ES2895661T3

ES2895661T3 - Proceso para la producción de geopolímero o compuesto de geopolímero

Info

Publication number: ES2895661T3
Application number: ES17739612T
Authority: ES
Inventors: Filip Lukasz Kondratowicz; Kamil Utrata; Marzena Mikoszek-Operchalska
Original assignee: Synthos Styrenics Synthos Dwory 2 Sp zoo
Current assignee: Synthos Styrenics Synthos Dwory 2 Sp zoo
Priority date: 2016-07-20
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2022-02-22
Anticipated expiration: 2037-07-20
Also published as: EP3487829B1; IL264300A; US20190241472A1; JP2019521071A; PL3487829T3; UA125518C2; EP3487829A1; CA3030678A1; EA201990344A1; BR112019000718A2; HUE056741T2; DK3487829T3; CN109476544A; WO2018015490A1; AU2017300723A1; US12122720B2; US20250230097A1; LT3487829T; KR20190039400A

Abstract

Proceso para la producción de un geopolímero o compuesto de geopolímero, que comprende a) mezclar precursor de aluminato y silicato en solución alcalina, para formar un sol-gel, b) opcionalmente añadir uno o más aditivos al sol-gel, para formar un sol-gel relleno, c) añadir agua al sol-gel o al sol-gel relleno, para formar un sol-gel diluido o un sol-gel relleno diluido, d) mezclar el sol-gel diluido o el sol-gel relleno diluido, para formar geopolímero o compuesto de geopolímero, e) obtener una suspensión de geopolímero o de compuesto de geopolímero, f) reducir el contenido de catión de metal alcalino dentro de la estructura del geopolímero o compuesto de geopolímero, y g) obtener el geopolímero o compuesto de geopolímero, donde el geopolímero o compuesto de geopolímero tiene un contenido de sodio de menos de 200 ppm, medido de acuerdo con PN-ISO 9964-1: 1994 + Ap1: 2009 y calculado sobre masa seca, en donde el paso e) comprende e1) decantación, donde el proceso comprende e1a) aplicar mezclado de alto cizallamiento y ultrasonidos con alta energía, para inducir cavitación, e1b) añadir opcionalmente ácido, preferiblemente añadir ácido, e1c) decantar, e1d) filtrar por membrana opcionalmente y lavar la torta de precipitado; o e2) adición de una fase orgánica, emulsionar y decapado de la fase orgánica, en donde el proceso comprende e2a) añadir una fase orgánica, e2b) emulsionar el sol-gel, e2c) aplicar un mezclado de alto cizallamiento y ultrasonidos con alta energía, para inducir la cavitación, e2d) decapar con vapor para eliminar la fase orgánica, y e2f) dispersar el geopolímero o el compuesto geopolímero en agua, preferiblemente agua desionizada.

Description

DESCRIPCIÓN

Proceso para la producción de geopolímero o compuesto de geopolímero

La presente invención se refiere a un nuevo proceso para la producción de geopolímero o compuesto de geopolímero que comprende un aditivo. El proceso comprende preferiblemente la modificación del geopolímero o compuesto de geopolímero. La invención se refiere además a un geopolímero o material compuesto de geopolímero obtenible según el proceso, que tiene un contenido de sodio de menos de 200 ppm en masa seca. Los geopolímeros son polímeros amorfos inorgánicos con una estructura de silicato de alúmina reticulada tridimensional, que consta de enlaces Si-O-Al-O. La estructura se puede crear en un método de sol-gel mediante la activación de metales alcalinos de precursores de silicato de alúmina. El producto de gel formado contiene cationes alcalinos que compensan las cargas deficitarias asociadas con la sustitución de aluminio por silicio. Durante la disolución del precursor de silicato de alúmina y la formación de gel, primero se forma una fase intermedia rica en aluminio que luego da paso a un producto rico en silicio más estable. Bajo estas condiciones, se generan unidades tetraédricas de SiO4 y A Ó 4' libres y se unen para producir precursores poliméricos al compartir todos los átomos de oxígeno entre dos unidades tetraédricas, mientras se liberan moléculas de agua. Las unidades tetraédricas están equilibradas por cationes del grupo I o II (Na+, K+, Li+, Ca2+, Ba2+, NH4+, H3O+ , que están presentes en las cavidades del marco y equilibran la carga negativa de Al3+ en coordinación tetraédrica, es decir, A O 4'). Este material fue investigado y desarrollado por Davidovits después de varios incidentes catastróficos de incendios en Francia en la década de 1970. El término "geopolímero" se acuñó en vista de la transformación de polímeros minerales de reacción amorfa a cristalina mediante un proceso geoquímico a baja temperatura y tiempo de curado corto. Los geopolímeros están representados por la fórmula química general de Mn[-(Si-O2)z-Al-O]n^wH2O, en la que M es un metal alcalino, z es 1 ,2 o 3 y n es el grado de polimerización. Con base en la relación molar Si / Al, se pueden definir tres unidades monoméricas: polisialato (Si / Al = 1; Si-O-Al-O-), polisialatosiloxo (Si / Al = 2; Si-O-Al-O- Si-O-) e isiloxo polisialado (Si / Al = 3; Si-O-Al-O-Si-O-Si-O-.

La estructura de los geopolímeros puede ser amorfa o semicristalina, dependiendo de la temperatura de condensación. Los polímeros amorfos se obtienen a 20-90 °C, mientras que los polímeros semicristalinos se obtienen en el rango de 150-1200 °C. Esta clase de materiales demuestra propiedades similares a las de la cerámica, incluida una resistencia al fuego extrema. Los geopolímeros pueden ser materiales amorfos o cristalinos. Poseen una microestructura a escala nanométrica (observada por TEM y medida por porosimetría de mercurio) que comprende pequeños grupos de aluminosilicato con poros dispersos dentro de una red altamente porosa. El tamaño del grupo suele estar entre 5 y 10 nm. La síntesis de geopolímeros a partir de materiales de aluminosilicato se realiza mediante el llamado proceso de geopolimerización, que implica fenómenos de policondensación de grupos aluminato y silicato, con formación de enlaces tipo Si-O-Al.

El documento WO2013 / 044016 A2 enseña un producto formado a partir de un primer material que incluye un material de resina de geopolímero, una resina de geopolímero o una combinación de los mismos, poniendo en contacto el primer material con un fluido y eliminando al menos parte del fluido para producir un producto. El primer material puede formarse calentando y / o envejeciendo un material de resina de geopolímero inicial para producir el primer material, antes de poner en contacto el primer material con el fluido.

A. Hajimohammadi et al., Ind. Eng. Chem. Res. 2008, 47, 9396-9405 describen mezclas de geopolímeros de una parte a partir de sílice geotérmica y aluminato de sodio. FR 3 019 176 A enseña un proceso para la preparación de geopolímero microporoso y mesoporoso. El documento WO2015 / 191817 A1 enseña agregados de geopolímeros y su uso en una variedad de aplicaciones.

Además, el documento WO2016 / 113321 A1 enseña que la adición de geopolímero o su compuesto preparado con varios tipos de aditivos atérmanos hace posible mantener las propiedades mecánicas y autoextinguibles de la espuma de polímero en el mismo rango que en un polímero expandido sin la adición de relleno. o cualquier otro aditivo atérmano, mientras que al mismo tiempo se puede disminuir significativamente la conductividad térmica. Esto es posible porque el propio geopolímero confiere resistencia al fuego y encapsula aún más las partículas de aditivo atérmano, especialmente de aquellos aditivos que se basan en carbono o mineral, y los separa de cualquier interacción desventajosa con la llama, el polímero o la llama bromada retardante. La presencia de geopolímero disminuye la conductividad térmica, debido a su propio efecto de dispersión de la radiación térmica.

Por otro lado, los polímeros como los polímeros vinil aromáticos son conocidos y se utilizan para la preparación de productos expandidos (espumados) que se adoptan en una variedad de aplicaciones, de las cuales la más importante es para el aislamiento térmico. Ésta es la razón por la que existe una demanda en continuo aumento de composiciones poliméricas (en particular cuando la composición es una composición polimérica aromática vinílica expandida) con baja conductividad térmica, así como con buenas propiedades mecánicas y autoextinguibles.

El proceso para la producción de un compuesto de geopolímero según la invención de WO2016 / 113321 A1 comprende los siguientes pasos:

a) mezclar un componente de aluminosilicato con una solución de silicato alcalino, para formar un gel, b) añadir un componente aditivo atérmano al gel, para formar un gel relleno,

c) mezclar el gel relleno, para formar geopolímero relleno,

d) curar, secar y moler, para dar las partículas de geopolímero relleno,

e) eliminar opcionalmente cationes de las partículas de geopolímero relleno y secar posteriormente, y

f) obtener el compuesto de geopolímero.

En el paso c) del proceso según WO2016 / 113321 A1, el gel de geopolímero se vierte en moldes, se seca y se muele (a chorro). Especialmente el secado y la molienda son procesos que consumen mucha energía, especialmente si se emplea un molino de chorro, y también requieren costos de inversión sustanciales para el equipo necesario. Además, aunque en el paso e), eliminar cationes de las partículas de geopolímero cargadas, es opcional, es obligatorio si se desea un geopolímero que tenga un bajo contenido de cationes, por ejemplo, cuando el geopolímero o el compuesto de geopolímero se va a utilizar en presencia de retardadores de llama bromados. El paso e) implicaría entonces un paso de secado adicional.

Un objeto de la presente invención era proporcionar un proceso para la preparación de geopolímero y compuesto de geopolímero que no requiera curado, secado y molienda intensivos en energía del geopolímero tal como se formó inicialmente. Además, el proceso debería ser versátil en la medida en que el geopolímero o compuesto de geopolímero debería estar disponible durante el proceso para su preparación en una forma que permita realizar una variedad de procesos de modificación.

Se ha descubierto ahora que este objeto se resuelve mediante un proceso para la producción de un geopolímero o compuesto de geopolímero, que comprende

a) mezclar precursor de aluminato y silicato en solución alcalina, para formar un sol-gel,

b) opcionalmente añadir uno o más aditivos al sol-gel, para formar un sol-gel relleno,

c) añadir agua al sol-gel o al sol-gel relleno, para formar un sol-gel diluido o un sol-gel relleno diluido,

d) mezclar el sol-gel diluido o el sol-gel relleno diluido, para formar geopolímero o compuesto de geopolímero, e) obtener una suspensión de geopolímero o de compuesto de geopolímero,

f) opcionalmente, reducir el contenido de catión de metal alcalino dentro de la estructura del geopolímero o compuesto de geopolímero, y

g) obtener el geopolímero o compuesto de geopolímero, donde el geopolímero o compuesto de geopolímero tiene un contenido de sodio de menos de 200 ppm, medido de acuerdo con PN-ISO 9964-1: 1994 Ap1: 2009 y calculado sobre masa seca,

Según la presente invención, el paso e) comprende e1) o e2)

e1) decantación,

e2) adición de una fase orgánica, emulsión y decapado de la fase orgánica,

donde e1) y e2) son como se definen en la reivindicación 1.

Según la presente invención, el geopolímero o compuesto de geopolímero se produce en un proceso mucho más simple y económico en el que, si es necesario, compuestos como nanopartículas y / o aditivos a base de carbono como coque o antracita o óxido de grafeno u óxido o sulfuro metálico o metal quedan encapsulado por la unión química y física en la matriz del geopolímero durante el proceso de producción. Esto es posible implementando la formación directa de partículas de geopolímero o compuesto de geopolímero mediante dispersión en agua o emulsificación de fase orgánica del sol-gel geopolimérico o de compuesto geopolimérico. Dicho proceso se puede realizar en uno o en una cascada de reactores en los que puede tener lugar la desalcalinización, la modificación ácida y el intercambio iónico. En este caso, no es necesario un proceso de curado prolongado y problemático, un proceso de secado prolongado y que consume energía y, finalmente, un proceso de molienda que consume energía con el uso de un molino de chorro como pasos necesarios para obtener una distribución del tamaño de partícula promedio D50 pronunciada. Con el proceso de la invención, se pueden realizar varios tipos de modificaciones, incluyendo, por ejemplo, acoplamiento de silano y / o hibridación de látex.

Por tanto, la invención se basa en el hallazgo de que, en un proceso para la producción de geopolímero o compuesto de geopolímero, se puede prescindir del curado, secado y molienda de geopolímero o compuesto de geopolímero tal como se formó inicialmente. Ventajosamente, el proceso permite varias modificaciones del geopolímero o compuesto de geopolímero, por ejemplo, durante una etapa de dispersión en la realización 1 (que involucra a e1), decantación), o durante una etapa de emulsión en la realización 2 (que involucra a e2), añadiendo una fase orgánica, emulsionando y extrayendo la fase orgánica), o en ambas realizaciones I y II durante las etapas iniciales de a) a d) y durante las etapas posteriores f) y g).

La presente invención tiene los siguientes aspectos:

I) un proceso para la producción de geopolímero o compuesto de geopolímero; y

II) el geopolímero o compuesto de geopolímero que se puede obtener de acuerdo con el proceso.

Las figuras 1 a 9 muestran los datos de distribución del tamaño de partículas, determinados por dispersión láser estática (método húmedo). Cada una de las figuras muestra los datos de tres mediciones, lo que confirma una buena reproducibilidad.

Descripción detallada

I) Proceso de preparación de geopolímero (compuesto)

Según el primer aspecto, la presente invención según la reivindicación 1 se refiere a un proceso para la producción de un geopolímero o compuesto de geopolímero. El proceso comprende

Según la presente invención, el paso e) comprende e1) o e2)

e1) decantación,

e2) adición de una fase orgánica, emulsión y decapado de la fase orgánica,

donde e1) y e2) son como se definen en la reivindicación 1.

En una realización preferida, el mezclado en el paso a) comprende mezclar un aluminosilicato, un fosfoaluminato, un silicato alcalino y / o un aluminato alcalino. Así, en un primer paso, el sol-gel se prepara, por ejemplo, a partir de una mezcla de precursor de aluminosilicato y activador tal como aluminato de sodio o disilicato de sodio, con adición de agua. También se prefiere en el proceso de acuerdo con la presente invención usar disilicato de sodio o aluminato de sodio o sus análogos de potasio. Especialmente, se prefiere que la solución alcalina sea un aluminato de sodio o disilicato de sodio diluido en agua, en particular aluminato de sodio.

Según la invención, el paso a) se realiza mezclando el precursor de aluminato y silicato, para formar un sol-gel, donde la mezcla se realiza en condiciones alcalinas.

Además, se ha descubierto que el uso de un geopolímero o un compuesto de geopolímero preparado a partir de una mezcla de precursor de aluminosilicato y fosfoaluminato mejora aún más el efecto autoextinguible en espumas de polímero aromático de vinilo.

Asimismo, esta mejora se consigue cuando este tipo de constituyente atérmano y retardante de llama se utiliza en otros polímeros vinílicos expandibles, como polietileno y polipropileno, o incluso en otro tipo de polímeros, como poliamidas, poliuretanos, poliésteres, poliimidas o varios tipos de resinas.

En una realización preferida adicional, el mezclado en el paso a) implica uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en caolinita deshidroxilada, metacaolín, metacaolinita, cenizas volantes, escoria de horno, lodo rojo, sílice térmica, sílice pirógena, halloysita, escoria de mina, puzolana y caolín, preferiblemente, el mezclado en el paso a) implica uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en metacaolín, metacaolinita, escoria de horno, cenizas volantes y sílice pirógena, en particular, el mezclado en el paso a) implica metacaolín o metacaolinita, escoria de horno, cenizas volantes o una mezcla de los mismos.

El mezclado puede ser un mezclado a alta velocidad de un componente de aluminosilicato con una solución de silicato alcalino preparada a partir de vidrio soluble de sodio o potasio o aluminato de sodio o disilicato o fosfoaluminato de sodio o una mezcla de los mismos, para formar el sol-gel. Preferiblemente, el activador es en particular una solución acuosa de silicato de sodio (llamado vidrio soluble), silicato de sodio seco, disilicato de sodio, silicato de calcio, silicato de potasio, aluminato de sodio, aluminato de calcio o aluminato de potasio.

El primer paso a) puede ser una mezclado y disolución a alta velocidad de una fase amorfa de precursor de aluminosilicato y / o componente fosfoaluminato en una solución alcalina preparada a partir de una solución acuosa de hidróxido de sodio y dióxido de silicio (vidrio soluble) o una solución acuosa de disilicato de sodio o una solución acuosa de aluminato de sodio con o sin adición de fosfoaluminato.

