DE19720269A1 - Nanokomposit für thermische Isolierzwecke - Google Patents
Nanokomposit für thermische IsolierzweckeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Nanokomposit für thermische Isolier
zwecke (z. B. Brandschutzzwecke), insbesondere einen vorzugsweise transparenten
Nanokomposit, der sich als Füllung für Isolierglasanordnungen eignet.
Bekannte lösungsmittelhaltige anorganische Gele zeigen besonders im Kontakt mit
ihrer Lösungsphase Alterungserscheinungen, die sich in Schrumpfung, verbunden
mit Trübung, Blasen- oder auch Rißbildung manifestieren. Diese Alterungs
erscheinungen werden oft unter dem Begriff Synerese zusammengefaßt und
werden in der Fachliteratur durch fortschreitende Kondensationsreaktionen und
Phasentrennung erklärt.
Zum Beispiel kann eine gelierte Dispersion von SiO2-Partikeln in Wasser durch
Aufkonzentrieren von verdünnten kolloidalen Kieselsollösungen hergestellt
werden. Bei der Gelierung bilden die einzelnen SiO2-Partikel untereinander zuerst
Wasserstoffbrückenbindungen aus, bevor Si-OH-Gruppen zu nicht mehr lösbaren
Si-O-Si-Bindungen kondensieren. Durch diese starren Si-O-Si-Bindungen wird das
Gel immer spröder und zerreißt schließlich unter der Einwirkung der Kapillar
kräfte des enthaltenen Lösungsmittels und durch die Zugspannung, die durch die
Schrumpfung des Gelkörpers hervorgerufen wird.
Es ist bekannt, daß man reaktive Gruppen mit Oberflächenladungen abschirmen
kann, so daß diese Synerese-aktiven Gruppen voneinander getrennt sind. Ein
bekanntes Beispiel ist die Stabilisierung von SiO2 mit Basen, z. B. mit Tetrame
thylammoniumhydroxid. Mit dieser Oberflächenmodifizierung durch Ladungen
läßt sich zwar die Synerese verhindern, dies muß jedoch mit einer mangelnden
Inimobilisierung erkauft werden, da keine ausreichende Wechselwirkung zwischen
den Teilchen mehr vorliegt. Außerdem lassen sich hierdurch nur relativ verdünnte
Lösungen herstellen, da bei einer zu starken Annäherung der Partikel die
Ladungsabschirmung durchbrochen wird und es zu spontaner Gelbildung kommt,
so daß die Synerese-Blockierung verlorengeht.
Für bestimmte Anwendungen, wie z. B. als transparente Füllung zwischen
(Brandschutz-)Scheiben ist es notwendig, Gele einzusetzen, die auch über längere
Zeit hinweg ohne die oben erwähnten Alterungserscheinungen klar bleiben.
Weiterhin ist es wichtig, daß diese Gele ihre Form präzise beibehalten, wenn sie
z. B. in komplexe geformte Zwischenräume von Tür- oder Wandelementen aus
anderen Materialien eingefüllt werden. Von besonderer Bedeutung dabei ist es,
daß auch bei relativ hohen Feststoffgehalten keine lösungsmittelbedingten
Alterungserscheinungen auftreten dürfen. Dies ist schwierig, da der natürliche
Alterungsprozeß über Lösungsphasen, der nach dem Ostwald-Mechanismus
abläuft, in der Regel nicht unterbunden werden kann. Hohe Feststoffgehalte sind
jedoch erforderlich, wenn solche Systeme als Hitzeschutz eingesetzt werden
sollen. Bei Hitzeeinwirkung entsteht, wie von Wassergläsern bekannt, ein
feinporiger Schaum, der isolierend wirkt. Eine ausreichende Isolierwirkung, wie
sie z. B. im Brandfalle gefordert wird (siehe z. B. DIN 4102), läßt sich wiederum
nur durch sehr dicke Füllungen oder Mehrscheibenaufbauten realisieren, was ein
sehr hohes Gewicht des Systems bedingt und damit dessen Einsatzmöglichkeiten
begrenzt.
Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, Gelsysteme
bereitzustellen, die einen ausreichend hohen Feststoffgehalt bei absoluter Syn
eresefreiheit sowie Schichtdicken (als Hitzeschutz) ermöglichen, die deutlich unter
dem gegenwärtigen Stand der Technik liegen und auch Langzeittransparenz
aufweisen, was besonders bei transparenten Wandungen unabdingbar ist.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man gegenüber Alterungs
erscheinungen stabile, transparente, feste Gelmaterialien herstellen kann, indem
man nanoskalige Partikel anorganischer Feststoffe mit bestimmten organischen
Verbindungen kombiniert, die die für die Synerese verantwortlichen Gruppen
voneinander abschirmen, gleichzeitig aber ihrerseits die ausreichend starken
Bindungskräfte aufbauen, die für die Ausbildung eines mechanisch stabilen
Gelkörpers notwendig sind.
Durch die Verwendung von Partikeln im nm-Bereich ist die Lichtstreuung so
klein, daß ausreichend Transparenz gewährleistet werden kann. Außerdem wird
die Matrixstruktur an der Grenzfläche zum Partikel verändert und spielt, bedingt
durch ihren hohen Anteil, für die Gesamteigenschaften des Systems eine
entscheidende Rolle.
Somit kann man unter Anwendung des oben beschriebenen Prinzips Synerese
stabile, feste und farblose Nanokomposit-Gele herstellen, wenn man anorganische
(vorzugsweise oxidische) Partikel in Anwesenheit geeigneter Substanzen
dispergiert, die zum einen Synerese-aktive Gruppen der kolloidalen Partikel
schützen und zum anderen dennoch eine gewisse Vernetzung der Partikel
bewirken.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Nanokomposit für
thermische Isolierzwecke, der erhältlich ist durch Vereinigen von
- (A) mindestens 35 Masse-% nanoskaliger, gegebenenfalls oberflächenmodifi zierter Teilchen aus anorganischer Verbindung;
- (B) 10-60 Masse-% Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen, die mit Oberflächengruppen der nanoskaligen Teilchen (A) reagieren und/oder wechselwirken können;
- (C) 1-40 Masse-% Wasser und/oder organischem Lösungsmittel, das keine oder
nur eine der unter (B) definierten funktionellen Gruppen aufweist;
wobei sich die obigen Prozentangaben auf die Summe der Komponenten (A), (B) und (C) beziehen; sowie - (D) 0-10 Masse-%, bezogen auf den Nanokomposit, an Zusatzstoffen.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem soeben definierten Nanokomposit um ein
transparentes Material, das im fertigen Zustand als starres (erstarrtes) festes Gel
vorliegt.
Im folgenden werden die den erfindungsgemäßen Nanokomposit aufbauenden
Materialien näher beschrieben.
Bei der Komponente (A) handelt es sich um nanoskalige Teilchen aus an
organischer Verbindung. Unter "nanoskaligen Teilchen" werden in der vor
liegenden Beschreibung und den Ansprüchen Teilchen mit einer (durchschnitt
lichen) Teilchengröße von bis zu 200 nm, vorzugsweise bis zu 100 nm und
insbesondere bis zu 50 nm verstanden. Eine besonders bevorzugte Teilchengröße
liegt im Bereich von 1-20 nm. Diese Teilchen werden zur Herstellung des
Nanokomposits in einer Menge von mindestens 35, vorzugsweise mindestens 40
und insbesondere mindestens 45 Masse- %, bezogen auf die Komponenten (A), (B)
und (C), eingesetzt.
Im allgemeinen handelt es sich bei diesen Teilchen um Teilchen aus oxidischen
anorganischen Verbindungen, insbesondere von Oxiden der Elemente Aluminium,
Silicium, Phosphor, Bor, Zinn, Zink, Titan, Zirkonium, Wolfram und der Alkali-
und Erdalkalimetalle sowie der Mischoxide aus beliebigen der soeben genannten
Oxide, wobei (Misch-)Oxide von Si, Ai, Ti und/oder Zr bevorzugt werden und
SiO2 und Mischoxide desselben besonders bevorzugt werden. Es können jedoch
auch von Oxiden verschiedene anorganische Verbindungen erfindungsgemäß
eingesetzt werden, wie z. B. Carbide, Nitride, Silicide, Boride und dergleichen.
