IT9021013A1 - Vetro cellulare di ossicarburo di silicio da resine siliconiche schiumose - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale

La presente invenzione riguarda strutture di vetro cellulare e, in particolare, strutture di vetro cellulare composte da silicio, ossigeno e carbonio fatte da resine siliconiche schiumose.

La silice amorfa è un vetro refrattario, tuttavia, devetrifica facilmente a temperature superiori a 1100°C. La devetrificazione consiste nel, riordinamento o cristallizzazione delle strutture casuali di cui sono fatti i vetri. La cristallizzazione riduce drasticamente uno degli attributi predominanti delle silici vetrose, cioè la bassa dilatazione termica e anche parecchie di sue altre proprietà desiderabili. Come risultato, molta ricerca è stata diretta a cercare modi per aumentare la resistenza alla devitrificazione in composizioni dì vetro di silice.

Reazioni tra silicio, carbonio e ossigeno sono state studiate estensivamente. Alcune delle reazioni note in un sistema di silicio, carbonio e ossigeno comprendono ossigeno combinato con silicio per formare silice, SiO2· Quindi alle temperature superiori a 1100°C la silice comincia a cristallizzare per formare cristobalite. La cristobalite è una delle comuni forme minerali della silice. Il carbonio può reagire con la silice disponibile per formare carburo di silicio cristallino o può sfuggire come monossido di carbonio gassoso. Qualsiasi carbonio rimanente come carbonio elementare si ossida facilmente al di sopra di 600°C quando esposto all'aria.

La termodinamica delle reazioni di silicio, carbonio e ossigeno viene trattata in 'The High-Temperature Oxidation, Reduction, and Volatilization Reactions of Silicon and Silicon Carbide", Gulbransen, E. A. e Jansson, S.A.

Oxidation of Metals, Volume 4, Numero 3, 1972. L’analisi termodinamica di Gulbransen e altri mostra che a 1200°C silice e carbonio formerebbero monossido di silicio e monossido di carbonio gassosi o carburo di silicio solido, SiC. Tuttavia, non si dovrebbe prevedere il formarsi di alcun materiale contenente silicio, ossigeno e carbonio. Gulbransen e altri concludono che la silice non era raccomandata all'impiego in atmosfere riducenti al di sopra di 1125°C a causa della formazione dii monossido di silicio volatile. Ancora il carburo di silicio non era raccomandato per l’uso in ambienti contenenti ossigeno dove può capitare un'ossidazione attiva a causa dell’ossidazione del carburo di silicio.

C’è un materiale descritto funzionalmente come silice vetrosa modificata da carbonio e qui indicato come "vetro nero" dove tra Γ1 e il 3% di carbonio venne aggiunto alla silice. Il metodo per fare vetro nero è descritto da Smith e altri nel brevetto USA No. 3.378.431. Sostanze organiche carboniose, come carbowax sono aggiunti alla silice e la miscela viene pressata a caldo a circa I200°C per formare il vetro nero. Smith C.F., Jr. ha inoltre caratterizzato il vetro nero per spettroscopia infrarossa in "The Vibrational Spectra of High Purity and Chemicalty Substituted Vitreous Silicas", tesi di dottorato, Alfred University, Alfred, N.Y., Maggio 1973. Smith rivela che, in aggiunta a carbonio elementare disperso nel vetro, il carbonio nel vetro nero è associato con ossigeno in gruppi di tipo carbonato. Un gruppo carbonato è la descrizione di un particolare modo in cui un atomo di carbonio si lega con tre atomi di ossigeno ed ha la struttura,

La robustezza meccanica del vetro nero è simile alia robustezza di un vetro di silice privo di carbonio, tuttavia il vetro nero ha maggiore resistenza alla devetrificazione rispetto al convenzionale vetro di silice che comincia a devetrificare a circa 1100°C, mentre il vetro nero comincia a devetrificare a circa 1250°C. La maggiore stabilità termica del vetro nero gli consente di essere usato a temperature maggiori a quelle alle quali può resistere la silice vetrosa.

In una fibra ceramica continua di carburo di silicio prodotta commercialmente, venduta sotto il marchio "Nicalon" circa il 10% dell'ossigeno è introdotto nella fibra per reticolarla. Dopo reticolazione, le fibre sono pirolizzate e si crede che l’ossigeno divenga parte della fibra come contaminante amorfo, probabilmente nella forma di silice. Il comportamento alla degradazione di tali fibre dopo trattamento termico in svariati ambienti venne riportato nell'articolo Thermal Stability of SiC Fibres (Nicalon)", di Mah, T. e altri, Journal of Material Science, Volume 19, pagine da 1191 a 1201 (1984). Mah e altri trovarono che indipendentemente dalle condizioni ambientali durante il trattamento termico, la robustezza della fibra "Nicalon" degradava quando le fibre furono sottoposte a temperature maggiori di 1200°C. La degradazione delle fibre era associata con perdite di monossido di carbonio dalle fibre e crescita di grani di carburo di silicio beta nelle fibre. Dalla precedente trattazione, è evidente che le proprietà di note composizioni ceramiche o vetrose e in particolare quelle contenenti silicio, ossigeno e carbonio sono degradate per decomposizione o devetrificazione del vetro o della ceramica a temperature superiori a 1100°C fino a 1250°C.

I metodi prima d’ora noti per formare materiali di vetro o di ceramica in strutture vetrose o ceramiche cellulari utilizzano polveri di vetro o di ceramica 0 poltiglia delle polveri per formare il corpo cellulare. Per esempio, in alcuni metodi strutture di vetro e ceramica cellulare sono formati da polveri di vetro o minerali che sono mescolate intimamente con un agente produttore di gas, come nerofumo. La miscela viene riscaldata a temperatura sufficiente a sinterizzare e riunire le particelle di vetro o minerale e liberare contemporaneamente bolle di gas in una distribuzione relativamente uniforme entro la massa sinterizzata.

