专利名称：：无机泡沫体的制作方法无才几泡沫体本发明涉及一种制备珪酸盐泡沫体(foam)的方法和一种可由此方法获得的硅酸盐泡沫体。基于聚苯乙烯、聚烯烃或聚氨酯的有机泡沫体常用于绝热和隔音。然而，它们在不加阻燃添加剂时比较易燃。具有无机基底的泡沫体就其性质而言不易燃。然而，它们的密度和脆性通常相对较高。GB986635描述了一种制备作为纸张和塑料的填料的煅烧氧化铝的方法。在此，将氧化铝的含水浆体转化为一种经煅烧的且可随后粉碎成细小粉末的稳定泡沫体。US3,737,332描述了一种具有高密度且可通过向氧化铝浆体中吹入空气、随后干燥、并在540至1500'C的温度范围内煅烧获得的闭孔泡沫体。通过用脂肪酸酰胺稳定氧化铝浆体实现闭孔性质。DE-A3617129描述了一种通过以下方式用泡沫体填充空腔的方法混合一种硅酸盐溶液与一种硬化剂及一种通过化学反应生成气体的组分(例如过氧化氢)。混合各组分并在原处注入空腔得到密度范围在30至1000kg/m3的泡沫体。WO03/018476描述了一种密度低于25kg/m3且基于Si02:Al203的摩尔比从20:1至1:1的铝硅酸盐的弹性无机泡沫体。US4,221,578涉及一种基本不含碱金属且热导率较低的多孔无定形硅酸盐体。良好的隔绝性质主要通过使用吸收红外线的金属氧化物实现。碱金属含量通过洗涤降低。据称这可提高硅酸盐结构的热稳定性。制备多孔硅酸盐体不用发泡剂。因此实施例中的成型体的密度约为251bs/ft3,相当于每立方米400kg的密度。EP-A1142619描述了一种具有厚度为0.3至3mm的密封层的、较低热导率的陶制过滤器。所述密封层含有无机纤维、一种无机粘合剂、一种有机粘合剂和无机颗粒。用作无机粘合剂的胶态硅酸盐凝胶的比例为1至30重量％。DE-A2165912描述了一种通过在一种发泡剂和一种释放酸的硬化剂的存在下使硅酸盐水溶液发泡而获得的泡沫体。所要求保护的无水泡沫体的密度为40至600g/l。GB-A1430875描述了通过以下方式制备的无机泡沫体用一种发泡剂和一种释放酸的硬化剂使碱金属硅酸盐或硅酸铵水溶液——特别是硅酸钠水溶液——发泡。Si02:Na20的比例范围为1.6:1至3.4:1。实施例中所提及泡沫体的密度为231b/ft3，相当于大于360g/1。EP-A63609描述了由水溶性硅酸盐、基于金属的发泡剂体系和硬化剂体系获得的无机泡沫体。仅描述了水溶性硅酸盐为可发泡的。没有提及胶态分散体。给出了多个实施例；描述的最低密度为200g/l。PCT/EP2006/067472——其并非在先公布文本-描述了一种密度低于25kg/m3、Si02:AU03的摩尔比大于20:1且Si02:Me20的摩尔比大于50:1的低钠硅酸盐泡沫体，其中Me为一种碱金属；该泡沫体用于绝热或隔音的用途；及其制备方法，所述制备方法是将平均粒径范围为1至100nm的Si02颗粒分散体与一种表面活性剂和一种发泡剂在低于50。C的温度下混合，并加热至范围为60至100。C的温度或通过减压使所述混合物发泡。由于其较高的热稳定性、不燃性和较低的挥发物含量，具有低密度的无机软质泡沫体在很多应用中受到关注。然而，迄今为止提出的方法在泡沫体结构的制备及稳定方面仍有困难。本发明的一个目的是弥补上述缺陷，并提供一种制备密度低、不易燃且具有良好的绝热和隔音性质的软质无机泡沫体的方法。我们相应地发现了一种制备硅酸盐泡沫体的方法，该方法包括以下步骤(a)用强碱部分水解平均粒径范围为1至100nm的Si()2颗粒的水分散体，(b)加入一种表面活性剂和一种发泡剂，并在低于50。