[發明專利]纖維增強有機聚合物氣凝膠

在審

• 申請號: 201780080187.2
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN110114390A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 楊柳;阿什利·弗萊徹;斯圖爾特·泰勒;菲奧納·塞勒斯;大衛·納什;安德魯·韋伯利;加勒特·波耶
• 申請（專利權）人: 藍移材料有限公司
• 主分類號: C08J5/04
• 分類號: C08J5/04;C08J9/28;B01J13/00
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 劉晶晶;劉繼富

描述了纖維增強有機聚合物氣凝膠、其制品及其用途。增強的氣凝膠包括纖維增強有機聚合物基體，其具有至少雙峰孔徑分布且在20℃的溫度下具有小于或等于30mW/m·K的熱導率，其中第一模式的孔的平均孔徑小于或等于50納米(nm)且第二模式的孔的平均孔徑大于50nm。

相關申請的交叉引用

本申請要求2016年10月24日提交的美國臨時專利申請第62/412145號的權益，其通過引用整體并入本發明。

背景技術

A.技術領域

本公開涉及氣凝膠領域。具體地，本發明涉及具有至少雙峰孔徑分布的纖維增強有機聚合物氣凝膠，其具有平均孔徑小于或等于50納米(nm)的第一模式的孔和具有平均孔徑大于50nm的第二模式的孔。

B.相關技術描述

氣凝膠是由凝膠形成的多孔固體，其中填充凝膠孔的液體已經被氣體(例如空氣)代替。由于在除去液體時作用在網絡上的毛細作用力最小化或受到阻力，干燥過程中凝膠固體網絡的收縮可忽略不計或完全被阻止。然而，為了防止干燥過程中的收縮，通常使用耗時、昂貴和/或復雜的方法，例如冷凍干燥或超臨界干燥(參見美國專利第5705535號)。干燥的氣凝膠網絡通常由無機顆粒(例如，基于二氧化硅的氣凝膠、基于二氧化鈦的氣凝膠、基于氧化鋯的氣凝膠、基于氧化鋁的氣凝膠、基于氧化鉿的氣凝膠、基于氧化釔的氣凝膠或基于二氧化鈰的氣凝膠)或聚合物顆粒(基于聚合物的氣凝膠)(參見美國專利申請公開第2015/0017860號)組成。這些氣凝膠的特征通常在于具有高孔隙率(約94％至99％)、單模孔徑分布、低密度和高比表面積。高孔隙率賦予氣凝膠許多有用的性質，包括高表面積、低折射率、低介電常數、低熱損失系數和低聲速。

然而，常規氣凝膠缺乏機械耐久性。缺乏耐久性會對擴大生產規模、大規模制造、對不規則表面的構造、或在動態條件下保持完整性產生負面影響。最近致力于改善氣凝膠的耐久性同時仍保持良好的熱性能和柔韌性的工作一直集中在內部增強氣凝膠。例如，美國專利申請公開第2002/0094426號公開了增強的氣凝膠毯，其使用蓬松棉絮形式的纖維來增強氣凝膠。在其他實例中，美國專利申請公開第2015/0017860號和美國專利第8214980號均公開了使用織造和非織造纖維材料來支撐氣凝膠。認為這些和其他目前可用的纖維增強氣凝膠在固體氣凝膠網絡中具有單峰孔徑分布，這可能影響機械性能，導致氣凝膠變得比所期望的更脆，這可能導致氣凝膠-纖維黏附問題、粉塵和處理問題。此外，需要復雜的干燥過程(例如，超臨界干燥)以防止氣凝膠網絡塌陷。

目前可用的基于二氧化硅的纖維增強氣凝膠使用纖維材料以進行增強，這些材料本身是機械性能差且密度低的。這樣做是為了在將氣凝膠包裹在待隔熱的物體(例如管子)周圍時，避免由纖維材料引起的氣凝膠基體破碎和起塵。較強的纖維材料會對相對較弱的基于二氧化硅的氣凝膠造成損害。纖維材料和二氧化硅氣凝膠的缺點導致整體上較弱的纖維增強聚合物氣凝膠。

發明內容