài)粘度可加速凝膠化反應(yīng)，減少凝膠化時間?；谡惩?氣凝膠復(fù)合材料的總重量，所述粘土片可以約I-約80重量百分比(重量％ )、特別地約5-約40重量％、更特別地約10-約20重量％的量存在于所述粘土-氣凝膠復(fù)合材料中。在另ー實施方式中，所述粘土片以約10-約30重量％的量存在于所述粘土-氣凝膠復(fù)合材料中。當(dāng)在前述范圍內(nèi)包括粘土片時，其可提供具有適宜地低收縮、優(yōu)異的熱導(dǎo)率和低密度的粘土-氣凝膠復(fù)合材料。所述氣凝膠可包括選自芳基酚、氨基取代的三嗪和其組合的第一化合物和為醛的第二化合物的共聚物。可將所述第一化合物和所述第二化合物聚合和交聯(lián)以提供凝膠。所述凝膠在其表面具有羥基。雖然不想受理論束縛，據(jù)信羥基向凝膠提供期望的溶解性質(zhì)，使得當(dāng)在凝膠化期間凝膠與溶劑接觸(如組合)時，可提供有機凝膠。將溶劑從共聚物除去提供在所述粘土片上的氣凝膠，以提供粘土 -氣凝膠復(fù)合材料。這里，基于粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的總重量，所述氣凝膠可以約50-約99重量％、特別地約60-約95重量％、更特別地約70-約90重量％的量存在。當(dāng)所述氣凝膠以前述范圍存在時，其可降低所述粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。所述粘土-氣凝膠復(fù)合材料可通過包括如下的方法制造將多個所述粘土片、所述第一化合物和所述第二化合物在含水溶劑中組合(例如分散)以制備用于粘土-氣凝膠復(fù)合材料的組合物；固化所述組合物以提供濕凝膠；以及從濕凝膠除去溶劑以提供粘土-氣凝膠復(fù)合材料。當(dāng)固化所述用于粘土-氣凝膠復(fù)合材料的組合物時，第一和第二化合物可進(jìn)ー步聚合且所述共聚物可交聯(lián)。由于可使用所述粘土片作為催化劑進(jìn)行所述聚合，可省略額外的(例如単獨的)催化劑。在實施方式中，所述用于粘土-氣凝膠復(fù)合材料的組合物可通過如下制備將多個所述粘土片和含水溶劑組合井向其添加第一和第二化合物。在實施方式中，所述用于粘土-氣凝膠復(fù)合材料的組合物可通過如下制備將所述多個粘土片溶解在含水溶劑中并向其添加第一和第二化合物?；?00重量份的所述含水溶剤，以約O. 5-約5重量份、特別地約1_約4重量份、更特別地約2-約3重量份的量包括所述粘土片。當(dāng)在上述范圍內(nèi)使用粘土片時，所述用于粘土-氣凝膠復(fù)合材料的組合物具有充分低的動態(tài)粘度，因此可容易地攪動。而且，如果所述用于粘土-氣凝膠復(fù)合材料的組合物具有太高的動態(tài)粘度，在攪動之后制備均勻的組合物是困難的，且在所述組合物中可俘獲氣泡。在實施方式中，在約20°C在約Is—1的剪切速率下，所述用于粘土-氣凝膠復(fù)合材料的組合物的動態(tài)粘度為約IO3-約106cP、特別地約 IO4-約105cP、更特別地約5 · IO4CP0前述動態(tài)粘度可加速凝膠化反應(yīng)，減少凝膠化時間?；诤軇┑目傊亓?，可以約5-約20重量份、特別地約5-約15重量份、更特別地約5-約10重量份的量包括第一和第二化合物。所述第一和第二化合物可以化學(xué)計量比使用。因此，例如，第一化合物與第二化合物的摩爾比可基于存在于所述第一化合物中的羥基和氨基的數(shù)目以及存在于所述第二化合物中的醛基的數(shù)目確定。例如，在其中所述第一化合物是間苯ニ酚且所述第二化合物是甲醛的實施方式中，所述第一和第二化合物可以約I : 2的摩爾比使用。在實施方式中，所述第一化合物與所述醛的摩爾比為約I : I-約I 10、特別地約I : 2-約I : 5、特別地約I : 3-約I : 4。在實施方式中，所述含水溶劑可包括水、水和醇的混合溶劑等。所述醇可以小于約50體積％、特別地約3至約30體積％、且更特別地約5至約20體積％的量混合，基于所述混合溶劑的總體積。