耐火复合结构体.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104245302 A (43)申请公布日 2014.12.24 C N 1 0 4 2 4 5 3 0 2 A (21)申请号 201380017656.8 (22)申请日 2013.03.27 61/618,044 2012.03.30 US B32B 5/22(2006.01) B32B 9/04(2006.01) B32B 17/06(2006.01) C08J 9/36(2006.01) (71)申请人陶氏环球技术有限责任公司 地址美国密歇根州 (72)发明人金东奎 C.韩 R.C.希斯林斯基 G.瓦伊罗 L.博图塞利 (74)专利代理机构北京市嘉元知识产权。

2、代理事 务所(特殊普通合伙) 11484 代理人张永新 (54) 发明名称 耐火复合结构体 (57) 摘要 耐火复合结构体。作为实例，耐火复合结构体 可以具有泡沫材料、粘附在泡沫材料上的地聚合 物热保护层和粘附在地聚合物层上的面层。该地 聚合物热保护层可以由具有在1.0:0.1-1.0:3.3 范围内的硅:铝摩尔比的地聚合物前体固化形 成。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.09.28 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US2013/034118 2013.03.27 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/148846 EN 2013.10.。

3、03 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书12页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书12页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104245302 A CN 104245302 A 1/2页 2 1.耐火复合结构体，包括： 泡沫材料； 粘合到该泡沫材料上的地聚合物热保护层；和 粘合到该地聚合物层上的面层。 2.权利要求1的结构体，其中该地聚合物热保护层是由具有在1.0:0.1-1.0:3.3范围 内的硅:铝摩尔比的地聚合物前体固化形成的。 3.权利要求2的结构体，其中该地聚合物前体包括铝硅酸盐反应物和碱活化剂。 4.权利要求3。

4、的结构体，其中该铝硅酸盐反应物选自由煤飞灰、煅烧粘土、冶金矿渣及 其组合构成的组。 5.权利要求4的结构体，其中煤该飞灰选自由F级煤飞灰、C级煤飞灰及其组合构成的 组。 6.权利要求3的结构体，其中该碱活化剂包括硅酸钠。 7.权利要求6的结构体，其中该碱活化剂包括选自由氢氧化钠、氢氧化钾及其组合构 成的组的碱性氢氧化物。 8.权利要求1-7中任一项的结构体，其中该泡沫材料是热固性泡沫体。 9.权利要求8的结构体，其中该热固性泡沫体是聚异氰脲酸酯泡沫体或聚氨酯泡沫 体。 10.权利要求1-9中任一项的结构体，其中该地聚合物热保护层具有0.5毫米-100毫 米的厚度。 11.权利要求1-10中任一。

5、项的结构体，其中该泡沫材料具有5毫米-300毫米的厚度。 12.权利要求1-11中任一项的结构体，其中该地聚合物热保护层包括集料。 13.权利要求12的结构体，其中该集料为该地聚合物热保护层总重量的大于0wt到 70wt。 14.权利要求13的结构体，其中该集料是砂。 15.耐火复合结构体，包括： 位于第一面层和第二面层之间的泡沫材料； 位于泡沫材料和第一面层材料之间的第一地聚合物热保护层，其中该第一地聚合物热 保护层是由具有在1.0:0.1-1.0:3.3范围内的硅:铝摩尔比的地聚合物前体固化形成的； 和 位于该泡沫材料和第二面层之间的第二地聚合物热保护层。 16.权利要求15的结构体，其中。

6、该第一地聚合物热保护层是由具有铝硅酸盐反应物、 碱活化剂和连续介质的地聚合物前体固化形成的。 17.权利要求16的结构体，其中该铝硅酸盐反应物为组合物重量的20wt-80wt，碱 活化剂为组合物重量的20wt-80wt，连续介质为组合物重量的20wt-80wt，使得该 铝硅酸盐反应物的重量百分比、碱活化剂的重量百分比和连续介质的重量百分比之和为组 合物重量的100wt。 18.权利要求16-17中任一项的结构体，其中该铝硅酸盐反应物选自由煤飞灰、煅烧粘 土、冶金矿渣及其组合构成的组，且该碱活化剂包括硅酸钠。 19.权利要求15-18中任一项的结构体，进一步包括位于第一地聚合物热保护层和第 权 。

7、利 要 求 书CN 104245302 A 2/2页 3 三地聚合物热保护层之间的第二泡沫材料。 20.权利要求15-19中任一项的结构体，进一步包括位于第二地聚合物热保护层和第 四地聚合物热保护层之间的第三泡沫材料。 权 利 要 求 书CN 104245302 A 1/12页 4 耐火复合结构体 发明领域 0001 本发明总的来讲涉及耐火复合结构体，更特别地涉及具有泡沫材料和地聚合物热 保护层的耐火复合结构体。 背景技术 0002 地聚合物是无机聚合物。地聚合物可以由地聚合物前体(例如铝硅酸盐氧化物和 碱金属硅酸盐)反应生成。可以使用工业副产物(例如飞灰、尾矿和/或铝土矿残渣)形 成一些地聚。

