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含氣凝膠的墊層的制作方法與工藝

文檔序號:12039651閱讀:281來源:國知局
含氣凝膠的墊層本申請是中國發(fā)明專利申請(發(fā)明名稱:含氣凝膠的墊層,申請日:2005年12月12日;申請?zhí)枺?00580048395.1)的分案申請。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種包含氣凝膠顆粒和纖維的墊層(blanket)、一種制造該墊層的方法、及其用途。

背景技術(shù):
氣凝膠具有極低密度、高孔隙度和小孔徑。氣凝膠,特別是孔隙度大于約60%以及密度低于約0.4g/cc的那些氣凝膠,顯示極低的導(dǎo)熱率。因此,例如EP-A-0171722中所述的,氣凝膠被用作絕熱材料,在此將其全部引入作為參考。但是,氣凝膠具有一些缺點(diǎn)。例如,氣凝膠具有差的機(jī)械穩(wěn)定性、布滿灰塵(dusty),以及當(dāng)處于顆粒形式時(shí),有隨時(shí)間的推移而發(fā)生沉淀的傾向。另外,氣凝膠可具有脆性、非韌性,且在壓制時(shí)發(fā)生斷裂。通常,壓制或彎曲由氣凝膠制成的大型片材的任何嘗試都將使其破壞。此外,由于氣凝膠缺少抗沖擊性和柔韌性,所以難以對氣凝膠進(jìn)行運(yùn)送、操作和安裝。因此,對避免一種或多種上述缺點(diǎn)的復(fù)合材料存在需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明包括:1.一種制造墊層的方法,包括:形成疏水性氣凝膠、纖維和至少一種潤濕劑的水性漿液;干燥所述水性漿液以形成干燥產(chǎn)物;和壓延所述干燥產(chǎn)物以形成所述墊層。2.條目1的方法,其中所述氣凝膠的直徑低于約1mm。3.條目1的方法,其中所述至少一種潤濕劑包括至少一種表面活性劑、至少一種分散劑或其組合。4.條目1的方法,其中所述至少一種潤濕劑包括二-2-乙基己基硫代琥珀酸鈉、支化的烷基二甲基胺氧化物、辛基苯氧基聚乙氧基(9-10)乙醇或其組合。5.條目1的方法,其中所述至少一種潤濕劑以足以使所述至少一種潤濕劑被吸收在所述氣凝膠外表面上的用量存在于所述漿液中。6.條目1的方法,其中所述至少一種潤濕劑以每重量份的所述氣凝膠中有約0.05到約0.4重量份的用量存在。7.條目1的方法,其中所述至少一種潤濕劑的用量足以使所述干燥之后的所述疏水性氣凝膠的疏水性基本恢復(fù)。8.條目1的方法,其中所述至少一種潤濕劑中的大部分在所述干燥過程中揮發(fā)。9.條目1的方法,其中所述墊層的導(dǎo)熱率低于約40mW/m°K。10.條目1的方法,其中所述墊層的導(dǎo)熱率為約10到約30mW/m°K。11.條目1的方法,其中所述纖維包括天然纖維、合成纖維或其組合。12.條目1的方法,其中所述纖維包括玻璃纖維、Q纖維、聚合物纖維、短切雙組分纖維或其組合。13.條目1的方法,其中所述纖維的直徑低于約20微米且長度大于所述直徑。14.條目1的方法,其中所述水性漿液為所述疏水性氣凝膠和纖維的緊密混合物。15.條目1的方法,其中所述干燥包括過濾和壓制所述水性漿液。16.條目1的方法,其中所述疏水性氣凝膠以約30wt%到約85wt%的用量存在于所述水性漿液中,且所述纖維以約15wt%到約70wt%的用量存在于所述水性漿液中。17.條目1的方法,其中所述干燥包括將所述水性漿液加熱到足以使所述纖維彼此至少部分粘合、或足以使所述纖維與所述氣凝膠至少部分粘合、或其組合的溫度。18.條目1的方法,其中所述干燥包括將所述水性漿液加熱到至少約100℃的溫度。19.條目18的方法,其中所述干燥包括將所述水性漿液加熱到至少約120℃的溫度。20.條目1的方法,其中所述壓延包括施加足夠的壓力和溫度,以形成密度為約0.065g/cc到約0.20g/cc的所述墊層。21.條目1的方法,其中所述壓延包括施加足夠的熱量和壓力,以使所述纖維彼此至少部分粘合、或使所述纖維與所述氣凝膠至少部分粘合、或其組合。22.條目1的方法,其中所述墊層具有至少一個(gè)面,且所述方法進(jìn)一步包括在所述墊層的所述至少一個(gè)面上提供層,以形成層壓物。23.條目22的方法,其中所述層包括聚合物薄膜、玻璃纖維或其組合。24.條目22的方法,其中所述層的厚度為約1mm或更小。25.一種制造夾層型墊層結(jié)構(gòu)的方法,包括:形成疏水性氣凝膠、纖維和至少一種潤濕劑的第一水性漿液;過濾所述第一水性漿液以形成第一層;形成疏水性氣凝膠、纖維和至少一種潤濕劑的第二水性漿液;經(jīng)由所述第一層過濾所述第二水性漿液,從而在所述第一層的頂部上形成第二層;形成疏水性氣凝膠、纖維和至少一種潤濕劑的第三水性漿液;經(jīng)由所述第一和第二層過濾所述第三水性漿液,從而在所述第二層的頂部上形成第三層;其中所述第一和第三層的厚度低于所述第二層,以及其中所述第一和第三層的所述氣凝膠對纖維的重量比低于所述第二層中所述氣凝膠對纖維的重量比;和壓制和/或壓延所述第一、第二和第三層,以形成所述夾層型墊層結(jié)構(gòu)。26.一種由條目1的方法生產(chǎn)的墊層。27.包括條目26的墊層的絕緣材料。28.條目26的墊層,其中所述墊層基本不含松散氣凝膠。29.一種墊層,包括疏水性氣凝膠、纖維和至少一種潤濕劑,其中所述疏水性氣凝膠為與所述纖維的緊密混合物的形式。30.條目29的墊層,其中所述至少一種潤濕劑以每重量份的所述氣凝膠中有約0.05到約0.4重量份的用量存在。31.條目29的墊層,其中所述至少一種潤濕劑包括至少一種表面活性劑、至少一種分散劑或其組合。32.條目29的墊層,其中所述至少一種潤濕劑包括二-2-乙基己基硫代琥珀酸鈉、支化的烷基二甲基胺氧化物、辛基苯氧基聚乙氧基(9-10)乙醇或其組合。33.條目29的墊層,其中所述至少一種潤濕劑以足以潤濕所述疏水性氣凝膠外表面的用量存在。34.條目29的墊層,其中所述墊層的導(dǎo)熱率低于約40mW/m°K。35.條目29的墊層,其中所述墊層的導(dǎo)熱率為約10到約30mW/m°K。36.條目29的墊層,其中所述纖維包括天然纖維、合成纖維或其組合。37.條目29的墊層,其中所述纖維包括玻璃纖維、Q纖維、聚乙烯纖維、短切雙組分纖維或其組合。38.條目29的墊層,其中所述纖維的直徑低于約20微米且長度大于所述直徑。39.一種層壓物,包括條目29的墊層和位于所述墊層表面上的層。40.條目39的層壓物,其中所述層包括聚合物薄膜、玻璃纖維或其組合。41.條目39的層壓物,其中所述層的厚度為約1mm或更小。42.條目39的層壓物,其中所述層壓物包括頂層、中間層和底層,其中所述頂層和底層的厚度低于所述中間層,且其中所述頂層和底層的所述氣凝膠對纖維的重量比低于所述中間層的所述氣凝膠對纖維的重量比。43.