所述醇可包括伯醇或仲醇如甲醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇、異丁醇、戊醇、己醇、2-こ基己醇、十三烷醇或十八烷醇；環(huán)狀醇如環(huán)己醇或環(huán)庚醇；芳族醇如 芐醇或2-苯基こ醇；多羥基醇如こニ醇、丙ニ醇、I，3- 丁ニ醇、I，4- 丁ニ醇、I，5-戊ニ醇、I，6-己ニ醇、I，10-癸ニ醇、I，12-ニ羥基十八烷或甘油；聚合多羥基醇如聚こ烯醇；ニ醇醚(こニ醇醚)如こニ醇一甲醚、こニ醇ーこ醚、こニ醇一丁醚、ニ甘醇、三甘醇或四甘醇；胺化醇如こ醇胺、丙醇胺、異丙醇胺、己醇胺、ニこ醇胺、ニ異丙醇胺或ニ甲基こ醇胺；胺化多羥基醇或ニ醇醚如胺化聚こニ醇?？墒褂冒ㄇ笆鲋辽賰煞N的組合。所述含水溶劑可比非水有機溶劑花費少，降低エ藝成本?？沙ニ龊軇?，且除去含水溶劑可包括用第二溶劑交換含水溶剤，和干燥濕凝膠?？梢匀軇┙粨Q反應(yīng)用第二溶劑交換所述濕凝膠的所述含水溶剤，且所述第二溶劑可包括具有合適的與ニ氧化碳的液體相容性的任何溶劑，而沒有限制，例如水或上述醇。所述溶劑和所述第二溶劑可為相同的或不同的。而且，當(dāng)所述濕凝膠在大氣壓下干燥時或當(dāng)在制備濕凝膠期間使用的溶劑具有具有充分的與ニ氧化碳的相容性時，可省略所述溶劑交換過程。干燥所述濕凝膠以提供氣凝膠。所述干燥可包括例如超臨界干燥、大氣壓干燥、冷凍干燥(例如減壓干燥)或其組合.在實施方式中，所述超臨界干燥包括用超臨界ニ氧化碳干燥。首先，將液體ニ氧化碳供應(yīng)到高壓反應(yīng)器以從濕凝膠除去溶剤。然后，將所述高壓反應(yīng)器的溫度和壓カ升高到超過ニ氧化碳的閾點，且在減壓下將所述ニ氧化碳緩慢地排出以除去它。所述超臨界干燥可在室溫下進(jìn)行，且具有良好的加工性和安全性。所述超臨界干燥可在超過CO2臨界點的溫度和壓カ下。特別地提及在約40°C、約SMPa下的超臨界干燥。所述大氣壓干燥方法涉及在大氣壓下使用加熱過程干燥所述濕凝膠。當(dāng)使用大氣壓干燥法除去所述溶劑時，得到的產(chǎn)物稱為干凝膠，其是ー種類型的氣凝膠。冷凍干燥(例如減壓干燥)是通過如下除去溶劑的方法冷凍所述濕凝膠(包括其中包含的含水溶液)并降低壓カ以升華冰。當(dāng)使用冷凍干燥(或減壓干燥)過程除去溶劑時，得到的產(chǎn)物稱為冷凍凝膠(cryogel)，其是ー種類型的氣凝膠。所述粘土 -氣凝膠復(fù)合材料可具有約O. 2g/cm3或更少、特別地約O. 01-約O. 15g/cm3、更特別地約O. 05-約O. I g/cm3的密度。所述粘土 -氣凝膠復(fù)合材料可具有約90%或更多、特別地約90-約98%、更特別地約92-約96%的孔含量。
所述粘土 -氣凝膠復(fù)合材料可具有約5-約500nm、特別地約8_約lOOnm、更特別地約10-約50nm、或約30nm或更少、或約20nm或更少、或約5-約60nm、或約5-約50nm的
平均孔尺寸、例如平均最大孔直徑。所述粘土 -氣凝膠復(fù)合材料可具有約500-約1000平方米/克(m2/g)、特別地大于或等于550m2/g、更特別地大于或等于600m2/g的比表面積。而且，所述粘土 -氣凝膠復(fù)合材料可具有約O. I-約30毫瓦/米開爾文(mW/(m · K))、特別地約I-約20mff/(m · K)、更特別地約20mff/(m · K)或更少、或約15mff/(m · K)或更少的熱導(dǎo)率。所述粘土 -氣凝膠復(fù)合材料可具有約O. 01-約100兆帕(MPa)、特別地約O. I-約50MPa、更特別地約O. IMPa或更高的壓縮強度。在本文中，所述壓縮強度指的是當(dāng)樣品壓縮10%時的壓強(即每單位面積的カ)。
所述粘土-氣凝膠復(fù)合材料可進(jìn)ー步包括載體，且所述載體可包括多個孔，例如微觀開ロ。所述載體的孔可部分地或完全地填充有所述粘土片以及所述第一化合物和醛的共聚物。所述載體可包括選自如下的聚合物聚氨酯、聚氯こ烯、聚碳酸酷、聚酯、聚(甲基)丙烯酸甲酷、聚脲、聚醚、聚異氰脲酸酯或其組合。所述聚脲的實例包括三聚氰胺-甲醛共聚物。所述三聚氰胺-甲醛共聚物具有優(yōu)異的機械性能且因此通過外部沖擊可不容易地破壞，和具有優(yōu)異的絕緣(絕熱)和阻燃性質(zhì)。此外，所述三聚氰胺-甲醛共聚物具有優(yōu)異的耐化學(xué)性和耐溶劑性，且因此可不由溶劑分解、膨脹或收縮。當(dāng)與溶劑接觸時，所述載體可具有約O. 01-約10%、特別地約O. I-約5%、或4%或更低的膨脹或收縮率。