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Analyse und Testmethoden für Aerogel-Formulierungen

Aerogel ist ein hochdisperses amorphes Feststoffmaterial, das 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 bekannt, ist ein Gel, das durch Reaktion einer chemischen Lösung entsteht, die zunächst ein Sol bildet und dann 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, nanoporös und zeichnen sich durch ultrafeine wabenförmige Porengrößen und poröse Strukturen aus, die aus miteinander verbundenen Polymerketten bestehen. Die Porendurchmesser betragen typischerweise weniger als 100 nm, und die Aerogel-Partikelgrößen sind typischerweise kleiner als 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 können nach den chemischen Eigenschaften ihrer Matrix in 4 Kategorien eingeteilt werden: anorganische Aerogele, organische Aerogele, Hybrid-Aerogele und Verbund-Aerogele.

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① Probenvorbereitung: Auswahl repräsentativer Proben und Durchführung notwendiger Vorbehandlungen 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 verwendet.

③ Instrumententest: 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 relevanten charakteristischen Verifizierungen.

⑤ Datenverarbeitung: Durchführung der Datenverarbeitung an den gemessenen Rohdaten, wie Peak-Identifizierung, Peakflächen- oder Peakhöhenintegration usw., um quantitative Ergebnisse der einzelnen Komponenten zu erhalten.

⑥ Ergebnisbericht: Basierend auf den Analyseergebnissen die gemessenen Materialkomponenten bewerten und erläutern, deren Gehalt, Reinheit oder verschiedene relevante Indikatoren bestimmen und einen Bericht verfassen.

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

Die anorganischen Elemente können durch Elektronenmikroskopie/Röntgenenergiespektroskopie, Röntgenfluoreszenzspektrometer, Plasmaemissionsspektrometrie usw. getestet werden;

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

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

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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, und die Anforderungen an das Brandverhalten von Gel-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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