8、合物。 0003 地聚合物已经用于多种应用。与一些其他材料相比，地聚合物在以下方面可以是 有利的：地聚合物可以使用目前作为废物处理的副产物来提供有用的和有价值的产品；和 /或地聚合物可以改进与建筑材料市场交叉的产品特征。地聚合物的其他用途也是适宜的。 0004 发明概述 0005 本发明提供了耐火复合结构体，其具有：泡沫材料；粘合到泡沫材料上的 地聚合物热保护层；和粘合到地聚合物层上的面层。该地聚合物热保护层由具有在 1.0:0.1-1.0:3.3范围内的硅:铝摩尔比的地聚合物前体固化形成。 0006 本发明提供了耐火复合结构体，其具有：位于第一面层和第二面层之间的泡沫材 料；位于泡沫材料和第。

9、一面层之间的第一地聚合物热保护层，其中该第一地聚合物热保护 层是由具有在1.0:0.1-1.0:3.3范围内的硅:铝摩尔比的地聚合物前体固化形成的；和位 于该泡沫材料和第二面层之间的第二地聚合物热保护层。 0007 上面的发明概述并不意于描述各公开的实施方案或本发明的每种实施方式。本发 明后面更特别地提供了示例性实施方案的实例。在整个申请的几个位置，通过列举实例提 供指导，该实例可以以各种组合使用。在各种情况中，所列举的名单仅用作代表性的组，不 应当被解释为穷举的名单。 0008 附图简述 0009 图1A示例了依照本发明的多种实施方式的耐火结构的一部分。 0010 图1B是沿图1A的切割线1。

10、A-1A所取的图1A的横截面视图。 0011 图2是依照本发明的多种实施方式的耐火复合结构体的横截面视图。 0012 图3是依照本发明的多种实施方式的耐火复合结构体的横截面视图。 0013 发明详述 0014 此处描述了具有泡沫材料、地聚合物热保护层和面层的耐火复合结构体。与其他 面板方法(例如不具有地聚合物热保护的面板)相比，本发明的实施方式可以提供提高的 耐火性。此外，与其他面板方法(例如具有由与此处公开的耐火复合结构体的地聚合物热 保护层所用的地聚合物前体组合物不同的组合物形成的地聚合物层的面板)相比，本发明 的实施方式可以提供提高的耐火性。例如，该地聚合物热保护层可以由具有1.0:0.。

11、1 to 1.0:3.3的硅:铝摩尔比的地聚合物前体组合物形成。令人惊奇的是，与由具有其他硅:铝 摩尔比的组合物形成的其他地聚合物相比，具有1.0:0.1 to 1.0:3.3的硅:铝摩尔比的地 说 明 书CN 104245302 A 2/12页 5 聚合物前体组合物形成的地聚合物(例如，地聚合物热保护层)可以具有提高的强度和/ 或耐火性。 0015 此处公开的耐火复合结构体可以用于多种应用。例如，该耐火复合结构体可以用 作结构绝缘面板。结构绝缘面板可以用作建筑材料。结构绝缘面板可以包括夹在第一面层 和第二面层(例如结构板的两层)之间的泡沫材料(例如刚性泡沫体层)。该结构板可以 是有机和/或无。

12、机的。例如，在其他类型的板中，该结构板可以是金属、金属合金、石膏、胶 合板及其组合。 0016 结构绝缘面板可以用于多种不同的应用，例如砌墙、盖屋顶和/或铺地板。结构绝 缘面板可以用于例如商业建筑、居住建筑和/或货运集装箱中。与其他不使用结构绝缘面 板的建筑物或集装箱相比，结构绝缘面板可以有助于提高使用该面板的建筑物和/或集装 箱的能量效率。 0017 结构绝缘面板具有适宜的稳定性和耐久性质。例如，结构绝缘面板可以维持使用 该面板的建筑物或集装箱的整个可用寿命。然后，该面板可以重复利用或回收。 0018 在以下本公开的发明详述中，参照构成其一部分的附图，且附图是通过示例本发 明的一种或多种实施。

13、方式可如何实施的方式显示的。这些实施方式描述地充分详细以能使 本领域普通技术人员实施本发明的实施方式，且应当认识到也可以使用其他实施方式且在 不脱离本发明的范围的情况下可以进行方法的、电的和/或结构的改变。 0019 此处的附图遵循以下编号惯例，其中一个或多个首位数相当于附图编号，剩余的 数字识别附图中的要素或组件。不同图之间类似的要素或组件可以通过使用类似的数字识 别。例如，104可以表示图1A中的要素“4”，类似的要素在图2中可以表示为204。包括伴 随数字的要素也可以不参照特定的附图表示。例如，“要素4”在说明书中可以不参照特定 的附图表示。 0020 图1A示例了依照本发明的多种实施方。