通過使用于聚合物的単體接觸(例如反應(yīng))同時與發(fā)泡劑接觸，可制備所述載體。所述載體可為商業(yè)可得的開孔泡沫。例如，通過使多元醇單體和含異氰酸酯基的単體接觸(例如反應(yīng))同時與發(fā)泡劑接觸，可制備聚氨酯載體。所述載體包括多個孔，例如微觀開ロ。所述孔可具有約I-約1000微米(ym)、特別地約10-約800 μ m、更特別地約100-約600 μ m的平均最大直徑。在實施方式中，各孔具有約300 μ m或更小的尺寸(例如最大直徑)。所述孔可具有各種形狀，且可為圓形、多邊形、球形或其組合等。所述載體可包括各種結(jié)構(gòu)，包括ニ維蜂房或三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。所述載體的代表性結(jié)構(gòu)包括具有無規(guī)結(jié)構(gòu)、擁有在兩個維度上重復(fù)的單元的結(jié)構(gòu)或者擁有在三個維度上重復(fù)的單元的結(jié)構(gòu)的那些?？蛇x擇所述載體和所述粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的重量比以提供合適的物理性質(zhì)。例如，當(dāng)進(jìn)ー步包括載體時，基于所述載體和所述粘土-氣凝膠復(fù)合材料的總重量，可以約70-約98重量％、特別地約80-約97重量％、更特別地約85-約95重量％的量包括粘土 -氣凝膠復(fù)合材料。當(dāng)包括所述載體時，可降低所述載體的含量并可增加粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的含量以提供優(yōu)異的熱導(dǎo)率。因此，具有低密度的載體可為合適的。具體地，具有約O. 001-約I克/立方厘米(g/cm3)、特別地約O. 005-約O. 5g/cm3、更特別地約O. 01-約O. I g/cm3的密度的泡沫可用作載體。包括所述載體的粘土-氣凝膠復(fù)合材料可通過如下制備提供具有多個孔的載體；將所述載體與所述用于粘土-氣凝膠復(fù)合材料的組合物接觸，例如將所述用于粘土-氣凝膠復(fù)合材料的組合物加入所述載體；以及固化所述用于粘土-氣凝膠復(fù)合材料的組合物并從其除去溶剤。可通過大氣壓干燥、超臨界干燥或其組合除去所述溶剤。在下文中，參考實施例更詳細(xì)地說明本公開內(nèi)容。所述實施例是本公開內(nèi)容的示例性實施方式且不是限制性的。氣凝膠的制備實施例I將約10毫升(mL) (10克，g)水倒入具有2. 3厘米(cm)直徑、7. 5cm高度和20ml容積的圓柱形小瓶中，和將約O. Ig合成粘土粘土粉末(Laponite RD, Na。.7+[ (Si8Mg5.5Li0.3)O2Ci(OH)Ja7O，由Rockwood Additives Ltd.制造)緩慢地加入其中以提供溶液。隨著粘土 分散在水中，不透明的溶液變得更加透明，且含水溶液的動態(tài)粘度增加。另外，將約O. 6g間苯ニ酚溶解在約O. 88g的37重量百分?jǐn)?shù)(重量％ )甲醛水溶液中以制備透明間苯ニ酚甲醛(“RF”)溶液。在隨著粘土良好地分散在水中，粘土溶液變得透明之后，將其與RF溶液混合。將該混合物強烈地攪動，以提供用于粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的組合物。將經(jīng)攪動的溶液在70°C烘箱中固化約I天以獲得濕凝膠。將所述濕凝膠用甲醇進(jìn)行替換，所述甲醇是與液體ニ氧化碳具有良好相容性的溶齊U。接著，將液體ニ氧化碳供應(yīng)到高壓反應(yīng)器以從濕凝膠除去甲醇。當(dāng)從所述濕凝膠完全除去甲醇時，將反應(yīng)器中的溫度和壓カ增加超過ニ氧化碳的臨界點。在保持溫度和壓カ的同吋，將ニ氧化碳緩慢地釋放以降低壓カ，制備整體式粘土 -氣凝膠復(fù)合材料。實施例2-4除了在實施例2-4中分別以O(shè). 15g、0. 3g和O. 45g的量使用Laponite RD粘土(Na0.7+[ (Si8Mg5.5Li0.3) O20 (OH) J0.0之外，根據(jù)與實施例I相同的方法制備整體式粘土-氣凝膠復(fù)合材料。對比例I將約IOmLこ腈放入20mL玻璃小瓶中，且將O. 72g間苯ニ酚、I. 07mL的37重量％甲醛水溶液和O. 