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Analyse- und Prüfmethoden für Aerogel-Formulierungen

Aerogel ist ein hochdisperser amorpher Feststoff, der aus kolloidalen Partikeln oder Polymermolekülen besteht, die sich zu einer nanoporösen Netzwerkstruktur zusammenlagern, wobei die Poren mit einem gasförmigen Dispersionsmedium gefüllt sind. Aerogel, auch als Xerogel bezeichnet, ist ein Gel, das entsteht, indem eine chemische Lösung zunächst zu einem Sol reagiert und anschließend geliert. Nach Entfernung des Lösungsmittels aus dem Gel erhält man eine räumliche Netzwerkstruktur, die mit Gas gefüllt ist. Das Erscheinungsbild ist ein poröses Material mit extrem niedriger Dichte (nahe der Luftdichte) in fester Form.

Aerogele sind ultraleicht, niedrigdicht und nanoporös und zeichnen sich durch ultrafeine wabenförmige Porengrößen und poröse Strukturen aus miteinander verbundenen Polymerketten aus. Die Porendurchmesser liegen typischerweise unter 100 nm, die Aerogel-Partikelgrößen typischerweise unter 20 nm. Sie können aus anorganischen Materialien (wie Siliciumdioxid, Aluminiumoxid usw.), organischen Materialien (wie Polyimid, Kohlenstoff usw.) oder Mischmaterialien (wie Gelglas usw.) hergestellt werden.

Aerogele lassen sich nach den chemischen Eigenschaften ihrer Matrix in 4 Kategorien einteilen: anorganische Aerogele, organische Aerogele, Hybrid-Aerogele und Verbund-Aerogele.

    <<Allgemeiner Ablauf der Probenzusammensetzungsanalyse>>

① Probenvorbereitung: Auswahl repräsentativer Proben und Durchführung der erforderlichen Vorbehandlung wie Mahlen, Auflösen, Verdünnen usw., um die Repräsentativität und Durchführbarkeit der Analyse zu gewährleisten.

② Analysemethoden: Im Allgemeinen werden verschiedene Instrumente wie Infrarotspektroskopie, Kernspinresonanzspektroskopie, GC-MS, PY-GC-MS, ICP, IC, HPLC, XPF und GPC eingesetzt.

③ Instrumentenprüfung: Entsprechend der gewählten Analysemethode werden die entsprechenden Instrumente und Geräte vorbereitet und eingestellt sowie Kalibrierungen und Justierungen durchgeführt, um die Genauigkeit und Stabilität des Instruments zu gewährleisten.

④ Probenmessung: Überprüfung der Analyseergebnisse in vielerlei Hinsicht durch Kombination von Spektralanalyse, gängigen Methoden der Grundlagenchemie und relevanter charakteristischer Verifizierung.

⑤ Datenverarbeitung: Die gemessenen Rohdaten werden einer Datenverarbeitung unterzogen, etwa Peak-Identifizierung, Integration von Peakflächen oder Peakhöhen usw., um quantitative Ergebnisse der einzelnen Komponenten zu erhalten.

⑥ Ergebnisbericht: Auf Grundlage der Analyseergebnisse werden die gemessenen Materialkomponenten bewertet und erläutert, deren Gehalt, Reinheit oder verschiedene relevante Indikatoren bestimmt und ein Bericht verfasst.

   <<Gängige Analyse- und Prüfmethoden>>

Die qualitative Analyse von Polymeren und organischen Additiven erfordert spektrale Nachweisverfahren (Infrarot, Kernspinresonanz, Ultraviolettabsorption usw.);

Die anorganischen Elemente lassen sich mittels Elektronenmikroskopie/Röntgenenergiespektroskopie, Röntgenfluoreszenzspektrometer, Plasmaemissionsspektrometrie usw. untersuchen;

Für die qualitative Analyse anorganischer Verbindungen können Methoden wie Infrarot, Raman oder Röntgenbeugung eingesetzt werden;

Die quantitative Analyse von Proben kann durch chemische Analyse oder Atomabsorptionsspektroskopie und Plasmaemissionsspektroskopie erfolgen.

<<Routinemäßige Prüfpositionen für Aerogel-Verbunddämmprodukte>>

Die Wärmeleitfähigkeit ist der wichtigste Prüfindex für Aerogel-Verbunddämmprodukte und eine der Grundlagen für deren Klassifizierung.

Die Anforderungen an das Brandverhalten von Aerogel-Verbunddämmprodukten des Typs I dürfen nicht niedriger als die Klasse B1 (C) sein; die Anforderungen an das Brandverhalten von Aerogel-Verbunddämmprodukten der Typen II, III und IV dürfen nicht niedriger als die Klasse A (A2) sein.

Hinsichtlich des Index der bleibenden Längenänderung bei Erwärmung wird für Gel-Verbunddämmprodukte der Typen I, II und III ein Wert von nicht weniger als -2,0% gefordert, während für Gel-Verbunddämmprodukte des Typs IV ein Wert von nicht weniger als -5,0% gefordert wird.

Die Vibrations-Massenverlustrate darf nicht größer als 1,0% sein.

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