14、式的耐火复合结构体102的一部分。对于各 种应用，在其他参考用语中，此处公开的耐火结构可以称作夹心面板、结构绝缘面板或自支 撑绝缘面板。该耐火复合结构体102是复合建筑材料，其可以用于多种应用。该耐火复合 结构体102可以包括泡沫材料104、第一面层106、第二面层108和地聚合物热保护层110。 0021 图1B是沿图1A的切割线1A-1A所取的图1A的横截面视图。如图1B中所示例， 该包括地聚合物112的地聚合物热保护层110可以粘合到泡沫材料104上。 0022 该泡沫材料104可以是热固性泡沫体，例如已经通过不可逆反应形成为固化状态 的聚合泡沫体。在其他热固性泡沫体中，该泡沫材料104。

15、可以是聚异氰脲酸酯泡沫体、聚氨 酯泡沫体、酚醛泡沫体及其组合。作为实例，该泡沫材料104可以是刚性聚氨酯/聚异氰脲 酸酯(PU/PIR)泡沫体。聚异氰脲酸酯泡沫体可以通过多元醇(例如聚酯多元醇)和异氰酸 酯(例如亚甲基二苯基二异氰酸酯和/或聚(亚甲基二苯基二异氰酸酯)反应生成，其中 异氰酸酯基团的当量数大于异氰酸酯反应性基团的，化学计量过量转化为异氰脲酸键，例 如该比例可以大于1.8。聚氨酯泡沫体可以通过多元醇(例如聚酯多元醇或聚醚多元醇) 和异氰酸酯(例如亚甲基二苯基二异氰酸酯和/或聚(亚甲基二苯基二异氰酸酯)反应 生成，其中异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团的当量数之比小于1.8。酚醛泡沫体。

16、可以通 过酚(例如苯酚)和醛(例如甲醛)反应生成。该泡沫材料104的形成也可以包括使用发 泡剂、表面活性剂和/或催化剂。 说 明 书CN 104245302 A 3/12页 6 0023 该泡沫材料104可以具有5毫米-300毫米的厚度105。此处包括和公开了包括从 5毫米到300毫米的所有单一数值和子范围，例如该泡沫材料可以具有从5毫米、7.5毫米 或10毫米的下限到300毫米、250毫米或200毫米的下限的厚度。例如，该泡沫材料可以具 有5毫米-300毫米、7.5毫米-250毫米或10毫米-200毫米的厚度。 0024 如图1B中所示例，该泡沫材料104位于该耐火复合结构体102的第一面层。

17、106和 第二面层108之间。该第一面层106和第二面层108可以是适用于复合建筑材料的材料。 例如，依照本发明的多种实施方式，在其他材料中，第一面层106和第二面层108各自可以 独立地由铝、钢、不锈钢、铜、玻璃纤维增强的塑料、石膏或其组合形成。第一面层106和第 二面层108可以各自独立地具有0.05毫米-25.00毫米的厚度。此处包括和公开了包括从 0.05毫米到25.00毫米的所有单一数值和子范围，例如该第一面层106和第二面层108可 以各自独立地具有从0.05毫米、0.10毫米或0.20毫米的下限到25.00毫米、20.00毫米或 15.00毫米的上限的厚度。例如，该第一面层106。

18、和第二面层108可以各自独立地具有0.05 毫米-25.00毫米、0.10毫米-20.00毫米或0.20-15.00毫米的厚度。 0025 依照本发明的多种实施方式，该地聚合物热保护层110可以由地聚合物前体(例 如在地聚合物前体组合物中包括的地聚合物前体)固化形成。地聚合物前体可以与其他地 聚合物前体反应生成地聚合物112。 0026 地聚合物前体组合物可以包括铝硅酸盐反应物。该铝硅酸盐反应物是地聚合物前 体。该铝硅酸盐反应物是铝硅酸盐。铝硅酸盐是包括铝原子、硅原子和氧原子的化合物。该 铝硅酸盐反应物可以选自由飞灰、煅烧粘土、冶金矿渣及其组合构成的组。 0027 飞灰是煤燃烧形成的副产物。例。