Un altro metodo per formare strutture ceramiche cellulari viene descritto nel brevetto USA No. 3.833.386, Un poliossietilene poliolo rivestito con isocianato viene fatto reagire con grandi quantità di una poltiglia acquosa di un materiale ceramico sinterizzabile. Viene generata una schiuma poliuretanica reticolata idrofila avente materiale sinterizzabile disposto uniformemente nella medesima. La struttura schiumosa viene riscaldata in atmosfera di aria, ossigeno, gas inerti o simili per decomporre il poliuretano e sinterizzare il rimanente materiale ceramico sinterizzabile formando una struttura schiumosa ceramica rigida.

Una proprietà importante delle strutture di vetro cellulare è il grado in cui le pareti delle celle sono aperte o chiuse. Pareti di celie aperte forniscono intercomunicazioni tra celle in modo che il corpo cellulare può agire come filtro o struttura assorbitrice di suoni. Con pareti cellulari chiuse non c'è comunicazione tra le celle e il corpo cellulare ha migliori proprietà isolanti. Un metodo per fornire celle a pareti aperte di strutture di vetro cellulare sinterizzato viene descritto nel brevetto USA No. 2.596.659. Una struttura cellulare chiusa è sottoposta a pressione di fluido e le sottili pareti delle celle in corrispondenza dei loro punti più deboli tendono a rompersi in un modo che fornisce comunicazione tra celle.

La durata di strutture di vetro cellulare di tecnica anteriore in certi ambienti, come acqua ad alte temperature, non era tutta quella che poteva essere desiderata a causa del contenuto di alcali che tendeva a lisciviarsi, provocando disintegrazione o deterioramento del vetro cellulare.

Corpi ceramici sinterizzati contengono di per sè fino al 10% di porosità, la quale porosità riduce la robustezza del corpo ceramico. Un metodo per ridurre la porosità e migliorare la robustezza di ceramiche sinterizzate è di reinfiltrare il corpo ceramico con la ceramica polverizzata e sinterizzare la ceramica reinfiltrata. Questo può essere ripetuto parecchie volte per continuare a riempire la porosità della matrice. Tuttavia, tali metodi di riempire porosità in corpi ceramici sarebbero difficili da eseguire in strutture ceramiche cellulari sinterizzate. Tale reinfiltrazione riempirebbe celle di strutture cellulari aventi pareti di celle aperte e riempirebbe la porosità sulla superficie esterna di strutture cellulari aventi pareti di celle chiuse lasciando inalterata la struttura porosa delle celle entro le pareti.

Ceramiche sinterizzate sono anche note per mostrare contorni di grani che bloccano il trasporto di massa delle particelle di seconda fase provocando una distribuzione disuguale delle particelle di seconda fase nel corpo ceramico. Perciò, uno scopo di questa invenzione è di formare una struttura cellulare di vetro, comprendente silicio, ossigeno e carbonio in cui una parte sostanziale degli atomi di carbonio sono legati ad atomi di silicio ed il rimanente di carbonio è carbonio elementare disperso nella matrice di vetro. Tali strutture di vetro cellulare rimangono strutturalmente stabili e non si decompongono in atmosfere ossidanti o riducenti a temperature fino ad almeno 1650°C.

Un altro scopo di questa invenzione è un processo per formare strutture di vetro cellulare comprendenti silicio, ossigeno e carbonio pirolizzando resine metilsiliconiche schiumose.

Un altro scopo di questa invenzione è un processo per formare strutture di vetro cellulare comprendente silicio, ossigeno e carbonio dove le pareti delle celle sono essenzialmente completamente dense, amorfe e prive di contorni di grani .

Si è trovato che alcune resine siliconiche possono essere schiumate e quindi pirolizzate in atmosfera non ossidante per formare composizioni uniche di vetro in una struttura cellulare. Sorprendemente, si è trovato che queste resine siliconiche, quando pirolizzate in atmosfera non ossidante, non si combinano a formare silice, cristobalite, carburo di silicio, monossido di carbonio o una miscela di silice e carbonio.

Mentre i corpi di vetro o ceramica cellulare di tecnica anteriore sono formati sinterizzando vetri, ceramiche o minerali polverizzati o poltiglie delle polveri, le strutture di vetro cellulare di questa invenzione sono formare pirolizzando resine siliconiche schiumose. Prescelte resine siliconiche sono mescolate con un solvente, un agente schiumante e talvolta un agente polimerizzante per reticolare la resina. L’agente schiumante viene fatto reagire per formare una schiuma portante con la resina disposta attraverso la schiuma come una separata fase continua. Benché la separazione di fase non possa essere facilmente risolta quando ispezionata microspicamente, la schiuma portante può essere decomposta e allontanata mentre la resina siliconica rimane come struttura schiumata. Perciò, come qui usate, fasi separate continue sono fasi che possano almeno essere separate per decomposizione di una delle fasi. Solvente ed acqua in eccesso sono allontanati dalla schiuma per asciugatura. La resina viene reticolata dopo che si forma la schiuma in modo che la resina mantiene la struttura schiumata. Reticolazione della resina può essere aiutata mediante raggiunta dell’agente polimerizzante; tuttavia, alcune resine si reticolano sufficientemente per mantenere la struttura schiumosa durante l’asciugatura senza aggiungere l’agente reticolante. Dopo che la resina si è reticolata, la schiuma portante è allontanata per decomposizione. La rimanente struttura di resina schiumosa viene riscaldata in atmosfera non ossidante per pirolizzare la resina e la resina pirolizzante si addensa a formare una struttura di vetro cellulare.