El activador puede ser, en lugar de vidrio soluble de sodio, silicato de sodio, aluminato de sodio o disilicato de sodio o una mezcla de los mismos. Además, el sol-gel se puede preparar a partir de una mezcla de precursor de aluminosilicato y activador tal como aluminato de sodio o disilicato de sodio, con adición de agua.

Se prefiere además en el proceso según la invención que el silicato alcalino en agua comprenda uno o ambos de silicato de sodio y silicato de potasio, en particular el silicato alcalino es silicato de sodio.

También se prefiere en el proceso de acuerdo con la presente invención usar disilicato de sodio o aluminato de sodio o su análogo de potasio.

Se prefiere además en el procedimiento según la invención que la solución alcalina sea un aluminato de sodio o disilicato de sodio diluido en agua, en particular aluminato de sodio.

Los precursores particularmente preferidos son caolinita deshidroxilada, metacaolín o metacaolinita, pero también cenizas volantes, escoria de horno, lodo rojo, sílice térmica, sílice pirógena, halloysita y una mezcla de las mismas.

Después de la activación y disolución, el monómero orto-sialato [(HO)³-Si-O-Al-(OH)³] se policondensa y forma un solgel, denominado "gel". Se continúa la mezcla en un tercer paso c). Preferiblemente, en el paso b), se añade un aditivo, en forma de micropolvo o nanopolvo. Durante el paso a), b) o c), se puede introducir agua como aditivo de modificación de la viscosidad y / o silano y / o látex como modificadores de la adhesión.

La relación en peso de solución de silicato alcalino a metacaolín o cenizas volantes o sílice es preferiblemente como máximo 1/1, más preferiblemente como máximo 9/10, lo más preferiblemente aproximadamente 8/10. La relación en peso depende estrictamente de la relación molar de Si / Al en el geopolímero modificado final. La relación molar de silicio frente a aluminio determina las estructuras químicas, las propiedades y, por tanto, el campo de aplicación de los geopolímeros modificados resultantes. Los geopolímeros modificados se pueden clasificar en función de su estructura química, teniendo en cuenta la relación molar Si / Al. Si la relación molar es 1, el geopolímero consta de unidades monoméricas repetidas (-Si-O-Al-O-) - poli (sialato), en el caso de Si / Al = 2, las estructuras del geopolímero están enriquecidas con unidades de tetraedro de sílice -(-Si-O-Al-O-Si-O) - poli (sialato-siloxo) adicionales. La participación de las unidades de tetraedro de sílice en una cadena aumenta con un nivel creciente de incorporación de Si. Por lo tanto, una relación molar igual a 3 proporciona estructuras (-Si-O-Al-O-Si-O-Si-O) - poli (sialato-disiloxo), mientras que una relación molar superior a 3 da como resultado estructuras de silico - aluminato tridimensionales más rígidas. En cuanto a las aplicaciones, los geopolímeros se pueden clasificar de la siguiente manera: Si / Al = 1 (típicamente ladrillos, cerámicas, protección contra incendios); Si / Al = 2 (típicamente cemento geopolimérico, hormigón, encapsulación radiactiva); Si / Al = 3 (típicamente compuestos resistentes al calor, equipo de fundición, compuestos de fibra de vidrio); Si / Al> 3 (típicamente selladores para la industria); 20 <Si / Al <35 (típicamente compuestos de fibra resistentes al fuego y al calor).

Los cambios en la relación Si / Al pueden afectar drásticamente a la flexibilidad del geopolímero modificado obtenido. Según la presente invención, cuanto menor es el valor de la relación Si / Al, más flexible es el geopolímero modificado. Esto se observó especialmente en el caso de una relación Si / Al de aproximadamente 1, donde los aluminosilicatos formaron estructuras de poli (sialato) "más flexibles", en comparación con una red 3D de poli (sialato-siloxo) y poli (sialato-disiloxo) que exhibía contracción y grietas. Se sabe que tal flexibilidad se observó cuando la relación molar Si / Al excede de 30, con un contenido mucho más alto de Si en los constituyentes de la matriz.

De acuerdo con la presente invención, el mezclado se realiza preferiblemente usando un homogeneizador de rotor / estator de alto cizallamiento, con una velocidad en el intervalo de 100 a 30.000 rpm.

En una realización preferida adicional, uno o más de los pasos a) y c) comprenden mezclar en un mezclador cónico de tornillo. Preferiblemente, tanto el paso a) como el paso c) comprenden mezclar en un mezclador cónico de tornillo.

El mezclado se lleva a cabo típicamente a temperatura ambiente durante un mínimo de 1 minuto y un máximo de 60 minutos. En este paso, después de añadir la solución de silicato alcalino (llamado vidrio soluble), se puede añadir preferiblemente silano al gel, con el fin de mejorar la adhesión del geopolímero en particular a los aditivos atérmanos a base de carbono y luego al polímero relleno. La concentración de silano está preferiblemente en el intervalo de 0,01 a 10% en peso, más preferiblemente en el intervalo de 0,05 a 5% en peso, lo más preferiblemente de 0,1 a 3% en peso.

Por tanto, el geopolímero o el compuesto de geopolímero se pueden modificar mediante reacción con agentes de acoplamiento, para obtener una mejor adhesión a los polímeros expandibles aromáticos de vinilo. Pueden usarse diferentes agentes de acoplamiento, dependiendo de cuándo tiene lugar la adición durante la preparación del geopolímero o del compuesto de geopolímero. Sin embargo, esto depende del tipo de geopolímero utilizado y del tipo de aditivo dentro del compuesto de geopolímero.

En primer lugar, la adhesión de geopolímero o compuesto de geopolímero al polímero puede mejorarse mediante su modificación (reacción) in situ con silanos o titanatos organometálicos, zirconatos (como Ken-React producido por Kenrich Petrochemicals Inc.). El silano o titanato, etc. se puede añadir como porcentaje en peso por porcentaje de masa sólida de geopolímero. Puede añadirse en el intervalo de 0,01-10,0% en peso por 100% en peso de masa sólida de geopolímero; en particular 0,1-5,0% en peso, especialmente 0,5-3,0% en peso.

En segundo lugar, la adhesión de geopolímero o compuesto de geopolímero al polímero aromático de vinilo se puede mejorar más mediante la modificación de la superficie con silano o vinilsilano de la forma de polvo final del geopolímero o compuesto de geopolímero preparado. El silano o vinilsilano se puede añadir como porcentaje en peso por 100% en peso de polvo. Puede añadirse en el intervalo de 0,01-10,0% en peso por 100% en peso de masa sólida de geopolímero; en particular 0,1-5,0% en peso, especialmente 0,5-3,0% en peso.

Otra oportunidad para mejorar la hidrofobicidad es la adición de látex de butadieno al gel de geopolímero. El geopolímero modificado o el compuesto de geopolímero modificado resultante tiene una adhesión mejorada al polímero aromático de vinilo, una mejor dispersión del geopolímero modificado o el compuesto de geopolímero modificado en la matriz de polímero y propiedades mecánicas mejoradas. La concentración de látex de butadieno está preferible en el intervalo de 1 a 50% en peso, más preferible en el intervalo de 5 a 25% en peso. El látex usado puede ser látex de copolímero de butadieno, por ejemplo, látex de butadienoestireno (por ejemplo,

LBS 3060 S de Synthos) y látex de butadieno modificado carboxílico, por ejemplo,

(LBSK 5545 de Synthos).

Si bien se pueden usar varios silanos, el mejor rendimiento de adhesión se logra cuando se usa aminopropiltrietoxisilano (por ejemplo, Dynasylan AMEO de Evonik), aminopropiltrimetoxisilano (por ejemplo, Dynasylan AMMO de Evonik), feniltrietoxisilano (por ejemplo, Dynasylan 9265 de Evonik), 3-metacriloxipropiltrimetoxisilano (por ejemplo, Dynasylan MEMO de Evonik) y viniltrimetoxisilano (por ejemplo, Dynasylan VTMO de Evonik).

Por tanto, en una realización muy preferida de todos los aspectos de la presente invención, se añade silano, preferiblemente en el paso a). Cuando el silano es, por ejemplo, 3-metacriloxipropiltrimetoxisilano, el proceso comprende además preferiblemente la adición de un látex de butadieno en uno o más de los pasos a), b) y c) (preferiblemente, la adición del látex de butadieno es en uno o más del paso a) y el paso b)).

En una realización preferida adicional, se añade silano al compuesto de geopolímero en cualquiera de los pasos e), paso f) y paso g). En esta realización, el silano se selecciona preferiblemente entre aminopropiltrietoxisilano, aminopropiltrimetoxisilano, feniltrietoxisilano, 3-metacriloxipropiltrimetoxisilano y mezclas de los mismos.

Es más preferido que el silano se añada en una cantidad del 0,01 al 10% en peso, más preferiblemente del 0,05 al 5% en peso, lo más preferiblemente del 0,1 al 3% en peso, basado en el peso del geopolímero modificado o del compuesto de geopolímero modificado.

El paso c) implica la adición de agua, preferiblemente en un intervalo de relación en peso de fase sólida a agua de 1 parte de sólido a de 0,1 a 30 partes de agua.

Además, se prefiere que el aditivo sea un aditivo atérmano, preferiblemente seleccionado del grupo que consiste en a. aditivos atérmanos basados en carbono,

b. aditivos atérmanos metálicos,

c. aditivos atérmanos de óxido metálico, y

d. aditivos atérmanos de sulfuro metálico.

Preferiblemente, el aditivo tal como se usa en combinación con el geopolímero (preferiblemente modificado) o tal como se incorpora en el compuesto de geopolímero (preferiblemente modificado) es uno o más seleccionados del grupo que consiste en

a. negro de carbón, coques (por ejemplo, un coque de petróleo y / o coque metalúrgico), negro de carbón grafitado, óxidos de grafito, varios tipos de grafito (especialmente formas pobres y amorfas con un contenido de carbono en el rango de 50 a 90%) y grafeno u óxido de grafeno y varios tipos de antracita,

b. óxidos de titanio, ilmenita, rutilos, chamota, cenizas volantes, sílice pirógena, hidromagnesita, huntita, sulfato de bario y mineral con estructura de perovskita,

c. óxidos metálicos, preferiblemente óxidos de titanio, óxidos de hierro, óxidos de silicio, óxidos de cromo, óxidos de níquel y más a base de metales de los grupos IIIB, IV-VIIIA, I-VB de la tabla de elementos,

d. son posibles sulfuros metálicos, preferiblemente sulfuro de níquel, sulfuro de tungsteno, sulfuro de cobre, sulfuro de plata y más sulfuros,

e. nanopartículas de óxidos de grafito y óxidos de titanio, óxidos de hierro, óxidos de silicio, óxidos de cromo, sulfuros metálicos, metales como níquel, sulfato de bario y componente que tiene estructura de perovskita, fosfato tricálcico, preferiblemente el geopolímero (preferiblemente modificado) comprende uno o más aditivos basados en carbono seleccionados del grupo de absorbentes de calor y reflectores de calor presentados anteriormente,

en particular, el aditivo a base de carbono es negro de carbón, grafito, óxido de grafito, óxido de grafeno, coque, antracita o una mezcla de los mismos.

El segundo y opcional paso b) es, por tanto, la incorporación de aditivos, preferiblemente uno o más aditivos atérmanos. Preferiblemente, dicho aditivo podría ser negro de carbón, grafito, coque, antracita, óxido de grafito. En particular, se podrían utilizar los siguientes coques: coque de petróleo, coque metalúrgico, coque de granalla, coque de esponja, coque fluido, coque de perlas, coque de aguja, coque de brea o coque de ánodo.

En particular, se podrían utilizar las siguientes antracitas: antracita verde, semiantracita, antracita, antracita metaantracita o antracita calcinada con gas y antracita calcinada eléctricamente o tipos de antracita desalcalinizados y desulfurados.

Además, son posibles otros tipos de aditivos basados en carbono, como carbón marino, óxido de grafeno, nanotubos o fibras de carbono.

En una realización preferida, el aditivo a. se selecciona entre coque, negro de carbón grafitado, óxidos de grafito, grafito, antracita, óxido de grafeno y nanografito y nanotubos de carbono (de una o varias capas).

Por tanto, en una realización preferida de todos los aspectos de la invención, el aditivo a. se selecciona entre coque, negro de carbón grafitado, óxidos de grafito, grafito, antracita, óxido de grafeno y nanografito y nanotubos de carbono (de una o varias capas). Lo más preferido en todas las realizaciones de la invención es que el aditivo atérmano sea un aditivo atérmano de carbono seleccionado entre óxido de grafeno, nanografito y mezclas de los mismos.

Alternativamente, podrían añadirse óxidos metálicos, preferiblemente, dióxido de titanio, óxido de hierro, óxido de cromo, óxido de silicio u óxido de níquel o sus nanoformas.

Además, como alternativa, son posibles como aditivos sulfuros metálicos tales como sulfuro de tungsteno o sulfuro de níquel.

También se prefiere la incorporación al gel de geopolímero que se forma de ilmenita, rutilo, mineral de perovskita, sulfato de bario, chamota, sílice pirógena, cenizas volantes, mineral de hidromagnesita / huntita o la mezcla de todos o como mínimo dos aditivos.

Después de la incorporación (opcional) del aditivo, se continúa la mezcla de alto cizallamiento, y tiene lugar una geopolimerización adicional, y el aditivo se encapsula físicamente o reacciona químicamente mediante cadenas crecientes de geopolímero, por lo que la superficie se modifica.

El aditivo, o un mínimo de dos aditivos, se añade preferiblemente en una cantidad de 0,01 a 80% en peso, más preferiblemente de 0,05 a 60% en peso, lo más preferiblemente de 0,1 a 50% en peso, dependiendo del tipo de aditivo o mezcla de aditivos, basado en el peso del compuesto de geopolímero. Son posibles diferentes mezclas y diferentes proporciones entre los aditivos. Después de la adición de aditivo, o mezcla de al menos dos aditivos de los propuestos anteriormente, el gel tixotrópico se mezcla adicionalmente a alta velocidad, lo que da como resultado una consistencia homogénea. A continuación, se puede añadir agua para regular la viscosidad final. El agua se agrega en una proporción preferida de 1/10 a 10/10 o dependiendo del tipo de aditivo y su densidad aparente, así como las propiedades hidrófilas y la superficie específica.

Para la síntesis de compuestos geopoliméricos se utilizan preferiblemente los siguientes aditivos atérmanos: a) sustancias carbonáceas tales como varios grados de negro de carbón, incluido el negro de horno, negro de lámpara, negro de canal, negro térmico y negro de acetileno; varios grados de coque de petróleo, incluidos coque de aguja, coque regular y de esponja, coque de petróleo calcinado; varios grados de grafito natural y sintético.

b) sustancias minerales, sintéticas y naturales, como dióxido de titanio, rutilo, ilmenita, minerales con estructuras de perovskita, caolín, mica, talco, sulfato de bario, sulfato tricálcico, fosfato tricálcico, sílice y más sustancias posibles según WO 2006/058 733 A1, EP 0863 175, EP 0 981 574, EP 1758 951, EP 1771 502 A2, WO 2004/087798 A1, WO 2008/061678 A2, WO 2006/061571 A1, y las demás aplicaciones existentes.

El proceso según el primer aspecto incluye el paso de desalcalinización f). Preferiblemente, el paso f) comprende la adición de una solución ácida y el posterior secado. En particular, el paso f) comprende la adición de una solución ácida, el lavado con agua y el posterior secado.

En una realización preferida, el proceso de acuerdo con la invención comprende además la modificación con uno o más compuestos solubles en agua, preferiblemente la modificación es en una o más del paso f) y el paso g), dando como resultado un geopolímero modificado o un compuesto de geopolímero modificado, respectivamente. El compuesto soluble en agua se selecciona preferiblemente entre compuestos de fósforo, compuestos de nitrógeno, compuestos de cobre, compuestos de plata, compuestos de zinc, compuestos de estaño y compuestos de magnesio. Preferiblemente, la modificación es con un compuesto de fósforo, en particular con un compuesto de fósforo seleccionado entre ácido fosfórico y polifosfato de amonio.

Además, la modificación de geopolímero o compuesto de geopolímero proporciona materiales que tienen una mejor estabilidad, como una mejor adhesión a los polímeros en los que se incorporan. Además, la modificación permite utilizar ciertos tipos de aditivos que de otro modo serían inadecuados para su uso en polímeros aromáticos de vinilo expandibles y espumas de polímeros aromáticos de vinilo expandidos.