C的温度下分散所述发泡剂，(c)通过加热至范围为35至100'C的温度或通过减压^f吏所述混合物发泡，(d)用硬化剂稳定步骤c)中获得的泡沫体，(e)在高于500。C的温度下烧结所述泡沫体。胶态Si02纳米颗粒的部分水解可改善发泡性。在步骤(a)中优选使用锂、钠、钾、铷或铯的氢氧化物部分水解Si02颗粒水分散体。碱金属氢氧化物优选以这样的量加入，使步骤a)中经部分水解的水分散系中Si02:Me20的摩尔比小于50:1、优选小于20:1、特别是在10:1至1:1的范围内，其中Me是一种碱金属。碱金属含量改变了寿命依赖性(life-dependent)粘度并改善了膜的形成，从而简化了发泡后泡沫体的暂时稳定。作为相反离子，在步骤a)中优选使用通过鎗离子一一特别是铵离子如NH4+——而进行稳定的水性胶态Si02颗粒分散体。SiC)2颗粒的平均粒径范围为1至100nm，优选范围为10至50nm。Si02颗丰立的比表面积通常在10至3000m2/g范围内，优选在30至1000m2/g的范围内。市售Si02颗粒分散体的固体含量取决于颗粒大小，并通常在10至60重量％的范围内、优选在30至50重量％的范围内。水性胶态Si02颗粒分散体可通过用酸中和稀硅酸钠溶液、离子交换、水解砝化合物(如烷氧基硅烷)、分散热成硅酸盐(pyrogenicsilicate)或凝胶沉淀而获得。优选的发泡剂为挥发性有机化合物如烃类、囟代烃类、醇类、醚类、酮类和酯类。特别优选CrQ烃类，特别是丁烷、戊烷或己烷。以固体为基准，所述发泡剂的用量优选为1至40重量％,特别是5至25重量％。需要加入乳化剂或乳化剂混合物以乳化发泡剂和稳定该泡沫体。作为乳化剂，可使用无机、阳离子、非离子或两性表面活性剂。合适的阴离子表面活性剂有氧化二苯并呋喃磺酸盐、链烷磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、烯属磺酸盐、烷基醚磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基醚硫酸盐、a-磺基脂肪酸酯、酰氨基烷磺酸盐、酰基羟乙磺酸盐、烷基醚羧酸盐、N-酰基肌氨酸盐、烷基磷酸盐和烷基醚磷酸盐。对于非离子表面活性剂，可使用烷基酚聚乙二醇醚、脂肪醇聚乙二醇醚、脂肪酸聚乙二醇醚、脂肪酸烷醇酰胺、EO/PO嵌段共聚物、氧化胺、甘油的脂肪酸酯、失水山梨糖醇酯和烷基多葡萄糖苷。对于阳离子表面活性剂，使用烷基三铵盐、烷基苯曱基二甲基铵盐和烷基吡啶盐。以Si02颗粒为基准，所述乳化剂的加入量优选为0.1至5重量％。待发泡的混合物还可含有常规添加剂如颜料和填料。为对硅酸盐结构着色，可使用例如金属氧化物，如铁、铜、铬、锰、钴、镍、硒或稀土元素的氧化物。为改善绝热作用，可加入IR吸收剂和/或反射剂，例如铈化合物。可加入硼氧化物、硼酸盐、磷酸盐或铝氧化物来使硅酸盐结构的热、电或机械性质最佳化。为改善发泡性，可加入增加粘度的添加剂，例如淀粉或改性纤维素。在步骤(c)中，步骤(b)中获得的混合物可通过加热至范围为35至100'C、优选范围为60至90。C的温度而实现发泡。加温或加热可通过常规方法——例如用烘箱、热空气或微波——实施。优选微波，因为其可特别均匀且迅速地加温或加热。在另一种实施方案中，在步骤(c)中通过减压使混合物发泡。这会致使发泡剂膨胀，并且同样会形成一种强的泡沫体。