Come qui usata, un’atmosfera non ossidante è un’atmosfera che allontana i prodotti di reazione dalla resina pirolizzante senza influenzare le reazioni che capitano durante la pirolisi. Esempi di tali atmosfere non ossidanti sono atmosfere inerti come elio, argon e azoto e atmosfere riducenti, come idrogeno. Si può anche usare un vuoto avente una pressione minore di circa 0,1013 millibar (IO-4 atmosfere).

Metilsiliconi sono formati da catene silossane con gruppi metilici attaccati agli atomi di silicio. Le catene silossane contengono un legame alterno di atomi di silicio e ossigeno. Parecchie combinazioni di gruppi metilici si possono formare sulle catene silossane per formare polimetilpolisilossani. Le strutture unitarie di base in polimetilpolisilossani sono trimetilsilossi, dimetilsilossi e monometilsilossano. L’unità monofunzionale trimetilsilossi alla fine di una catena silossana ha la struttura;

Dimetilsilossi è un’unità funzionale che forma catene o anelli ed ha la struttura;

Il monometilsilossano è un'unità trifunzionale e non solo prolunga catene silossane, ma anche reticola tra catene ed ha la struttura;

Resine metiisiliconiche possono anche contenere unità tetrafunzionali non sostituite indicate come unità Q ed aventi la struttura;

Strutture polimeriche possono essere formate da queste strutture unitarie per formare polimetilpolisilossani aventi un numero desiderato di gruppi metilici per atomi di silicio. Variando il rapporto dei gruppi metilici rispetto agli atomi di silicio sono formate differenti resine metiisiliconiche aventi più o meno sostituente organico, il sostituente organico essendo i gruppi metili. Resine metiisiliconiche contengono in genere un rapporto di gruppi metilici rispetto ad atomi di silicio di circa 2:1 o meno. Una prima resina metilsiliconica che può essere schiumata secondo il metodo di questa invenzione e pirolizzata per formare una struttura di vetro cellulare è formata di, in percentuale in peso, circa il 5% di dimetilsilossi e circa il 95% di monometilsilossano. Metodi per fare la prima resina metilsiliconica sono descritti nel brevetto USA No. 4.026.868 qui incorporato per riferimento. Un secondo gruppo di resine che può essere schiumato e polimerizzato per formare strutture di vetro cellulare è formato da unità trimetilsilossi e unità Q tetrafunzionali non sostituite nel rapporto da circa 0,3:1 a 2,5:1. Metodi per fare la seconda resina metilsiliconica sono descritti nel brevetto USA No.

2.676.182 qui incorporato per riferimento. La prima e la seconda resina metilsiliconica sopra descritte sono qui avanti indicate e rivendicate come resina metilsiliconica precursore o talvolta come resina precursore o resina. Un metodo per schiumare la resina precursore è di scioglierla in un solvente organico non polare, mescolare intimamente la resina sciolta con un agente schiumante e far reagire l'agente schiumante aggiungendo acqua nella miscela. Quando la resina metilsiliconica sopra descritta viene usata, un agente polimerizzante per la resina precursore può anche essere aggiunto alla miscela di resina prima che venga aggiunta acqua per far reagire l’agente schiumante.

Un adatto agente schiumante è un prodotto di reazione di poliossietilene poliolo rivestito di isocianato avente funzionalità media di isocianato maggiore di 2 e fino a 6 o più. Metodi per fare tali prodotti di reazione di poliossietilene poliolo rivestito da isocianato sono descritti nel brevetto USA No. 3.833.386, qui incorporato per riferimento. Un solvente organico non polare, come toluene, e un agente reticolante, come un’ammina contenente silicio, possono essere usati come altri additivi nella soluzione di resina.

Additivi nella soluzione di resina precursore sono aggiunti in quantità di; circa una parte di agente reticolante per circa tra 0,2 e due parti di resina, il solvente organico non polare è presente in una quantità che almeno scioglie la resina e fino ad una quantità che non diluisce l'agente schiumante in modo che non schiumi correttamente, tali quantità di solvente sono tra circa il 10 e il 50% in peso dell'agente schiumante, l'agente polimerizzante è tra circa lo 0,1 e il 4% in peso della resina e viene aggiunto di preferenza quando si usa la prima resina metilsiliconica sopra descritta e acqua viene agitata nella soluzione nella quantità fra circa il 2 e il 250% in peso dell'agente schiumante. L’agitazione continua fino a che la soluzione diventa cremosa, nel qual momento inizia schiumamento e reticolazione dell'agente schiumante. L’acqua aggiunta alla soluzione di resina e precursore reagisce con l'agente schiumante formando una schiuma poliuretanica idrofila reticolata. La schiuma poliuretanica agisce come portatore per la resina precursore in modo che la resina sia disposta uniformemente entro la struttura sciumata come fase continua separata.

Nel metodo precedente, due separate reazioni di polimerizzazione sono fatte avvenire in ordine particolare mentre si evita interferenza nelle reazioni separate. L’agente schiumante deve polimerizzare prima di formare la schiuma poliuretanica senza essere alterata dalla resina precursore o dalla reazione di polimerizzazione della resina precursore, per esempio, se la resina precursore reticola troppo rapidamente, la reazione di schiumatura è limitata e la schiuma poliuretanica non si forma correttamente. Si è trovato che la resina precursore, i solventi, gli agenti reticolanti e le quantità di ciascuno degli additivi specificati nel precedente metodo non reagiscono con l'agente schiumante in modo che quando mescolate assieme si forma la schiuma poliuretanica e la resina viene distribuita come una separata fase continua nella schiuma.