De acuerdo con la presente invención, el geopolímero o compuesto de geopolímero se produce en varias etapas del proceso en las que, si es necesario, un aditivo (como coque o antracita o óxido de grafeno u óxido o sulfuro metálico o metal) se encapsula mediante unión química y física en la matriz del geopolímero. Este tipo de geopolímero es adecuado para realizar una acción autoextinguible y reducir aún más las propiedades de conductividad térmica de los polímeros aromáticos de vinilo y los productos de espuma expandida elaborados a partir de ellos. Además, se encontró que el efecto de autoextinción podría mejorarse cuando se usa una cantidad relativamente pequeña de modificador, por ejemplo, un compuesto de fósforo, como ácido fosfórico o polifosfato de amonio, para alterar la superficie del geopolímero o del compuesto de geopolímero. Se encontró que esta modificación de la superficie puede ayudar a reducir la cantidad de retardante de llama bromado o eliminar completamente la necesidad de usar cualquier retardante de llama bromado.

Además, se encontró que se obtienen mejores propiedades de autoextinción cuando el contenido de cationes como sodio o potasio en el geopolímero o compuesto de geopolímero se limita a menos de 200 ppm, es decir, cuando se agrega geopolímero o compuesto de geopolímero al producto en la copresencia de retardante de llama bromado. Esto se debe a que especialmente el sodio acelera la descomposición térmica de las moléculas bromadas, con la creación de ácido brómico y sal, respectivamente.

Además, el geopolímero o el compuesto de geopolímero suspendido en agua puede ser intercambiado de iones. Se descubrió que, tras la desalcalinización en la que se realiza el intercambio de cationes de sodio o potasio por cationes de hidrógeno, o como alternativa a dicha desalcalinización, se puede realizar un intercambio de iones. Dichas partículas intercambiadas de iones de geopolímero modificado o de material compuesto de geopolímero modificado (que incorporan iones de Ag, Zn, Cu, Cu, Ni, Sn, Mg) mejoran adicionalmente la reducción de la conductividad térmica de las espumas poliméricas, actuando además como agente antimicrobiano.

El sexto paso, paso f), es una desalcalinización, para eliminar cationes de la matriz de geopolímero, preferiblemente mediante la adición de ácido clorhídrico concentrado a las partículas de geopolímero o compuesto de geopolímero, suspendidas en agua. La reacción se realiza preferiblemente en menos de 1 hora y en un intervalo de temperatura de 50 °C a 90 °C en un dispersor calentado / enfriado, con una velocidad de agitación en el intervalo de 500 a 1500 rpm. La reacción típicamente da como resultado la liberación de sulfuro de hidrógeno y dióxido de azufre, así como un cambio de pH en el rango de 3-13. Además, la viscosidad de la lechada aumenta significativamente debido al cambio de la superficie de las partículas y la interacción del geopolímero con el agua. Puede usarse agua de proceso que tenga una conductividad por debajo de 1000 j S / cm para el paso de desalcalinización.

Posteriormente, se puede realizar un primer paso de filtración por membrana y terminar con una presión de prensa interior en el rango de 3-8 bar; La conductividad del filtrado recibido está típicamente en el rango de 60.000 a 150.000 j S / cm. Posteriormente, las sales se lavan con el uso de la denominada "agua de proceso", que tiene una conductividad inferior a 1000 j S / cm y finalmente después de un mínimo de 20 minutos se recibe el filtrado con una conductividad inferior a 500 j S / cm. Al final, se puede aplicar un apriete de membrana a presión (10-25 bar), para aumentar el contenido de sólidos en la torta de precipitado de 50 a 60% en peso. Esta etapa evita un fuerte efecto tixotrópico que de otro modo dificultaría la granulación de la torta de precipitado (para transportarla al paso de repulpado), por lo que se debe reducir el contenido de agua. Una alternativa es reducir el valor de pH del precipitado bombeando una solución débil de ácido a través de las tortas.

A continuación, la "torta" puede granularse y suspenderse en una solución de ácido débil. Una suspensión ácida de un geopolímero o un compuesto de geopolímero se afecta en un dispersor, equipado con dos tipos de agitadores para evitar la aglomeración del precipitado en suspensión en las paredes del dispersor, un agitador de alta velocidad (100 1500 rpm) y un agitador de baja velocidad (10- 200 rpm). Normalmente, 1 h es suficiente para realizar este paso de repulpado. Se pueden utilizar diferentes ácidos, como ácido clorhídrico, ácido fosfórico, ácido nítrico o ácido sulfúrico. También se pueden utilizar ácidos orgánicos. La elución podría realizarse como más etapas de repulpado - filtrado, para mejorar la reducción de sodio y otros cationes metálicos, especialmente si se desea un contenido de sodio en el material final por debajo de 100 ppm. En algunas otras aplicaciones, cuando el geopolímero o el compuesto de geopolímero no se usa junto con retardadores de llama bromados a las temperaturas de procesamiento, tal elución repetida puede no ser necesaria. Esto depende de la aplicación final del geopolímero o compuesto de geopolímero.

Antes de la modificación ácida para eliminar el efecto tixotrópico y después del lavado con agua de proceso, es posible lavar con agua desmineralizada, o se podría usar agua desmineralizada en lugar de agua de proceso.

Puede ser necesario un segundo paso de filtración. La lechada, que después del repulpado tiene un pH en el rango de 2-5, puede bombearse a la prensa de membrana y filtrarse, terminando con una presión de prensa interior en el rango de 3-8 bares. A continuación, se puede lavar cualquier ácido y sales restantes, dando un filtrado con una conductividad por debajo de 500 j S / cm. Preferiblemente, se usa agua desmineralizada fría, para reducir el costo de producción relacionado con la energía de calentamiento del agua. Sin embargo, con agua caliente a una temperatura en un rango de 20 °C a 80 °C, es posible acelerar la elución y reducir el consumo de agua. Preferiblemente, se realiza una elución de sal adicional después de la segunda etapa de filtración, con el uso de agua desmineralizada.

En el paso g), la modificación de la superficie puede realizarse, por ejemplo, tratando la torta precipitada con una solución acuosa desmineralizada de ácido, preferiblemente ácido fosfórico o fosfatos o sus sales o polifosfatos o sus sales. La modificación de la superficie por compuestos a base de fósforo y / o nitrógeno puede por tanto realizarse con el uso de una solución acuosa. La solución acuosa del compuesto a base de fósforo y / o nitrógeno se transfiere en uno o más ciclos a través de la prensa de filtro. Si este paso es necesario debido a la aplicación del geopolímero modificado o del compuesto de geopolímero modificado resultante, a menudo se realiza antes del apriete de membrana y el secado al vacío en el filtro prensa de membrana.

Alternativamente, la modificación puede ser un intercambio iónico, con el uso de una solución acuosa de una sal tal como cloruro de cobre, nitrato de plata o sulfato de magnesio, o alguna otra sal que sea soluble en agua fría o caliente.

Además, el paso f) comprende preferiblemente el repulpado (reformado de una pulpa), más preferiblemente el repulpado es con agua desmineralizada o una solución ácida, en particular el repulpado es con una solución ácida. Además, el paso f) comprende preferiblemente un apriete de la membrana.

Por tanto, el paso f) comprende preferiblemente añadir ácido al geopolímero o compuesto de geopolímero, disperso en agua, y realizar una desalcalinización a temperatura normal o elevada, y continuar la mezcla de alto cizallamiento para modificar mejor la superficie del geopolímero o compuesto de geopolímero.

Por tanto, es posible la modificación con ácido o sal en el paso de repulpado, para reducir la aglomeración en el segundo paso de filtración y modificar la superficie de las partículas.

El geopolímero o compuesto de geopolímero en forma de torta precipitada en el paso g) es, por ejemplo, apretada en membrana, para aumentar el contenido de sólidos hasta un 60% en peso, y calentada a la presión de vapor relativamente baja de aproximadamente 0,35 MPa a una temperatura en el intervalo de 60 a 150 °C. Por tanto, el secado al vacío se puede realizar en una prensa de filtro de membrana, utilizando vapor para calentar. En ciclos, se aplica vacío y la presión en la prensa se reduce por debajo de 0,2 mbar. Los ciclos dependen del grosor de la torta y la temperatura preferida. Preferiblemente, se realiza un ciclo, tal como calentar a una temperatura por encima de 90 °C, y luego la presión se reduce por debajo de 0,7 mbar. El ciclo de vacío finaliza cuando la temperatura desciende por debajo de los 70 °C y se vuelve a aplicar calentamiento. El paso de secado termina cuando el contenido de agua en el precipitado está en el rango de 1 a 20% en peso. Después de eso, la torta se retira de la prensa automáticamente y se granula, por ejemplo, con el uso de una trituradora combinada, una trituradora de tornillo, un molino de martillos o cualquier otro tipo de trituradora, seguido de la desaglomeración en un molino de impacto con una velocidad de rotor en el rango, por ejemplo, de 1000 a 10000 rpm. Después de la molienda por impacto, el polvo fino se recupera y está listo para su uso.

En lugar del secado al vacío y la molienda de "torta", la suspensión en agua de geopolímero o compuesto de geopolímero se puede secar por pulverización, dando como resultado una fase sólida en forma de polvo. Se pueden utilizar boquillas de turbulencia de alta presión de un solo fluido y de disco giratorio. Alternativamente, se podría utilizar un sistema con boquillas ultrasónicas. Cada una de las técnicas mencionadas se usa para lograr un polvo de flujo libre con un tamaño de partícula promedio (D50) desde unos pocos micrómetros hasta 200 |jm.

Se prefiere además que el paso g) comprenda repulpar, más preferiblemente donde el repulpado es con agua desmineralizada.

El paso final g) del proceso de la invención puede comprender, por tanto

- varios pasos de filtración, preferiblemente dos o más pasos, seguidos de lavado de sales y posterior repulpado en agua desmineralizada o una solución ácida en agua desmineralizada, mientras que dicho repulpado va seguido de filtración y lavado de sales,

- modificación de geopolímero o compuesto de geopolímero en filtración y / o repulpado por un ácido adecuado o mediante intercambio iónico usando una sal soluble en agua adecuada, y

repulpado final de geopolímero o compuesto de geopolímero lavado y / o modificado y posterior secado por pulverización para obtener un polvo.

Ventajosamente, se utilizan disolventes con alta velocidad e intensidad de mezclado de hasta 2000 rpm para cualquier desalcalinización y repulpado, para eliminar mejor los cationes metálicos de la matriz del geopolímero.

El paso final g) puede implicar la obtención de polvo de geopolímero o de compuesto de geopolímero, mediante secado por pulverización de una dispersión acuosa.

Dependiendo de los iones usados, un geopolímero modificado o un compuesto de geopolímero modificado final podría ser un aditivo atérmano, un agente antimicrobiano, un eliminador de metales pesados del agua, un absorbente de humedad, un absorbente de aceite, un absorbente de disolventes orgánicos, un catalizador, para, por ejemplo, hidrogenación o deshidrogenación, un modificador de reología, un potenciador de tinte o un potenciador de propiedades hidrófilas para fibras en particular, una material de relleno, un retardante de llama o un aditivo conductor. Son posibles más propiedades y pueden lograrse mediante la elección del modificador particular.

En el paso e) del proceso según la invención, existen dos alternativas, a saber

e l) decantación, o

e2) adición de una fase orgánica, emulsión y decapado de la fase orgánica.

Generalmente, la velocidad de geopolimerización se puede incrementar si la dispersión acuosa sol-gel (realización I) o la emulsión (realización II) se mezclan a una presión de sobrepresión y a una temperatura elevada en el rango de 20 a 200 °C, preferiblemente en el rango de 30 a 150 °C.

En la primera alternativa, el proceso de la invención incluye el paso e l), decantación. En esta realización alternativa preferida e l), el proceso comprende

e la ) aplicar mezclado de alto cizallamiento y ultrasonidos con alta energía, para inducir cavitación, e lb ) añadir opcionalmente ácido, preferiblemente añadir ácido,

e lc ) decantar,

e ld ) filtrar por membrana opcional y lavar la torta de precipitado

En el paso e1a), se puede realizar la dispersión de sol-gel de geopolímero o de compuesto de geopolímero en agua con el uso de homogeneización de alto cizallamiento y ultrasonidos, con una frecuencia en el rango de 10 Hz a 100 kHz.

Se prefiere además en esta primera realización alternativa que el paso e1a) comprenda la adición de uno o más tensioactivos, preferiblemente el tensioactivo es un tensioactivo iónico.

Opcionalmente, el paso e1a), ya sea con la adición de tensioactivo o sin tensioactivo, puede implicar reducir el valor de pH con ácido, como ácido clorhídrico, ácido fluorhídrico, ácido brómico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido nítrico, ácido carbónico o ácido acético, preferiblemente ácido clorhídrico.

En la segunda realización alternativa del proceso de la invención, el proceso incluye el paso e2), es decir, la adición de una fase orgánica, la emulsión y la separación de la fase orgánica, y el proceso comprende

e2a) añadir una fase orgánica,

e2b) emulsionar el sol-gel,

e2c) aplicar un mezclado de alto cizallamiento y ultrasonidos con alta energía, para inducir la cavitación,

e2d) decapar con vapor para eliminar la fase orgánica, y

e2f) dispersar el geopolímero o el compuesto geopolímero en agua, preferiblemente agua desionizada.

Se prefiere además en esta segunda realización alternativa que el paso e2b) comprenda la adición de uno o más tensioactivos, preferiblemente el tensioactivo es un tensioactivo no iónico o un tensioactivo iónico que contiene un dicatión.

En esta segunda alternativa, el paso e2d) puede comprender i) filtración de la emulsión, para preparar disolvente (y tensioactivo, si está presente) para la recuperación, ii) suspensión posterior de la fase sólida precipitada en agua, y iii) decapado, para purificar aún más el geopolímero o compuesto de geopolímero.

Alternativamente, el paso e2d) puede comprender i) centrifugación, ii) decantación y iii) decapado.

Preferiblemente, el proceso procede como sigue:

Mezcla del componente de aluminosilicato, por ejemplo, una caolinita deshidroxilada (metacaolín o metacaolinita) mezclada con escoria de horno, cenizas volantes o sílice térmica, en un rango de relación en peso de 10/1 a 10/9, preferiblemente de 10/1 a 10/7 en una solución acuosa alcalina de silicato, generalmente silicato de sodio o potasio, o en una solución alcalina preparada a partir de agua y aluminato de sodio o disilicato de sodio como materiales de partida. En el proceso de mezclado a alta velocidad según la presente invención, la disolución e hidrólisis del componente de aluminosilicato tiene lugar en una solución alcalina y da como resultado la formación de gel [Mz(AlO²)x(SiO²)yM O H^²O]. El tiempo de disolución depende del contenido de sílice amorfa en el componente de aluminosilicato, las cenizas volantes y otros aditivos, la temperatura y el tipo de mezcla. La polimerización se puede describir mediante las siguientes ecuaciones:

Material (s) de Al-Si MOH (aq) Na²SiO³(s o aq) (1)

Material (s) de Al-Si [Mz(AlO²)x(SiO²VnMOH*mH ²O] gel (2)

Material (s) de Al-Si [Ma((AlO²)a (SiO²)b) nMOH * IT¹H²O] geopolímero (3)

La formación de gel es el paso dominante en la reacción de geopolimerización y depende en gran medida del tipo de mezcla, que tiene lugar después de la disolución. El mezclado se continúa durante un período de tiempo adecuado para lograr la mejor disolución del aluminosilicato y se realiza preferiblemente en un mezclador de alta velocidad y alto cizallamiento. El tiempo de mezclado debe ajustarse dependiendo de la cantidad de componentes cargados y preferiblemente está en un rango de 1 a 60 min.

Se encontró que los homogeneizadores de alta velocidad de cizallamiento con una velocidad superior a 20000 rpm son adecuados para preparar geles geopoliméricos muy homogéneos.

Los mezcladores de tornillo cónico con el agitador de tornillo central utilizados en diversas aplicaciones son especialmente adecuados. Estos mezcladores tienen una forma cónica y el agitador de rotor-estator se coloca en el centro, mientras que un agitador lateral se mueve cerca de las paredes del mezclador y limpia la superficie de la pared de gel. En la producción, se realiza una etapa de procesamiento por lotes rápido, por lo que se requiere proporcionar un mezclado de alta velocidad y preparar el gel en 1 minuto o incluso menos. Para lograr tales condiciones, se puede usar una velocidad de mezclado en el rango de 100 a 1000 rpm, preferiblemente de 150 a 700 rpm, más preferiblemente de 200 a 500 rpm. La otra característica favorable de tales mezcladores es la posibilidad de una apertura completa del fondo y el vaciado del mezclador de la masa fundida muy viscosa.