條目29的墊層,其中所述墊層為薄膜、面板、氈片或毯的形式。44.一種絕熱材料,包括條目29的墊層。45.一種絕緣墊層材料,包括疏水性氣凝膠和纖維,由濕法成網(wǎng)方法制造。46.一種面板結(jié)構(gòu),具有至少兩個(gè)由間隙隔開的玻璃層,其中包括氣凝膠和纖維的墊層至少部分填充所述間隙。47.條目46的面板結(jié)構(gòu),其中所述面板結(jié)構(gòu)包括至少三個(gè)玻璃層,其中每層由間隙隔開,且其中這些間隙的至少一個(gè)由所述墊層至少部分填充。48.條目46的面板結(jié)構(gòu),其中所述墊層或氈片的厚度為至少2mm。49.條目46的面板結(jié)構(gòu),其中所述墊層進(jìn)一步包括為所述墊層提供剛性的材料。50.條目46的面板結(jié)構(gòu),其中所述纖維為半透明纖維。51.條目46的面板結(jié)構(gòu),其中所述面板結(jié)構(gòu)的VT為約0.40到約0.9。52.條目46的面板結(jié)構(gòu),其中所述墊層完全填充所述間隙。53.條目46的面板結(jié)構(gòu),其中所述墊層部分填充所述間隙,且所述間隙中的剩余空間包含空氣或其它氣體。54.條目46的面板結(jié)構(gòu),進(jìn)一步包括位于所述間隙中的包括氣凝膠和纖維的第二墊層。55.條目46的面板結(jié)構(gòu),其中所述墊層存在于包含其它層的層壓物中。56.一種墊層,包括至少一個(gè)濕法成網(wǎng)無紡層,其中所述濕法成網(wǎng)無紡層包括纖維和氣凝膠的均勻混合物。57.條目46的面板結(jié)構(gòu),其中所述墊層包括至少一個(gè)濕法成網(wǎng)無紡層,該濕法成網(wǎng)無紡層包括所述氣凝膠和所述纖維。58.一種漿液,包括疏水性氣凝膠和至少一種潤濕劑。59.涂有至少一種潤濕劑的疏水性氣凝膠。60.包括水泥和條目59的疏水性氣凝膠的水泥。61.條目27的絕緣材料,其中所述絕緣材料存在于服裝、鞋類、汽車、航空設(shè)備、飛機(jī)或其部件中。62.條目58的漿液,進(jìn)一步包括纖維。63.條目62的漿液,其中所述纖維包括天然纖維、合成纖維或其組合。64.條目62的漿液,其中所述纖維包括玻璃纖維、Q纖維、聚合物纖維、短切雙組分纖維或其組合。65.條目58的漿液,其中所述疏水性氣凝膠以約30wt%到約85wt%的用量存在于所述水性漿液中,且所述纖維以約15wt%到約70wt%的用量存在于所述水性漿液中。66.條目58的漿液,其中所述至少一種潤濕劑包括二-2-乙基己基硫代琥珀酸鈉、支化的烷基二甲基胺氧化物、辛基苯氧基聚乙氧基(9-10)乙醇或其組合。67.條目58的漿液,其中所述至少一種潤濕劑包括至少一種表面活性劑、至少一種分散劑或其組合。68.條目58的漿液,其中所述至少一種潤濕劑以每重量份的所述氣凝膠中有約0.05到約0.4重量份的用量存在。69.條目59的疏水性氣凝膠,其中所述潤濕劑以每重量份的所述氣凝膠中有約0.05到約0.4重量份的用量存在。70.條目59的疏水性氣凝膠,其中所述至少一種潤濕劑包括至少一種表面活性劑、至少一種分散劑或其組合。71.條目59的疏水性氣凝膠,其中所述至少一種潤濕劑包括二-2-乙基己基硫代琥珀酸鈉、支化的烷基二甲基胺氧化物、辛基苯氧基聚乙氧基(9-10)乙醇或其組合。本發(fā)明的一個(gè)特征為提供一種制造包含氣凝膠顆粒和纖維的墊層或氈片的方法,其中該墊層優(yōu)選具有低導(dǎo)熱率、機(jī)械穩(wěn)定、和/或容易制造。本發(fā)明的另一個(gè)特征為提供一種制造包含氣凝膠顆粒和纖維的墊層的方法,其中該墊層是相對無塵的。本發(fā)明的另一個(gè)特征為提供一種緊密混合氣凝膠顆粒和水潤濕的纖維的方法。本發(fā)明的附加特征為提供一種方法,其中疏水性氣凝膠顆粒優(yōu)選在干燥之后恢復(fù)其低密度。本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將在以下說明書中部分闡明,并且根據(jù)該說明書在某種程度上將是顯而易見的,或者可以由本發(fā)明的實(shí)踐獲知。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點(diǎn)將通過在說明書和所附權(quán)利要求中特別指出的要素及組合加以實(shí)現(xiàn)和獲得。如在此具體化和概括性描述的,為獲得這些和其它優(yōu)點(diǎn),以及根據(jù)本發(fā)明的目的,本發(fā)明涉及一種包含氣凝膠顆粒和纖維的墊層。形成本發(fā)明墊層的方法可以包括(a)形成疏水性氣凝膠、纖維和至少一種潤濕劑的水性漿液,(b)使?jié){液脫水,以及任選地進(jìn)行壓制以形成潤濕網(wǎng)片(wetweb),(c)干燥該網(wǎng)片,以及(d)壓延該網(wǎng)片以形成墊層。該方法還可以包括在墊層的至少一面上提供層以形成層壓物的步驟。本發(fā)明進(jìn)一步涉及由至少一種潤濕劑潤濕的氣凝膠或者包含氣凝膠和至少一種潤濕劑的漿液。另外,本發(fā)明涉及一種具有至少兩個(gè)玻璃層的面板,其中本發(fā)明的墊層位于兩個(gè)玻璃層之間。整個(gè)面板優(yōu)選被密封。作為玻璃的替代,可以使用塑料或其它類似材料。整個(gè)面板可以用作窗戶、墻壁、地板等。應(yīng)當(dāng)理解,以上概述和以下詳述都僅是示例性和說明性的,以及用來提供對所要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。在本申請各處提及的所有專利、申請和公開在此全部引入作為參考并且形成本申請的一部分。具體實(shí)施方式本發(fā)明涉及一種墊層以及涉及一種制造該墊層的方法。更具體地,本發(fā)明涉及一種含氣凝膠的墊層或氈片,其克服了許多上述缺點(diǎn)并且可以用于涉及絕緣等的許多應(yīng)用,包括作為位于玻璃或塑料層之間以形成整個(gè)面板的材料,該面板優(yōu)選是半透明的并且可以用于許多應(yīng)用,例如墻壁、簾幕、地板、窗戶等。該墊層可以是機(jī)械穩(wěn)定的、無塵的,且便于制造,和/或可以具有用作絕緣材料的低導(dǎo)熱率。本發(fā)明還涉及一種包含例如氣凝膠顆粒形式的氣凝膠和纖維的墊層。通常,墊層為纖維狀基質(zhì),其優(yōu)選為包含氣凝膠顆?;蛟谄渲谢蛟诶w維之間已經(jīng)分散氣凝膠顆粒的無紡纖維狀基體或織物。通常,氣凝膠顆粒預(yù)先形成并均勻分散在纖維之間。因此,在至少一個(gè)實(shí)施方案中,本發(fā)明涉及一種包含至少一個(gè)濕法成網(wǎng)(wetlaid)無紡層的墊層,其中該濕法成網(wǎng)無紡層包含纖維和氣凝膠、以及任選粘合劑的均勻混合物。