Cariche di particelle solide o fibrose come catalizzatori, ceramiche, silice, farina fossile o allumina possono essere aggiunte alla resina prima della schiumatura per impartire addizionali proprietà termiche, elettriche o altre desiderate proprietà alla struttura di vetro cellulare. Quando vengono aggiunte cariche alla soluzione di resina precursore, la resina precursore può essere aggiunta in quantità da circa una parte di agente schiumante a 0,05 parti per una parte di resina.

Tensioattivi prodotti commercialmente venduti sotto il marchio polioli "Pluronic" possono essere aggiunti alla soluzione per modificare dimensioni di celle, altezza di salita della schiuma e quantità relative di celle chiuse o aperte nella schiuma. Tali tensioattivi possono essere aggiunti fino a circa il 10% in peso dell’agente schiumante. La temperatura iniziale della soluzione di resina può essere controllata preriscaldando ciascun additivo prima che venga aggiunto alla soluzione. Più alte temperature di soluzione obbligano l'azione schiumante ad aumentare e a produrre più grandi dimensioni di celle nella schiuma. Capita sufficiente schiumatura con temperature di soluzione tra 0°C e 95°C. Poiché la reazione di schiumatura è esotermica, la temperatura di soluzione aumenta quando inizia la schiumatura.

Quando la schiumatura è completa, l'agente schiumante ha formato una struttura schiumosa poliuretanica idrofila reticolata talvolta qui chiamata schiuma portatrice, capace di sostenere la resina precursore in una struttura schiumosa. La struttura schiumosa viene asciugata evaporando acqua e solvente organico. L'asciugatura può essere eseguita da temperatura ambiente fino appena al di sotto della temperatura di ebollizione del solvente organico. Mentre la struttura schiumosa asciuga, la resina precursore viene reticolata per mantenere la struttura schiumosa senza il sostegno della schiuma portante. Il poliuretano è quindi allontanato dalla struttura schiumosa riscaldando tra circa 150 e 400°C. Tale riscaldamento decompone il poliuretano e può essere eseguito in un’atmosfera che rimuove il poliuretano vaporizzante, l’acqua e il solvente organico senza contribuire ad altre reazioni nella resina. Si possono usare atmosfere inerti, aria o vuoto.

La resina precursore schiumata viene quindi pirolizzata riscaldandola a circa tra 900 e 1600°C in atmosfera non ossidante. Durante la pirolisi la resina schiumata si addensa in struttura di vetro cellulare mentre acqua, gruppi metilici e altri prodotti di decomposizione dalla resina si svolgono e producono una perdita di peso nella resina. Il riscaldamento è arrestato quando viene ottenuto un peso sostanzialmente costante nella resina pirolizzante. Si dovrebbe capire che la struttura cellulare della resina schiumata viene mantenuta, è la resina che addensa formando pareti di celle essenzialmente e completamente dense nella struttura cellulare. Ulteriore addensamento della resina pirolizzante può capitare dopo che è finita la perdita di peso, se si continua il riscaldamento. Perciò, talvolta può essere desiderabile arrestare il riscaldamento e la pirolisi della resina dopo che è completamente addensata o, in altre parole, arrestare la riduzione di volume. Una perdita di peso durante la pirolisi fu determinato tra circa l' 1 e circa l’80%.

Si era trovato che resine precursori metilsiliconiche potrebbero essere pirolizzate a temperature variabili da circa 900°C a 1600°C.

La pirolisi della resina precursore metilsiliconica forma una struttura di vetro cellulare che è caratterizzata da una divisione continua degli elettroni tra atomi di silicio, di ossigeno e di carbonio nel vetro. Il silicio è presente in quattro unità poliatomiche; in un'unità, qui indicata tetraossisilicio, un atomo di silicio è legato a quattro atomi di silicio e ha la formula chimica SiO2; in una seconda unità, qui indicata monocarbosilossano, un atomo di silicio è legato a tre atomi di ossigeno e un atomo di carbonio e ha la formula chimica SiO1 ,5C0, 25; in una terza unità, qui indicata come dicarbosilossano, un atomo di silicio è legato a due atomi di ossigeno e a due atomi di carbonio e ha la formula chimica SiOC0 e nella quarta unità, qui indicata come tetracarbosilicio, un atomo di silicio è unità a quattro atomi di carbonio e a formula chimica SiC.

Quando la resina precursore consistente del 5% di dimetilsilossi e del 93% di monometilsilossano viene schiumata e pirolizzata come qui descritto, si forma una prima struttura di vetro cellulare avente distribuzione di tali unità poliatomiche in una matrice di vetro cellulare, comprendente in percentuale in peso da circa il 38 al 48% di tetraossisilicio, da circa l'11 al 21% di monocarbosilossano, da circa l'11 al 21% di dicarbosilossano, da circa il 12 al 22% di tetracarbosilicio e da circa il 3 al 9% di carbonio elementare disperso atomicamente o in piccoli ammassi entro la matrice di vetro. Quando la resina precursore consistente di unità trimetilsilossi e di unità Q in un rapporto di circa 0,8:1 è schiumata e pirolizzata come qui trattato, si forma una seconda struttura di vetro cellulare avente distribuzione di tali unità poliatomiche in una matrice di vetro cellulare; comprendente in percentuale in peso da circa il 18 al 28% di tetraossisilicio, da circa il 21 al 31% di monocarbosilossano, da circa il 12 al 22% di dicarbosilossano, da circa il 28 al 38% di tetracarbosilicio e fino all'1% di carbonio elementare è disperso atomicamente o in piccoli ammassi entro la matrice di vetro. Le unità poliatomiche in tali prima e seconda composizione di vetro sono collegate principalmente da legame chimico tra atomi di silicio e di ossigeno e tra atomi di silicio e carbonio con un numero piccolo e insignificante di legami tra atomi di carbonio e ossigeno. La prima struttura di vetro cellulare di questa invenzione può essere descritta alternativamente come una composizione di silicio, ossigeno e carbonio in una massa di vetro cellulare di ossicarburo di silicio, nel quale da circa il 54 al 64% degli atomi di silicio sono uniti separatamente ad almeno un singolo atomo di carbonio e da circa il 3 al 9% in peso di carbonio è presente come carbonio elementare disperso atomicamente o in piccoli ammassi entro la matrice di vetro in modo che non ci siano gruppi carbonati rivelabili. La seconda struttura di vetro cellulare di questa invenzione può alternativamente essere descritta come una composizione di silicio, ossigeno e carbonio in una massa di vetro ossicarburo dì silicio nel quale da circa il 73 all’83% degli atomi di silicio sono tutti uniti separatamente ad almeno un singolo atomo di carbonio e fino a circa l’1% di carbonio elementare è disperso atomicamente o in piccoli ammassi entro la matrice di vetro. Questi vetri resistono alla cristallizzazione e non si decompongono in atmosfere ossidanti o riducenti a temperature fino ad almeno 1650°C.