Diese Teilchen können entweder im fertigen Zustand eingesetzt oder aber auch
durch geeignete (und dem Fachmann bekannte) Verfahren erst in situ gebildet
werden.
Weiterhin können diese Teilchen gegebenenfalls oberflächenmodifiziert sein. Die
Oberflächenmodifizierung von nanoskaligen (insbesondere oxidischen) Teilchen
ist im Stand der Technik bekannt und z. B. in der DE-A-42 12 633 beschrieben.
Die Komponente (B) des erfindungsgemäßen Nanokomposits dient, wie oben
beschrieben, dazu, die nanoskaligen Teilchen der Komponente (A) zum einen so
voneinander abzuschirmen, daß durch interpartikuläre Reaktionen bedingte
Alterungserscheinungen im Nanokomposit vermieden werden können, und zum
anderen die Teilchen dennoch so stark miteinander verbunden (vernetzt) werden,
daß ein fester, mechanisch stabiler Gelkörper bereitgestellt wird.
Die Komponente (B) macht 10 bis 60 Masse-%, bezogen auf die Komponenten
(A), (B)und (C) des erfindungsgemäßen Nanokomposits, aus. Vorzugsweise wird
die Komponente (B) in einer Menge von 15 bis 45 und insbesondere 20 bis 35
Masse-% eingesetzt, wobei 20 bis 30 Masse-% Komponente (B) besonders
bevorzugt sind.
Bei der Komponente (B) handelt es sich um eine oder mehrere, vorzugsweise
eine, Verbindung (vorzugsweise organischer oder anorganisch/organischer Natur)
mit mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei (und meist weniger als 50),
funktionellen Gruppen, die mit an der Oberfläche der nanoskaligen Teilchen (A)
vorhandenen Oberflächengruppen reagieren und/oder wechselwirken können. Bei
den Oberflächengruppen der nanoskaligen Teilchen (A) handelt es sich entweder
um solche, die aufgrund des die Teilchen aufbauenden anorganischen Materials
vorhanden sind (z. B. Hydroxylgruppen) oder um solche, die durch eine Ober
flächenmodifizierung dieser anorganischer Teilchen auf der Teilchenoberfläche im
Nachhinein vorgesehen wurden.
Bei der Reaktion der funktionellen Gruppen der Verbindungen der Komponente
(B) mit den Oberflächengruppen der nanoskaligen Teilchen (A) kann es sich um
eine herkömmliche Reaktion unter Ausbildung von kovalenten oder ionischen
Bindungen bzw. Komplexbindungen handeln. Lediglich beispielhaft sei hier die
Kondensationsreaktion von Hydroxylgruppen unter Wasserabspaltung oder die
Reaktion zwischen Hydroxylgruppe und Carboxylgruppe erwähnt. Unter
"Wechselwirkung" wird im vorliegenden Zusammenhang jede Wechselwirkung
zwischen den funktionellen Gruppen der Verbindungen (B) mit den Oberflächen
gruppen der nanoskaligen Teilchen (A) verstanden, die dazu führt, daß sich die
funktionellen Gruppen der Verbindungen (B) und die Oberflächengruppen der
nanoskaligen Teilchen (A) bevorzugt in permanenter unmittelbarer Nachbarschaft
zueinander befinden, ohne daß eine der oben erwähnten (kovalenten, ionischen
oder koordinativen) Bindungen zu beobachten ist. In diesem Zusammenhang seien
Wasserstoffbrückenbindungen und von der Waals- oder Donor-Akzeptor-
Wechselwirkungen als Beispiele genannt.