压力降低也包括这种情况将压力Pl的混合物通过一个喷嘴减压至压力P2<P1,其中Pl〉lbar。在这些实施方案中，加热不是引起发泡绝对必需的。在步骤(d)中，仍然潮湿的泡沫体通过用硬化剂处理来稳定。这会使其加固，.并通过凝聚和浓缩形成凝胶。合适的硬化剂有，例如，有机酸酯、碳酸异丙烯酯、铝酸盐或铝磷酸盐、硼酸、酸酐、酸性气体或气溶胶。该处理优选通过使气体二氧化碳作为硬化剂通过该泡沫体进行。当用铝酸盐作硬化剂时，8102:八1203的摩尔比优选大于50:1。泡沫体特别优选主要由Si02与特别是铝和钠构成，所述铝和钠以低于5000ppm、特别是低于3000ppm的量存在。为改善机械稳定性，所述泡沫体可在步骤(d)中的稳定之前或之后用烷氧基硅烷溶液处理。为改善机械稳定性，所述泡沫体通常在步骤(d)之后在100至140'C下干燥，并在随后的步骤(e)中在高于50(TC、优选范围为550-800。C的温度下进行烧结。步骤(e)之后，可用常规大小的玻璃纤维(例如硅烷)充满所获得的弹性无机泡沫体。由于降低了缺口冲击敏感性(notchedimpactsusceptibility),因此该后处理可改进机械稳定性。6该后处理也可用于对所述泡沫体进行疏水化。此处，优选使用热稳定性较高且可燃性较低的疏水涂层剂，例如硅酮、硅酮酸盐(siliconate)或氟化物。所述方法可制备可切割成任意形状的泡沫体块或泡沫体板。所述泡沫体的密度低于25kg/m3,优选低于20kg/m3，特别优选范围为5至18kg/m3。基于硅酸盐的泡沫体优选Si02:Al203的摩尔比大于20:1且Si02:Me20的摩尔比小于50:1,其中Me为一种碱金属，农'J如锂、钾、钠、4fc或铯o可根据本发明方法获得的泡沫体优选具有开孔结构，所述开孔结构根据DINISO4590测得的开孔的比例大于50%、特别是大于80%。平均孔径优选在10至1000jim、特别是50至500fim范围内。本发明泡沫体的熔点或软化点低于1600t:，优选在700至800匸范围内。当用具有上述的且比例较低的碱金属的较小固体二氧化硅颗粒的胶态水分散体作为起始材料时，可获得具有高熔点或软化点的机械性稳定的硅酸盐泡沫体。本发明的泡沫体可以多种方式用于建筑物和汽车构造的绝热和隔音，例如在建筑物构造中用于绝热，或作为汽车、飞机、火车、轮船等的例如发动机室中的隔音材料。应用区域优选在需要较高热稳定性和较低可燃性的区域中，例如在孔燃烧器中。所述材料也适用于在遭受长期分解有机物的强辐射的区域——例如核能电站——中的隔离。此外，可根据本发明方法获得的泡沫体也适于在使用开孔氨基塑料泡沫体中的应用，例如耐火织物、室内装饰品、床垫、过滤器和催化剂载体。其具有与开孔氨基塑料泡沫体相当的低温弹性。当用作抛光介质时，其对极硬表面显示出增加的硬度和耐磨度。实施例实施例1将17g氢氧化钾加入167g阴离子稳定的胶态二氧化硅的水分散体(Levarsil50/50，平均粒径50nm，固体含量50质量％)中并完全溶于其中。随后将1.8g基于烷基醚磷酸盐(癸醇聚醚磷酸盐(decethphosphate))的阴离子表面活性剂溶于其中，并通过剧烈搅拌将40g戊烷分散于其中。在微波炉中加热至约80。C得到泡沫体块，使气体二氧化碳在25'C下穿过该泡沫体块。随后在600。C下烧结，得到密度为20g/l并且具有完全的开孔结构和较高机械强度的泡沫体。平均孔径为200pm。根据ISO10534-2测量频率依赖性的声音吸收，并将测量结果示于1中。