19、如，发电厂用锅炉可以燃烧煤粉并生成飞灰。飞灰 的结构、组成和其他性质可以取决于煤的组成和形成飞灰的燃烧方法。American Society for Testing and Materials(ASTM)C618标准认可了飞灰的不同等级，例如C级飞灰和F级 飞灰。C级飞灰可以由木质素或次烟煤燃烧生成。F级飞灰可以由无烟煤或烟煤燃烧生成。 对于一种或多种实施方式，该飞灰可以选自由F级飞灰、C级飞灰及其组合构成的组。 0028 此处所用的“粘土”表示水合页硅酸铝。粘土可以包括不同量的铁、镁、碱金属 和/或碱土金属。粘土的实例包括但不限于：叶蛇纹石、纤维蛇纹石、利蛇纹石、埃洛石、 高岭石、伊利石、蒙。

20、脱石、蛭石、滑石、坡缕石、叶蜡石、黑云母、白云母、金云母、锂云母、珍珠 云母、海绿石及其组合。粘土可以经过煅烧形成煅烧粘土。该煅烧可以包括将粘土暴露于 500-1000的温度1小时-24小时的时长。 0029 冶金矿渣可以在多个过程中形成，包括使用熔炉的一些过程。例如，冶金矿渣可 以在由铁矿石形成生铁的过程中形成。一些冶金矿渣可以包括27wt-38wtSiO 2 和 7wt-12wtAl 2 O 3 。冶金矿渣还可以包括例如CaO、MgO、Fe 2 O 3 和MnO。 0030 地聚合物前体组合物可以包括碱活化剂。该碱活化剂是地聚合物前体。碱活化包 括硅酸铝和/或与碱金属和/或碱土金属元素的化。

21、合物之间在碱性环境中的反应。对于一 种或多种实施方式，该碱活化剂包括硅酸钠。此处所用的硅酸钠表示包括氧化钠(Na 2 O)和 二氧化硅(SiO 2 )的化合物。硅酸钠可以具有1.0-10.0的SiO 2 /Na 2 O重量比，其中该重量比 表示为SiO 2 的重量除以Na 2 O的重量的商。此处包括和公开了从包括1.0到10.0的所有单 一数值和子范围，例如硅酸钠可以具有在从1.0、1.25或1.5的下限到10.0、8.0或6.0的 上限的范围内的SiO 2 /Na 2 O重量比，其中该重量比表示为SiO 2 的重量除以Na 2 O的重量的商。 说 明 书CN 104245302 A 4/12。

22、页 7 例如，硅酸钠可以具有在1.0-10.0、1.25-8.0或1.5-6.0范围内的SiO 2 /Na 2 O重量比，其中 该重量比表示为SiO 2 的重量除以Na 2 O的重量的商。硅酸钠的实例包括但不限于：正硅酸盐 (Na 4 SiO 4 )、偏硅酸盐(Na 2 SiO 3 )、二硅酸盐(Na 2 Si 2 O 5 )、四硅酸盐(Na 2 Si 4 O 9 )及其组合。该硅 酸钠可以作为固体、溶液或其组合使用。硅酸钠溶液可以包括水。硅酸钠溶液的水可以以 具有该硅酸钠溶液的40wt-75wt的值的量使用，使得该硅酸钠溶液的氧化钠的重量百 分比、二氧化硅的重量百分比和水的重量百分比之和为硅。

23、酸钠溶液的100wt。此处包括和 公开了从包括40到75的所有单一数值和子范围，例如，硅酸钠溶液的水可以在从40wt、 43wt或45wt的下限到75wt、70wt或65wt的上限的范围内，使得该硅酸钠溶液 的氧化钠的重量百分比、二氧化硅的重量百分比和水的重量百分比之和为硅酸钠溶液的 100wt。例如，硅酸钠溶液的水可以在40wt-75wt、43wt-70wt或45wt-70wt 范围内，使得该硅酸钠溶液的氧化钠的重量百分比、二氧化硅的重量百分比和水的重量 百分比之和为硅酸钠溶液的100wt。该碱活化剂可以包括碱性氢氧化物(alkaline hydroxide)。该碱性氢氧化物的实例包括但不限。

24、于氢氧化钠和氢氧化钾。该碱活化剂可 以选自由氢氧化钠、氢氧化钾及其组合构成的组。对于包括碱性氢氧化物的实施方式，该 碱性氢氧化物可以以具有不超过硅酸钠溶液的50wt的值的量使用，使得该该硅酸钠溶液 的氧化钠的重量百分比、二氧化硅的重量百分比和水的重量百分比以及碱性氢氧化物的重 量百分比之和为硅酸钠溶液的100wt。此处包括和公开了从大于0wt到包括50wt的 所有单一数值和子范围，例如碱性氢氧化钠可以在从大于0wt的下限到50wt、45wt 或40wt的上限的范围内使用，使得该该硅酸钠溶液的氧化钠的重量百分比、二氧化硅 的重量百分比和水的重量百分比以及碱性氢氧化物的重量百分比之和为硅酸钠溶液的。