Vorzugsweise handelt es sich bei den funktionellen Gruppen der Verbindungen
(B) um solche, die aus -OH (einschließlich -Si-OH), -SH, -NH2, -NHR, -NR2
(einschließlich -CONH2, -CONHR, -CONR2), -NR3⁺X⁻, -COOH, -COOR, -COR,
-SiOR und -CSR ausgewählt sind. Selbstverständlich kann eine Verbindung (B)
zwei (oder mehr) identische funktionelle Gruppen oder voneinander verschiedene
funktionelle Gruppen aufweisen. Weiterhin kann es sich bei einer oder den
funktionellen Gruppe(n) z. B. auch um eine (aktivierte) C-C-Doppelbindung
handeln (z. B. einer (Meth)acryl-Verbindung).
In den soeben angegebenen Formeln steht R für eine gegebenenfalls substituierte
Kohlenwasserstoffgruppe, z. B. eine Alkyl-, Aryl-, Alkenyl-, Alkaryl- und
Aralkyl-Gruppe, mit vorzugsweise bis zu 20, insbesondere bis zu 10, Kohlenstoff
atomen, wie z. B. Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Vinyl, Allyl, Phenyl, Benzyl,
Tolyl und Naphthyl. Sind in einer Gruppe zwei oder mehr Reste R vorhanden,
können diese gleich oder verschieden sein. Vorzugsweise steht R für eine C1-4-
Alkylgruppe. X steht für ein anorganisches oder organisches Anion wie
beispielsweise Halogenid (insbesondere Chlorid, Bromid und Iodid), Sulfat,
Nitrat, Phosphat, Hydroxid, Formiat, Acetat, Propionat und Oxalat.
Bevorzugte Verbindungsklassen für die Komponente (B) sind Polyole, Alkanol
amine, Polyamine, Polytetraalkylammoniumsalze und Mischungen davon. Polyole
mit 3 oder mehr Hydroxylgruppen werden besonders bevorzugt.
Konkrete Beispiele für Verbindungen (B), die erfindungsgemäß eingesetzt werden
können, sind Glycerin, Ethylenglykol, Polyethylenglykol, Trimethylolpropan,
Pentaerythrit, Sorbit, Polyvinylalkohol, Monoethanolamin, Diethanolamin, Tri
ethanolamin, Ethylendiamin, Diethylentriamin, Polytetraalkylammoniumhaloge
nide (insbesondere Polytetramethylammoniumchlorid und -bromid), (Meth)acryl-
Säure, (Meth)acrylamid und Mischungen dieser Verbindungen. Unter diesen
Verbindungen sind Glycerin, Sorbit und Pentaerythrit bevorzugt. Glycerin ist
besonders bevorzugt.
Selbstverständlich sollte es sich bei der Komponente (B) um eine Verbindung
handeln, die entweder bei Raumtemperatur flüssig ist oder zumindest in
Komponente (C) ausreichend löslich ist.
Die erfindungsgemäß eingesetzte Komponente (C) wird in einer Menge von
1-40 Masse-%, vorzugsweise 10-35 Masse-% und insbesondere 15-30 Masse-%
eingesetzt. Ein besonders bevorzugter Bereich für die Komponente (C) ist 20-25
Masse-%.
Die Komponente (C) kann aus Wasser, einem oder mehreren organischen
Lösungsmitteln oder aus Wasser und einem oder mehreren mit Wasser mischbaren
organischen Lösungsmitteln bestehen. Vorzugsweise besteht sie zu mindestens 50
Masse-% und insbesondere zu mindestens 90 Masse-% aus Wasser, wobei die
alleinige Verwendung von Wasser als Komponente (C) besonders bevorzugt wird.
Wird ein organisches Lösungsmittel als Komponente (C) oder als Bestandteil
davon eingesetzt, weist es maximal eine der für die Komponente (B) definierten
funktionellen Gruppen auf.
Als für die Komponente (C) geeignete Lösungsmittel wären beispielsweise zu
nennen Monoalkohole (z. B. mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise
Methanol, Ethanol und Propanol), Monocarbonsäuren (mit vorzugsweise 1 bis 4
Kohlenstoffatomen wie beispielsweise Ameisensäure, Essigsäure und Propion
säure), Carbonsäureanhydride (wie beispielsweise Essigsäureanhydrid), Ester
(vorzugsweise mit insgesamt 2 bis 6 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise
Essigsäureethylester), Ether (vorzugsweise mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen wie
beispielsweise Dimethylether und Diethylether), Monoamine (primär, sekundär
und tertiär mit vorzugsweise bis zu 6 Kohlenstoffatomen, z. B. Diethylamin und
Triethylamin), Monomercaptane (wie beispielsweise Ethanthiol und Propanthiol).