Vetri formati con il metodo di questa invenzione e caratterizzati da tali proprietà uniche sono qui indicati come vetro di ossicarburo di silicio. I legami carbonio-silicio scoperti nei vetri di questa invenzione sono stati prima d'ora sconosciuti nei vetri di silice. In vetri di silice e particolarmente in vetro nero, il carbonio è solo stato noto per essere presente come elemento non legato nella matrice di silice o in gruppi carbonati dove il carbonio è legato ad ossigeno.

Per il fatto che la resina precursore forma una struttura di vetro cellulare di ossicarburo di silicio completamente denso, le struttura di vetro cellulare di questa invenzione avranno maggior robustezza delle strutture ceramiche cellulari sinterizzate che contengono di per sé fino a circa il 10% di porosità nelle pareti di celle sinterizzate dalla ceramica. Quando cariche in particelle vengono aggiunte alla resina precursore, queste vengono distribuite uniformemente nel vetro cellulare di ossicarburo di silicio perchè è amorfo e c'è poca resistenza al trasporto di massa di tali particelle in seconda fase. Scegliendo cariche di ceramica che sinterizzano alle temperature di pirolizzazione, si può formare una struttura di ceramica sinterizzata unita da vetro ossicarburo di silicio.

La durata del vetro cellulare di ossicarburo di silicio sarà anche migliorata rispetto a strutture di vetri cellulari di tecnica anteriore dato che non contiene alcali o metalli alcalinoterrosi che, si è trovato, disciviano in ambienti come acqua ad alte temperature, provocando disintegrazione o deterioramento dei vetri cellulari di tecnica anteriore.

La seguente descrizione dell'invenzione verrà più facilmente capita facendo riferimento alle figure qui sotto brevemente descritte.

La figura 1 è un grafico mostrante la quantità di perdita di peso durante pirolisi di resine precursori metilsiliconiche.

La figura 2 è una presentazione grafica dello spettro di risonanza magnetica nucleare di silicio 29 di un vetro di ossicarburo di silicio fatto da una resina precursore polimerizzata.

La figura 3 è una presentazione grafica dello spettro di risonanza magnetica nucleare di silicio 29 di carburo di silicio di tipo "Nicalon".

La figura 4 è una presentazione grafica dello spettro di risonanza magnetica nucleare di silicio 29 di un vetro ossicarburo di silicio fatto da una resina precursore M0, 8Q.

I vetri possono essere definiti da due delle loro caratteristiche fondamentali; una caratteristica essendo che i vetri sono formati da un liquido superraf freddato estremamente viscoso e una seconda caratteristica essendo che il liquido che forma i vetri possegga una struttura di rete polimerizzata con ordine di breve distanza. I vetri di questa invenzione non sono fatti da liquidi superraffreddati, ma effettivamente posseggono una struttura di rete polimerizzata con ordine di breve distanza. Invece di super raffreddare un liquido i vetri di questa invenzione sono formati pirolizzando una resina precursore metilsiliconica in atmosfera non ossidante. Tuttavia, i vetri di questa invenzione hanno le caratteristiche di ordinamento a breve distanza trovate nei vetri.

La prima resina a precursore metilsiliconica sopra descritta è prevalentemente formata di unità monometilsilossane, parecchie delle quali unità contengono un atomo di idrogeno su un atomo di ossigeno, cioè un gruppo ossidrile. Capita reticolazione nella resina quando le unità ossidrili si combinano a formare un legame tra silicio e ossigeno e acqua. Altre resine siliconiche fatte secondo il metodo dei brevetti USA No. 4.026.868 e No. 2.676.182 possono pure essere pirolizzate per formare unici vetri privi di legami carbonati comprendenti silicio, ossigeno e carbonio, dove il carbonio è legato al silicio e una certa quantità di carbonio elementare può essere presente nella matrice di vetro.

Le resine siliconiche hanno struttura tridimensionale con ordine di breve distanza e possono essere descritte in termini delle loro composizioni stechiometriche. Le unità stechiometriche in resina siliconica contengono un atomo di silicio legato ad atomi di ossigeno e a gruppi radicali. I gruppi radicali, in resine siliconiche, che possono essere pirolizzati a formare vetri, sono formati dai radicali idrocarburi monovalenti e da radicali idrocarburi monovalenti alogenati come; alchili, come metile, etile, propile, isopropile, butile, ottile, dodecite e simili; cicloalchili come ciclopentile, cicloesile, cicloettile, e simili; arili come fenile naftile, tolile, xilile e simili; gruppi aralchilici, come benzile, feniletile, fenilpropile e simili; derivati alogenati dei sopraddetti radicali comprendenti clorometile, trifluorometile, cloropropile, clorofenile, dibromofenile, tetraclorofenile, diclorofenile e simili; e tutti gli alchenili come vinile, aitile, metallile, bulanile, pentile e simili.