25、 100wt。例如，碱性氢氧化钠可以以具有在大于0wt-50wt、大于0wt-45wt或大 于0wt-40wt的范围内的值的量使用，使得该该硅酸钠溶液的氧化钠的重量百分比、二 氧化硅的重量百分比和水的重量百分比以及碱性氢氧化物的重量百分比之和为硅酸钠溶 液的100wt。 0031 地聚合物前体组合物可以包括连续介质。该连续介质可以包括水。该连续介质可 以用于溶解和/或水解一种或多种地聚合物前体。 0032 对于不同的应用，地聚合物前体组合物可以包括不同量的组分。该铝硅酸盐反应 物可以为组合物重量的20wt-80wt，使得该铝硅酸盐反应物重量百分比、碱活化剂重 量百分比和连续介质重量百分比之和为。

26、组合物重量的100wt。此处包括和公开了从包 括20wt到80wt的所有单一数值和子范围，例如该铝硅酸盐反应物可以在从20wt、 25wt或30wt的下限到80wt、75wt或70wt的上限的范围内。该碱活化剂可以为 组合物重量的20wt-80wt，使得该铝硅酸盐反应物重量百分比、碱活化剂重量百分比 和连续介质重量百分比之和为组合物重量的100wt。此处包括和公开了从包括20wt 到80wt的所有单一数值和子范围，例如该碱活化剂可以在从20wt、25wt或30wt 的下限到80wt、75wt或70wt的上限的范围内。该连续介质可以为组合物重量的 20wt-80wt，使得该铝硅酸盐反应物重量百分。

27、比、碱活化剂重量百分比和连续介质重量 百分比之和为组合物重量的100wt。此处包括和公开了从包括20wt到80wt的所有 单一数值和子范围，例如该连续介质可以在从20wt、25wt或30wt的下限到80wt、 75wt或70wt的上限的范围内。 说 明 书CN 104245302 A 5/12页 8 0033 依照本发明的多种实施方式，该地聚合物前体组合物可以具有1.0:0.1-1.0:3.3 的硅:铝摩尔比。换言之，该地聚合物热保护层是由具有1.0:0.1-1.0:3.3的硅:铝摩 尔比的地聚合物前体固化形成的。此处包括和公开了从包括1.0:0.1到1.0:3.3的硅: 铝摩尔比的所有单一数。

28、值和子范围，例如该地聚合物前体聚合物可以具有在从1.0:0.1、 1.0:0.5或1.0:1.0的下限到1.0:3.3、1.0:3.1或1.0:2.9的上限的范围内的硅:铝摩 尔比。例如，该地聚合物热保护层可以由具有在1.0:0.1-1.0:3.3、1.0:0.5-1.0:3.1或 1.0:1.0-1.0:2.9范围内的硅:铝摩尔比的地聚合物前体固化形成。如上所述，与由具有其 他硅:铝摩尔比的组合物形成的其他地聚合物相比，具有1.0:0.1-1.0:3.3的硅:铝摩尔 比的地聚合物前体组合物形成的地聚合物(例如地聚合物热保护层)可以具有提高的强度 和/或耐火性。尽管不被理论所束缚，我们相信由具。

29、有1.0:0.1-1.0:3.3的硅:铝摩尔比 的地聚合物前体组合物形成的地聚合物形成了三维结构，与此不同的是，一些具有更高硅: 铝比的组合物形成了二维结构。 0034 地聚合物前体组合物可以包括集料(aggregate)。此处所用的集料表示惰性材料， 例如与该地聚合物前体组合物的地聚合物前体基本上不反应的材料。该集料在地聚合反应 过程中保持不受影响。集料的实例包括但不限于：砂、砾石、碎石或其组合。集料可以是颗粒 物，例如离散的个别的颗粒。对于各种应用，该集料可以具有不同的尺寸和/或形状。例如， 该集料可以具有平均直径为0.0625毫米-2.0毫米的粒度分布，如ISO 14688所定义的。 此。

30、处包括和公开了从包括0.0625毫米到2.0毫米的所有单一数值和子范围，例如该集料可 以具有平均直径在从0.0625毫米、0.07毫米或0.08毫米的下限到2.0毫米、1.90毫米或 1.80毫米的上限的范围内的粒度分布。例如，该集料可以具有平均直径在0.0625毫米-2.0 毫米、0.07毫米-1.90毫米或0.08毫米-1.80毫米范围内的粒度分布。依照本发明的多种 实施方式，该集料可以基本上为球形的。然而，实施方式并非限制于此。依照本发明的多种 实施方式，该集料可以是基本上非球形的。基本上非球形的形状的实例包括但不限于：立方 形状、多边形状、细长形状、不规则形状及其组合。对于包括集料的实。