在制造本發(fā)明墊層的優(yōu)選方法中,制備疏水性氣凝膠顆粒、纖維和至少一種潤濕劑的水性漿液。優(yōu)選,疏水性氣凝膠顆粒與纖維至少暫時(shí)形成緊密混合物。該混合物然后可以基本脫水、壓制、干燥并可以形成網(wǎng)片形式,以及如果需要,形成更加致密的結(jié)構(gòu),然后可以壓延形成本發(fā)明的墊層。本發(fā)明中,術(shù)語“氣凝膠顆?!焙汀皻饽z”可互換使用。本發(fā)明中可以使用任何氣凝膠顆粒。用于本發(fā)明的優(yōu)選氣凝膠顆粒為基于適用于溶膠-凝膠技術(shù)的金屬氧化物的那些(C.J.Brinker,G.W.Scherer,Sol-GelScience.1990年,第2和3章),例如Si或Al化合物,或基于適用于溶膠-凝膠技術(shù)的有機(jī)物質(zhì)的那些,例如三聚氰胺-甲醛縮合物(美國專利5,086,085)或間苯二酚-甲醛縮合物(美國專利4,873,218)。它們還可以基于上述材料的混合物。優(yōu)選使用含硅(Si)化合物的氣凝膠,以及更優(yōu)選使用SiO2。為降低輻射對導(dǎo)熱率的影響,氣凝膠可以包含IR遮光劑,例如炭黑、二氧化鈦、氧化鐵或二氧化鋯、或其混合物。氣凝膠可以具有使其可以分散在漿液內(nèi)的任何粒度。氣凝膠可以具有各種粒度分布。氣凝膠可以為粉碎的粉末或較大塊的形式。較大的片可以具有約1mm到接近墊層厚度的尺寸的直徑,以及粉碎的氣凝膠可以具有1mm或更小的平均粒度直徑。大片可以為球形,雖然氣凝膠塊可以具有任何形狀。優(yōu)選,氣凝膠顆粒的粒徑低于約0.5mm,以及更優(yōu)選低于約0.2mm。適合的范圍是0.01mm到1mm,或0.05mm到0.9mm?;旧希景l(fā)明中可以使用任何可商購的疏水性氣凝膠。實(shí)例包括但不限于可商購自CabotCorporation的氣凝膠。特別的可商購類型包括但不限于氣凝膠。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn),以及特別是用于本發(fā)明的優(yōu)選方法為氣凝膠預(yù)先形成,并且因此可以選擇任何所需結(jié)構(gòu)、形態(tài)或其它性能,以及這一性能基本存在于最終產(chǎn)品(例如墊層)中。用于本發(fā)明的氣凝膠顆粒具有疏水性表面基團(tuán)。為了避免氣凝膠由于濕氣在孔隙內(nèi)冷凝而發(fā)生任何隨后的坍塌,優(yōu)選的是疏水性基團(tuán)以共價(jià)鍵方式連接到氣凝膠的至少內(nèi)表面上。用于永久疏水性的優(yōu)選基團(tuán)為下式的一、二或三取代的甲硅烷基:其中R1為氫或非反應(yīng)性的線性、支化、環(huán)狀芳香族或雜芳族有機(jī)基團(tuán),優(yōu)選線性、支化或環(huán)狀C1-C18-烷基或C6-C14-芳基。R2和R3可以相同或不同,可以為氫或非反應(yīng)性的線性、支化、環(huán)狀芳香族或雜芳族有機(jī)基團(tuán),優(yōu)選線性、支化或環(huán)狀C1-C18-烷基、C6-C14-芳基、OH或OR'基團(tuán),其中R'為線性或支化C1-C6-烷基;優(yōu)選三烷基和/或三芳基甲硅烷基。更優(yōu)選R1、R2和R3可以相同或不同,為C1-C6-烷基、環(huán)己基或苯基。對于氣凝膠的持久疏水性,使用三甲基和二甲基甲硅烷基可能是特別有利的。這些基團(tuán)可以如WO94/25149(在此將其全部引入作為參考)中所述引入,或者通過氣凝膠和例如活化的三烷基硅烷衍生物(例如氯代三烷基硅烷或六烷基二硅氮烷)之間的氣相反應(yīng)引入(參見R.Iler,TheChemistryofSilica,Wiley&Sons,1979年)。此外以及在一定的限度內(nèi),氣凝膠的導(dǎo)熱率可以隨著孔隙度的升高以及密度的降低而降低。因此,孔隙度大于約60%以及密度低于約0.4g/cc的氣凝膠是優(yōu)選的。更優(yōu)選,本發(fā)明的氣凝膠的密度為約0.05到約0.15g/cc。氣凝膠顆粒的導(dǎo)熱率可以低于約40mW/m°K,優(yōu)選低于約25mW/m°K,以及更優(yōu)選,氣凝膠顆粒的導(dǎo)熱率為約12到約18mW/m°K,或更低。如上所述,本發(fā)明的氣凝膠顆粒為疏水性和/或具有疏水性表面基團(tuán)。但是,疏水性氣凝膠顆粒不能由水潤濕。通常,當(dāng)將疏水性氣凝膠顆粒加入水中時(shí),它們僅浮在表面上,即使是在劇烈攪拌下。為了在水性漿液中獲得疏水性氣凝膠顆粒和纖維的均勻分布,至少一種潤濕劑例如至少一種表面活性劑(surfaceactiveagent)(例如表面活性劑)和/或至少一種分散劑可用于更容易地容許用水潤濕疏水性氣凝膠顆粒。分散劑可以例如選自離子(陰離子和陽離子)表面活性劑、兩性表面活性劑、非離子表面活性劑、高分子表面活性劑和高分子化合物。陰離子表面活性劑例如包括烷基硫酸鹽和高級烷基醚硫酸鹽,更具體地為月桂基硫酸銨和聚氧化乙烯月桂基醚硫酸鈉。陽離子表面活性劑包括例如脂肪族銨鹽和胺鹽,更具體地為烷基三甲基銨和聚氧乙烯烷基胺。兩性表面活性劑可以例如為甜菜堿型(例如烷基二甲基甜菜堿)或者為環(huán)氧(oxido)型(例如烷基二甲胺環(huán)氧)。非離子表面活性劑包括丙三醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、脫水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇脂肪酸酯、四油酸聚氧化乙烯山梨糖醇、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯聚氧化丙二醇、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚、聚乙二醇脂肪酸酯、高級脂肪酸醇酯、多元醇脂肪酸酯等。疏水性氣凝膠顆粒和纖維的均勻分布可以提供具有幾乎均勻的導(dǎo)熱率的復(fù)合材料??梢允褂玫牡湫蜐櫇駝┌ɡ鏏EROSOLOT(二-2-乙基己基硫代琥珀酸鈉(sodiumdi-2-ethylhexylsulfosuccinite))、BARLOX12i(支化的烷基二甲基胺氧化物)、TRITON100(辛基苯氧基聚乙氧基(9-10)乙醇)、TWEEN表面活性劑例如TWEEN100表面活性劑、以及BASFpluronic表面活性劑。通常種類為二醇類、烷氧基化聚氧化烯脂肪醚,例如聚氧乙烯脂肪醚、脫水山梨糖醇酯、甘油單酯和甘油二酯、聚氧乙烯山梨糖醇酯,聚合物表面活性劑例如Hypermen聚合物表面活性劑,椰子-PG-二銨(dimonium)氯化磷酸鈉和共酰氨基(coamido)丙基PG-二銨(dimonium)氯化磷酸酯、磷酸酯、聚氧乙烯(POE)脂肪酸酯、Renex非離子表面活性劑(由環(huán)氧乙烷與不飽和脂肪酸和雜環(huán)樹脂酸的反應(yīng)形成的非離子酯)、醇乙氧基化物、醇烷氧基化物、環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷嵌段共聚物、脫水山梨糖醇酯的聚氧乙烯衍生物或其組合。