82mL的35% HCl水溶液加入其中以制備10重量/體積百分?jǐn)?shù)(重量/體積％ )(即在IOOmL水中約IOg固體)用于氣凝膠的組合物。將所述用于氣凝膠的組合物在室溫下有力地攪動I分鐘。隨后，將經(jīng)攪動的組合物緩慢加熱約10分鐘到60°C。為確定得到的產(chǎn)物是否已形成凝膠，分析界面處的流動性。將凝膠在約60°C熟化約12小吋。將得到的濕凝膠使用丙酮進(jìn)行替換，所述丙酮是與液體ニ氧化碳具有良好相容性的溶剤。接著，將液體ニ氧化碳供應(yīng)到高壓反應(yīng)器以從濕凝膠除去丙酮。當(dāng)完全除去濕凝膠中的丙酮時，將所述高壓反應(yīng)器的溫度和壓カ增加超過臨界點。在保持溫度和壓カ的同吋，將所述ニ氧化碳緩慢釋放以降低壓カ，制備整體式氣凝膠。對比例2除了在約IOmL水中混合約O. 68g間苯ニ酚、約I. 03mL甲醛和約O. 056gNa2C03外，根據(jù)與對比例I相同的方法制備整體式氣凝膠。分析根據(jù)實施例1-4的粘土-氣凝膠復(fù)合材料、以及根據(jù)對比例I和2的氣凝膠以確定它們的最終密度、線收縮、比表面積、孔體積和平均孔尺寸。結(jié)果提供在下表I中。最終密度以質(zhì)量(即容重(bulk weight))與體積(即容積(bulk volume))之比計算。根據(jù)下面的等式I計算線收縮。通過使用BET表面分析儀測量比表面積。根據(jù)“Hydrophobicand Physical Properties οι the Two btep Processed Ambient Pressure Dried silicaAerogels with Various Exchanging Solvents，，，A. Parvathy Rao, A. Venkateswara Rao,and G. M. Pajonk，Journal of Sol-Gel Science and Technology 36，285-292，2005 測定這些性質(zhì)，其全部內(nèi)容通過引用并入本文中。等式I[(處理前的復(fù)合材料或濕凝膠的ー個邊緣的長度-處理后的復(fù)合材料或氣凝膠的一個邊緣的長度バ處理前的濕凝膠的ー個邊緣的長度)]XlOO表I
最終密度線收縮比表面積粘土量(相對于粘土-氣凝膠
__(g/cm3)__(%)__(m2/g) 復(fù)合材料的總量，重量0/ο)
對比例 I 0.15015.1506.9-
對比例 2 0.14424.5671.6-
實施例 I 0.1076.1637.29.7
實施例 2 0.1166.1681.513.9
實施例 3 0.167__12.2 731.4__24,5_
實施例 4 |_ 0.221 1_ 18.4 J 734.9 1_32.7參考表I，根據(jù)實施例1-4的粘土-氣凝膠復(fù)合材料具有低的密度和線收縮以及高的比表面積。使用BET表面分析儀測量根據(jù)實施例3和4的粘土 -氣凝膠復(fù)合材料以及根據(jù)對比例2的氣凝膠的孔尺寸分布。結(jié)果提供在圖4中。如圖4中所示，對比例2的氣凝膠具有約32nm的平均孔尺寸。但是，根據(jù)實施例3和4的粘土 -氣凝膠復(fù)合材料具有約2Inm的平均孔尺寸。因此，根據(jù)實施例3和4的粘土 -氣凝膠復(fù)合材料具有良好展開的(well-developed)孔分布。此外，圖5A顯示根據(jù)實施例3的粘土-氣凝膠復(fù)合材料的掃描電子顯微照片。圖5B提供其放大圖。圖6A顯示根據(jù)實施例4的粘土-氣凝膠復(fù)合材料的掃描電子顯微照片，且圖6B提供其放大圖。實施例5-7除了基于100重量份水使用約2重量份粘土(Laponite RD粘土，Na。. 7+ [ (Si8Mg5.5Li0.3) O20 (OH) 4]0.7_)且如下表2中提供地調(diào)節(jié)間苯ニ酚和甲醛的固含量之外，根據(jù)與實施例I相同的方法制備根據(jù)實施例5-7的各粘土 -氣凝膠復(fù)合材料。這里，間苯ニ酚和甲醛以I : 2的摩爾比使用。測量根據(jù)實施例5-7的粘土-氣凝膠復(fù)合材料以確定它們的最終密度、線收縮、比表面積、孔體積和平均孔尺寸。結(jié)果提供在下表2中。最終密度以質(zhì)量(即容重)與體積(即容積)之比計算。根據(jù)等式I計算線收縮。使用BET表面分析儀測量比表面積、孔體積和平均孔尺寸。