31、施方式，该集料可以以 具有不超过地聚合物热保护层总重量的70wt的值的量使用，其中该地聚合物热保护层的 总重量为铝硅酸盐反应物、碱活化剂、连续介质和集料的重量之和。此处包括和公开了从包 括大于0wt到70wt的所有单一数值和子范围，例如该集料可以在从大于0wt、10wt 或15wt的下限到70wt、65wt或60wt的上限的范围内使用。例如，该集料可以在地 聚合物热保护层中重量的大于0wt-70wt、10wt-65wt或15wt-60wt的范围内 使用，其中该地聚合物热保护层的总重量为铝硅酸盐反应物、碱活化剂、连续介质和集料的 重量之和。与例如其他不包括集料的地聚合物相比，集料可以有助于减少地。

32、聚合物中裂纹 的生成。对于一些应用，地聚合物中的裂纹可以是不适宜的。作为实例，在地聚合物前体组 合物的固化过程中和/或固化完成之后在地聚合物中可形成裂纹。 0035 依照本发明的多种实施方式，该地聚合物前体组合物可以包括另外的组分，在其 他另外的组分中，例如中空硅酸盐材料。中空硅酸盐材料的实例包括但不限于：玻璃球、气 凝胶、煤胞(cenospheres)、沸石、介孔硅酸盐结构及其组合。气凝胶包括由溶胶-凝胶方法 制备的低密度硅酸盐结构。煤胞可以在例如制备飞灰的方法过程中形成。中空玻璃球可以 包括添加剂，例如氧化铝。沸石例如包括天然和合成的氧化铝/硅酸盐，且可以包含金属阳 离子。介孔硅酸盐结构包。

33、括通过在有机模板附近形成二氧化硅而得到，该有机模板在二氧 说 明 书CN 104245302 A 6/12页 9 化硅形成之后可以去除。对于不同的应用，该另外的组分可以以不同的量使用。 0036 如上所述，地聚合物前体组合物可以固化形成地聚合物112(例如地聚合物热保 护层110)。地聚合物112(例如地聚合物热保护层110)可以由式I所示： 0037 (式I) (M) y -(SiO 2 ) z -AlO 2 x wH 2 O 0038 其中各M独立地是元素周期表第1族的阳离子；x是2或更大的整数，且表示聚铝 硅酸盐重复单元的数量；y是有理数或无理数，其选择使得y与x的比值大于0(y/x0)。

34、，且 优选大于0且小于或等于2(0y/x2)；z是1-35的有理数或无理数；且w是有理数或无 理数，使得w与x的比值(w/x)表示水/聚铝硅酸盐重复单元的摩尔比。z表示等于聚铝 硅酸盐中硅原子的摩尔数/铝原子的摩尔数(Si/Al)之比。地聚合物中SiO 2 官能团的分 布可以表征为无规的。因此，z可以是有理数或无理数。除非另外指出，术语“元素周期表” 表示International Union of Pure and Applied Chemistry(IUPAC)公布的版本日期为 2007年8月22日的官方周期表。 0039 地聚合物112(例如地聚合物热保护层110)可以通过在20-150。

35、的温度固化 该地聚合物前体组合物而形成。此处包括和公开了从包括20到150的所有单一数值和 子范围，例如该地聚合物可以通过在从20、25、30的下限到150、140或130的 上限的范围内的温度固化该地聚合物前体组合物而形成。例如，地聚合物112可以通过在 20-150、25-140或30-130的范围内的温度固化该地聚合物前体组合物而形 成。对于各种应用，该地聚合物112可以通过固化该地聚合物前体组合物不同的时长而形 成。该地聚合物112可以通过固化该地聚合物前体组合物例如小于1分钟直到28天的时 间而形成。此处包括和公开了从包括小于1分钟到28天的所有单一数值和子范围，例如该 地聚合物可以。

36、通过固化该地聚合物前体组合物在从小于1分钟、1分钟或5分钟的下限到 28天、24天或20天的上限的范围内的时间而形成。例如，该地聚合物112可以通过固化该 地聚合物前体组合物在从小于1分钟到28天、从1分钟到24天或从5分钟到20天的时间 而形成。对于一种或多种实施方式，该地聚合物前体组合物可以施加到基体上(例如此处 讨论的泡沫材料104和/或面层106、108)上并在其上固化。该地聚合物前体组合物可以 通过各种方法(例如浸渍、喷涂、辊涂、涂抹或另一方法)施加到该基体上。 0040 如图1B中所示例，该包括地聚合物112的地聚合物热保护层110可以通过例如连 接的界面114粘合到泡沫材料104。

