[发明专利]地质聚合物泡沫制剂

说明书

提出一种制备地质聚合物泡沫的方法，其包括提供可发泡制剂，使所述制剂发泡，以及使发泡的制剂硬化。所述可发泡制剂包含：至少一种选自潜在水硬性粘合剂、火山灰粘合剂及其混合物的无机粘合剂；至少一种选自碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属铝酸盐、碱金属硅酸盐及其混合物的碱性活化剂；至少一种表面活性剂；纳米纤维素和水。泡沫的机械性能通过引入纳米纤维素得以改善。

本发明涉及一种用于制备地质聚合物泡沫的方法、可通过该方法获得的地质聚合物泡沫、一种用于制造地质聚合物泡沫的可发泡制剂，以及所述地质聚合物泡沫用于制备阻燃、吸声、隔热地质聚合物泡沫元件的用途。

室内声学在很大程度上取决于建筑参数。通过适当的室内设计，可以或多或少地影响决定室内声学的变量。室内声学的一个重要目标，即简单的降噪，是使室内的声学特性适应其预期目的。与外部世界不同，室内的声场是弥漫的，这是因为它们由直接和反射的声音产生。它们可以通过适当的声功率降低来控制。这种情况下，使用技术吸声器，其允许有针对性的吸收和反射。

原则上，基于技术吸收器的操作模式，可以将它们分成两类，即谐振器和多孔吸收器。谐振器的操作模式通常涉及声学弹簧-质量体系，其具有明显的最大吸声。这些吸声器的实例为片状谐振器、亥姆霍兹(Helmholtz)谐振器和微穿孔吸收器。

相比之下，多孔吸收器主要通过孔壁处的摩擦吸收声能，在孔壁处声能转换成热能。这需要具有足够孔隙率的开孔结构。因为吸声主要通过耗散实现，所以多孔吸声器的吸声谱与谐振器的吸声谱明显不同。在谐振器的情况下，频率相关的吸声系数理想地以s形状向更高的频率不断地上升并且渐近地接近最大值。多孔吸收器可具有多种结构。这种情况下，可以使用许多不同的材料。

泡沫产品通常是两相系统，其中一相是气态，另一相是固态或液态。这里的气相由固体或液体细胞壁界定的细小气泡组成。细胞壁在节点处彼此相遇并因此形成框架。

具有吸声性能的泡沫大多是开孔泡沫。这里，限定壁之间的薄隔板至少在某种程度上被破坏，并且在电池之间存在至少一些连接。因此，将该材料用作多孔吸收剂。将许多不同的材料用于开孔泡沫中的细胞壁。材料的范围从金属到无机材料，再到有机聚合物，这些材料目前在工业用途中占比例最大，术语泡沫通常适用于这些材料。根据有机聚合物泡沫的刚性，将其分为软质泡沫和硬质泡沫。在这些中，形成气泡主要通过经由化学反应原位产生的吹入气体，或通过溶解在有机基质中并且在低温下沸腾或分解以产生气态产物的化合物来实现。泡沫也可以通过机械混合以混入气体、通过在相分离的溶液中聚合，或通过使用在固化过程后从材料中溶出的填料来制备。

在文献中，有许多关于开孔PUR泡沫的描述。它们通常由含异氰酸酯的化合物和多元醇制成。发泡主要使用因低沸点而具有物理作用的发泡气体。还有特定的众所周知的具有物理作用的发泡气体和在发泡过程中通过异氰酸酯基团与水的化学反应产生的二氧化碳的发泡气体组合。在水与异氰酸酯反应期间，与多元醇的反应不同，脲基团与二氧化碳一起产生，并有助于形成孔结构。三聚氰胺泡沫提供另一种选择。

有机聚合物泡沫的决定性缺点在于它们是可燃的，或者换言之，具有有限的热稳定性。即使被归类为具有“低可燃性”的有机聚合物泡沫，在燃烧时也可释放出有毒气体并产生火焰滴。如果所述有机聚合物泡沫以特定方式制备并具有特定组分，则它们也会释放出在室内区域有害的烟气，例如甲醛。因此，需要不可燃的无机泡沫。

DE 102004006563 A1记载了一种通过以下步骤制备无机-有机混合泡沫的方法：a)使以下物质混合：至少一种无机反应性组分，其形成类似岩石的材料；至少一种水性硬化剂，其在碱性条件下，引起至少一种无机反应性组分的固化反应；至少一种发泡剂；至少一种有机硅化合物和至少一种表面活性剂，以及b)使该混合物至少部分硬化。然而，此处没有形成纯无机泡沫。

DE 4301749 A1记载了一种消声器，其使来自内燃机的废气通过至少一个由多孔材料制成的吸声体。为了实现尽可能好的消声效果并使制备简单，建议所述材料基于地质聚合物。然而，此处没有更详细地说明地质聚合物的组成。