優(yōu)選的潤濕劑能夠在干燥和/或熱壓延過程中揮發(fā),使得可以適當(dāng)恢復(fù)疏水性氣凝膠顆粒的疏水性。如果潤濕劑殘留在氣凝膠顆粒表面上,殘留的潤濕劑可以有助于復(fù)合材料的整個(gè)導(dǎo)熱率。因此,優(yōu)選的潤濕劑是一種這樣的物質(zhì),其可以例如通過揮發(fā)(有或沒有分解或其它方法)而去除。通常,可以使用與氣凝膠相容的任何潤濕劑。通常,疏水性氣凝膠顆??梢园ù蟊砻娣e,例如約700m2/g。因此,將使氣凝膠可以完全潤濕的表面活性劑或分散劑的量可以大。通常,當(dāng)已經(jīng)添加足夠量的潤濕劑,使得水可以滲透氣凝膠顆粒內(nèi)部,使它們沉入水性介質(zhì)中時(shí),認(rèn)為發(fā)生完全潤濕。通常,向約1重量份的氣凝膠中添加大于約0.6到0.8重量份的潤濕劑可以導(dǎo)致疏水性氣凝膠顆粒完全潤濕。但是,當(dāng)水性漿液基本被干燥時(shí),充分潤濕的顆粒可以顯示出顆粒體積密度(bulkdensity)上的大大提高。因此,用充分潤濕的氣凝膠顆粒制造的復(fù)合材料的導(dǎo)熱率傾向于具有更高的導(dǎo)熱率。為了滿意地恢復(fù)疏水性氣凝膠顆粒的疏水性和低密度,優(yōu)選的是使用僅潤濕疏水性氣凝膠顆粒的外表面層的潤濕劑量。因此,在氣凝膠顆粒外表面上可以存在要吸附的足夠量的潤濕劑。當(dāng)僅氣凝膠顆粒的外表面層被潤濕時(shí),在進(jìn)行干燥時(shí)的氣凝膠顆粒體積密度的提高可以忽略。因此,疏水性氣凝膠顆粒的疏水性相對不受影響,并且復(fù)合材料傾向于具有低導(dǎo)熱率。因此,對于約1重量份的氣凝膠,優(yōu)選使用約0.6重量份或更少的潤濕劑。例如,約1重量份的氣凝膠可以使用0.05重量份到約0.5重量份的潤濕劑。潤濕劑可以預(yù)先施加于氣凝膠上,或者可以優(yōu)選在添加氣凝膠之前、同時(shí)或之后引入到漿液中。僅引起氣凝膠顆粒的外表面層潤濕所需的潤濕劑量可以取決于疏水性氣凝膠顆粒的尺寸。通常,較小尺寸的顆粒需要更多的潤濕劑。優(yōu)選,潤濕劑的量足以使干燥之后的疏水性氣凝膠的疏水性和低密度基本恢復(fù)。更優(yōu)選,潤濕劑的量足以使最終的復(fù)合材料具有低于約40mW/m°K,最優(yōu)選為約10到約30mW/m°K,例如約12到約25mW/m°K的導(dǎo)熱率。通常,在任選的強(qiáng)力振蕩和/或攪拌之后,約0.1到約0.4重量份的潤濕劑(加入水或其它水溶液中)對1份氣凝膠可提供在攪拌下可以基本不含漂浮顆粒的水性漿液。但是,當(dāng)靜置時(shí),該漿液可分成兩層—底部無氣凝膠水層和表面潤濕的氣凝膠顆粒的上層。分離發(fā)生的速率可以取決于潤濕劑對氣凝膠的重量比、氣凝膠粒度和漿液粘度,它們依次,可以取決于其固含量。固含量越高,發(fā)生分離過程所需的時(shí)間越長。當(dāng)使用潤濕劑的最低量以及氣凝膠/纖維漿液的固含量接近約5到約10wt%固體時(shí),漿液可足夠粘稠,使得分離過程可被抑制或進(jìn)行許多小時(shí)。隨著使用的潤濕劑量升高,分離速率降低。因此,通過調(diào)整固體、氣凝膠粒度和潤濕劑含量,纖維/氣凝膠分離可以被減到最小,使得與形成干燥混合物所需的脫水時(shí)間相比,分離時(shí)間更長。纖維可以為天然纖維、合成纖維或兩者。纖維狀形成物可以包含至少一種熱塑性纖維材料,氣凝膠顆粒可以與其連接,以及通過該熱塑性纖維材料,經(jīng)由表面處的熱塑性纖維熔融,使得纖維可以在該形成物中彼此連接,以及在冷卻時(shí)導(dǎo)致纖維之間以及纖維與氣凝膠顆粒之間的接合。該熱固結(jié)可以確保穩(wěn)定的纖維狀形成物且氣凝膠顆粒牢固地保持在該纖維狀基體內(nèi)。纖維狀形成物可為能夠使用表面成形技術(shù)制造的任何形成物。這種表面形成物可為織物、無規(guī)-纖維氈片(random-fibermatting)、針織物和/或絨毛織物(fleeces)。絨毛織物可包括穩(wěn)定的纖維氈片,即具有有限長度的纖維的無規(guī)-纖維氈片,以及紡成纖維氈片(spun-fibermat),即具有連續(xù)纖維的那些。熱塑性纖維的實(shí)例包括聚烯烴纖維、聚酰胺纖維或聚酯纖維。優(yōu)選的適宜的纖維包括適于濕法成網(wǎng)(wetlaid)工藝的玻璃纖維(可由LauschaFiberInternational獲得)、Q纖維(可由JohnsManville獲得)、聚合物纖維例如聚乙烯纖維(可由Mini-Fibers獲得)以及短切雙組分纖維(可由Invista(正式地為Kosa)獲得)??捎糜诒景l(fā)明的其它類型的纖維為由非碳(non-carbon)合成制備的礦物纖維、礦棉、硅灰石、陶瓷、纖維素、棉花、聚苯并咪唑、聚芳族聚酰胺(polyaramid)、丙烯酸類、酚類、聚丙烯、其它類型聚烯烴、或有機(jī)纖維例如芳族聚酰胺纖維或尼龍纖維。還可以對這些纖維進(jìn)行涂覆,例如以金屬(例如鋁)進(jìn)行金屬鍍覆的聚酯纖維。在某些實(shí)施方案中,用于本發(fā)明的纖維可以是半透明纖維。此外,為了提供具有阻燃作用的墊層,可以在聚酯鏈中縮合鹵素化合物,優(yōu)選,溴化合物,或更優(yōu)選,膦酸化合物的添加劑。更優(yōu)選,阻燃改性聚酯縮合進(jìn)具有下式的鏈組分基團(tuán)中:其中R表示具有2到6個(gè)碳原子的亞烷基或聚亞甲基或者苯基,以及R1表示具有1到6個(gè)碳原子的烷基、芳基或芳烷基。優(yōu)選,在上式中,R表示乙烯,R1表示甲基、乙基、苯基、或鄰、間或?qū)谆交?,以及更?yōu)選為甲基。通常關(guān)于纖維,用于墊層的纖維的直徑可以為任何尺寸。優(yōu)選,纖維的直徑小于氣凝膠顆粒的平均直徑,以便可以在墊層中結(jié)合高比率的氣凝膠。選擇極細(xì)直徑纖維代替較大直徑纖維,使得能夠在降低的纖維含量下生產(chǎn)可比較的(comparble)強(qiáng)度的氈片。優(yōu)選的纖維為直徑低于約20微米(例如約1微米到約18微米)以及具有比粒徑大得多的長度(例如約200微米到約10,000微米)的那些纖維。選擇纖維直徑和/或纖維材料可以降低輻射對導(dǎo)熱率的影響,以及可以獲得提高的機(jī)械強(qiáng)度。纖維的單根纖維的纖維細(xì)度可以在極寬限度內(nèi)選擇。優(yōu)選,纖維細(xì)度低于約16分特(dtex),以及更優(yōu)選低于約6分特。