Selbstverständlich können auch Mischungen aus Verbindungen, die demselben
Verbindungstyp angehören (z. B. zwei Alkohole), oder unterschiedlichen
Verbindungstypen angehören, eingesetzt werden. Besonders bevorzugte organische
Lösungsmittel zur Verwendung als bzw. in Komponente (C) sind Alkanole wie
beispielsweise Methanol und Ethanol.
Die Komponente (D), die fakultativ zur Herstellung des erfindungsgemäßen
Nanokomposits verwendet wird, wird in einer Menge von maximal 10 Masse-%,
vorzugsweise maximal 5 Masse-% und insbesondere maximal 3 Masse-%,
bezogen auf den gesamten Nanokomposit, eingesetzt. Vorzugsweise wird die
Komponente (D) nicht verwendet. Wenn die Komponente (D) Verwendung findet,
bestehen die Zusatzstoffe aus den für derartige Zwecke üblichen Zusatzstoffen wie
beispielsweise üblichen Stabilisatoren für die Komponente (A), Harnstoff,
Metallkolloiden, Farbstoffen (z. B. Phthalocyanin-Farbstoffen, photochromen oder
thermochromen Farbstoffen, usw.).
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Nanokomposits kann z. B. einfach in der
Weise erfolgen, daß man die Komponenten (A), (B) und (C) (sowie gegebenen
falls (D)) in beliebiger Reihenfolge (und vorzugsweise bei Umgebungstemperatur)
miteinander vereinigt und mischt.
Soll der Nanokomposit z. B. als Füllung für Isolierglasscheiben verwendet werden,
wird er vorzugsweise möglichst bald nach der Vereinigung der Komponenten (A)
bis (D) in den dafür vorgesehenen Hohlraum eingefüllt und dann darin aushärten
(zu einem Gel erstarren) gelassen. Der Aushärtungsvorgang kann bei Raumtempe
ratur erfolgen, wird jedoch bei erhöhter Temperatur (z. B. bis zu 80°C) stark
beschleunigt.
Experimentell wurde gefunden, daß der erfindungsgemäße Nanokomposit einen
mechanisch stabilen, transparenten und harten Gelkörper bereitstellen kann, der
selbst nach mehr als 60 Tagen Schnellalterungstest bei 80°C (Abschätzung für 10
Jahre Garantiezeit) keine der bekannten Synerese-Erscheinungen wie Blasen,
Trübung, Schrumpfung oder Phasentrennung zeigt und beim Erhitzen ein dichtes,
feinporiges Gefüge ergibt, das einen ausgezeichneten Hitzeschutz gewährleistet.
So kann beispielsweise in einer herkömmlichen Isolierglasanordnung mit 5 mm
dicken, thermisch vorgespannten Scheiben bei einer Gelfüllung von nur 8 mm
Dicke eine Brandschutzwirkung entsprechend der Klassifizierung F-30 erreicht
werden, was durch Gele des Standes der Technik nur mit Mehrscheibenanord
nungen bzw. Gelfüllungen von 12 bis 15 mm Dicke erreicht werden kann.
Weiter zeigt zumindest ein Teil der erfindungsgemäßen Nanokomposite ein
thermotropes Verhalten (bedingt durch reversible Agglomeration der nanoskaligen
Teilchen (A) zu lichtstreuenden größeren Teilchen bei Erwärmung, die zu einer
Weißfärbung der Nanokomposite führt). Dies bedeutet einen zusätzlichen Beitrag
zum Brandschutz, da der Durchtritt von Strahlungswärme durch den Nanokom
posit hierdurch ver- bzw. behindert wird.