El geopolímero relleno en forma de gel tixotrópico se elimina a alta presión del homogeneizador cónico con una corriente de agua (realización I) o disolvente orgánico (realización II), según el proceso con o sin tensioactivo. El gel diluido (realización I) o la emulsión formadora (realización II) se transfiere inmediatamente a alta presión con un tubo que contiene un mezclador estático en línea (para mantener el efecto de turbulencia) al segundo homogeneizador en el que se crea la fase de partículas, como se ha descrito anteriormente.

Un tamaño de partícula preferido es un tamaño de partícula promedio (D50) en un rango de 0,01 a 10 |jm, D90 en un rango de 0,5 a 15 jm , D99 en un rango de 1 a 20 jm , D100 en un rango de 1,5 a 30 jm y D10 en el rango de 0,001 a 0,5 jm ; o las partículas se pueden triturar sólo de forma preliminar para obtener tamaños de partículas en un intervalo de 0,01 a 200 jm .

Una etapa adicional es el paso de desalcalinización f), que consiste en una reacción de los cationes metálicos que están presentes en la estructura geopolimérica con el ácido clorhídrico presente en la suspensión acuosa. Pueden usarse otros ácidos, tales como ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido nítrico, ácido carbonato o ácido acético. El proceso de desalcalinización se realiza en el reactor agitado encamisado equipado con un agitador de marco para evitar que el material se pegue a las paredes del reactor, dispersor de alto cizallamiento para evitar la aglomeración, termopar, medidor de pH y de conductividad iónica. Se usa una velocidad de mezclado en el rango de 100 a 1000 rpm.

Como primera parte de este paso f), agua de proceso con una conductividad por debajo de 1000 jS / cm, preferiblemente por debajo de 500 jS / cm, y más preferiblemente por debajo de 300 jS / cm o agua desmineralizada con una conductividad por debajo de 5 jS / cm, y polvo de geopolímero o de compuesto de geopolímero (con un tamaño de partícula de 0,01 a 200 jm ) se vierten en el reactor mientras se agita vigorosamente. Una relación de masa adecuada de polvo de geopolímero o de compuesto de geopolímero a agua está en el intervalo de 1,0:0,5 a 1:10, más preferible de 1:1 a 15 y lo más preferible de 1:2 a 1:3.

La segunda parte del paso f) es la adición de ácido clorhídrico concentrado a la mezcla, preferiblemente concentrado aproximadamente al 30%. Antes de la adición de ácido, el valor de pH resultante de la adición de geopolímero o polvo de geopolímero está en el rango de 10-12, más preferiblemente el valor de pH está en el rango de 11-12 y la conductividad de aprox. 9000 a 12000 jS / cm. Después de la adición de ácido clorhídrico y un tiempo de reacción de aproximadamente 1 h, el valor de pH resultante está en un rango de 3-4 y la conductividad aumenta significativamente, de 40.000 a 90.000 jS / cm, más preferiblemente de 50.000 a 80.000 jS / cm. El proceso de desalcalinización se realiza típicamente a una temperatura en el intervalo de 20-100 °C, más preferible de 40-90 °C y más preferible de 60 80 °C. La temperatura aumenta después del tratamiento con ácido y luego disminuye gradualmente.

Después de la desalcalinización, la suspensión viscosa resultante, que tiene una temperatura de 60-80 °C, se bombea a la primera etapa de filtración. La cantidad de agua de proceso o desmineralizada para lavar la torta filtrada está en el intervalo de 1,5 a 5,0 en exceso de masa por peso de la masa en la prensa de filtro. Se continúa la filtración, hasta que la presión dentro de la prensa se eleva al nivel de 4 a 6 bar, preferiblemente 5 bar. El valor de pH del filtrado inicial está en el rango de 3 a 5 y la conductividad de 30.000 a 80.000 jS / cm. La filtración continúa durante un mínimo de 20 minutos y después de este tiempo, el valor de pH del filtrado aumenta a 6-7 y la conductividad disminuye por debajo de 500 jS / cm, preferiblemente por debajo de 400 jS / cm, que se reconoce como el final del lavado, por lo que se aplica el apriete de membrana, preferiblemente con una presión en el intervalo de 12 a 20 bar, más preferiblemente de 15 a 18 bar. La torta precipitada, con un contenido de masa seca en el rango de 50-65% en peso, preferiblemente 55-60% en peso, cae a la tolva del granulador de tornillo después de la liberación de la prensa y se granula en trozos pequeños y se transporta por la cinta transportadora a la etapa de repulpado. El filtrado de la primera etapa de filtración se dirige al proceso de desalinización, para producir agua desmineralizada y de regreso a la etapa de repulpado.

Preferiblemente, el repulpado de la torta granulada se realiza en una solución acuosa débil desmineralizada de ácido clorhídrico. Otros ácidos o sales, por ejemplo, ácido fosfórico, polifosfato de amonio, bicarbonato de amonio, sulfonato de magnesio se pueden utilizar. Una concentración adecuada de ácido en el agua está en el intervalo de 0,01 a 10% en peso. La relación de masa de agua al precipitado está entre 1:1 y 1:5. El proceso se realiza en un dispersor de alto cizallamiento con una velocidad de agitación superior a 700 rpm. El repulpado continúa durante aproximadamente 1 h, para tener un tiempo suficiente para el contacto del ácido con las partículas de geopolímero o compuesto de geopolímero. Después del tiempo especificado, la suspensión se transfiere al segundo paso de filtración g).

Una segunda etapa de filtración con prensa de filtro de membrana se acopla preferiblemente con un secado de torta al vacío. La suspensión de geopolímero rellena después del repulpado se proporciona la prensa de filtro y el filtrado turbio se recircula al grifo de suministro. Un filtrado limpio se dirige a una corriente residual para el proceso de desalinización o podría usarse en la desalcalinización. Nuevamente, la filtración finaliza cuando la presión interior de la prensa alcanza de 4 a 6 bar. El filtrado tiene un pH en el rango de 6-7 y una conductividad por debajo de 300 jS / cm.

A continuación, la torta de filtración se lava con agua desmineralizada para eliminar las sales restantes. El paso finaliza cuando la conductividad iónica del filtrado es inferior a 100 jS / cm y un valor de pH entre 6-8, lo que lleva un mínimo de 20 min. El apriete de membrana es necesario para disminuir el contenido de agua en la torta de filtración por debajo del 50% en peso, preferiblemente por debajo del 40% en peso. Luego, la torta (que se caracteriza por un contenido de masa sólida de aproximadamente 55-60% en peso) se calienta por encima de 100 °C, preferiblemente por encima de 110 °C, y se aplica vapor y secado al vacío para lograr un contenido de agua en la torta de filtración por debajo del 10% en peso. El contenido de sodio después de la desalcalinización, repulpado, lavado de sales y filtración es muy inferior a 1000 ppm.

El proceso de elución de sales de la torta se puede realizar a una temperatura más alta, por ejemplo, 40-90 °C, para acelerar la difusión de cationes desde el compuesto de geopolímero. El proceso de elución se puede realizar a una temperatura en un intervalo de 5 °C a 100 °C, preferiblemente de 20 °C a 90 °C, en particular de 30 °C a 80° C. Al aumentar la temperatura en 20 °C, el proceso de elución se puede acortar en el tiempo en aproximadamente un 50%, especialmente cuando la temperatura del proceso está en un rango de 30 °C a 80 °C, en particular 40 °C a 70 °C.

La matriz del geopolímero tiene una gran capacidad para ser un material de intercambio iónico. La carga negativa en la estructura amorfa de los geopolímeros no está localizada y se distribuye más o menos uniformemente en la estructura. Los cationes que equilibran la carga pueden actuar como completamente hidratados y móviles o como deshidratados y coordinados con los átomos de oxígeno. Los principales factores que determinan la preferencia del geopolímero por intercambiar un catión sobre otro son el radio iónico, la energía de hidratación y la ubicación de los cationes. Por lo tanto, la capacidad de intercambio catiónico de los geopolímeros permite una amplia gama de modificaciones químicas y físicas, con el fin de cambiar las propiedades térmicas y morfológicas. El geopolímero del compuesto geopolímero podría modificarse lavando con sal o soluciones acuosas ácidas antes de apretar la membrana y secar al vacío, con el fin de incorporar los cationes adecuados para aumentar las propiedades de autoextinción. Sorprendentemente, se encontró que el compuesto de geopolímero, modificado con ácido fosfórico o ésteres o poliésteres de ácido fosfórico inorgánico orgánico o sus sales, por ejemplo, polifosfatos de amonio (APP), fosfato de trietilo, fosfato de trifenilo, permite disminuir o incluso prescindir por completo de retardantes de llama halogenados en espumas de polímero aromático de vinilo expandido. La sal específica para el intercambio iónico, o la solución acuosa ácida específica para modificar el geopolímero o compuesto de geopolímero, podría usarse con una concentración en el rango de 0,01 a 20%, preferiblemente de 0,05 a 15%, más preferiblemente de 1 a 10%.

El secado del precipitado al final tiene lugar preferiblemente a una temperatura más alta, como por encima de 100 °C (para proporcionar una evaporación rápida del agua, se prefiere de 100 a 250 °C) y un vacío, preferiblemente vacío significa presión baja a un nivel de 0,2 mbar. Después del secado, la torta se desaglomera preferiblemente mediante el molino de impacto, preferiblemente con una velocidad de suministro lenta y una velocidad del pin del rotor alta, en el rango de 1000 a 1000 rpm, preferiblemente de 5000 a 8000 rpm, para tener un tamaño de partícula promedio preferido (D50) en un rango de 0,01 a 10 pm, D90 en un rango de 0,5 a 15 pm, D99 en un rango de 1 a 20 pm, D100 en un rango de 1,5 a 30 pm y D10 en un rango de 0,001 a 0,5 pm; o las partículas se pueden triturar sólo de forma preliminar para obtener tamaños de partículas en un intervalo de 0,01 a 200 pm.

En lugar de un molino de impacto, se podría utilizar el molino por chorro para reducir el tamaño de partícula al mínimo obtenido a partir del proceso de dispersión de agua o emulsión.

Opcionalmente, la dispersión de geopolímero o compuesto de geopolímero podría secarse por pulverización. Preferiblemente, se usa un secador equipado con una boquilla de pulverización, para proporcionar una distribución de tamaño de partículas más estrecha. La ventaja de utilizar este tipo de secado es que simplifica el proceso porque no hay necesidad de una filtración final, incluyendo el secado al vacío. Además, el paso de molienda no es obligatorio en este caso porque el material no se aglomera durante la formación de la torta precipitada. Sin embargo, si es necesario, es posible una disminución adicional del tamaño de partícula teniendo como último paso un proceso de molienda por chorro. De esta manera, los aglomerados que tienen un tamaño en el intervalo de 10 a 200 pm pueden destruirse finalmente. En el proceso de secado por pulverización, se puede usar un medio de secado caliente, preferiblemente aire seco caliente con una temperatura en el rango de 150 a 400 °C.

Compuesto de geopolímero

El compuesto de geopolímero preparado según la invención se sintetiza preferiblemente a partir de metacaolín (ligante geopolimérico a base de arcillas refractarias - metaarcilla) y solución de polisilicato de sodio o potasio, preferiblemente se puede utilizar una solución de sodio, y /o también se pueden utilizar negros de carbón y / o coques de petróleo y / o grafito y / o chamota y otras arcillas refractarias cristalinas como precursores de reticulación y / o dióxido de titanio, y / o sulfato de bario y / o rutilo sintético y / o ilmenita y / o perovskita y / o sílice pirógena y / o cenizas volantes y / o mineral hidromagnesita / huntita.

El compuesto de geopolímero puede, por ejemplo, contener hasta un 70% de aditivo atérmano del grupo de los aditivos a base de carbono, como los negros de carbón y / o coques de petróleo y / o grafito y / o óxido de grafeno y / o nanografito. Se pueden agregar varios tipos de negro de carbón, coque de petróleo, grafito, óxido de grafeno y nanografito. Además, es posible incorporar negro de carbón grafitizado junto con grafito sintético o natural o solo. La concentración de aditivos en el compuesto de geopolímero depende de la viscosidad del compuesto de geopolímero, y esto está relacionado con el tamaño de partícula del aditivo (atérmano) y el área de superficie BET del aditivo en particular.

El polvo de compuesto de geopolímero se caracteriza preferiblemente por los siguientes parámetros:

- una distribución de tamaño medio de partícula, medida por difracción láser, específicamente utilizando un aparato Malvern Mastersizer de acuerdo con la norma ISO 13320-1. El tamaño medio de partícula debe estar en el intervalo de 0,01 a 200 pm, preferiblemente de 0,1 a 50 pm, más preferiblemente de 0,5 a 3o pm y especialmente de 1 a 25 pm.

- una superficie BET en el rango de 0,01 a 10,000 m²/ g, medida por un analizador de área de superficie Gemini 2360 de Micromeritics, de acuerdo con ISO 9277: 2010.

- un contenido de humedad en el intervalo de 0,1 a 10% por masa total de material compuesto de geopolímero.

Caolinita y metacaolín

La caolinita utilizada según la presente invención es un mineral de arcilla compuesto por óxidos de aluminosilicato con la fórmula AhO³^2SiO²^2H²O. Es un mineral de silicato en capas, con una hoja tetraédrica unida a través de átomos de oxígeno a una hoja octaédrica de octaedros de alúmina.

La deshidratación endotérmica de la caolinita comienza a 550-600 °C, produciendo metacaolín desordenado, pero se observa una pérdida continua de hidroxilo hasta 900 °C.

La calcinación de arcilla de caolín a 550-900 °C, preferiblemente 600-800 °C y más, más preferiblemente 600-700 °C, da como resultado metacaolín que se usa preferiblemente de acuerdo con la invención.

El metacaolín utilizado según la invención se compone preferentemente de:

- óxido de aluminio en una cantidad en el intervalo del 25 al 50% en peso, preferiblemente del 30 al 45% en peso y más preferiblemente del 33 al 43% en peso.

- dióxido de silicio en una cantidad en el intervalo de 35-70% en peso, preferiblemente 50-65% en peso y más preferiblemente 55-60% en peso.

Dióxido de titanio

El dióxido de titanio se presenta en forma de tres fases cristalinas comunes, a saber, rutilo, anatasa y brookita. El rutilo es la forma más estable, mientras que la anatasa y la brookita se convierten lentamente en rutilo al calentarse por encima de 550 °C y 570 °C. Las tres formas de dióxido de titanio tienen seis átomos de titanio coordinados en sus celdas unitarias. Las estructuras de rutilo y anatasa son tetragonales. El dióxido de titanio se caracteriza por sus excelentes propiedades de procesamiento, facilidad de humectación y dispersión. Además, es capaz de absorber radiación infrarroja, por lo que de esta manera se usó en la síntesis del compuesto de geopolímero de la invención, para disminuir la conductividad térmica del polímero aromático de vinilo expandido (medida de acuerdo con ISO 8301).

El dióxido de titanio utilizado preferiblemente en la presente invención tiene un contenido de T O 2 en el intervalo de 70,0-99,9% en peso, medido según el estándar PT-5006, preferiblemente 85,0-99,0% en peso, más preferiblemente de 90-98% en peso. El contenido total de A h O3 y SO 2 está en el rango de 0,1 a 30% en peso, preferiblemente en el rango de 1 a 10% en peso, más preferiblemente de 3-5% en peso, medido de acuerdo con estándares PT-5003 y PT-5002. La densidad es preferiblemente de 1-7 kg / dm³, medida de acuerdo con la norma DIN ISO 787, preferiblemente de 2-6 kg / dm³, más preferiblemente de 3-5 kg / dm³.

El tamaño medio de partícula está en el intervalo de 0,01 a 100 pm, preferiblemente en el intervalo de 0,1 a 30 pm, más preferiblemente de 0,5 a 25 pm, medido por un aparato Malvern Mastersizer de acuerdo con la norma ISO 13320 1.

Ilmenita

La ilmenita es un mineral de óxido de hierro y titanio (FeTiOa), débilmente magnético, considerado como el mineral más importante de titanio. La ilmenita contiene con mayor frecuencia cantidades apreciables de magnesio y manganeso y la fórmula química completa se puede expresar como (Fe, Mg, Mn, Ti) O3. La ilmenita cristaliza en el sistema trigonal. La estructura cristalina consiste en un derivado ordenado de la estructura del corindón.