最優(yōu)選的纖維為纖維細(xì)度低于4并且切斷長度超過4mm的雙組分纖維。纖維可以具有任何形狀。纖維可以為圓形、三葉形、五葉形、八葉形、條形或形如樅樹、啞鈴或其它形狀。也可以使用中空纖維。另外,纖維材料可以為光滑的或卷曲的(crimped)。纖維可以由常規(guī)添加劑改性;例如抗靜電劑如炭黑。纖維也可以包含IR遮光劑,例如炭黑、二氧化鈦、氧化鐵或二氧化鋯,以及這些的混合物,以便降低輻射對導(dǎo)熱率的影響。纖維也可以被染色,以具有顏色。輻射對導(dǎo)熱率的影響可以通過使用黑化(blackened)纖維,例如用炭黑黑化的聚酯纖維或者僅碳纖維得到進(jìn)一步降低。炭黑也可以加入到組合物中。干燥之后得到的制品的機(jī)械強(qiáng)度也可以受組合物中纖維的長度和分布的影響。為了減少由添加纖維引起的導(dǎo)熱率的升高,纖維的比例(按重量計(jì))必須保持在得到所需墊層強(qiáng)度所要求的最小量。需要的纖維量取決于其密度、直徑、長度以及特別是其結(jié)合性能,并且可以為約15%到約70%,以及優(yōu)選約20%到約60%。纖維材料的導(dǎo)熱率可以為約0.1到約1W/m°K,以及優(yōu)選低于約1W/m°K。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中,本發(fā)明涉及一種有或沒有纖維的包含氣凝膠和至少一種潤濕劑的漿液。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中,本發(fā)明涉及一種用至少一種潤濕劑或分散劑涂布或潤濕的氣凝膠。氣凝膠顆??梢酝耆珴櫇?、部分潤濕(例如表面潤濕)或者存在于漿液中。組分和用量的細(xì)節(jié)如上所述。涂有潤濕劑的漿液或氣凝膠可以以一種容易將疏水性氣凝膠引入各種材料中的方法用作例如濕水泥、混凝土或其它含水流體、漿液或材料,其可以任選硬化形成固體材料。用至少一種潤濕劑潤濕的氣凝膠或包含該氣凝膠以及至少一種潤濕劑的漿液容許容易地引入和疏水性氣凝膠的均勻分布。如上所述,氣凝膠和潤濕劑的類型、用量等在此同樣應(yīng)用于這些實(shí)施方案。制造本發(fā)明復(fù)合材料的優(yōu)選方法為水基無紡(例如濕法成網(wǎng))方法。該組合物可以通過將氣凝膠顆粒、纖維、至少一種潤濕劑和/或任何附加添加劑以及水溶液(例如水)進(jìn)行混合而制備。這種混合可以以任何所需方式進(jìn)行。因此,各組分可以同時(shí)或順序地或以任何次序引入混合裝置中。另外,預(yù)先制造的合適纖維的水性分散體可以加入到預(yù)先制造的表面潤濕的氣凝膠的攪拌漿液中,以產(chǎn)生兩種組分的緊密混合物。關(guān)于混合所需的混合裝置同樣沒有限制??梢允褂帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員對于該目的已知的任何混合裝置?;旌喜僮鲀?yōu)選在存在于組合物中的纖維之間提供氣凝膠顆粒的分布。該分布可以是均勻的?;旌铣掷m(xù)時(shí)間可以變化,該變化取決于攪拌裝置的速率、纖維和氣凝膠顆粒的尺寸、存在的潤濕劑的用量,以及其它可變量,例如溫度。為產(chǎn)生具有低導(dǎo)熱率的相對無塵的墊層,優(yōu)選的是纖維的重量比例盡可能地小,但足以容納氣凝膠。因此,所需的纖維重量可以取決于其密度、自粘結(jié)特性、直徑、長度等,以及通常可以大于15%。優(yōu)選,纖維的重量比例為約20wt%到約70wt%??梢允褂闷渌昧?。更優(yōu)選,對于雙組分纖維,纖維的重量為約30%,對于玻璃纖維,纖維的重量為約50%,以及對于兩種纖維的等量混合物,纖維的重量為約40%。另外,氣凝膠的重量比例優(yōu)選為約30%到約80%。可以使用其它用量。漿液然后可以由任何已知方法脫水,例如網(wǎng)篩、過濾等。為保證由密度差異導(dǎo)致的纖維/氣凝膠分離最小,在脫水過程中可以繼續(xù)溫和攪拌。優(yōu)選,漿液通過使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的濕法成網(wǎng)技術(shù),在網(wǎng)篩上過濾脫水。例如,參見美國專利5,399,422,在此將其全部引入作為參考。本發(fā)明的墊層可以任選包括兩個(gè)或多個(gè)層,以形成可以包括三個(gè)或更多層的多層或“夾層”結(jié)構(gòu)。每個(gè)層可以具有任何厚度和/或氣凝膠對纖維重量比。該結(jié)構(gòu)可以包括氣凝膠對纖維重量比比中間層相對低的相對薄的頂層和底層,以及氣凝膠對纖維重量比大于頂層和底層的相對厚的中間層。這種結(jié)構(gòu)可以使用用于制造硬紙板(cardboard)的圓網(wǎng)機(jī)輕易制造。多層或夾層結(jié)構(gòu)可以以任何方法制造,例如預(yù)先形成每個(gè)層,然后將其層壓在一起。或者,各層可以由原位法依次形成。例如,具有預(yù)定氣凝膠對纖維重量比的第一漿液可以被制備并過濾以形成第一層。具有不同氣凝膠對纖維重量比的第二漿液然后可以被制備、引入以及經(jīng)由第一過濾的混合物過濾,在第一層上形成第二層。在第二漿液至少基本濾過第一過濾的混合物之后,具有與第一漿液相同或不同氣凝膠對纖維重量比的第三漿液可以制備并經(jīng)由第一和第二過濾的混合物引入,在第一或第二層側(cè)形成第三層。所得一種或多種過濾的混合物然后可以受壓以除去水并提高網(wǎng)片密度,在預(yù)定溫度和壓力下干燥,以及在預(yù)定溫度和/或壓力下壓延,形成本發(fā)明的墊層。氣凝膠顆粒和纖維的過濾的混合物可以在預(yù)定溫度下,由任何已知方法和/或設(shè)備加壓和干燥。滾壓機(jī)(rotarypress)可以用于網(wǎng)片脫水和壓制。干燥可以由蒸汽加熱的機(jī)筒或由高速氣流干燥或由輻射加熱完成。優(yōu)選,過濾的混合物在潤濕劑揮發(fā)或分解的溫度下干燥,使得疏水性氣凝膠顆粒的疏水性得到令人滿意的恢復(fù)。另外,干燥過程也可以引起一些或全部纖維彼此粘合和/或與氣凝膠粘合。優(yōu)選,過濾的混合物在至少約100℃,以及更優(yōu)選至少約120℃下進(jìn)一步干燥??梢詾榫W(wǎng)片形式的該干燥的混合物然后可以用熱壓延機(jī),優(yōu)選熱壓延輥,至少部分進(jìn)一步熱粘合,以形成穩(wěn)固的和相對無塵的墊層或復(fù)合材料。該干燥的混合物/網(wǎng)片也可以在預(yù)定溫度和時(shí)間下壓延到預(yù)定密度。優(yōu)選,在壓延加工過程中施加足夠的溫度和壓力,以形成密度為約0.07g/cc到約0.16g/cc的墊層。根據(jù)墊層的所需密度,熱壓延的溫度和時(shí)間可以變化。