表l:实施例1的泡沫体块的声音吸收<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>实施例2将17g氢氧化钾和4.6g米淀粉加入167g胶态二氧化珪的水分散体(平均粒径50nm，固体含量50质量％)中并完全溶于其中。随后将1.8g基于烷基醚磷酸盐的阴离子表面活性剂溶于其中，并通过剧烈搅拌将40g戊烷分散于其中。在微波炉中加热至约80'C得到泡沫体块，使气体二氧化碳在25。C下穿过该泡沫体块。随后在600。C下烧结得到密度为16g/l并且具有完全开孔结构和较高机械强度的泡沫体。平均孔径为100-300jim。实施例3以与实施例l类似的方式制备泡沫体，但在烧结步骤之前将其在70%体积浓度的四乙氧基硅烷的乙醇溶液中储存4天。干燥后，将以此方式改性的泡沫体在600。C下烧结。在相同的孔径下，与实施例l的泡沫体相比，该泡沫体具有增强的机械强度。实施例4将实施例1的泡沫体切割成两个立方体(2*2*2cm)。将一个立方体浸入约20%浓度的碳氟化合物水分散体中并干燥。将经处理的样品与未处理的比较样品一起置于玻璃容器中水表面上。未处理的样品立即下沉而另一个样品漂浮。权利要求1.一种制备硅酸盐泡沫体的方法，该方法包括以下步骤(a)用强碱部分水解平均粒径范围为1至100nm的SiO2颗粒的水分散体，(b)加入一种表面活性剂和一种发泡剂，并在低于50℃的温度下分散所述发泡剂，(c)通过加热至范围为35至100℃的温度或通过减压使所述混合物发泡，(d)用硬化剂稳定步骤c)中获得的泡沫体，(e)在高于500℃的温度下烧结所述泡沫体。2.权利要求1的方法，其中使用氢氧化钠、氢氧化钾或氩氧化锂作为强碱。3.权利要求2的方法，其中在步骤a)中经部分水解的水分散体中Si02:Me20的摩尔比小于50:1，其中Me为一种碱金属。4.权利要求1至3中任一项的方法，其中使用烷基醚硫酸盐或烷基醚磷酸盐作为表面活性剂。5.权利要求1至4中任一项的方法，其中使用CVCs烃作为发泡剂。6.权利要求1至5中任一项的方法，其中将淀粉或改性纤维素加入Si02颗粒的水分散体中。7.权利要求1至6中任一项的方法，其中在步骤d)之前或之后用烷氧基硅烷的溶液处理所述泡沫体。8.权利要求1至7中任一项的方法，其中步骤d)中的稳定作用通过用作为硬化剂的气体二氧化碳处理而实现。9.一种硅酸盐泡沫体，可由权利要求1至8中任一项的方法获得。10.权利要求9的硅酸盐泡沫体，其密度低于25kg/m3。11.权利要求9或10的硅酸盐泡沫体，其根据DINISO4589测得的开孔比例大于50%。12.权利要求1至3中任一项的泡沫体用于绝热或隔音的用途。13.权利要求1至3中任一项的泡沫体用于清洁目的或用于抛光的用途。全文摘要本发明涉及一种制备低密度硅酸盐泡沫体的方法，该方法包括以下步骤(a)用强碱部分皂化平均粒径范围为1至100nm的SiO<sub>2</sub>颗粒的水分散体；(b)加入一种表面活性剂和一种发泡剂，并在低于50℃的温度下分散所述发泡剂；(c)通过加热至范围为35℃至100℃的温度或通过减压使所述混合物发泡；(d)用硬化剂稳定步骤c)中获得的泡沫体；(e)在高于500℃的温度下烧结所述泡沫体。文档编号C04B38/00GK101687707SQ200880013427公开日2010年3月31日申请日期2008年4月23日优先权日2007年4月25日发明者A·阿尔特海德,F·海尔曼,K·哈恩,M·兰弗特,P·德克,T·乌兰诺法申请人:巴斯夫欧洲公司