1.一种制造膨胀颗粒材料的方法,所述方法包括:
形成混合物,所述混合物包含:
硅酸盐材料;
碱性化合物;和
水;
固化所述混合物以形成固体前体;
粉碎和/或研磨所述固体前体以形成可膨胀颗粒材料;以及
加热所述可膨胀颗粒材料以形成膨胀颗粒材料。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述混合物包含除硅之外的玻璃网络形成元素、玻璃网络中间体元素和/或玻璃网络改性元素,并且任选地其中:
所述除硅之外的玻璃网络形成元素选自:硼、锗和磷;
所述玻璃网络中间体元素选自:钛、铝、锆、铍、镁和锌;和/或
所述玻璃网络改性元素选自:钙、铅、锂、钠和钾。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,其中所述混合物还包含反应性二氧化硅,例如硅灰和/或气相法二氧化硅。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述混合物包含两种不同的硅酸盐材料,例如:
其中所述混合物包含:硅酸盐玻璃,例如铝硅酸盐玻璃;和硅酸盐矿物,例如硅铝酸盐矿物;或
其中所述混合物包含:第一硅酸盐玻璃,例如第一铝硅酸盐玻璃;和第二硅酸盐玻璃,例如第二铝硅酸盐玻璃。
5.根据权利要求4所述的方法,其中:
所述两种不同的硅酸盐材料中的一种选自:火山玻璃,例如珍珠岩材料,例如水含量大于约2重量%的未膨胀天然珍珠岩矿石;页硅酸盐矿物,例如膨润土、高岭土或煅烧高岭土;硅藻土;或其组合;和/或
所述两种不同的硅酸盐材料中的一种是选自以下的硅酸盐玻璃:熔融二氧化硅玻璃、钠钙玻璃、硼硅酸盐玻璃、氧化铅玻璃、铝硅酸盐玻璃、硅锗玻璃,任选地其中所述硅酸盐玻璃是回收玻璃,例如以回收碎玻璃的形式。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述混合物包含:
约10重量%至约90重量%,例如约15重量%至约80重量%,或约20重量%至约70重量%的硅酸盐材料;
约5重量%至约25重量%,约10重量%至约20重量%的碱性化合物;以及
约15重量%至约50重量%,例如约20重量%至约40重量%的水,
任选地,其中所述混合物包含约5重量%至约75重量%,例如约5重量%至约50重量%,或约5重量%至约40重量%的反应性二氧化硅。
7.根据权利要求6所述的方法,其中所述硅酸盐材料包含:
约50重量%至约95重量%,例如约60重量%至约85重量%的sio2;
约1重量%至约30重量%,例如约2重量%至约15重量%的na2o;
约0重量%至约15重量%,例如约0.01重量%至约6重量%的k2o;
约0重量%至约20重量%,例如约0.05重量%至约15重量%的cao;
约0重量%至约20重量%,例如约0.1重量%至约15重量%的al2o3;
不大于约20重量%,例如小于约15重量%的b2o3;
不大于约20重量%,例如小于约15重量%的pbo;
不大于约10重量%,例如小于约5重量%的mgo;和
不大于约10重量%,例如小于约5重量%的bao。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述混合物包含硼,所述硼的量使得所述膨胀颗粒材料包含小于约5.0重量%,例如小于约3.5重量%的b2o3。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中:
固化所述混合物以形成固体前体的步骤包括在不大于约250℃,例如不大于约120℃,或约20℃至约250℃,或约20℃至约120℃,或约50℃至约110℃,或约70℃至约100℃的温度下固化混合物;和/或
加热所述颗粒材料以形成膨胀颗粒材料的步骤包括将所述颗粒材料加热至不大于约1100℃,例如不大于约700℃,或约300℃至约900℃,或约300℃至约700℃,或约400℃至约600℃的温度。
10.一种膨胀颗粒材料,其具有:
根据pi200-77测量的约15kg/m3至约450kg/m3,例如约20kg/m3至约100kg/m3,或约20kg/m3至约30kg/m3,或约20kg/m3至约40kg/m3,或约55kg/m3至约100kg/m3,或约70kg/m3至约100kg/m3的松散堆积密度;
根据pi306-80测量的在2”下为约3psi至约350psi,例如在2”下为约3psi至约200psi,或在2”下为约3psi至约100psi,或在2”下为约3psi至约10psi,或在2”下为约30psi至约80psi,或在2”下为约40psi至约75psi,或在2"下为约5psi至约20psi的压实阻力;和/或