表權(quán)利要求
1.粘土-氣凝膠復(fù)合材料，包括 具有層狀結(jié)構(gòu)的多個粘土片；和 在所述粘土片表面上的氣凝膠， 其中所述多個粘土片相互連接以提供三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且 所述氣凝膠包括下列的共聚物 選自芳基酚、氨基取代的三嗪和其組合的第一化合物，以及 第二化合物，其為醛。
2.權(quán)利要求I的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中所述粘土片具有在各粘土片的表面上的電荷和在其鄰近表面上的相反電荷。
3.權(quán)利要求2的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中第一粘土片的第一表面接觸并連接到第二粘土片的鄰近的第二表面以提供所述三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
4.權(quán)利要求I的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中所述多個粘土片的粘土片包括選自四面體硅氧層、八面體鋁氧層、八面體鎂氧層和其組合的至少一層。
5.權(quán)利要求I的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中所述粘土片包括源自選自下列的粘土的層鋰蒙脫石、含氟鋰蒙脫石、膨潤土、蒙脫石、高嶺石、蛭石、皂石、綠坡縷石、海泡石、葉蠟石-滑石、伊利石、云母、麥羥硅鈉石、鋅蒙脫石、水羥硅鈉石、鱗綠泥石、綠脫石、貝得石、鉻嶺石、sobockite、娃續(xù)石、svinfordite、和其組合。
6.權(quán)利要求5的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中所述粘土片進(jìn)一步包括插入鄰近層之間的陽離子。
7.權(quán)利要求I的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中所述多個粘土片包括選自下列的粘土片 源自選自鋰蒙脫石、含氟鋰蒙脫石、膨潤土和其組合的粘土的第一粘土片， 源自選自蒙脫石、鋰蒙脫石、含氟鋰蒙脫石、高嶺石、蛭石、皂石、膨潤土、綠坡縷石、海泡石、葉蠟石-滑石、伊利石、云母、麥羥硅鈉石、鋅蒙脫石、水羥硅鈉石、鱗綠泥石、綠脫石、貝得石、鉻嶺石、sobockite、娃鎂石、svinfordite其組合的粘土的第二粘土片，以及其組合。
8.權(quán)利要求I的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中所述粘土片是NaQ.7+[(Si8Mg5.5Lia3)O20 (OH) 4] 0 7。
9.權(quán)利要求I的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中所述粘土片具有25納米-100納米的平均長度、25納米-100納米的平均寬度和I納米-2納米的平均厚度。
10.權(quán)利要求I的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中所述粘土片具有20 1-100 I的長度與厚度比。
11.權(quán)利要求I的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中所述粘土片具有50-55毫摩爾/100克的負(fù)電荷量或正電荷量，或者 在粘土片的第一表面上的50-55毫摩爾/100克的負(fù)電荷量以及在粘土片的第二表面上的4-5毫摩爾/100克的正電荷量， 其中所述第一表面鄰近所述第二表面。
12.權(quán)利要求I的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中當(dāng)基于粘土片和水的總重量以1-5重量％的濃度溶于水中時，所述粘土是具有9-10pH的堿。