37、上。对于一种或多种实施方式，该连接的界面114可以 包括粘合剂材料。该粘合剂材料可以包括交联粘合剂，例如热固性粘合剂。例如，在其他交 联粘合剂中，该粘合剂材料可以包括聚异氰脲酸酯、氨基甲酸酯(例如氨基甲酸酯胶)、环 氧体系或磺化聚苯乙烯。依照本发明的多种实施方式，该粘合剂材料可以将该地聚合物热 保护层110结合到该泡沫材料104上。对于包括粘合剂材料的实施方式，该粘合剂材料可 以以各种量使用，例如以足以将该地聚合物热保护层110粘合到该泡沫材料104上的量使 用。然而，实施方式并非限制于此。对于一种或多种实施方式中，该地聚合物热保护层110 在不使用粘合剂材料的情况下粘合到该泡沫材料104上，。

38、例如该连接的界面114不包括粘 合剂材料。 0041 该地聚合物热保护层110可以具有0.5毫米-100毫米的厚度111。此处包括和公 开了包括从0.5毫米到100毫米的所有单一数值和子范围，例如该地聚合物热保护层110 可以具有从100毫米、80毫米或40毫米的上限到0.5毫米、1毫米或2毫米的下限的厚度 说 明 书CN 104245302 A 7/12页 10 111。例如，该地聚合物热保护层110可以具有0.5毫米-100毫米、1毫米-80毫米或2毫 米-60毫米的厚度111。 0042 如此处所述，与其他面板方法(例如不具有此处公开的地聚合物热保护层110的 面板)相比，该地聚合物热保。

39、护层110可以为耐火复合结构体102提供提高的耐火性。例 如，与不具有地聚合物-气凝胶复合材料层110的面板相比，在暴露于类似的加热时，该地 聚合物热那评级层110可以帮助泡沫材料104接受更少的热能。作为实例，可以通过将材 料(例如耐火复合结构体102)暴露于来自炉子的加热并随后测定在该材料与该炉子相对 的一侧上和/或在该材料的厚度上一定距离处随时间的温度升高量而测定耐火性。与在另 一材料上相应的温度相比，在类似的加热条件下，在该材料上和/或其一部分上达到较低 的温度可以被认为是耐火性的提高。对于一些应用，改变地聚合物热保护层的厚度和/或 引入另外的地聚合物热保护层可以有助于提供提高的耐火性。

40、。 0043 如图1B中所示例，该地聚合物热保护层110可以通过例如第二连接的界面116粘 合到第一面层106上。对于一种或多种实施方式，该连接的界面116可以包括此处讨论的 粘合剂材料。然而，实施方式并非限制于此。对于一种或多种实施方式，该地聚合物热保护 层110在不使用粘合剂材料的情况下粘合到第一面层106上，例如该连接的界面116不包 括粘合剂材料。 0044 再次参照图1B，依照本发明的多种实施方式，该第一面层106可以构造为面向热 源120(在其他热源中，例如火)。在图1B中示出的实例中，热可以从热源120传递给第一 面层106，然后传递给地聚合物热保护层110，然后传递给泡沫材料1。

41、04。将该地聚合物热保 护层110相对于热源120位于泡沫材料104之前可以有助于提供该地聚合物热保护层110 的所需的效能以帮助保护该泡沫材料104和/或为该耐火结构体102提供此处所讨论的提 高的耐火性。 0045 图2是依照本发明的多种实施方式的耐火复合结构体202的横截面视图。如图2 中所示，该耐火复合结构体202可以包括第一地聚合物热保护层210-1和第二地聚合物热 保护层210-2。该第二地聚合物热保护层210-2可以具有与此处所述的地聚合物热保护层 210-1类似的性质。例如，该第二地聚合物热保护层210-2可以通过此处讨论的地聚合物前 体固化形成。 0046 对于一种或多种实施。

42、方式，该第二地聚合物热保护层210-2可以位于泡沫材料 204和第二面层208之间。将第二地聚合物热保护层210-2位于泡沫材料204和第二面层 208之间可以有助于保护该热材料204不受可以从第二面层208传递到泡沫材料204的热 的影响。此外，与在泡沫材料204和第二面层208之间不具有第二地聚合物热保护层210-2 的面板相比，在将第二面层208暴露于热源时，将第二地聚合物热保护层210-2位于泡沫材 料204和第二面层208之间可以有助于在例如第一面层206的表面上提供较低的温度。 0047 图3是依照本发明的多种实施方式的耐火复合结构体302的横截面视图。如图3 中所示，该耐火复合结。

43、构体302可以在泡沫材料304-1和第一面层306之间包括多个地聚 合物热保护层310-1、310-3。尽管图3中所示的实例在泡沫材料304-1和第一面层306之 间包括两个地聚合物热保护层310-1、310-3，但实施方式并非限制于此。例如，该耐火复合 结构体302可以在泡沫材料304-1和第一面层306之间包括3个、4个、5个、6个、7个、8 个、9个、10个或甚至更多个地聚合物热保护层。 说 明 书CN 104245302 A 10 8/12页 11 0048 如图3中所示，该耐火复合结构体302可以在泡沫材料304-1和第二面层308之 间包括多个地聚合物热保护层310-2、310-4。