Le quattro unità fondamentali in resine siliconiche sono gruppi M aventi un atomo di silicio legato ad un atomo di ossigeno e a tre radicali organici, gruppi D aventi un atomo di silicio legato a due atomi di ossigeno e a due radicali organici, gruppi T aventi un atomo di silicio legato a tre atomi di ossigeno e ad un radicale organico, e gruppi Q aventi un atomo di silicio legato a quattro atomi di ossigeno. Un gruppo di resine siliconiche che può essere schiumato e pirolizzato per formare strutture di vetro cellulare contiene una combinazione di gruppi M, T, D e Q in modo che il rapporto dei radicali organici, come sopra descritto, rispetto agli atomi di silicio è tra circa 0,5:1 e 2:1. Un esempio di una resina siliconica che non pirolizza per formare vetro ossicarburo di silicio è formato da gruppi T dove una metà dei radicali sono fenili e l’altra metà sono radicali metilici.

Cariche solide in particelle possono essere aggiunte alla resina precursore prima della schiumatura. Per esempio, cariche ceramiche dure e forti come allumina possono essere aggiunte per formare un vetro cellulare che possa essere usato come abrasivo. Le cariche possono essere aggiunte fino al 125% in volume dell’agente schiumante. Le cariche in particelle possono fioculare o aggregarsi quando aggiunte alla resina precursore a causa delle deboli forze di van der Waais o attrazioni coulombiane tra le particelle. Perciò, adatti defloculanti per differenti cariche possono essere aggiunti per disperdere le particelle e formare una sospensione in due fasi delle particelle entro la resina. Per esempio, con una carica di farina fossile si può aggiungere acido cloridrico alla purezza di circa il 35% come defloculante in quantità dal 4 al 6% in peso della carica.

Una caratteristica importante di strutture schiumose è il contenuto di celle chiuse o aperte della schiuma. Per esempio, se la polimerizzazione dell’agente schiumante è completa prima che sia completo lo schiumamento, si produrranno celle divise o aperte nella schiuma. Una schiuma avente tutte celle chiuse avrà buone proprietà di isolamento e galleggiamento, mentre schiume aventi celle aperte avranno migliori caratteristiche di filtraggio e di assorbimento di suoni. Una schiuma contenente un catalizzatore e anche una carica nella schiuma ed avente pareti di celle aperte formerebbe una superficie catalizzante per fluidi o gas passanti sopra o attraverso la schiuma. Vetri ossicarburi di silicio cellulari aventi celle aperte possono anche essere usati come filtri per metalli fusi o colonne di scambio in processi chimici. Il contenuto di celle chiuse o di celle aperte nella schiuma può essere controllato usanto tensioattivi. Tensioattivi polioli "Pluronic" possono essere aggiunti alla soluzione prima che si aggiunta acqua per modificare le dimensioni di celle e l'altezza di salita di schiuma, come anche il contenuto di celle aperte della schiuma. La sintesi di tensioattivi polioli "Pluronic" fabbricati dalla BASF Wyandotte Corporation e usati nei seguenti esempi e usati nei seguenti esempi viene iniziato dall'aggiunta controllata di ossido di polipropilene ai due gruppi ossidrili di un iniziatore di glicole propilenico. La risultante resina idrofoba può essere regolata a qualsiasi lunghezza desiderata, variando da 800 a parecchie migliaia il peso molecolare. Un copolimero a blocchi è formato tra la base idrofoba di ossido di etilene e i gruppi poliossietilenici idrofili che sono controllati in lunghezza per costituire dal 10 all’80% in peso della molecola finale. Si possono aggiungere tensioattivi in quantità fino al 10% in peso dell'agente schiumante.

Resine precursori schiumate sono pirolizzate riscaldandole a temperature variabili da 900 a 1600°C in atmosfera non ossidante. Durante la pirolisi, la resina precursore subisce perdita di peso dato che si liberano dalla resina acqua, gruppi metilici e altri prodotti di decomposizione. Di preferenza, velocità di riscaldamento minori di circa 1°C al minuto sono usate per consentire una sufficiente liberazione dei prodotti di decomposizione senza introdurre bolle, vuoti o difetti nelle pareti delle celle di vetro. Quando il peso della resina pirolizzante si stabilizza, la pirolisi è sostanzialmente completa. Perdite di peso misurate durante pirolisi variavano da circa i'i l all’80% in peso. Parte della perdita di peso può essere attribuita a variazioni nella quantità di solventi trattenuti nella resina dalla produzione della medesima.

Vetri cellulari di ossicarburo di silicio formati per pirolisi resistono alla devetrificazione rimanendo strutturalmente stabili a temperature fino ad almeno 1650°C. II termine "strutturalmente stabile" riguarda un materiale in massa che mantiene essenzialmente la medesima microstruttura da temperatura ambiente fino alle temperature elevate sopra citate. Questo significa che possono capitare variazioni minori di microstruttura. Variazioni minori, come la formazione di piccole zone cristallizzate fino a circa 100 angstrom in una matrice altrimenti amorfa hanno un’influenza minima sul materiale in massa. Perciò, vetri strutturalmente stabili della presente invenzione sono essenzialmente amorfi ma possono contenere piccole zone cristallizzate di, per esempio, grafite, cristobalite o carburo di silicio entro il vetro, o mostrare quantità minori di cristobalite sulle superfici del vetro. I seguenti esempi sono offerti per illustrare ulteriormente la struttura di vetro cellulare di ossicarburo di silicio e il metodo di formazione. La prima resina siliconica precursore fatta con il metodo del brevetto 4.026.868 avente gruppi radicali metilici, consistente di circa il 5% in peso di gruppi D e di circa il 95% di gruppi T venne usata negli esempi 1, 2, 4, 5 e 6. La seconda resina siliconica precursore fatta mediante il metodo del brevetto No. 2.676.182 ed avente gruppi radicali metilici e consistente di gruppi M e Q nel rapporto di 0,8:1 venne usata negli esempi 3 e 8.