La ilmenita tal como se usa de acuerdo con la invención tiene preferiblemente un contenido de TÍO2 en el intervalo de 10 a 70% en peso, preferiblemente de 30 a 50% en peso, más preferiblemente de 40 a 45% en peso. Se prefiere que el contenido total de Fe sea del 5 al 50% en peso, preferiblemente del 20 al 40% en peso, más preferiblemente del 33 al 38% en peso. El contenido de SO 2, MnO, MgO, Cao, AhO3 y V2O5 está en el rango de 0,1 a 20% en peso, preferiblemente en el rango de 1 a 15% en peso, más preferiblemente en el rango de 5 a 10% en peso. La densidad es preferiblemente de 2 a 6 kg / dm³, medida según DIN ISO 787, preferiblemente de 3 a 5 kg / dm³El tamaño medio de partícula está en el intervalo de 0,01 a 100 pm, preferiblemente en el intervalo de 0,5 a 30 pm, medido por difracción láser, usando un aparato Malvern Mastersizer de acuerdo con ISO 13320-1.

Rutilo

El rutilo es un mineral compuesto principalmente por dióxido de titanio (TO 2). El rutilo natural puede contener hasta un 10% de hierro y cantidades significativas de niobio y tantalio. El rutilo cristaliza en el sistema tetragonal.

El dióxido de titanio usado en la presente invención tiene preferiblemente un contenido de TiO2 en el intervalo de 70,0 a 99,9% en peso, preferiblemente de 85,0 a 99,0% en peso, más preferiblemente de 90 a 93% en peso. El contenido de SiO2 está en el intervalo de 0,1 a 10% en peso, preferiblemente en el intervalo de 1 a 5% en peso, más preferiblemente de 2 a 4% en peso. La densidad es de 1 a 7 kg / dm³, medida según DIN ISO 787, preferiblemente de 2 a 6 kg / dm³, más preferiblemente de 3 a 5 kg / dm³. El tamaño de partícula promedio está en el rango de 0,01 a 100 pm, preferiblemente en el rango de 0,1 a 30 pm, más preferible es el rango de 0,5 a 25 pm, medido por difracción láser, usando un aparato Malvern Mastersizer de acuerdo con la ISO 13320- 1.

Perovskita

De manera preferible está presente un mineral de fórmula general ABX3, siendo A y B cationes y X aniones, en el que el mineral tiene estructura cristalina de perovskita (en lo sucesivo, "mineral que tiene estructura de perovskita" o "perovskita"). Este tipo de aditivo reduce el desarrollo de llamas mediante la creación de carbón con mayor viscosidad y, por lo tanto, reduce el goteo y las llamas.

La perovskita, tal como se usa preferiblemente de acuerdo con la invención, tiene las siguientes propiedades específicas:

- una estructura cristalina con la fórmula general ABX3 donde A y B son dos cationes de diferentes tamaños y X es un anión que se une a ambos, los átomos A son más grandes que los átomos B, y sus radios iónicos cercanos al del anión X pueden formar juntos un empaquetamiento cerrado cúbico (ortorrómbico) con el grupo espacial Pm3m. En la estructura, el catión B está coordinado 6 veces y el catión A está coordinado 12 veces con los aniones de oxígeno. Para la perovskita de óxido estequiométrica, la suma de los estados de oxidación de los cationes A y B debe ser igual a seis.

Preferiblemente, A se selecciona del grupo que consiste en Ca, Sr, Ba, Bi, Ce, Fe y mezclas de los mismos. Además, el átomo de A puede estar representado también por grupos orgánico-inorgánicos híbridos, por ejemplo, (CH3NH3)+ .

El átomo de B está representado preferiblemente por grupos Ti, Zr, Ni, Al, Ga, In, Bi, Sc, Cr, Pb, así como por grupos amonio. El átomo de X está representado preferiblemente por un ion de oxígeno o haluro, o mezclas de los mismos.

Entre los representantes más importantes de minerales que tienen estructura de perovskita se encuentran el dieléctrico BaTiO3, el semiconductor de alta temperatura YBa2Cu3Ozx, los materiales que exhiben magnetorresistencia R1-xAxMnO3, donde R = La3+, Pr3+ u otro ion térreo, A = Ca2+, Sr2+ , Ba2+, Bi2+ , Ce2+ y materiales multiferroicos.

Las perovskitas tienen grandes propiedades de reflectancia en la longitud de onda ancha y una constante óptica alta, incluso en la región del infrarrojo lejano. Por lo tanto, las perovskitas son materiales reflectantes de infrarrojos que reflejan los rayos infrarrojos incluidos en la luz solar o similares y reducen el nivel de rayos infrarrojos absorbidos.

Las perovskitas según la invención se caracterizan preferiblemente por:

- un tamaño de superficie BET en el rango de 0,01 a 100 m²/ g medido de acuerdo con las normas ASTM C1069 e ISO 9277 como se explicó anteriormente. El área superficial activa BET está preferiblemente en el rango de 0,05 a 50 m²/ g y más preferiblemente en el rango de 0,1 a 15 m²/ g.

- un tamaño de partícula en el intervalo de 0,01 a 100 pm medido de acuerdo con el procedimiento estándar usando un aparato Malvern Mastersizer 2000. El tamaño de partícula está preferiblemente en un rango de 0,1 a 30 pm, más preferiblemente en el rango de 0,5 a 25 pm.

Activador de sodio (agua de vidrio) como silicato alcalino preferido

El agua de vidrio es un silicato de metal alcalino soluble en agua con una cierta relación molar de M2O: SO 2 (M representa Na o K, o una mezcla de Na y K), correspondiente a la fórmula química M²O:2SiO²*nH²O, con n comprendido entre 2 y 6. En la presente invención, M es en una realización preferiblemente Na.

Alternativamente, M es K. Aunque el silicato de potasio es más caro que el silicato de sodio, las propiedades de los geopolímeros preparados con silicato de potasio son mucho mejores que los obtenidos con silicato de sodio.

En la presente invención, la relación molar M2O: SiO2 preferiblemente está comprendida entre 0,2 y 0,8. En los siguientes ejemplos, la solución de silicato de metal alcalino contiene del 20 al 30% en peso en peso de SiO2 , del 15 al 26% en peso de K2O o Na2O y del 45 al 65% en peso de agua. La solución puede prepararse de antemano o puede resultar de la disolución del silicato alcalino sólido (en polvo) presente en la mezcla, con agua añadida.

Silicato de calcio como parte de o como componente de aluminosilicato

Se prefieren los silicatos de calcio con una relación atómica Ca / Si igual o superior a 1, tales como wollastonita Ca (SO 3), gehlenita (2CaO^AhO³^SiO²), akermanita (2CaO^MgO^2SiO²). Cuando las partículas de estas sustancias se exponen a una solución alcalina (NaOH o KOH), se produce una desorción muy rápida de CaO, por lo que la relación atómica Ca / Si se vuelve inferior a 1 y se acerca a 0,5. Existe una producción in situ de disilicato cálcico soluble Ca(H3SiO4)2 que contribuye a la reacción geopolimérica. Los subproductos industriales y los residuos de alta temperatura contienen esencialmente los silicatos básicos gehlenita, akermanita y wollastonita y, por tanto, son muy adecuados. Se encuentran en escoria de alto horno.

Bajo el microscopio, los ejemplos de cemento de geopolímero endurecido muestran que los granos de escoria más finos han desaparecido. Solo se ve una huella de su forma inicial, en forma de una piel probablemente compuesta de akermanita, que no reaccionó.

Este proceso es muy habitual y puede completarse en 30 minutos. Sin embargo, cuando la escoria tiene un tamaño de grano muy fino, como 400 m²/ kg o más (esto corresponde a un tamaño de grano medio d50 de 10 pm), el endurecimiento del compuesto de geopolímero es demasiado rápido. Ahora, en la técnica anterior, la escoria de alto horno utilizada tiene un área de superficie específica en el rango de 400 a 600 m²/ kg, es decir, d50 menos de 10 pm, como en el documento WO 98/31644.

En las patentes de Forss, el área de superficie específica de la escoria es superior a 400 m²/ kg, preferiblemente comprendida entre 500 y 800 m²/ kg. Este no es el caso de la presente invención donde, preferiblemente, se utilizan de 5 a 15 partes en peso de escoria de alto horno con un área de superficie específica inferior a 380 m²/ kg o d50 entre 15 y 25 pm. Esto da como resultado mezclas con una vida útil que varía entre 1 y 4 horas.

En general, el uso de silicato de calcio mejora las propiedades del geopolímero al disolver mejor la metacaolinita en el activador de sodio.

Negro de carbón

El negro de carbón, tal como se usa en la preparación de compuestos de geopolímero según la invención, tiene preferiblemente una superficie BET, medida según la norma ASTM 6556, en el intervalo de 5 a 1000 m²/ g. Se pueden caracterizar los siguientes negros de carbón dentro de este rango de área superficie BET:

- Negro de horno, en el que los hidrocarburos se queman parcialmente y se apagan inmediatamente con agua. La partícula primaria consta de varias capas similares al grafeno, que se combinan para formar partículas ovaladas o esféricas. Las condiciones de procesamiento influyen en el diámetro de las partículas. Las partículas primarias se combinan para formar agregados de diferente tamaño y estructura.

- Negro de acetileno tiene una importancia especial en las aplicaciones electroquímicas y se produce por oxidación parcial del gas acetileno a alta temperatura. El negro de acetileno muestra una estructura de alta agregación y orientación cristalina.

- Negro puro, que es negro de horno, grafitizado en una segunda etapa mediante un proceso de grafitización continua en lecho fluido. La grafitización reordena las capas de grafeno en una estructura grafítica y las hace altamente conductoras. La captación de humedad es muy limitada y la absorción de disolvente es pequeña.

- Negro de lámpara es un tipo de negro de carbón obtenido del hollín de grasa, aceite, alquitrán o resina quemados. El negro de lámpara es un pigmento suave de color marrón azulado o negro azulado que es muy estable y no se ve afectado por la luz, los ácidos y los álcalis. Este pigmento de carbono negro, amorfo, se produce mediante la descomposición térmica de hidrocarburos 100% naturales. Los tipos tradicionales de negro de lámpara son los más diversos, porque el negro de lámpara se produjo al recolectar el hollín de las lámparas de aceite. El material tiene agujas, cristales, polvo granular y escamas irregulares de 15 a 95 nm.

Se prefiere en todos los aspectos de la invención que:

- la superficie BET del negro de carbón sea de 5 a 200 m2 / g, preferiblemente de 10 a 150 m2 / g, en particular de 15 a 100 m2 / g, medida según la norma ISO 9477.

- el contenido de azufre del negro de carbón esté en el intervalo de 50 a 20.000 ppm, medido según la norma ASTM D1619, preferiblemente de 3.000 a 10.000 ppm.

- el índice de yodo del negro de carbón es de 10 a 100 mg / g, en particular de 20 a 80 mg / g, especialmente de 25 a 50 mg / g, medido según la norma ISO 1304.

- el número de aceite (OAN) del negro de carbón se de 50 a 150 cc / 100 g, especialmente de 60 a 110 cc / 100 g, medido según la norma ISO 4656.

- el contenido de humedad del negro de carbón sea de 0,2 a 1,5%.

- la fuerza de coloración del negro de carbón sea del 5 al 100%, preferiblemente del 10 al 50% como máximo, medida según la norma ISO 5435.

Coques de petróleo

Dependiendo de la pureza, las condiciones en el coquizador y las calcinaciones posteriores, se pueden producir una variedad de diferentes tipos de coque. Los productos de coque típicos son el coque de aguja, el coque normal y el coque de esponja. El coque de aguja consiste en capas de grafeno muy estructuradas. El coque normal consiste de capas de grafeno orientadas irregularmente. El coque de esponja es un coque con una estructura muy porosa. Se prefiere de acuerdo con la presente invención usar un coque para la preparación de un compuesto de geopolímero que tenga un contenido de azufre en el rango de 1 a 100000 ppm, preferiblemente de 50 a 20 000 ppm, medido de acuerdo con ASTM D1619, y un contenido de cenizas. de 0,1 a 1%. Además, preferiblemente, el tamaño medio del diámetro de las partículas de coque debe estar en el intervalo de 0,01 a 100 pm, más preferiblemente en el intervalo de 0,1 a 30 pm, adecuadamente de 0,5 a 25 pm.

Para obtener propiedades favorables del compuesto de geopolímero y del compuesto de espuma expandida, las propiedades adicionales del coque son preferiblemente:

-un índice de yodo de 10 a 60 mg / g, en particular de 20 a 50 mg / g, especialmente de 25 a 40 mg / g, medido según la norma ISO 1304.

- un número de aceite (OAN) de 10 a 150 cc / 100 g, especialmente de 20 a 100 cc / 100 g, más preferiblemente de 25 a 50 cc / 100 g, medido según la norma ISO 4656.

- un contenido de humedad de 0,2 a 1,5%.

- una fuerza de coloración del 1 al 100%, preferiblemente del 5 al 50% como máximo, medida según la norma ISO 5435.

Chamota

La chamota utilizada preferentemente según la invención se compone preferentemente de:

- dióxido de silicio en una cantidad en el intervalo del 30 al 65% en peso, preferiblemente del 40 al 60% en peso y más preferiblemente del 50 al 55% en peso.

- óxido de hierro (III) en una cantidad en el intervalo del 0,1 al 4,5% en peso, preferiblemente del 0,5 al 4,0% en peso y más preferiblemente del 1 al 3% en peso.

- óxido de calcio y óxido de magnesio en una cantidad total en el intervalo de 0,1 a 3% en peso.

Se prefiere que la absorción de agua de la chamota tal como se usa de acuerdo con la invención sea del 10% en peso como máximo, preferiblemente inferior al 7% en peso y más preferiblemente inferior al 5% en peso.

Además, la chamota utilizada según la invención tiene preferiblemente un punto de fusión de aproximadamente 1780°C. Su coeficiente de expansión térmica es más preferiblemente de aproximadamente 5,2 mm / m, y la conductividad térmica (medida de acuerdo con ISO 8301) es de aproximadamente 0,8 W / (mK) a 100 °C y aproximadamente 1,0 W / (mK) a 1000 °C.

La chamota usada en esta invención actúa como un agente precursor de reticulación.

Sílice pirógena

En la presente invención, el término humo de sílice térmica designa un tipo de sílice amorfa obtenido por condensación de vapores de SiO resultantes de la electrofusión a muy alta temperatura de materiales silíceos, generalmente a aproximadamente 2000°C; dicho silicato alcalino se obtiene preferiblemente disolviendo dicha sílice térmica en una solución concentrada de NaOH y / o KOH.

En una realización preferida de la invención, el humo de sílice térmica se prepara mediante electrofusión de arena de circón. El humo de sílice térmica obtenido contiene preferiblemente como máximo un 10% en peso de A h Oa y al menos un 90% en peso de SiO2. Tiene una fórmula química entre (13Si²O⁵, A h O2) y (16Si²O⁵, A h O2), que representa un óxido de aluminosilicato con Al en coordinación (IV), con sílice amorfa SiO2 adicional. En la siguiente parte de esta memoria descriptiva, el óxido de aluminosilicato que tiene las características de esta sílice térmica se escribe como (15Si²O⁵, Al2O2), sin embargo, sin excluir del alcance de la invención otros humos de sílice térmica con composiciones que contienen como máximo un 10% en peso de A h O3 y al menos 90% en peso de SiO2.

La sílice pirógena utilizada en esta invención actúa como agente precursor de reticulación y modificador de la viscosidad.

Huntita e hidromagnesita

La huntita (carbonato de magnesio cálcico con la fórmula Mg3Ca(CO3)4) y la hidromagnesita (carbonato de magnesio hidratado con la fórmula Mg⁵(CO³)⁴(O H ^4H ²O) o su combinación en determinadas proporciones se utilizan según la invención como agentes retardantes de llama que promueven la carbonización. La huntita y la hidromagnesita según la invención tienen preferiblemente las siguientes propiedades específicas:

- una densidad aparente de 0,24 a 0,36 kg / m³.

- un tamaño de partícula en el intervalo de 0,01 a 100 pm, medido según el procedimiento estándar usando un aparato Malvern Mastersizer 2000. El tamaño de partícula está preferiblemente en el rango de 0,1 a 30 pm, más preferiblemente en el rango de 0,5 a 25 pm.