本發(fā)明中,通常,由于制造墊層的優(yōu)選方法包含氣凝膠和纖維,包含纖維和氣凝膠的墊層具有顯著的纖維-纖維接觸。另外,存在于墊層中或分布在墊層中的纖維的基體各處的氣凝膠基本上保持其形狀和其它形態(tài)性能。換句話說,使用本發(fā)明的優(yōu)選方法,可以從已知結(jié)構(gòu)、已知形態(tài)和其它性能的氣凝膠開始,并且一旦存在于包含氣凝膠和纖維的墊層中就基本保持這些性能。這不同于用纖維原位形成氣凝膠,由此不能控制或得到所需的結(jié)構(gòu)或其它性能。如上所述,優(yōu)選,本發(fā)明的墊層包含具有氣凝膠(例如氣凝膠顆粒)的無紡纖維。本發(fā)明所述的另一種方法為包含氣凝膠顆粒的無紡織物的墊層。通常,織物由優(yōu)選以隨機(jī)方式機(jī)械定位的棉、人造纖維、玻璃或熱塑性合成纖維的纖維長度制造。纖維可以用粘合劑,例如合成膠粘劑或膠乳粘合。無紡織物的一種或多種片材可以形成并與氣凝膠顆粒一起壓制在一起以形成氈片。通常,當(dāng)作為熱處理的結(jié)果,纖維彼此接觸時(shí),特別是當(dāng)纖維為熱塑性纖維時(shí),形成持久的粘合,或者持久的粘合可以通過利用粘結(jié)劑或膠粘劑(例如高聚物粘結(jié)劑)得到。無紡織物可以為或者可以包含多于一種纖維,例如兩種不同聚合物的組合或者玻璃和聚合物纖維的組合。本發(fā)明的墊層可以在至少一個(gè)面上任選具有至少一個(gè)覆蓋層,以形成層壓物,以便改善表面性能,例如提高耐磨性、為表面提供防潮層(vaporbarrier)或者保護(hù)表面以免變臟。覆蓋層也可以改善由復(fù)合材料制造的制品的機(jī)械穩(wěn)定性。如果覆蓋層在兩個(gè)表面使用,那么這些覆蓋層可以相同或不同。合適的覆蓋層可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何材料。覆蓋層可以是無孔的,并因此有效地作為防潮層;實(shí)例為塑料薄膜、金屬箔、或反射熱輻射的金屬鍍覆的塑料薄膜。也可以使用允許空氣進(jìn)入材料的多孔覆蓋層。多孔覆蓋層的實(shí)例為多孔薄膜、紙張、織物和織網(wǎng)。基體材料本身也可以用作覆蓋層。優(yōu)選,覆蓋層為聚合物薄膜,例如聚酯、聚氨酯等,或者薄的玻璃纖維氈片或墊層。覆蓋層可以由許多方法施加于墊層。除了已經(jīng)提及的原位法之外,這些方法包括以下:1.在紗布(scrim)上形成墊層和/或在濕墊層上放置紗布,然后壓制和干燥。紗布可以由聚合物或玻璃纖維氈片組成。2.在干燥的墊層表面上放置多孔或無孔熱塑性薄膜,然后在足以引起覆蓋層粘合到墊層的溫度下進(jìn)行熱壓延。粘合可以通過利用熱熔性粘合劑得到進(jìn)一步促進(jìn)。因?yàn)楦采w層通常比包含氣凝膠的基體更加導(dǎo)熱,所以該覆蓋層的厚度應(yīng)比基體的厚度小得多。優(yōu)選,覆蓋層的厚度為約0.04mm或更小,例如0.005mm到0.04mm。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中,本發(fā)明涉及一種面板結(jié)構(gòu),其具有至少兩個(gè)玻璃層,其中玻璃層被間隙隔開。本發(fā)明的氣凝膠墊層或氈片至少部分填充或位于該間隙中,以提供包括絕熱的許多好處。氣凝膠墊層或氈片通常可以具有.35或更小的U-因數(shù),以及.4或更小的太陽熱能獲得系數(shù)。該可見透射率(VT)可以為0.90或更小或者0.75或更小。因此,在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中,本發(fā)明涉及具有玻璃作為內(nèi)層和外層的雙層玻璃窗或結(jié)構(gòu),以及其中至少部分用本發(fā)明的氣凝膠墊層或氈片替代的空氣間隙。該間隙可以為任何常規(guī)尺寸,例如約2mm到約10mm或更多。面板結(jié)構(gòu)的尺寸可以為任何常規(guī)尺寸,例如長度或?qū)挾然騼烧邽?m或更小到5m或更多。使用的玻璃層可以為透明玻璃、著色玻璃、高性能著色玻璃、高太陽熱能獲得低E玻璃或其它變體。面板結(jié)構(gòu)可以具有三個(gè)或更多裝玻璃的層(glazinglayer),以及一個(gè)或多個(gè)間隙可以包含本發(fā)明的氣凝膠墊層或氈片。三個(gè)或更多或三重裝玻璃的(glazed)面板結(jié)構(gòu)可以具有塑料層或其它聚合物層或作為其中一層的纖維,例如中間裝玻璃的層(glazinglayer)。關(guān)于氣凝膠墊層或氈片,多于一個(gè)氣凝膠墊層或氈片可以用于在間隙中形成多層氣凝膠墊層或氈片,或者可以使用單一的墊層或氈片。氣凝膠墊層或氈片厚度可以為與間隙厚度相同的厚度,或者其可以更小。換句話說,墊層或氈片可以填充整個(gè)間隙,或者可以為空氣或其它氣體,例如氪氣或氬氣或其它材料保留一些空間。使用氣凝膠氈片或墊層提供許多優(yōu)點(diǎn)。例如,如果氣凝膠顆粒僅倒入雙層玻璃之間的間隙中,那么存在由氣凝膠的這一應(yīng)用產(chǎn)生的許多問題。首先,顆粒氣凝膠難以操作。其次,在制造方法過程中,氣凝膠顆粒難以引入雙層玻璃之間。此外,當(dāng)顆粒氣凝膠位于窗戶結(jié)構(gòu)中的雙層玻璃之間時(shí),當(dāng)玻璃膨脹時(shí),氣凝膠可受到壓力,該壓力可以使氣凝膠顆粒斷裂,并因此損害氣凝膠的絕緣值。本發(fā)明通過使用為氣凝膠提供穩(wěn)定載體的氣凝膠墊層或氈片克服了這些困難。不同于需要完全引入間隙內(nèi)的顆粒狀氣凝膠以及需要確保存在足夠的氣凝膠顆粒以完全填充間隙整體的顆粒狀氣凝膠,本發(fā)明的氣凝膠墊層或氈片提供這樣的結(jié)構(gòu),其中氣凝膠顆粒基本均勻分布在氈片各處,使得氣凝膠存在于間隙各處,并充分懸浮在墊層或氈片中。因此,懸浮的氣凝膠與纖維一起存在于墊層或氈片中,提供足夠的空間和柔韌性,使得當(dāng)玻璃層膨脹或收縮時(shí),存在于墊層或氈片中的氣凝膠不發(fā)生破碎,并因此不發(fā)生破壞。換句話說,在墊層或氈片中存在足夠的空間或“彈性(give)”,使得氣凝膠不發(fā)生破壞。另外,使用墊層或氈片為在制造方法過程中在雙層玻璃或其它材料之間引入氣凝膠提供容易的手段。此外,沒有氣凝膠沉淀的問題,因?yàn)闅饽z懸浮于墊層或氈片中。另外,墊層或氈片可以夾有例如間隔物、緊固件和/或粘合劑,或其它材料或元件的各種材料的組合,以增加墊層或氈片的剛性,使得一旦其存在于玻璃或其它材料層之間的間隙中,該墊層或氈片不發(fā)生彎曲。作為玻璃層的替代,當(dāng)然其在本發(fā)明的實(shí)施方案內(nèi),使用適于替代玻璃的材料(例如聚合物等)的其它層。為了本發(fā)明的實(shí)施方案,氣凝膠墊層或氈片可以以任何形式制備,包括關(guān)于使用水性漿液的上述方法。