生产由硅质材料组成的具有低密度和热导率的制品的方法、以及由此获得的制成品与流程

本发明涉及一种生产由硅质材料形成的制品的方法，其具有低密度和热导率值，并且适合于制造替代由发泡聚苯乙烯制成的类似产品的制品。本发明还涉及通过该方法获得的制成品。

背景技术：

1、聚苯乙烯或聚苯乙烯泡沫，由于其轻重量和低热导率，是一种在许多领域被广泛使用的材料。

2、聚苯乙烯是一种特别经济的材料，因为膨胀过程只需要水蒸气；作为膨胀过程的结果，聚苯乙烯内部的空气给予了其高隔热性能，而不降低其机械性能。

3、这种材料有许多应用：除了用于各种类型的包装外，其还广泛用于海洋以及商业和旅游港口、水产养殖、渔业和海洋活动，例如用于制造浮标、浮筒和码头。

4、在这种材料能够广泛使用于其中，同样涉及海洋活动的一个领域为制造用于在市场上鱼类的储存、运输和展示的箱子，其通常由聚苯乙烯制成，因为这种材料允许长期保存鱼类产品放置于在其上的冰。

5、鱼箱在欧洲被广泛使用，而且经常没有被收集和回收它们，事实上，当它们太脏或破损时，它们经常会被直接扔进海里。仅在意大利，据估计，每年消耗1000万个一次性聚苯乙烯箱子。

6、聚苯乙烯的主要缺点在于它永远无法完全生物降解，并可能对海洋生物，进而对人类健康构成严重威胁：在水中，聚苯乙烯容易破碎形成微塑料(塑料颗粒的尺寸通常在0.1微米至5毫米的范围内)，其被海洋动物误认为是食物，并随后进入食物链，一直到人类。

7、据估计，一旦一个鱼箱分散在海洋中并开始其降解过程，就可以从其中产生超过100万个微塑料。

8、于其中使用大量聚苯乙烯泡沫的另一个应用是用于建筑物中的隔热层；这些层可以由墙板组成，或者它们也可以通过用该材料的球体填充墙壁的中空空间来形成。同样地，以墙板形式和作为自由球体，在建筑拆除或翻新工作期间，聚苯乙烯都会使处理复杂化，因为其不得不与其他瓦砾分离开并单独填埋，以防止其扩散到环境中。此外，在建筑行业中使用聚苯乙烯的另一个问题在于这种材料是无耐火性的，与新的行业法规的要求相悖。

9、鉴于聚苯乙烯的公认的污染水平，已经对其使用采取了第一批措施，并已经禁止了这种材料制成的容器和杯子。

10、本发明的目的在于提供一种生产具有类似于聚苯乙烯的轻质和隔热特性的产品的方法，并由此其可以用作替代品而不存在聚苯乙烯的污染问题。本发明的另一个目的在于提供通过所述方法获得的制成品。

技术实现思路

1、这些目的是根据本发明实现的，本发明在第一方面涉及生产膨胀硅酸钠球体或由所述球体形成的制成品的方法，包括以下步骤：

2、a)制备混合物，所述混合物包含按重量计15至70％的由具有包含的1.0至2.6之间的ph的酸性水溶液组成的第一组分，和按重量计30至85％的选自烷基三烷氧基硅烷和烷基三烷氧基硅烷与四烷氧基硅烷的混合物的第二组分；

3、b)使混合物在18℃至35℃之间的温度下反应至少8小时，获得溶胶；

4、b’)可选地，用c1-c6醇或其混合物稀释步骤b)中获得的溶胶；

5、c)保持在温和搅拌的情况下，将具有式(sio2)x·(na2o)y的硅酸钠水溶液滴入溶胶中，其中比值x/y可以在1.5和3.9之间变化，在溶胶容器的底部获得硅酸钠球体；

6、d)通过过滤去除溶胶，回收表面覆盖有溶胶薄层的硅酸钠球体；

7、e)将步骤d)中获得的表面覆盖有溶胶薄层的硅酸钠球体在包含的180℃至320℃的温度下进行热处理，使其保持分离，获得膨胀硅酸钠的干燥球体；

8、或者，可替代地

9、f)将步骤d)中获得的表面覆盖有溶胶薄层的硅酸钠球体转移到具有所需最终制品形状的闭合模具中，并在180℃至320℃的温度下将其放入模具中，获得制成品。

10、在第二方面，本发明涉及通过上述方法获得的球体或制成品。

1.用于生产膨胀硅酸钠球体或由所述球体形成的制成品的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中使用选自盐酸、硝酸、氯酸和高氯酸的酸制备步骤a)的混合物。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤a)中使用的烷基三烷氧基硅烷具有通式(i)：

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述烷基三烷氧基硅烷是甲基三乙氧基硅烷。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤a)中可选使用的四烷氧基硅烷具有通式(ii)：

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述四烷氧基硅烷是四乙氧基硅烷。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中当在步骤a)中使用烷基三烷氧基硅烷和四烷氧基硅烷的混合物时，其按重量计，比值为17:1至1:17之间。。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，当进行可选的步骤b’)时，以该量加入的醇或醇的混合物的量构成步骤b’中获得的溶胶的总重量的10％至60％。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在步骤c)中滴入所述溶胶中的所述硅酸钠水溶液进一步含有以该量构成所述硅酸钠水溶液的0.5％至3％的甘油。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤c)中滴入所述溶胶中的所述硅酸钠水溶液进一步含有以该量构成所述硅酸钠水溶液重量的0.5％至2％的一种或多种着色剂。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过机械或磁力搅拌器实现步骤c)的溶胶的温和搅拌，搅拌器以30rpm至80rpm的速度旋转。

12.在权利要求1至11中任一项所述的方法的步骤e)中获得的硅酸钠球体，具有0.5mm至5mm之间的直径。

13.根据权利要求8所述的硅酸钠球体，具有1mm至3mm之间的直径。

14.在权利要求1至11中任一项所述的方法的步骤f)中获得的制成品，具有包含的0.21g/cm3至0.22g/cm3之间的密度。