Der erfindungsgemäße Nanokomposit kann auf vielen Gebieten eingesetzt werden,
z. B. als Füllung von Hohlräumen zwischen Bauteilen aus Glas (insbesondere
transparenten Isolierglasanordnungen) oder Kunststoff, Metall, Holz, Gipskarton,
Fermacel, Preßspan, Keramik, Natur- oder Kunststein sowie in Elektrokabeln zu
Brandschutzzwecken. Er kann auch als Beschichtungsmasse für Bauteile eingesetzt
werden und eignet sich zur Herstellung thermisch und mechanisch stabiler
Schäume in Form von z. B. Schüttgut oder Formteilen.
Der vorliegende Nanokomposit kann auch im Gemisch mit Pigmenten oder
(organischen oder anorganischen, z. B. faser-, pulver- oder plättchenförmigen)
gröberen, nicht-nanoskaligen Zuschlagstoffen wie beispielsweise Glimmerpigmen
ten, Eisenoxiden, Holzmehl, Glasfasern, Metallfasern, Kohlefasern, Sanden,
Tonen und Bentonit verwendet werden., wenn auf die Transparenz des dadurch
herstellbaren Materials kein Wert gelegt wird.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung.
10 kg nanoskaliges SiO2 (Aerosil OX 50 der Firma Degussa), 8,5 kg Glycerin
und 7,9 kg Wasser werden mit einer Dissolverscheibe zu einem milchig weißen
Sol homogenisiert. Der resultierenden Mischung werden 4,15 kg KOH (Rest
wassergehalt 15 Masse-%) unter intensivem Rühren zugegeben. Anschließend
wird evakuiert, bis die Mischung siedet, und nach 10 Minuten wird die Mischung
in eine Isolierglasanordnung mit einem Scheibenabstand von 9 mm eingefüllt.
Nach wenigen Stunden erstarrt die Mischung zu einem transluzenten Gel, welches
nach einer thermischen Behandlung bei 80°C für 4 bis 8 Stunden wasserklar und
transparent wird. Die endgültige Zusammensetzung ist wie folgt: 28,8 Masse-%
Wasser, 28,8 Masse-% Glycerin und 42,4 Masse-% Kaliumsilikat.
Mit dieser Mischung wurde ein Brandversuch mit Holzplatten durchgeführt. Selbst
durch Beflammung mit einem 1300°C heißen Brenner konnte der Schaum nicht
in kurzer Zeit geschmolzen werden, sondern isolierte gegen diese hohe
Temperatur.
Wird die Masse in eine Isolierglasanordnung mit 5 mm dicken, vorgespannten
Scheiben und 8 mm Scheiben-Zwischenraum gefüllt, so wird bei einem Brandtest
nach DIN 4102 die Klassifizierung F-30 erreicht. Handelsübliche Gele benötigen
dafür 12-15 mm gelgefüllten Scheibenzwischenraum und sind entsprechend
schwerer und unhandlicher.
10 kg nanoskaliges SiO2 (Aerosil OX 50) werden in ein Gemisch aus 8,0 kg
Glycerin, 0,5 kg Pentaerythrit und 5 kg Wasser eingerührt und mit einer
Dissolverscheibe zu einem milchig weißen Sol homogenisiert. Man erhält eine
Dispersion von polyolmodifizierten SiO2-Nanopartikeln. Parallel dazu werden 4,15
kg Kaliumhydroxidplätzchen (Restwassergehalt 15 Masse-%) in 2,9 kg Wasser
gelöst. Zur Ausbildung des gelartigen Nanokomposits wird die SiO2-Dispersion
mit der KOH-Lösung unter Kühlen intensiv vermischt, entgast und in eine
Isolierglasordnung eingefüllt. Innerhalb von einigen Stunden härtet die Masse von
selbst zu einem transluzenten Gel aus. Der Gelierungsvorgang kann durch Wärme
stark beschleunigt werden und führt nach ca. 4-8 Stunden zu klaren Gelen, die
bedingt durch die im Vergleich zu Beispiel 1 höhere Zahl von OH-Gruppen in der
Verbindung B (4 gegenüber 3) und die daraus resultierende stärkere Partikelver
netzung härter als die in Beispiel 1 erhaltenen sind.
Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch wurden anstelle von 0,5 kg Pentaerythrit 0,5
kg Sorbit eingesetzt. Es wurden im wesentlichen dieselben Ergebnisse wie in den
Beispielen 1 und 2 erhalten (mit Ausnahme einer noch größeren Härte der Gele
als in Beispiel 2).
Claims (14)
1. Nanokomposit für thermische Isolierzwecke, erhältlich durch Vereinigen
von
- (A) mindestens 35 Masse-% nanoskaliger Teilchen aus anorganischer Verbindung;
- (B) 10-60 Masse-% Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen, die mit Oberflächengruppen der nanoskaligen Teilchen (A) reagieren und/oder wechselwirken können;
- (C) 1-40 Masse-% Wasser und/oder organisches Lösungsmittel, das
keine oder nur eine der unter (B) definierten funktionellen Gruppen
aufweist;
wobei sich die obigen Prozentangaben auf die Summe der Komponenten (A), (B) und (C) beziehen; sowie - (D) 0-10 Masse-%, bezogen auf den Nanokomposit, an Zusatzstoffen.
2. Nanokomposit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens 40
Masse-% Komponente (A).
3. Nanokomposit nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch 15-45 und
insbesondere 20-35 Masse-% Komponente (B).
4. Nanokomposit nach irgendeinem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch
10-35 und insbesondere 15-30 Masse-% Komponente (C).
5. Nanokomposit nach irgendeinem der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet durch
0-5 und insbesondere 0-3 Masse-% Komponente (D).
6. Nanokomposit nach irgendeinem der Ansprüche 1-5, dadurch gekenn
zeichnet, daß Komponente (A) nanoskalige Teilchen von Oxiden der
Elemente Al, Si, P, B, Sn, Zn, Ti, Zr, W und/oder der Alkali- und
Erdalkalimetalle und von entsprechenden Mischoxiden und insbesondere
von (Misch)oxiden von Si, Al, Ti und/oder Zr umfaßt.
7. Nanokomposit nach irgendeinem der Ansprüche 1-6, dadurch gekenn
zeichnet, daß Komponente (B) eine oder mehrere Verbindungen ein
schließt, die über mindestens 2 und vorzugsweise mindestens 3 funktio
nelle Gruppen verfügen, die aus -OH, -SH, -NH2, -NHR, -NR2,
-NR3⁺X⁻, -COOH, -COOR, -COR, -SiOR, -CSR und beliebigen Kom
binationen davon ausgewählt sind, wobei die Reste R identische oder
verschiedene, gegebenenfalls substituierte Kohlenwasserstoffgruppen
darstellen und X für ein anorganisches oder organisches Anion steht.
8. Nanokomposit nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß Komponente (B) aus Polyolen, Alkanolaminen,
Polyaminen, Polytetraalkylammoniumsalzen und Mischungen davon
ausgewählt ist.
9. Nanokomposit nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß Komponente (B) aus Glycerin, Ethylenglykol,
Polyethylenglykol, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Sorbit, Polyvinyl
alkohol, Monoethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Ethylendi
amin, Diethylentriamin, Polytetraalkylammoniumhalogeniden, (Meth)acryl
säure, (Meth)acrylamid und Mischungen davon ausgewählt ist.
10. Nanokomposit nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß Komponente (C) zu mindestens 50 und vorzugsweise
mindestens 90 Masse-% aus Wasser besteht.
11. Nanokomposit nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel für Komponente (C) aus
Monoalkoholen, Monocarbonsäuren, Carbonsäureanhydriden, Estern,
Ethern, Monoaminen, Monomercaptanen und beliebigen Mischungen davon
ausgewählt ist.
12. Nanokomposit nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11 in Form eines
erstarrten, vorzugsweise transparenten Gels.
13. Verwendung des Nanokomposits nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12
für Brandschutzzwecke, insbesondere als Füllung von Hohlräumen
zwischen Bauteilen.
14. Verwendung nach Anspruch 13 zur Herstellung von transparenten
Isolierglasanordnungen.
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