但是,其它方法也可用于制造氣凝膠氈片或墊層。位于雙層玻璃或其它材料之間的墊層然后與雙層玻璃緊密地密封,以形成整個(gè)面板結(jié)構(gòu)。緊密地密封該結(jié)構(gòu)的方法是常規(guī)的和本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。本發(fā)明的面板結(jié)構(gòu)可以用于需要一定透光性的各種不同的窗戶和門以及其它結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的框架可以具有任何常規(guī)材料,例如金屬、木材、聚合物等。如同常規(guī)的窗框一樣,面板結(jié)構(gòu)的形狀可以為任何常規(guī)的窗戶或門的形狀。通常,本發(fā)明的墊層可以用于許多用途,包括絕緣用途,包括例如在1000℃到1200℃或更高的溫度下需要絕熱的應(yīng)用。例如,以及僅僅作為實(shí)例,本發(fā)明的墊層可以用作用于管道(例如雙層外套管)的絕緣材料、飛機(jī)及其部件的絕緣體、建筑絕緣體、航空絕緣體、汽車絕緣體、服裝絕緣體、鞋類絕緣體等?;旧希景l(fā)明可以用和氣凝膠氈片或其中使用多個(gè)氣凝膠一樣的方法使用。另外,關(guān)于有或沒有纖維的包含潤濕劑的氣凝膠,本發(fā)明可以用于建筑材料,例如水泥、混凝土以及泡沫,例如組合泡沫塑料。通常,常規(guī)用量的這些材料可以用于這些各種應(yīng)用。氣凝膠可以以一定用量存在,以得到所需絕熱性能。通過以下實(shí)施例對本發(fā)明將作更進(jìn)一步的闡明,這些實(shí)施例僅僅作為本發(fā)明的示例。實(shí)施例實(shí)施例1測定給定體積的兩種平均粒度的氣凝膠的重量,由此評估其體積密度。顆粒然后通過用含有Barlox12i表面活性劑的水強(qiáng)力振蕩一夜,完全或部分(即主要是外表面層)潤濕。通過向每份氣凝膠分別添加0.8重量份和0.2重量份的潤濕劑,完成完全和部分潤濕。干燥該漿液,并測定所得干燥粉末的體積。濕潤之前和之后的氣凝膠顆粒的體積密度在表1中總結(jié)。數(shù)據(jù)顯示當(dāng)用0.8份的潤濕劑潤濕顆粒時(shí),體積密度存在可觀的升高。相反,當(dāng)使用減少用量的潤濕劑(0.2份)時(shí),顆粒體積密度僅略微大于初始試樣的體積密度。結(jié)果顯示,當(dāng)漿液基本干燥時(shí),疏水性氣凝膠的密度得到恢復(fù)/回復(fù)。實(shí)驗(yàn)工作已經(jīng)顯示使用0.1重量份的Barlox12i表面活性劑足以引起平均尺寸大于約30μm的氣凝膠顆粒發(fā)生潤濕。就這點(diǎn)而論,對于僅小含量的潤濕劑,在對表面潤濕的氣凝膠顆粒進(jìn)行干燥時(shí),可以預(yù)期氣凝膠顆粒的疏水性性能完全恢復(fù)。表1.潤濕劑含量對回彈(springback)的影響實(shí)施例2兩種平均尺寸的氣凝膠顆粒的表面層用含有Barlox12i表面活性劑的水潤濕。所得漿液然后與Kosa型105雙組分纖維(3旦,0.64mm切斷長度,外皮熔融溫度(sheathmeltingtemperature)為128℃)的水性分散體組合,然后經(jīng)由0.203×0.203m2(8英寸×8英寸)漏斗真空過濾。使用的氣凝膠平均粒度以及氣凝膠、纖維和Barlox12i的重量列于表2中。通過振蕩將氣凝膠分散在約750ml的水/Barlox12i溶液中,然后攪拌直到發(fā)生完全潤濕(當(dāng)沒有粉末漂浮在強(qiáng)力攪拌的漿液的表面上時(shí)測定)。通過溫和攪拌將Kosa纖維分散在約1.5升水中。這些然后加入到氣凝膠漿液中,攪拌約1分鐘然后過濾。為保證由密度差異導(dǎo)致的纖維/氣凝膠分離最小,在過濾過程中繼續(xù)溫和攪拌,直到得到約1.5升的濾液之后停止攪拌。所得氈片然后在100℃下干燥一夜。表2.墊層組合物*Barlox12i以30wt%水溶液的形式得到。所列重量為純化合物的重量。*除Barlox12i以外,其在140℃揮發(fā)。以每個(gè)組合物制造若干氈片。在140℃下熱壓氈片15分鐘至指定厚度導(dǎo)致可觀的強(qiáng)度增長。隨著纖維含量減少,氣凝膠脫離氈片的傾向升高。含有33wt%纖維的氈片是相對無塵的。該干燥的氈片的頂面和底面用25μm厚的聚酯薄膜覆蓋。氈片然后在140℃下熱壓15分鐘至不同厚度,或者相同氈片被熱壓至連續(xù)更小的厚度。良好粘合在氈片和聚酯薄膜之間形成,使得氈片變?yōu)闊o塵。使用LasercompFox200熱流設(shè)備(0℃冷側(cè)和25℃熱側(cè)),在12.5℃平均溫度下評價(jià)氈片的導(dǎo)熱率。表3中列出試樣的體積密度及其導(dǎo)熱率。表3.“墊層”的導(dǎo)熱率表中的數(shù)據(jù)顯示對于每個(gè)組合物來說,對最低導(dǎo)熱率存在最佳的墊層密度。雖然數(shù)據(jù)中存在一定分散,但在相同的墊層密度下,導(dǎo)熱率隨著墊層氣凝膠含量和平均氣凝膠粒度升高而降低。但是,包含29和25wt%纖維的組合物之間性能的差別是細(xì)微的。對于現(xiàn)有纖維,該數(shù)據(jù)暗示約29wt%的氣凝膠含量在含塵量和導(dǎo)熱率之間存在良好的平衡。實(shí)施例3強(qiáng)力振蕩22.5g氣凝膠,然后用含有52.5g的30wt%Barlox12i潤濕劑的400ml水?dāng)嚢?,直到形成靜置時(shí)不分離的均勻漿液。將該漿液加入到在3升水中的33.75gJohnsManvilleQ纖維的分散體中。在13英寸直徑Buchner上過濾該組合的漿液。然后干燥所得氈片,然后加熱到130℃除去潤濕劑。從氈片切掉0.203×0.203m2(8英寸×8英寸)切片用于導(dǎo)熱率評價(jià)。形成具有相同組成的另外的氈片并壓實(shí)到不同密度。各個(gè)墊層的導(dǎo)熱率及其密度在表4中列出。不考慮氈片密度,這些氈片的導(dǎo)熱率比表3中所列的大的多。因?yàn)槭褂玫腝纖維對氣凝膠的體積基本上不比Kosa纖維對氣凝膠的體積大,所以升高的導(dǎo)熱率歸因于干燥時(shí)完全潤濕的氣凝膠的密度升高的影響。表4.含有完全潤濕的氣凝膠的墊層的導(dǎo)熱率實(shí)施例4使用以下步驟制備Kosa型105纖維(3旦,4mm切斷長度)和平均粒度為65μm的部分潤濕的氣凝膠的三個(gè)單獨(dú)的漿液:1)通過強(qiáng)力振蕩和隨后的攪拌,將2.5g氣凝膠分散在含有0.83g的30wt%Barlox的250ml水中。然后將該產(chǎn)物與通過溫和攪拌形成的由500ml水中的2.5gKosa型105纖維組成的漿液進(jìn)行組合。2)制備具有步驟#1的組合物的第二漿液。