- un área de superficie activa BET preferiblemente en el rango de 5 a 30 m²/ g y más preferiblemente en el rango de 10 a 20 m²/ g.

- un residuo de carbón, a 1000 °C, de más del 35% en peso, preferiblemente más del 45% en peso y más preferiblemente más del 50% en peso.

- una gravedad específica en el rango de 2,32 a 2,66 g / cm³.

- un pH en el rango de 9 a 12.

- una dureza según la escala de Mohs de minerales en el rango de 2 a 3.

- una absorción de aceite en el intervalo de 23 a 39 ml / 100 g.

Antracita verde

La antracita verde es una variedad compacta de carbón que se caracteriza por un bajo contenido de partes volátiles, alto contenido de carbono y gran calor de combustión.

La antracita es un material negro o gris oscuro con brillo metaloide. La antracita se forma como resultado de temperaturas muy altas y presiones muy altas, durante procesos diagenéticos y metamórficos.

La antracita verde utilizada según la presente invención tiene preferiblemente un contenido de carbono en el intervalo de 70 a 97% en peso, más preferiblemente de 92 a 95% en peso. El contenido de cenizas está en el intervalo de 1 a 20% en peso, más preferiblemente de 5 a 10% en peso. El contenido de azufre está en el intervalo de 0,2 a 5,0% en peso, más preferiblemente de 0,6 a 2% en peso. El contenido de partes volátiles está en el intervalo de 1 a 8% en peso, más preferiblemente de 2,5 a 5% en peso. El calor de combustión está en el intervalo de 20 a 30 000 kJ / kg, más preferiblemente de 30 a 29 000 kJ / kg. La antracita verde tiene una estructura amorfa y desordenada sin estructuras grafíticas.

Antracita calcinada con gas

La antracita calcinada con gas utilizada de acuerdo con la presente invención se produce a partir de antracita en bruto mediante calcinación en hornos de cuba vertical a una temperatura en el intervalo de 1100 a 1300 °C, lo que da como resultado un producto final muy homogéneo.

La antracita calcinada con gas tiene un contenido de carbono en el intervalo de 90 a 99% en peso, más preferiblemente de 95 a 99% en peso. El contenido de cenizas está en el intervalo de 1 a 20% en peso, más preferiblemente de 3 a 7% en peso. El contenido de azufre está en el intervalo de 0,1 a 1,5% en peso, más preferiblemente de 0,2 a 1,0% en peso. En el proceso de calcinación, las estructuras de carbono irregulares, o moléculas basadas en carbono, se vuelven capas de carbono más ordenadas y exhiben estructuras grafíticas.

Antracita calcinada eléctricamente

La antracita calcinada eléctricamente es un material carbonoso fabricado mediante tratamiento térmico de carbón de antracita de alta calidad en un horno de calcinación "encendido" eléctricamente. La antracita se calienta a temperaturas en el rango de 1900 a 2200 °C, lo que da como resultado cierto desarrollo de una estructura grafítica en el producto.

La antracita calcinada eléctricamente tiene un contenido de carbono en el intervalo de 90 a 99% en peso, más preferiblemente de 95 a 99% en peso. El contenido de cenizas está en el intervalo de 1 a 20% en peso, más preferiblemente de 3 a 8% en peso.

El contenido de azufre está en el intervalo de 0,1 a 1,5% en peso, más preferiblemente de 0,2 a 0,8% en peso. El contenido de partes volátiles está en el intervalo de 0,5 a 5,0% en peso, más preferiblemente de 1 a 3% en peso. En el proceso de calcinación, las estructuras de carbono irregulares, o moléculas basadas en carbono, se vuelven capas de carbono más ordenadas y exhiben estructuras grafíticas.

Polifosfato de amonio

El polifosfato de amonio es una sal inorgánica de ácido polifosfórico y amoníaco.

La longitud de la cadena (n) de este compuesto polimérico es variable y ramificada, y puede ser superior a 1000.

En estado sólido, el polvo de APP puede tener una forma con un tamaño de partícula promedio (D50) en el rango de 1 a 30 |jm.

Las APP de cadena corta y lineal (n <100) son sensibles al agua (hidrólisis). Una cadena corta y lineal comenzará a descomponerse a temperaturas superiores a 150 °C.

La APP de cadena larga con un valor "n" superior a 1000 comienza a descomponerse a temperaturas superiores a 300 °C en ácido polifosfórico y amoníaco. Su estructura reticulada / ramificada muestra una muy baja solubilidad en agua (<0,1 g / 100 ml).

APP se utiliza principalmente en poliolefinas (PE, PP), resinas termoendurecibles como resinas epoxi, poliuretano, resinas fenólicas de poliéster insaturado y otras. La APP es un material no tóxico, respetuoso con el medio ambiente y no genera cantidades adicionales de humo. Se encontró un efecto sinérgico del geopolímero y la APP, de los compuestos de geopolímero y la APP y la APP de geopolímero sobre las propiedades autoextinguibles mejoradas de la espuma de polímero aromático de vinilo expandido.

Lo más preferido es que el geopolímero o compuesto de geopolímero comprenda una cierta cantidad de agua, preferiblemente de 0,5 a 20% en peso, más preferiblemente de 1 a 15% en peso, en particular de 2 a 10% en peso.

El contenido de agua del geopolímero (modificado) o compuesto de geopolímero (modificado) final producido de acuerdo con la presente invención está alternativamente preferiblemente en un rango de 1 a 50% en peso, preferiblemente 2 a 30% en peso, más preferiblemente 3 a 20 % peso

El geopolímero (modificado) o el compuesto de geopolímero (modificado) como se produce de acuerdo con la presente invención se puede usar junto con retardante de llama bromado. Debido a que los retardantes de llama bromados tienen una compatibilidad limitada con productos que tienen un cierto contenido de sodio, el contenido de sodio del geopolímero (modificado) o del compuesto de geopolímero (modificado) es por lo tanto menor de 200 ppm, tal como menor de 100 ppm, o incluso menor de 50 ppm, cada uno calculado sobre masa seca.

II) Geopolímero o compuesto de geopolímero

Según un segundo aspecto, la invención se refiere a un geopolímero o un compuesto de geopolímero, obtenible según el proceso del primer aspecto de la invención.

Según la presente invención, el proceso de la realización I puede ser el siguiente:

i) mezclar un componente de aluminosilicato con una solución de silicato alcalino, para formar un sol-gel, ii) agregar opcionalmente un segundo componente aditivo, preferiblemente nanocomponente al sol-gel, para formar un gel relleno,

iii) mezcla del gel relleno, para formar geopolímero relleno,

iv) añadir agua para formar un gel diluido, añadir opcionalmente tensioactivo, preferiblemente tensioactivo iónico,

v) aplicar un mezclado de alto cizallamiento y ultrasonidos con alta energía para inducir la cavitación, vi) opcionalmente modificar posteriormente con ácido después del paso v) provocando una disminución del pH y provocando decantación,

vii) proceder a una desalcalinización,

viii) opcionalmente filtración por membrana y lavado de la torta de precipitado,

ix) opcionalmente modificación con ácido en el paso vii) antes o después del lavado de la torta de precipitado, x) opcionalmente modificación por intercambio iónico en el paso vii) antes o después del lavado de la torta de precipitado,

xi) etapa de repulpado, preferiblemente en agua desmineralizada y posterior modificación opcional con ácido o sal, seguida de filtración por membrana,

xii) opcionalmente paso de secado al vacío en la prensa de filtro,

xiii) opcionalmente trituración y desaglomeración de la torta de precipitado en seco en el molino de chorro o molino de impacto,

xiv) opcionalmente, secado por pulverización de partículas geopoliméricas o compuesto de partículas geopoliméricas para eliminar el agua sin realizar una aglomeración innecesaria.

Según la presente invención, la realización II puede proceder de la siguiente manera:

i) mezclar un componente de aluminosilicato con una solución de silicato alcalino, para formar un sol-gel, ii) agregar opcionalmente un segundo componente aditivo, preferiblemente nanocomponente al sol-gel, para formar un gel lleno,

iii) mezclar el gel relleno, para formar geopolímero relleno,

iv) agregar agua para formar un gel diluido,

v) emulsionar el sol-gel en la fase orgánica, preferiblemente con el uso de tensioactivo, preferiblemente tensioactivo no iónico o al menos tensioactivo iónico que contiene dicatión,

vi) aplicar un mezclado de alto cizallamiento y ultrasonidos con alta energía para inducir la cavitación, vii) decapado con vapor para eliminar la fase orgánica,

viii) dispersión de fase geopolímero o de compuesto de geopolímero en agua, preferiblemente agua desionizada,

ix) opcionalmente modificar posteriormente con ácido después del paso viii),

x) opcionalmente filtración por membrana y lavado de la torta de precipitados,

xi) opcionalmente modificación con ácido en el paso ix) antes o después del lavado de la torta de precipitado, xii) opcionalmente modificación por intercambio iónico en el paso g) antes o después del lavado de la torta de precipitado,

xiii) etapa de repulpado, preferiblemente en agua desmineralizada y posterior modificación opcional con ácido o sal, seguida de filtración por membrana,

xiv) opcionalmente etapa de secado al vacío en la prensa de filtro,

xv) opcionalmente trituración y desaglomeración de la torta de precipitado en seco en el molino de chorro o molino de impacto,

xvi) opcionalmente, secado por pulverización de partículas geopoliméricas o compuesto de partículas geopoliméricas para eliminar el agua sin realizar una aglomeración innecesaria.

Generalmente, en el primer paso a), el mezclado a alta velocidad y la disolución de la fase amorfa del precursor de aluminosilicato y / o del componente fosfoaluminato en la solución alcalina preparada a partir de una solución acuosa de hidróxido de sodio y dióxido de silicio (vidrio soluble) o una solución acuosa de disilicato de sodio o solución acuosa de aluminato de sodio con o sin adición de fosfoaluminato. En particular, el precursor podría ser caolinita deshidroxilada, metacaolín o metacaolinita, pero también cenizas volantes, escoria de horno, lodo rojo, sílice térmica, sílice pirógena, halloysita y sus mezclas. Después de la activación y disolución, el monómero orto-sialato [(OH)³-Si-O-Al-(OH)³] se policondensa y forma sol-gel, denominado "gel". El mezclado se prosigue en el paso d), seguido de la adición del segundo componente que podría ser coque, antracita, óxido de grafeno, óxidos metálicos, sulfuros metálicos o metales o mezclas de los mismos en forma de micro polvo o nano polvo. Durante el paso b), se puede introducir agua como aditivo de modificación de la viscosidad y / o silano y / o látex como modificadores de la adhesión. Opcionalmente, si el segundo componente está en forma nano, podría prepararse su dispersión en agua y podría de esta forma añadirse al sol-gel de geopolímero en formación en el paso b). El mezclado se realiza durante un período de tiempo preferido de un mínimo de 15 minutos, un máximo de 24 h, más preferiblemente alrededor de 1 h. Durante el mezclado en el paso d), se puede introducir agua como aditivo de modificación de la viscosidad, en d) se agrega más agua para diluir el gel en una proporción de masa al gel de 1/1 a 1/20, preferiblemente de 1/2 a 1 / 10. El mezclado de alto cizallamiento en las etapas a) y c) se aplica con el uso de un homogeneizador de rotor estator con una velocidad preferida en el rango de 5000 a 30000 rpm, más preferiblemente de 10000 a 25000 rpm.

En el paso c), se agrega un exceso de agua y se continúa el mezclado de alto cizallamiento. Junto con el agua, se podría añadir un tensioactivo, preferiblemente un tensioactivo iónico, como el dodecilsulfato de sodio (SDS), para mejorar la formación de partículas más pequeñas y uniformes. Con una dilución de agua adecuada de sol-gel, se aumenta el pH para implicar la hidrólisis de la fase de gel, el mezclado de alto cizallamiento en el paso d) ayuda a separar la fase líquida del gel. Se podría inducir una separación de fases y una formación de partículas uniformes aún mejor mediante la aplicación de energía ultrasónica, por lo que se puede aplicar en el paso e). Puede usarse una amplia gama de frecuencias, comenzando desde 10 Hz y hasta aproximadamente 50 kHz, en particular aproximadamente 35 kHz. La hidrólisis de la fase sólida del gel podría acelerarse mediante la adición de ácido, preferiblemente ácido clorhídrico y provocar una decantación más rápida implicada por la reducción del pH en el paso e).

El paso f) es una desalcalinización, para eliminar cationes de la matriz de geopolímero, preferiblemente mediante la adición de ácido clorhídrico concentrado a las partículas de geopolímero o de compuesto de geopolímero suspendidas en agua. La reacción se realiza preferiblemente en menos de 1 hora y en un rango de temperatura de 50-90 °C en un dispersor calentado / enfriado, con una velocidad de agitación en el rango de 500 a 1500 rpm. La reacción da como resultado la liberación de sulfuro de hidrógeno y dióxido de azufre, así como un cambio de pH en el rango de 3-13; además, la viscosidad de la lechada aumenta significativamente, debido a un cambio de la superficie de la partícula y a la interacción del geopolímero con el agua.

En el proceso para preparar el polvo de geopolímero o de compuesto de geopolímero de acuerdo con la realización (II), está involucrada una emulsión de sol-gel de geopolímero o de compuesto de geopolímero, como se describe en los siguientes pasos del proceso:

i) mezclar un componente de aluminosilicato con una solución de silicato alcalino, para formar un sol-gel,

ii) agregar opcionalmente un segundo componente aditivo, preferiblemente un nanocomponente, al sol-gel, para formar un gel relleno,

iii) mezclar el gel relleno, para formar geopolímero relleno,

iv) agregar agua para formar un gel diluido,

v) emulsionar el sol-gel en una fase orgánica, preferiblemente con el uso de tensioactivo, preferiblemente un tensioactivo no iónico o al menos un tensioactivo iónico que contiene dicatión,

vi) aplicar un mezclado de alto cizallamiento y ultrasonidos con alta energía, para inducir la cavitación,

vii) decapado con vapor para eliminar la fase orgánica,

viii) dispersión de la fase de geopolímero o de compuesto de geopolímero en agua, preferiblemente agua desionizada,

ix) opcionalmente modificar posteriormente con ácido después del paso viii),

x) opcionalmente filtración por membrana y lavado de la torta de precipitados,

xi) opcionalmente modificación con ácido en el paso vii) antes o después del lavado de la torta de precipitado,

xii) opcionalmente modificación por intercambio iónico en el paso vii) antes o después del lavado de la torta de precipitado,

xiii) repulpado, preferiblemente en agua desmineralizada y posterior modificación opcional con ácido o sal, seguida de filtración por membrana,

xiv) opcionalmente secado al vacío en la prensa de filtro,

xv) trituración y desaglomeración de torta de precipitado en seco opcionalmente en un molino de chorro o molino de impacto,

La principal diferencia entre la realización I y la realización II está en la formación de la fase sólida, para preparar partículas a partir del sol-gel de geopolímero o de compuesto de geopolímero.

En el paso e2), es decir, según la realización II, se prepara una mezcla de un disolvente orgánico con un tensioactivo o una mezcla de tensioactivos y / o estabilizadores. Se prefiere la estabilización utilizando tensioactivos, ya que las emulsiones agua en aceite (W / O) suelen ser sistemas inestables. Pueden usarse tensioactivos iónicos, así como no iónicos solubles en la fase orgánica (aceite o disolvente orgánico). Sin embargo, se observan mejores resultados cuando se utilizan agentes emulsionantes no iónicos. Un factor que juega un papel importante en la estabilidad de la emulsión final es la relación entre la fase orgánica y el tensioactivo o mezcla de tensioactivos, así como la relación entre los tensioactivos mismos (en caso de que se utilicen dos o más tensioactivos en mezcla). Normalmente, se recomienda de 0,1 a 50% en peso de tensioactivo por fase orgánica, preferiblemente de 5 a 30% en peso. Para introducir el gel de geopolímero o de compuesto de geopolímero (como se formó inicialmente en los pasos a-b) como una fase dispersa en agua) en una fase de disolvente orgánico continuo, el gel de geopolímero en el paso v) se diluye con agua, preferiblemente agua desionizada. El geopolímero o compuesto de geopolímero diluido en agua se puede verter en el paso e2) en la mezcla de disolvente orgánico y tensioactivo.