13.權(quán)利要求I的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中基于所述粘土-氣凝膠復(fù)合材料的總重量，所述粘土片以5-40重量％的量存在。
14.權(quán)利要求I的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中基于所述粘土-氣凝膠復(fù)合材料的總重量，所述粘土片以5-20重量％的量存在。
15.權(quán)利要求I的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中所述氣凝膠具有15毫瓦/米-開爾文或更小的熱導(dǎo)率。
16.權(quán)利要求I的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中所述粘土-氣凝膠復(fù)合材料具有至少50平方米/克的比表面積。
17.權(quán)利要求I的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中所述粘土 -氣凝膠復(fù)合材料具有10-70納米的平均孔直徑。
18.權(quán)利要求I的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中所述粘土-氣凝膠復(fù)合材料進(jìn)一步包括載體，所述載體包括多個孔。
19.權(quán)利要求18的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中所述載體包括聚氨酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚脲、聚醚、聚異氰脲酸酯或其組合。
20.權(quán)利要求I的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中所述粘土 -氣凝膠復(fù)合材料具有0. 2克/立方厘米或更小的密度和30納米或更小的平均孔尺寸。
21.權(quán)利要求I的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中所述粘土-氣凝膠復(fù)合材料具有15毫瓦/米-開爾文或更小的熱導(dǎo)率。
22.權(quán)利要求I的粘土-氣凝膠復(fù)合材料，其中所述粘土-氣凝膠復(fù)合材料具有0.I兆帕或更高的壓縮強度。
23.用于粘土-氣凝膠復(fù)合材料的組合物，所述組合物包括 多個粘土片； 選自芳基酚、氨基取代的三嗪和其組合的第一化合物； 第二化合物，其為醛；以及 含水溶劑。
24.權(quán)利要求23的組合物，其中所述粘土片為Na。.7+[ (Si8Mg5.5LiQ.3) O2tl (OH) 4]。.7_。
25.權(quán)利要求23的組合物，其中基于100重量份的所述含水溶劑，所述粘土片以0.5-5重量份的量存在。
26.權(quán)利要求23的組合物，其中基于100重量份的所述含水溶劑，所述第一和第二化合物以5-20重量份的量存在。
27.權(quán)利要求23的組合物，其不包括另外的催化劑。
28.制備粘土-氣凝膠復(fù)合材料的方法，所述方法包括 制備權(quán)利要求23-27任一項的用于粘土 -氣凝膠復(fù)合材料的組合物； 固化所述用于粘土-氣凝膠復(fù)合材料的組合物以提供濕凝膠；且 除去所述含水溶劑以制備所述粘土-氣凝膠復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及組合物、粘土-氣凝膠復(fù)合材料及其制備方法。粘土-氣凝膠復(fù)合材料包括具有層狀結(jié)構(gòu)的多個薄粘土片和在粘土片表面上的氣凝膠，其中所述多個粘土片相互連接以提供三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且所述氣凝膠包括第一化合物和第二化合物的共聚物，所述第一化合物選自芳基酚、氨基取代的三嗪或其組合，所述第二化合物為醛。
文檔編號C04B32/00GK102674803SQ20121006165
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者樸商浩, 趙命東, 金光熙, 黃成宇 申請人:三星電子株式會社