3)通過強(qiáng)力振蕩和隨后的攪拌,將24.75g氣凝膠分散在含有8.25g的30wt%Barlox的750ml水中。然后將該產(chǎn)物與通過溫和攪拌形成的由1.5升水中的8.25gKosa型255纖維組成的漿液進(jìn)行組合。良好混合漿液#1,然后經(jīng)由0.203×0.203m2(8英寸×8英寸)漏斗真空過濾,直到形成沒有表面水的氈片。良好混合漿液#3,然后經(jīng)由漿液#1的氈片過濾。最后,經(jīng)由漿液#3的氈片過濾良好混合的漿液#2。由此形成三層結(jié)構(gòu)。氈片在100℃下干燥然后在140℃下熱壓到不同密度。所得氈片具有良好的強(qiáng)度。不同氈片密度下的導(dǎo)熱率在表5中列出。可以預(yù)期的是,例如通過降低底層和頂層的厚度、升高其氣凝膠含量以及升高中間層的氣凝膠含量,使氈片結(jié)構(gòu)進(jìn)一步最佳化,將形成導(dǎo)熱率甚至更小的墊層。表5.具有夾層結(jié)構(gòu)的氈片的導(dǎo)熱率墊層密度,g/cc導(dǎo)熱率,mW/m°K0.10721.820.12421.060.12921.180.13321.200.20620.830.33227.04實(shí)施例5氈片如下制造:1)通過強(qiáng)力振蕩和攪拌,將平均粒度為65μm的22g氣凝膠分散在含有2gBarlox分散劑(100%基準(zhǔn))的750ml水中。通過分散機(jī)單獨(dú)將22gLauschaBO6F纖維(6μm直徑)分散在3升水中。首先溫和攪拌玻璃纖維漿液,然后在約30分鐘之后逐漸升高攪拌速率(至約10,000RPM)。然后組合并溫和攪拌氣凝膠/玻璃纖維分散體。經(jīng)由0.203×0.203m2(8英寸×8英寸)漏斗過濾所得漿液。發(fā)生極快速的脫水。氈片在120℃下干燥一夜,稱量然后熱壓至連續(xù)更高的密度(由墊層重量和厚度測定)。在每個(gè)密度下測定氈片的導(dǎo)熱率。2)重復(fù)實(shí)驗(yàn)1,除了纖維分散體由LauschaB26R玻璃纖維組成以外。3)重復(fù)實(shí)驗(yàn)1,除了纖維分散體由20gLauschaBO6F纖維和2gMinifibersEST8聚乙烯纖維組成以外。在添加玻璃纖維之前,首先通過Warring混合器在約300ml水中分散聚乙烯纖維。4)重復(fù)實(shí)驗(yàn)1,除了用平均粒度為1mm的氣凝膠替代該氣凝膠以外。氈片的密度、導(dǎo)熱率和一些性能在表6中總結(jié)。表6.氣凝膠/玻璃纖維氈片的性能a)氈片是相當(dāng)穩(wěn)固的且僅略微含灰塵。b)相比實(shí)驗(yàn)1的氈片,該氈片薄弱得多并且含更多灰塵。這一點(diǎn)歸因于使用比實(shí)驗(yàn)1中更大直徑的玻璃纖維。c)相比實(shí)驗(yàn)1的氈片,該氈片更穩(wěn)固并且含塵量的傾向較小。這一點(diǎn)歸因于聚乙烯(在加熱到其熔點(diǎn)之上時(shí))起玻璃纖維的粘合劑的作用。d)氈片包含大量/高量的松散氣凝膠(looseaerogel)。該實(shí)驗(yàn)顯示,為了使含塵量最小化,存在最佳的氣凝膠尺寸。實(shí)施例6使用以下步驟制備LauschaBO6F玻璃纖維和平均粒度為65μm的部分潤濕的氣凝膠的三個(gè)單獨(dú)的漿液:1)通過強(qiáng)力振蕩和隨后的攪拌,將2.5g氣凝膠分散在含有0.83g的30wt%Barlox的250ml水中。然后將該產(chǎn)物與用分散機(jī)在500ml水中分散的3gLauschaBO6F纖維的漿液組合(通過攪拌)。2)制備具有步驟#1的組合物的第二漿液。3)通過強(qiáng)力振蕩和隨后的攪拌,將9g氣凝膠分散在含有3g的30wt%Barlox的750ml水中。然后將其與由用分散機(jī)分散的在1.5升水中的6gLauschaBO6F纖維組成的漿液組合(通過攪拌)。良好混合漿液#1,然后經(jīng)由0.203×0.203m2(8英寸×8英寸)漏斗真空過濾,直到形成沒有表面水的氈片。良好混合漿液#3,然后經(jīng)由漿液#1的氈片過濾。最后,經(jīng)由漿液#3的氈片過濾良好混合的漿液#2。由此形成三層結(jié)構(gòu)。將濕氈片壓實(shí)到厚度為0.635cm(1/4")并在125℃下干燥。評價(jià)導(dǎo)熱率,然后在140℃下熱壓至不同密度。所得氈片具有良好的強(qiáng)度并且基本無塵。實(shí)施例7使用以下步驟制備LauschaBO6F玻璃纖維、聚乙烯和平均粒度為65μm的部分潤濕的氣凝膠的三個(gè)單獨(dú)的漿液:1)通過強(qiáng)力振蕩和隨后的攪拌,將2.5g氣凝膠分散在含有0.83g的30wt%Barlox的250ml水中。然后將該產(chǎn)物與最初分散在Warring混合器中的1g聚乙烯且然后添加2gLauschaBO6F纖維以及隨后由分散機(jī)在500ml水中分散的漿液組合(通過攪拌)。2)制備具有漿液#1的組合物的第二漿液。3)通過強(qiáng)力振蕩和隨后的攪拌,將9g氣凝膠分散在含有3g的30wt%Barlox的750ml水中。然后將該產(chǎn)物與由用分散機(jī)分散的在1.5升水中的6gLauschaBO6F纖維組成的漿液組合(通過攪拌)。良好混合漿液#1,然后經(jīng)由0.203×0.203m2(8英寸×8英寸)漏斗真空過濾,直到形成沒有表面水的氈片。良好混合漿液#3,然后經(jīng)由漿液#1的氈片過濾。最后,經(jīng)由漿液#3的氈片過濾良好混合的漿液#2。由此形成三層結(jié)構(gòu)。將濕氈片壓實(shí)到厚度為0.635cm(1/4")并在125℃下干燥。評價(jià)導(dǎo)熱率,然后在140℃下熱壓至不同密度。所得氈片具有良好的強(qiáng)度并且基本無塵。實(shí)驗(yàn)7的氈片稍微比實(shí)驗(yàn)6的氈片穩(wěn)固。氈片厚度、密度和導(dǎo)熱率在表8中總結(jié)。表8.多層氈片的性能可以預(yù)期的是,例如通過降低底層和頂層的厚度、升高其氣凝膠含量以及升高中間層的氣凝膠含量,使氈片結(jié)構(gòu)進(jìn)一步最佳化,將形成在給定的整個(gè)墊層密度下導(dǎo)熱率甚至更小的墊層。本發(fā)明的其它實(shí)施方案對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員在閱讀本說明書和其中所公開的本發(fā)明實(shí)踐之后是顯而易見的。本說明書和實(shí)施例僅是示例性的,本發(fā)明的真正范圍和精神由權(quán)利要求書及其等價(jià)物指明。
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