La resina precursore venne schiumata disciogliendola in un solvente organico non polare mentre si agitava in un agente polimerizzante la resina, un agente schiumante e acqua. Illustrativi dei solventi organici non polari trovati accettabili sono toluene, acetone, freon o cloruro di metilene, solventi polari e organici come alcool, non possono essere usati. Illustrativi degli agenti polimerizzanti della resina che furono trovati accettabili sono animine contenenti silicio come gamma amminopropiltrietossisilano, basi come idrossido di ammonio e acidi come acido idroclorico. L’agente schiumante usato nel metodo di questa invenzione è un prodotto di reazione di poliossietilene poliolo rivestito di isocianato avente funzionalità media di isocianato maggiore di 2 e fino a circa 6 o più come sopra trattato. Gli additivi vennero aggiunti nelle quantità di circa 2 parti di resina per una parte di agente schiumante, il solvente organico non polare è nella quantità da circa il 10 al 50% in peso dell’agente schiumante, l’agente polimerizzante è aggiunto nella quantità da circa lo 0,1 al 4% in peso della resina precursore e acqua viene agitata nella soluzione in quantità da circa il 2 a 250% in peso dell'agente schiumante. La soluzione è agitata fino a che diventa cremosa, nel qual momento inizia lo schiumamento e la reticolazione dell'agente schiumante.

Esempio 1

Venne preparata una soluzione contenente 8 g di resina precursore, 2,0 g di toluene e 0,2 g di gamma aminopropiltrietossisilano. Questa soluzione venne mescolata intimamente con 8 g di agente schiumante e quindi 5 g di acqua venne agitata nella soluzione fino a che divenne cremosa. La soluzione venne lasciata schiumare e salire per 5 minuti, formando una struttura schiumata che era secca a temperatura ambiente. La resina schiumata venne quindi riscaldata a 350°C per decomporre il poliuretano e infine riscaldata ad una velocità di circa 1°C al minuto fino a 1200°C in atmosfera di idrogeno per pirolizzare la resina precursore. Il risultante vetro cellulare di ossicarburo di silicio conteneva circa 6 pori per centimetro (15 pori per pollice) e consisteva principalmente di pareti di celle chiuse.

Esempio 2

Una soluzione contenente 0,7 g di resina precursore, 0,3 g di toluene e 2 gocce di gamma amminopropiltrietossisilano venne mescolata per formare una prima soluzione. Una seconda soluzione contenente fino a 10 g di acqua, 5 g di farina fossile, S gocce di acido cloridrico alla purezza 37% e 0,25 g di tensioattivo "Pluronic" P85 vennero quindi preparati. La prima soluzione venne mescolata intimamente con 8 g di agente schiumante e quindi la seconda soluzione venne agitata fino a che la miscela aveva consistenza cremosa. Lo schiumamento cominciò e la miscela venne lasciata salire e quindi asciugare per circa 24 ore. La resina schiumosa venne riscaldata a 350°C per decomporre il poliuretano e ulteriormente riscaldata ad una velocità di circa 1°C al minuto fino a 1200°C in atmosfera di idrogeno, per pirolizzare la resina precursore. La risultante struttura di vetro cellulare di ossicarburo di silicio era una struttura cellulare ben sviluppata contenente 8 pori per cm (20 pori per pollice) con significativa rottura di pareti di celle.

Esempio 3

Nell’esempio 3, la seconda resina metilsilìconica precursore come sopra descritta, formata di unità M e Q in un rapporto di circa 0,8:1 venne usata come resina precursore. Circa 7 g di resina precursore vennero sciolti in una quantità in eccesso di toluene. La resina sciolta venne riscaldata per allontanare il toluene in eccesso, lasciando la resina precursore disciolta in circa 2 g di toluene. Circa 8 g di agente schiumante vennero mescolati intimamente con la resina sciolta, dopo di che circa 5 cm di acqua vennero agitati fino a che la soluzione divenne cremosa. La soluzione venne lasciata crescere per circa 2 minuti e quindi asciugata a temperatura ambiente per circa 24 ore. La schiuma venne riscaldata a 470°C in 10 ore e tenuta a 470°C per un'ora per decomporre la schiuma poliuretanica. Una struttura cellulare nera rimaneva dopo che era stato tolto il poliuretano, dimostrando che la resina precursore si era sufficientemente reticolata per mantenere la struttura schiumosa senza il sostegno della schiuma poliuretanica portatrice.

Esempi 4-5

Due resine precursore polimerizzate o reticolare vennero pirolizzate mentre veniva misurata la perdita di peso dalle resine mediante analisi termogravimetrica. L'analisi termogravimetrica è un metodo per misurare perdite di peso da un campione mentre viene riscaldato. Un esempio venne riscaldato in atmosfera di idrogeno e l'altro esempio venne riscaldato in atmosfera di elio ad una velocità di 10°C al minuto fino a che finiva la perdita di peso. La perdita di peso misurata e .la composizione finale del vetro ossicarburo di silicio formato dopo pirolisi sono mostrati in tabella I.

I contenuti di carbonio e silicio vennero determinati mediante tecniche standard di chimica umida. Il contenuto di ossigeno venne misurato mediante attivazione neutronica.