Preferiblemente, se podrían usar como fase orgánica los siguientes disolventes no polares: pentano, ciclopentano, hexano, ciclohexano, benceno, tolueno, 1,4-dioxano, cloroformo, éter dietílico, diclorometano. Se prefiere utilizar los siguientes tensioactivos no iónicos tales como los del grupo de polisorbatos, poloxámeros, estearatos de glicerol, estearatos de sorbitán, alquilpoliglicósidos, cocamidas, maltósidos, monolaurinas, glucósidos, nonoxinoles, glicéridos, derivados de alcoholes cetílicos, etoxilatos. Pueden usarse tensioactivos iónicos, tales como dicatiónicos usados para la formación de emulsiones W / O, preferiblemente tensioactivos a base de calcio tales como dodecilsulfonato de calcio o sus mezclas con tensioactivos a base de sodio.

Se encontró que con el uso del proceso de emulsión según la realización II, es posible preparar partículas aún más finas, en comparación con el método de dispersión en agua según la realización I. Los mismos métodos de dispersión se utilizan en el paso f) que podrían comenzar antes de la adición de geopolímero diluido de gel de compuesto de geopolímero. La homogeneización a alta velocidad usa típicamente un homogeneizador de rotor-estator con una velocidad de rotación preferiblemente superior a 10.000 rpm, más preferiblemente superior a 20.000 rpm. Se prefieren ultrasonidos para disminuir significativamente el tamaño de las partículas, especialmente por debajo de 1 pm, comenzando con una frecuencia de 10 Hz, preferiblemente 35 Hz. Si se desea un tamaño de partícula inferior a 0,5 pm, se debe utilizar una frecuencia superior a 30 kHz.

En el paso e), es importante eliminar la fase orgánica (disolvente con tensioactivo) de las partículas de geopolímero o compuesto de geopolímero. Por esta razón, el proceso de decapado con vapor es útil. La emulsión se inyecta a la columna de decapado desde el lado superior de la columna, el vapor sobrecalentado con una temperatura en el intervalo de 150-350 °C se inyecta desde el lado inferior. El vapor sobrecalentado calienta la emulsión y, por lo tanto, volatiliza la fase de bajo punto de ebullición y crea turbulencias en la parte sólida de la emulsión. Este efecto se crea en contracorriente de la emulsión de suministro y el vapor. Una fase no volátil (geopolímero o compuesto de geopolímero) se lava con agua caliente en la sección inferior de la columna. La fase volátil que contiene agua, disolvente orgánico y tensioactivo (que se degrada) se elimina por la parte superior de la columna. Los gases se condensan y forman una mezcla de dos fases. A continuación, el disolvente se destila y se puede reutilizar en el paso de emulsificación. El agua, con residuos de tensioactivo y sus residuos degradados, se dirige al sistema de aguas residuales, incluida la decantación y la ósmosis inversa. Si es necesario, se podría realizar un segundo decapado, para reducir al mínimo el contenido de disolvente y tensioactivo. La pasta acuosa de geopolímero o de compuesto de geopolímero puede luego dispersarse en agua, para realizar los pasos f) y g) del proceso.

Las ventajas de la presente invención se hacen evidentes a partir de los siguientes ejemplos. A menos que se indique lo contrario, todos los porcentajes se dan en peso.

Además, siempre que se haga referencia en la descripción a una cantidad de cualquier aditivo "en peso de polímero", esto se refiere a la cantidad de aditivo en peso de componente polimérico, incluidos los aditivos (sólidos y, si los hay, líquidos), pero excluyendo de propulsor.

Ejemplos

Los siguientes ejemplos muestran que el geopolímero o el compuesto de geopolímero se pueden obtener con un método mucho más simple que el presentado anteriormente, sin necesidad de etapas de curado, secado y molienda.

Ejemplo1

En este ejemplo, las partículas de geopolímero se prepararon mediante emulsificación sol-gel.

Se colocaron en un recipiente 8,5 kg de sílice térmica (Hueber), 10,6 kg de componente de aluminato de sodio (Chemexis) y 12 kg de agua desionizada. La composición se mezcló a temperatura ambiente durante 60 minutos a 700 rpm, hasta que la pasta fue homogénea. Posteriormente, se añadieron a la composición 27 kg de agua desionizada. Mientras tanto, se preparó una solución de 150 kg de ciclohexano y 50 kg de monoestearato de polietilenglicol sorbitán (Polisorbato 60), y después de aproximadamente 30 minutos de mezclado a temperatura ambiente, la solución se sometió a sonificación y se calentó a 40 °C. En el siguiente paso, el gel de geopolímero preparado se vertió en la solución de ciclohexano y monoestearato de polietilenglicol sorbitán (Polisorbato 60), a una velocidad de 10 dm3 / min, bajo mezclado continuo a 700 rpm y a una temperatura de 40 °C. La emulsión resultante se siguió mezclando durante otros 15 minutos, a una temperatura de 40 °C, hasta que se produjo un aumento significativo de la viscosidad. Para realizar el análisis del tamaño de partícula, se enjuagaron 3 g de muestra con 150 cm3 de etanol. El producto resultante se mezcló con 20 g de agua y se sometió a una medición del tamaño de partícula usando un método húmedo. Los experimentos de dispersión de luz dinámica indicaron que la emulsión tenía una distribución de tamaño de partícula de 0,6 pm (Figura 1). En el siguiente paso, la emulsión se centrifugó, se decantó en agua y se filtró. El precipitado se suspendió en agua, se decapó con vapor del resto del disolvente orgánico en una columna de decapado y luego se dispersó en agua para su posterior procesamiento. Se analizó un contenido de sodio de 200 ppm en el polvo final. Finalmente, después de un proceso de molienda por chorro, se obtuvo un tamaño medio de partícula de 0,9 pm.

Ejemplo 2

En este ejemplo, el compuesto de geopolímero se preparó mediante emulsificación sol-gel y con la adición de negro de carbón con un tamaño de partícula primaria promedio de 95 nm.

Se colocaron en un recipiente 8,5 kg de sílice térmica (Hueber), 10,6 kg de componente aluminato de sodio (Chemexis), 4,8 kg de negro de carbón (Orion Carbons) y 12 kg de agua desionizada. La composición se mezcló a temperatura ambiente durante 60 minutos a 700 rpm, hasta que la pasta fue homogénea. Posteriormente, se añadieron a la composición 27 kg de agua desionizada. Mientras tanto, se preparó una solución de 150 kg de ciclohexano y 50 kg de monoestearato de polietilenglicol sorbitán (Polisorbato 60), y después de aproximadamente 30 minutos de mezclado a temperatura ambiente, la solución se sometió a sonificación y se calentó hasta 40 °C. En el siguiente paso, el gel de geopolímero preparado se vertió en la solución de ciclohexano y monoestearato de polietilenglicol sorbitán (polisorbato 60), a una velocidad de 10 dm3 / min bajo mezcla continua a 700 rpm y a una temperatura de 40 °C. La emulsión resultante se siguió mezclando durante otros 15 minutos, a una temperatura de 40 °C, hasta que se produjo un aumento significativo de la viscosidad. Para realizar el análisis del tamaño de partícula, se enjuagaron 3 g de muestra con 150 cm3 de etanol. El producto resultante se mezcló con 20 g de agua y se sometió a una medición del tamaño de partícula usando un método húmedo. Los experimentos de dispersión de luz dinámica indicaron que la emulsión tenía la misma distribución de tamaño de partícula (0,6 pm) que en el Ejemplo 1 (Figura 2). En el siguiente paso, la emulsión se centrifugó, se decantó en agua y se filtró. El precipitado se suspendió en agua, se decapó con vapor de agua en una columna de decapado del resto del disolvente orgánico y luego se dispersó en agua para su posterior procesamiento. Se analizó un contenido de sodio de 300 ppm en el polvo final. Finalmente, después de un proceso de molienda por chorro, se obtuvo un tamaño de partícula promedio de 1 pm.

Ejemplo 3

En este ejemplo, el geopolímero se obtuvo mediante decantación sol-gel con adición de ácido clorhídrico.

Se colocaron en un recipiente 12,75 kg de sílice (Huber), 17,25 kg de componente aluminato de sodio (Chemexis) y 18 kg de agua desionizada. La composición se mezcló a temperatura ambiente durante 60 minutos a 500 rpm, hasta que la pasta fue homogénea. Mientras tanto, se preparó la solución de 60 kg de agua desionizada y dodecilsulfato de sodio (SDS) al 1% en un recipiente separado. En el siguiente paso, se vertió el gel de geopolímero preparado en el agua y la solución de SDS, a una velocidad de 10 dm3/ min, bajo mezcla continua a 500 rpm y a temperatura ambiente. La mezcla resultante se mantuvo bajo mezcla durante otros 60 minutos y luego se añadieron 30 kg de solución de HCl al 37%, con una velocidad de adición de 10 dm3 / min. La mezcla se filtró y se aclaró con agua. Se tomó una pequeña muestra de producto precipitado para la medición de la distribución del tamaño de partícula. Los experimentos de dispersión de luz estática indicaron que la emulsión tenía una distribución de tamaño de partícula de d50 = 4,4 pm (Figura 3). La suspensión se filtró y se dispersó en agua para realizar modificaciones adicionales. Se analizó un contenido de sodio de 100 ppm en el polvo final. Finalmente, después de un proceso de molienda por chorro, se obtuvo un tamaño medio de partícula de 2,5 pm.

Ejemplo 4

En este ejemplo, el geopolímero se preparó mediante decantación con la adición de tensioactivo KPS, sin adición de ácido clorhídrico.

Se colocaron en un recipiente 12,75 kg de sílice térmica (Saint Gobain), 17,25 kg de componente aluminato de sodio (Chemexis) y 18 kg de agua desionizada. La composición se mezcló a temperatura ambiente durante 60 minutos a 700 rpm, hasta que la pasta fue homogénea. Mientras tanto, se preparó una solución de 300 kg de agua desionizada y persulfato de potasio (KPS) al 2% en un recipiente separado, se sometió a sonificación y se calentó hasta 40 °C. En el siguiente paso, el gel de geopolímero preparado se vertió en agua y solución de KPS, a una velocidad de 10 dm3 / min bajo mezcla continua usando un homogeneizador a una velocidad de 24.000 rpm y a una temperatura de 40 °C. La emulsión resultante se siguió mezclando durante otros 60 minutos a una temperatura de 40 °C, y se tomó una pequeña muestra para medir la distribución del tamaño de partícula y el resto del material se dejó sedimentar y luego se vertió con agua. Los experimentos de dispersión de luz estática indicaron que la dispersión tenía una distribución de tamaño de partícula de 0,9 pm (Figura 4). La suspensión se filtró y se dispersó en agua para realizar modificaciones adicionales. Se analizó un contenido de sodio de 200 ppm en el polvo final. Finalmente, después de un proceso de molienda por chorro, se obtuvo un tamaño de partícula promedio de 1 pm.

Ejemplo 5

En este ejemplo, el geopolímero se preparó mediante decantación con la adición de tensioactivo SDS, sin adición de ácido clorhídrico.

Se colocaron en un recipiente 12,75 kg de sílice térmica (Saint Gobain), 17,25 kg de componente aluminato de sodio (Chemexis) y 18 kg de agua desionizada. La composición se mezcló a temperatura ambiente durante 60 minutos a 700 rpm, hasta que la pasta fue homogénea. Mientras tanto, se preparó una solución de 300 kg de agua desionizada y dodecilsulfato de sodio (SDS) al 0,7% en un recipiente separado, se sometió a sonificación y se calentó hasta 40 °C. En el siguiente paso, el gel de geopolímero preparado se vertió en agua y solución de SDS, a una velocidad de 10 dm3 / min, bajo mezcla continua usando un homogeneizador a una velocidad de 9.400 rpm y a una temperatura de 40 °C. La emulsión resultante se siguió mezclando durante otros 30 minutos a una temperatura de 40 °C, y se tomó una pequeña muestra para la medición de la distribución del tamaño de partícula, y el resto del material se dejó sedimentar y luego se enjuagó con agua. Un experimento de dispersión de luz estática indicó que la emulsión tenía una distribución de tamaño de partícula de d50 = 1,1 pm (Figura 5). Se analizó un contenido de sodio de 300 ppm en el polvo final. Finalmente, después de un proceso de molienda por chorro, se obtuvo un tamaño de partícula promedio de 1 pm.

Ejemplo 6

En este ejemplo, el geopolímero se preparó mediante decantación únicamente, con la adición de un exceso de agua.

Se colocaron en un recipiente 12,75 kg de sílice térmica (Saint Gobain), 17,25 kg de componente aluminato de sodio (Chemexis) y 18 kg de agua desionizada. La composición se mezcló a temperatura ambiente durante 60 minutos a 700 rpm, hasta que la pasta fue homogénea. Mientras tanto, se prepararon 300 kg de agua desionizada en un recipiente separado, se sometieron a sonificación y se calentaron hasta 40 °C. En el siguiente paso, el gel de geopolímero preparado se vertió en agua, a una velocidad de 10 dm3 / min, bajo mezcla continua usando un homogeneizador a una velocidad de 24.000 rpm y a una temperatura de 40 °C. La composición resultante se siguió mezclando durante 2 horas a una temperatura de 40 °C. Se tomó una pequeña muestra para la medición de la distribución de tamaño de partícula y el resto del material se dejó sedimentar. Un experimento de dispersión de luz estática indicó que la mezcla tenía una distribución de tamaño de partícula d50 = 1,1 pm (Figura 6). Se analizó un contenido de sodio de 200 ppm en el polvo final. Finalmente, después de un proceso de molienda por chorro, se obtuvo un tamaño de partícula promedio de 1 pm.

Ejemplo 7

En este ejemplo, el compuesto de geopolímero se preparó mediante decantación con la adición de un exceso de agua y con la adición de óxido de nanografeno con un tamaño de partícula promedio de 500 nm.

Se colocaron en un recipiente 12, 75 kg de sílice térmica (Saint Gobain), 17,25 kg de componente aluminato de sodio (Chemexis) y 18 kg de agua desionizada. La composición se mezcló a temperatura ambiente durante 60 minutos a 700 rpm, hasta que la pasta fue homogénea. En el siguiente paso, se agregaron 7,5 kg de nano óxido de grafeno (Garmor) con mezcla continua y se continuó mezclando durante otros 30 minutos. Mientras tanto, se prepararon 300 kg de agua desionizada en un recipiente separado, se sometieron a sonificación y se calentaron hasta 40 °C. En el siguiente paso, se vertió en agua el gel de geopolímero preparado con nano óxido de grafeno, a una velocidad de 10 dm3 / min, bajo mezclado continuo utilizando un homogeneizador a una velocidad de 24.000 rpm y a una temperatura de 40 °C. La composición resultante se siguió mezclando durante 2 horas, a una temperatura de 40 °C. Se tomó una pequeña muestra para la medición de la distribución de tamaño de partícula y el resto del material se dejó sedimentar. Un experimento de dispersión de luz estática indicó que la emulsión tenía una distribución de tamaño de partícula de d50 = 1,0 |jm (Figura 7). Se analizó un contenido de sodio de 200 ppm en el polvo final. Finalmente, después de un proceso de molienda por chorro, se obtuvo un tamaño de partícula promedio de 1 jm .

Ejemplo 8

En este ejemplo, el material compuesto de geopolímero se obtuvo mediante decantación, con adición de exceso de agua y con adición de óxido de titanio con un tamaño medio de partícula de 100 nm.

Se colocaron en un recipiente 12,75 kg de sílice térmica (Saint Gobain), 17,25 kg de componente aluminato de sodio (Chemexis) y 18 kg de agua desionizada. La composición se mezcló a temperatura ambiente durante 60 minutos a 700 rpm, hasta que la pasta fue homogénea. En el siguiente paso, se añadieron 7,5 kg de nano TiO2 (Showa America) con mezcla continua y se continuó mezclando durante otros 30 minutos. Mientras tanto, se prepararon 300 kg de agua desionizada en un recipiente separado, se sometieron a sonificación y se calentaron hasta 40 °C. En el siguiente paso, el gel de geopolímero preparado con nano TiO2 se vertió en agua, a una velocidad de 10 dm3 / min, bajo mezcla continua utilizando un homogeneizador a una velocidad de 24.000 rpm y a una temperatura de 40 °C. La composición resultante se siguió mezclando durante 2 h, a una temperatura de 40 °C. Se tomó una pequeña muestra para la medición de la distribución granulométrica y el resto del material se dejó sedimentar.

Distribución del tamaño de partículas d50 = 1,0 jm (Figura 8). Se analizó un contenido de sodio de 100 ppm en el polvo final. Finalmente, después de un proceso de molienda por chorro, se obtuvo un tamaño medio de partícula de 0. 8.jm .