44、。尽管图3中所示的实例在泡沫材料304-1和 第二面层308之间包括两个地聚合物热保护层310-2、310-4，但实施方式并非限制于此。例 如，该耐火复合结构体302可以在泡沫材料304-1和第二面层308之间包括3个、4个、5个、 6个、7个、8个、9个、10个或甚至更多个地聚合物热保护层。 0049 如图3中所示，该耐火复合结构体302可以包括多个泡沫材料304-1、304-2、 304-3。对于一种或多种实施方式，泡沫材料304-1、304-2或304-3各自分隔开，例如位于两 个地聚合物热保护层之间。尽管图3中所示的实例包括三层泡沫材料304-1、304-2、304-3， 但实施方式并。

45、非限制于此。例如，该耐火复合结构体302可以包括4层、5层、6层、7层、8 层、9层、10层或甚至更多层泡沫材料。 0050 此处公开的耐火复合结构体02可以由多种方法形成。例如，该耐火复合结构体 02可以通过连续方法形成，例如使用双传送带布置的连续层压方法，其中地聚合物热保护 层10的组分可以沉积(例如倾注或喷雾)到第一面层06的表面(其可以是柔性的或刚性 的)上，然后用于形成泡沫材料04的反应混合物可以沉积(例如倾注或喷雾)到正在固化 的地聚合物热保护层组分上，然后可以将第二面层08的表面与该用于形成泡沫材料04的 反应混合物接触。对于各种应用，可以使用其他形成方法。例如，第二地聚合物热保。

46、护层10 的组分可以直接沉积(例如倾注或喷雾)到第二面层08的表面上或可替代地沉积在基体 上，该基体将会把正在固化的地聚合物组合物携带到第二面层的内表面和正在固化的泡沫 形成组合物之间。然后该基体将保留包含在该泡沫体-地聚合物界面处。此外，此处所述的 耐火复合结构体02可以通过不连续的方法形成，包括将地聚合物热保护层的组分沉积(例 如倾注或喷雾)在第一面层06和/或第二面层08上。然后，可以将具有其地聚合物热保 护层的第一和第二面层放在压机中，可以在第一和第二面层06、08之间沉积(例如倾注或 注射)用于形成泡沫材料04的反应混合物。 0051 以上已经以示例而非限制的方式进行了描述。本发明的。

47、各种实施方式的范围包括 本领域技术人员一旦回顾了以上描述就会显而易见的其他应用和/或组分。 实施例 0052 在实施例中，使用了各种术语和材料名称，例如包括以下： 0053 硅酸钠溶液(碱活化剂，52等级的硅酸钠溶液，可获自Occidental Chemical Corporation)；F级飞灰(铝硅酸盐反应物，可获自)；连续介质(去离子水，实 验室制备)；面层(0.3毫米厚的304型不锈钢板)；其他组分(煤胞,CTB150,可获自Ceno Technologies Inc.)。 0054 地聚合物前体组合物 0055 如下制备地聚合物前体组合物。将水(12.5克)和硅酸钠溶液(37.5克)。

48、添加到 容器中并混合。将F级飞灰(162.5克)和硅砂(50.0克)添加到容器的内容物中并用高 剪切混合机以700-900转/分钟(Model L1U08混合机，可获自)混合。该 地聚合物前体组合物具有1.00:2.68的硅:铝摩尔比。 0056 实施例1 0057 如下制备耐火复合结构体实施例1。将如上所述制备的地聚合物前体组合物浇铸 说 明 书CN 104245302 A 11 9/12页 12 到模具中，然后将泡沫材料压制到该铸造的地聚合物前体组合物中。将该铸造的地聚合物 前体组合物在60固化24小时，形成结合到泡沫材料上的10毫米厚的地聚合物热保护层。 该泡沫材料是用VORATHERM。

49、 TM CN604聚异氰脲酸酯体系制备的具有160毫米的厚度的聚异氰 脲酸酯泡沫体，可获自The Dow Chemical Company。将0.3毫米厚的304型不锈钢板用非 发泡聚氨酯(FoamFast 74，可获自3M TM )贴合到该地聚合物热保护层上。在铸造的地聚合 物中目测未观察到裂纹。 0058 多个地聚合物热保护层 0059 将如上所述的地聚合物前体组合物浇铸到模具中并在60固化24小时。将该经 固化的地聚合物切割形成多个2毫米厚的地聚合物热保护层、多个3毫米厚的地聚合物热 保护层和多个5毫米厚的地聚合物热保护层。 0060 多层泡沫材料 0061 将可获自The Dow Chemical Company的泡沫材料(其是用VORATHERM TM CN604聚 异氰脲酸酯体系制备的聚异氰脲。