根据en12667测量的约0.0300w/mk至约0.0700w/mk,例如约0.0320w/mk至约0.0420w/mk,约0.0350w/mk至约0.0400w/mk,或约0.0360w/mk至约0.0410w/mk,或约0.0320w/mk至约0.0340w/mk,或约0.042w/mk至约0.055w/mk,或约0.055w/mk至约0.070w/mk的热导率。
11.根据权利要求10所述的膨胀颗粒材料,其中所述膨胀颗粒材料包含:
约8重量%至约30重量%,例如约13重量%至约22重量%的x2o,x为碱金属如na或li;
约0重量%至约15重量%,例如约5重量%至约9重量%的al2o3;和
约50重量%至约80重量%,例如约60重量%至约75重量%的sio2;以及任选地
约0重量%至约10重量%,例如约0.5重量%至约5重量%的h2o;
并且任选地其中所述膨胀颗粒材料包含小于约5重量%,例如小于约3.5重量%的b2o3。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的膨胀颗粒材料,其中所述膨胀颗粒材料通过使经由将混合物固化获得的前体膨胀而形成,所述混合物包含:
硅酸盐材料;
碱性化合物;和
水;
任选地其中:
(a)所述混合物包含除硅之外的玻璃网络形成元素、玻璃网络中间体元素和/或玻璃网络改性元素;
(b)所述混合物进一步包含反应性二氧化硅;和/或
(c)所述混合物包含两种不同的硅酸盐材料;
进一步任选地其中:
(i)所述两种不同的硅酸盐材料中的一种选自:火山玻璃,例如珍珠岩材料,例如水含量大于约2重量%的未膨胀天然珍珠岩矿石;页硅酸盐矿物,例如膨润土、高岭土或煅烧高岭土;硅藻土;或其任何组合;和/或
(ii)所述两种不同的硅酸盐材料中的一种是选自以下的的硅酸盐玻璃:熔融二氧化硅玻璃、钠钙玻璃、硼硅酸盐玻璃、氧化铅玻璃、铝硅酸盐玻璃、硅锗玻璃。
13.一种可膨胀材料,其包括:
约0.1重量%至约25重量%,例如约0.2重量%至约5重量%的x2o,其中x是碱金属如na或li;
约0.1重量%至约30重量%,例如约0.2重量%至约20重量%的al2o3;
约30重量%至约80重量%,例如约40重量%至约60重量%的sio2;和
约10重量%至约30重量%,例如约15重量%至约30重量%的h2o;
其中所述可膨胀材料任选地包含小于约5重量%,例如小于约3.5重量%的b2o3。
14.根据权利要求13所述的可膨胀材料,其中所述可膨胀材料基本上是非晶态的和/或其中所述可膨胀材料是颗粒状的并且任选地具有约10μm至约2cm的粒径。
15.一种制造可膨胀材料的方法,所述方法包括:
(a)形成混合物,所述混合物包含:
硅酸盐材料;
碱性化合物;和
水;
其中任选地:
(i)所述混合物包含除硅之外的玻璃网络形成元素、玻璃网络中间体元素和/或玻璃网络改性元素;
(ii)所述混合物进一步包含反应性二氧化硅;和/或
(iii)所述混合物包含两种不同的硅酸盐材料;以及
(b)固化所述混合物以形成所述可膨胀材料;以及
任选地:
(c)粉碎所述可膨胀材料。
16.一种绝热产品,例如用使腔壁隔热的散装材料,用于隔热板的填料,隔热板,用于天花板瓦片如吸音天花板瓦片的填料,天花板瓦片如吸音天花板瓦片,用于使冷冻或低温容器绝热的颗粒材料,或绝热的冷冻或低温容器,其包含根据权利要求10至12中任一项所述的膨胀颗粒材料,或通过使根据权利要求13或权利要求14所述的可膨胀材料膨胀或通过使根据权利要求15所述的方法制造的可膨胀材料膨胀而形成的膨胀颗粒材料。
17.一种建筑材料,例如片材如纤维水泥片材,灰浆或灰泥如水泥质、石膏基和/或丙烯酸基灰浆或灰泥,或混凝土,其包含根据权利要求10至12中任一项所述的膨胀颗粒材料,或通过使根据权利要求13或权利要求14所述的可膨胀材料膨胀或通过使根据权利要求15所述的方法制造的可膨胀材料膨胀而形成的膨胀颗粒材料。
18.园艺或农业基质或基质组分,其包含根据权利要求10至12中任一项所述的膨胀颗粒材料,或通过使根据权利要求13或权利要求14所述的可膨胀材料膨胀或通过使根据权利要求15所述的方法制造的可膨胀材料膨胀而形成的膨胀颗粒材料。
19.一种阻燃功能材料,其包含权利要求13或权利要求14所述的可膨胀颗粒材料或根据权利要求15所述的方法制造的可膨胀颗粒材料。