Ejemplo 9

En este ejemplo, el material compuesto de geopolímero se preparó mediante decantación, con adición de un exceso de agua y con adición de coque de petróleo con un D50 de 3,0 jm .

Se colocaron en un recipiente 12,7 kg de sílice térmica (Saint Gobain), 17,25 kg de componente aluminato de sodio (Chemexis) y 18 kg de agua desionizada. La composición se mezcló a temperatura ambiente durante 60 minutos a 700 rpm, hasta que la pasta fue homogénea. En el siguiente paso, se añadieron 13,5 kg de coque de petróleo (Oxbow) bajo mezcla continua y se continuó mezclando durante otros 30 minutos. Mientras tanto, se prepararon 300 kg de agua desionizada en un recipiente separado, se sometieron a sonificación y se calentaron hasta 40 °C. En el siguiente paso, el gel compuesto de geopolímero preparado se vertió en agua, a una velocidad de 10 dm3 / min, bajo mezcla continua usando un homogeneizador a una velocidad de 24.000 rpm y a una temperatura de 40 °C. La composición resultante se siguió mezclando durante 2 h, a una temperatura de 40 °C. Se tomó una pequeña muestra para la medición de la distribución granulométrica y el resto del material se dejó sedimentar. Distribución del tamaño de partículas d50 = 3,0 jm (Figura 9). Se analizó un contenido de sodio de 200 ppm en el polvo final. Finalmente, después de un proceso de molienda por chorro, se obtuvo un tamaño medio de partícula de 3,0 jm .

En todos los experimentos anteriores para geopolímeros o compuestos de geopolímeros, se realizaron los siguientes pasos de procesamiento:

1. Desalcalinización,

2. Primera etapa de filtración,

3. Lavado con agua de proceso,

4. Lavado con solución ácida,

5. Granulado y agregado para hacer repulpación en solución ácida al 0.1%,

6. Segunda etapa de filtración,

7. Lavado con agua desmineralizada,

8. Modificación con una solución acuosa al 3% de ácido fosfórico,

9. Nueva dispersión en agua,

10. Secado por pulverización

11. Molido a chorro para recuperar el tamaño de partícula más fino.

Opcionalmente, la dispersión de agua de geopolímero o partículas compuestas de geopolímero (ambas obtenidas mediante el método de emulsión o decantación) que contiene 2 partes de agua y 1 parte de polvo se colocó luego en un dispersor calentado (reactor) de 0,4 m3, equipado con un agitador de alta velocidad y un agitador de cinta que gira cerca de las paredes del dispersor. A continuación, se añadió una cantidad (44% en peso de polvo) de ácido clorhídrico acuoso concentrado (30%) durante 5 min al reactor y se realizó la desalcalinización. El pH inicial, medido antes de la adición de ácido, fue 13, después de 60 min de mezclado y desalcalinización, el pH final fue 7,5. El agua (filtrado) con una conductividad de aproximadamente 80.000 j S / cm se filtró del polvo de compuesto de geopolímero y se obtuvo un precipitado que contenía aproximadamente 50% en peso de agua. Luego, se usó una porción de agua de proceso para lavar el cloruro de sodio restante y otros cloruros del precipitado. Se continuó el lavado durante 20 min, para obtener una conductividad del filtrado por debajo de 400 j S / cm.

Alternativamente, podría usarse agua desmineralizada, reduciendo la conductividad del filtrado por debajo de 300 j S / cm. Para ayudar a destruir el efecto tixotrópico, el lavado con solución de ácido clorhídrico al 0,1% podría realizarse después del lavado con agua de proceso o desmineralizada. Después de eso, se aplicó un apriete de membrana de aproximadamente 16 bar, para aumentar el contenido de sólidos a 55% en peso. El precipitado se retiró de la prensa, se granuló y se cargó en un dispersor de repulpado con el mismo sistema de mezcla que para el reactor de desalcalinización. Se realizó una elución adicional de sales en una solución diluida de ácido clorhídrico (0,1%) y agua desionizada. Después del repulpado, la lechada se filtró y se lavó durante aproximadamente 20 min, para obtener un filtrado con conductividad por debajo de 100 j S / cm. Como siguiente paso, el precipitado se lavó con una solución al 3% en peso de ácido fosfórico (preferiblemente concentrado al 75%) en agua desmineralizada. Se bombea a través de la prensa de filtro, para modificar la superficie del geopolímero o del compuesto de geopolímero. A continuación, el precipitado con un contenido de agua de aproximadamente el 45% en peso se dispersó de nuevo en agua, en un disolvente de repulpado. Finalmente, se secó por pulverización y se creó un polvo de flujo libre con un tamaño medio de partícula de 10 jm . El polvo se transfirió neumáticamente al proceso de molienda por chorro, para obtener partículas con un tamaño medio de partícula por debajo de o al menos 5 jm o menos según el origen del geopolímero o compuesto de geopolímero obtenido. Para todos los polvos, se analizó el contenido de sodio.

Descripción del análisis de sodio

Se coloca un crisol con 0,05 g de muestra seca en el horno durante 5 horas a 500 °C para quemar. La ceniza después de la quema se enfría, en el siguiente paso se añaden aproximadamente 10 ml de agua desionizada con 1 ml de HCl (35-38%) al crisol con muestra, y el contenido se calienta usando una placa calefactora de laboratorio a 140 °C durante 30 min. La muestra se enfría y se transfiere a través del filtro (limpiado previamente un mínimo de 3 veces con agua desionizada) al matraz de 100 ml, en el siguiente paso se agregan 8 ml de ácido nítrico 1 M con 4 ml de búfer espectral de cloruro de cesio (2,5% Cs). Simultáneamente con la muestra para análisis, se prepara una muestra de control (blanco) usando el mismo procedimiento y los mismos reactivos.

La solución de muestra preparada aplicando el procedimiento descrito anteriormente se mide con un Espectrómetro de Absorción Atómica, usando un dispositivo a A iCE 3500 GFS35Z, y los siguientes parámetros: modo de trabajo: absorción, longitud de onda: 589,0 nm, separación: 0,2 nm,

El procedimiento analítico presentado se basa en la norma que define el análisis de Na PN-ISO 9964-1: 1994 Ap1: 2009, la preparación de la muestra para la medición se basa en la norma de procedimiento interno 61 / A, edición 3, del 30 de abril de 2009.

Preparación de polímero aromático de vinilo expandible

Se dosificó una mezcla de polímero aromático de vinilo en forma de gránulos, que contenía 0,5% en peso de Emerald 3000, 0,1% en peso de bicumilo y 0,15% en peso de agente nucleante (Polywax 2000) en la tolva principal de la extrusora co-rotativa de doble tomillo 32D / 40 mm. La temperatura de la masa fundida en la extrusora principal fue de 180 °C.

El polvo de compuesto de geopolímero preparado en el Ejemplo 2 se dosificó a una concentración del 16% en peso en la extrusora co-giratoria de doble tornillo de brazo lateral (54D / 25 mm) a través de dos alimentadores laterales y el polímero aromático de vinilo (en forma de gránulos) se dosificó a la tolva principal de esta extrusora. La masa fundida que contenía 30% en peso de compuesto de geopolímero concentrado se transportó a la extrusora principal. La temperatura de la masa fundida dentro de la extrusora fue de 190 °C.

El agente espumante (mezcla de n-pentano / isopentano al 80/20%) se inyectó en la extrusora principal de 32D / 40 mm, aguas abajo de la inyección de la masa fundida desde la extrusora de doble tornillo lateral. La concentración de agente espumante fue del 5,5% en peso, calculada sobre la masa total de producto.

La masa fundida de polímero aromático de vinilo que contiene retardante de llama Emerald 3000, bicumilo, agente nucleante, compuesto de geopolímero y agente espumante se transportó a la extrusora de enfriamiento 30D / 90 mm y se bombeó a través de un mezclador estático de 60 mm de longitud, bomba de fusión, cambiador de tamiz, válvula de desvío y se extruyó a través del cabezal de boquilla con orificios de 0,75 mm de diámetro, y se granuló bajo el agua con cuchillas giratorias. Aguas abajo, el producto redondeado, un granulado con una distribución de tamaño de partícula del 99,9% de la fracción 0,8-1,6 mm, se centrifugó para eliminar el agua y finalmente se revistió con la mezcla adecuada de estearato de magnesio con monoestearato y triestearato de glicerina. La temperatura de la masa fundida en la extrusora de enfriamiento fue de 170 ° C.

Las perlas recubiertas se expandieron para medir las propiedades generales finales del compuesto de espuma expandida:

1. Conductividad térmica según la norma ISO 8301.

2. Propiedades mecánicas (resistencia a la compresión y a la flexión) según la norma EN 13163.

3. Inflamabilidad según métodos de ensayo: norma EN ISO 11925-2 y norma DIN 4102 B2.

4. La estabilidad dimensional bajo condiciones específicas de temperatura y humedad de la espuma expandida se determinó de acuerdo con la norma PN-EN 1604 AC, que se utiliza normalmente para materiales XPS.

El granulado expandible con una distribución de tamaño de partícula de 0,8 a 1,6 mm se trató en el recipiente de preexpansión durante 50 segundos con vapor que tenía una presión de 0,2 kPa, y luego se secó en un secador de lecho fluido conectado. La densidad de las perlas obtenidas fue de 15 kg / m3. Luego, las perlas expandidas se acondicionaron en un silo durante 24 horas y se introdujeron en un molde de bloque con dimensiones de 1000 x 1000 x 500 mm. Se utilizó vapor a una presión de 0,7 kPa para soldar las perlas y obtener bloques moldeados con una densidad de 15,5 kg / m3 El tiempo de enfriamiento del molde en este caso fue de 70 segundos. El bloque listo se cortó en placas y luego se tomaron muestras después de 6 días de acondicionamiento a temperatura ambiente. Ejemplo 1/2

En este ejemplo, el compuesto de geopolímero, obtenido con la adición de negro de carbón típico (disponible de Orion Carbons), se usó en una cantidad del 16% en peso. El ejemplo muestra que se pueden obtener buenas propiedades de espuma, incluida una "lambda" baja, especialmente cuando se aplicaron partículas con un tamaño medio (D50) de 1,0 |jm.

Ejemplo 2 /9

En este ejemplo, se usó un compuesto de geopolímero obtenido con la adición de óxido de grafeno con un tamaño de partícula promedio (D50) de 1 pm. También se obtuvieron buenas propiedades de espuma, incluida una "lambda" baja.

Ejemplo 3 /9

En este ejemplo, se utilizó un compuesto de geopolímero obtenido con la adición de coque de petróleo con un tamaño medio de partículas de 3 jm . La espuma vuelve a mostrar buenas propiedades.

T l 111 R m n m l r m EP r r

Tabla 12. Parámetro de compuesto de espuma expandido a aproximadamente 15,0 kg/m3

Aprobado (+); No aprobado (-)

Claims

REIVINDICACIONES

1. Proceso para la producción de un geopolímero o compuesto de geopolímero, que comprende

c) añadir agua al sol-gel o al sol-gel relleno, para formar un sol-gel diluido o un sol-gel relleno diluido, d) mezclar el sol-gel diluido o el sol-gel relleno diluido, para formar geopolímero o compuesto de geopolímero, e) obtener una suspensión de geopolímero o de compuesto de geopolímero,

f) reducir el contenido de catión de metal alcalino dentro de la estructura del geopolímero o compuesto de geopolímero, y

g) obtener el geopolímero o compuesto de geopolímero,

donde el geopolímero o compuesto de geopolímero tiene un contenido de sodio de menos de 200 ppm, medido de acuerdo con Pn-ISO 9964-1: 1994 Ap1: 2009 y calculado sobre masa seca,

en donde el paso e) comprende

e1) decantación, donde el proceso comprende

e lc ) decantar,

e ld ) filtrar por membrana opcionalmente y lavar la torta de precipitado;

o

e2) adición de una fase orgánica, emulsionar y decapado de la fase orgánica, en donde el proceso comprende e2a) añadir una fase orgánica,

e2b) emulsionar el sol-gel,

e2d) decapar con vapor para eliminar la fase orgánica, y

2. El proceso de la reivindicación 1, en el que el mezclado en el paso a) comprende mezclar un aluminosilicato, un fosfoaluminato, un silicato alcalino y / o un aluminato alcalino.

3. El proceso de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el mezclado en el paso a) implica uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en caolinita deshidroxilada, metacaolín, metacaolinita, cenizas volantes, escoria de horno, lodo rojo, sílice térmica, sílice pirógena, halloysita, escoria de mina, puzolana y caolín, preferiblemente en el que el mezclado en el paso a) implica uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en metacaolín, metacaolinita, escoria de horno, cenizas volantes y sílice pirógena,

en particular, en el que el mezclado en el paso a) implica metacaolín o metacaolinita, escoria de horno, cenizas volantes o una mezcla de los mismos.

4. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aditivo se selecciona del grupo que consiste en

a. aditivos atérmanos basados en carbono,

b. aditivos atérmanos metálicos,

c. aditivos atérmanos de óxido metálico, y

d. aditivos atérmanos de sulfuro metálico

preferiblemente en el que el aditivo se selecciona de

a. negro de carbón, coque, negro de carbón grafitado, óxidos de grafito, grafito, antracita, óxido de grafeno y grafeno, y

c. óxido de titanio, chamota, cenizas volantes, sílice pirógena, hidromagnesita, huntita y mineral con estructura de perovskita,

más preferiblemente en el que el aditivo atérmano se selecciona de aditivos atérmanos basados en carbono seleccionados entre absorbedores de calor y reflectores de calor,

en particular, en el que el aditivo atérmano es negro de carbón, grafito o una mezcla de los mismos.

5. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que se añade silano en el paso a), preferiblemente en el que el silano se selecciona entre aminopropiltrietoxisilano, aminopropiltrimetoxisilano, feniltrietoxisilano, 3-metacriloxipropiltrimetoxisilano, viniltrimetoxisilano y mezclas de los mismos.

6. El proceso de la reivindicación 5, donde el silano es 3-metacriloxipropiltrimetoxisilano, donde el proceso comprende además la adición de un látex de butadieno en uno o más de los pasos a), b) y c),

preferiblemente donde la adición del látex de butadieno es en uno o más de los pasos a) y el paso b).

7. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que se añade silano en cualquiera del paso e), paso f) y paso g),

preferiblemente en el que el silano se selecciona entre aminopropiltrietoxisilano, aminopropiltrimetoxisilano, feniltrietoxisilano, 3-metacriloxipropiltrimetoxisilano y mezclas de los mismos.

8. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el paso f) comprende la adición de una solución ácida,

en particular en el que el paso f) comprende la adición de una solución ácida y lavado con agua.

9. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo además el proceso la modificación con uno o más compuestos solubles en agua, preferiblemente en el que la modificación está en uno o más de los pasos f) y g).

10. El proceso de la reivindicación 9, en el que el compuesto soluble en agua se selecciona entre compuestos de fósforo, compuestos de nitrógeno, compuestos de cobre, compuestos de plata, compuestos de zinc, compuestos de estaño y compuestos de magnesio,

preferiblemente en donde la modificación es con un compuesto de fósforo,

en particular, en el que la modificación es con un compuesto de fósforo seleccionado entre ácido fosfórico y polifosfato de amonio.

11. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el paso f) comprende repulpado, preferiblemente en el que el repulpado es con agua desmineralizada o una solución ácida,

en particular en el que el repulpado es con una solución ácida.

12. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el paso g) comprende repulpado, preferiblemente en el que el repulpado es con agua desmineralizada.

13. El proceso de la reivindicación 1, que incluye el paso e1), en el que el paso e1a) comprende la adición de uno o más tensioactivos,

preferiblemente en el que el tensioactivo es un tensioactivo iónico.

14. El proceso de la reivindicación 1, que incluye el paso e2), en el que el paso e2b) comprende la adición de uno o más tensioactivos,

preferiblemente en el que el tensioactivo es un tensioactivo no iónico o un tensioactivo iónico que contiene un dicatión.

15. El geopolímero o compuesto de geopolímero, tal como se puede obtener de acuerdo con el proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el geopolímero o compuesto de geopolímero tiene un contenido de sodio de menos de 200 ppm, medido de acuerdo con PN-ISO 9964-1: 1994 Ap1.: 2009 y calculado sobre masa seca.

16. El geopolímero o compuesto de geopolímero según la reivindicación 15, que tiene un contenido de sodio de menos de 100 ppm, en particular menos de 50 ppm, calculado respectivamente sobre masa seca.