I dati di perdita di peso dagli esempi 4 e 5, come determinati mediante analisi termogravimetrica sono presentati nel grafico di figura 1. Nel grafico di figura 1, la perdita percentuale di peso in ciascun campione è tracciata sull'ordinata, mentre l’aumento della temperatura di riscaldamento è tracciato sull’ascissa. Il grafico di figura I mostra che una porzione significativa della predita di peso in ciascun campione era capitata a temperature di appena 900°C, mentre la perdita di peso era essenzialmente completa a 1200°C.

Esempi 6-8

Differenti composizioni vetrose possono essere largamente definite facendo riferimento alia quantità di ciascun elemento nel vetro. Tuttavia, è l’ordinamento su breve distanza nei vetri che dà ai medesimi le loro differenti proprietà. Perciò, caratterizzando l’ordinamento su breve distanza nei vetri, differenti composizioni vetrose possono essere definite rispetto alle proprietà. Negli esempi 6 e 8, l’ordinamento su breve distanza nei vetri ossicarburi di silicio di questa invenzione è determinato definendo la percentuale di ciascuna delle unità poliatomiche; tetracarbosilicio, monocarbosilossano, dicarbosilossano e tetraossisilicio che sono presenti nei vetri.

Per gli esempi 6 e 8, campioni di vetro ossicarburo di silicio vennero preparati pirolizzando campioni della prima e seconda resina precursore rispettivamente tra 1100°C e 1200°C in idrogeno corrente. La prima resina precursore venne reticolata prima della pirolisi. Le figure 2 e 4 rappresentano spettri di risonanza magnetica nucleare allo stato solido di silicio 29 registrati per campioni di vetro ossicarburo di silicio degli esempi 6 e 8. La figura 3 è lo spettro di risonanza magnetica nucleare di silicio 29 di carburo di silicio registrato per un campione di fibra di carburo di silicio "Nicalon". Subordinata è tracciata l’intensità di radiazione misurata dal campione citato e sull’ascissa si tracciano le parti per milioni (ppm) di spostamento chimico da uno standard di tetrametilsilicone che fissa il punto 0 sull’ascissa, ppm caratteristiche di spostamento chimico sono mostrate per parecchie unità poliatomiche, per esempio, tetraossisilicio, dicarbosilossano e monocarbosilossano sono mostrati in "NMR Basic Principles and Progress Si-NMR Spetroscopic Results" Editori P. Diehl, R. Kosfeld, Springer Verlag Berlin Heidelberg 1981 tra pagine 186, 184 e 178. Perciò ciascun picco delle figure 2, 3 e 4 definisce l'ordinamento su breve distanza di particolari unità poliatomiche di silicio. Integrando l'area sotto ciascun picco, si può determinare la percentuale di ciascuna di queste unità poliatomiche presenti.

Integrazione dei picchi negli spettri di figura 2 per il vetro di ossicarburo di silicio fatto dalla resina precursore polimerizzata rivela una composizione che è il 5% della seguente percentuale in peso; circa il 13% di tetracarbossisilicio, circa il 16% di dicarbosilossano, circa il 16% di monocarbosilossano e circa il 43% di tetraossisilicio. In figura 2, il picco 1 è tetracarbosilicio, il picco 2 è dicarbosilossano, il picco 3 è monocarbosilossano e il picco 4 è tetraossisilicio.

Questo può essere paragonato con lo spettro di carburo di silicio di figura 3 che è l’esempio 7. La composizione per il campione di "Nicalon" mostrato in figura 3, in percentuale in peso è circa il 68,5% di carburo di silicio, circa l’8% di dicarbosilossano, circa il 16,7% di monocarbosilossano e circa il 5% di tetraossisilicio. Dagli spettri di figura 3 si può vedere che le fibre di "Nicalon" sono formate principalmente di carburo di silicio con quantità minori di dicarbosilossano, monocarbosilossano e tetraossisilicio. Al contrario, gli spettri di figura 2 mostrano che il vetro ossicarburo di silicio fatto dalla resina precursore polimerizzata è formato principalmente da tetracarbosilicio, dicarbosilossano, monocarbosilossano e tetraossisilicio. Questo coordinamento su breve distanza del vetro ossicarburo di silicio che lega carbonio a silicio in un modo finora sconosciuto nei vetri, fornisce la migliorata resistenza alla devetrificazione e decomposizione e caratterizza i vetri di questa invenzione. In figura 4, il picco 1 è tetracarbosilicio, il picco 2 è dicarbosilossano, il picco 3 è monocarbosilossano, e il picco 4 è tetraossisilicio. L’integrazione dell’area sotto questi picchi rivela la composizione del vetro ossicarburo di silicio dell’esempio 8 come entro ± il 5% della seguente percentuale in peso; circa 33% di tetracarbosilicio, circa il 17% di dicarbosilossano, circa il 26% di monocarbosilossano e circa il 23% di tetraossisilicio. L’analisi del contenuto di carbonio nel vetro mediante tecniche standard di chimica umida indicano che fino all’1% di carbonio elementare è disperso entro il vetro. La composizione dei campioni di vetro ossicarburo di silicio e del campione di Nicalon sopra descritto può anche essere descritta facendo riferimento alla percentuale in moli di ciascuna unità poliatomica. La tabella II qui sotto fornisce la conversione tra 'percentuale in moli e percentuale in peso da ciascuna di queste composizioni.

Le composizioni descritte nella tabella II sono considerate entro ± il 5% in peso o ± il 5% in moli di ciascuna unità poliatomica.

Per il fatto che l’unità molare è un peso molecolare, la percentuale in moli dà la percentuale di ciascuna unità poliatomica nei campioni. La percentuale di atomi di silicio nei campioni che sono legati a ossigeno o carbonio può quindi essere determinata usando la percentuale in moli. I campioni di vetro ossicarburo di silicio degli esempi 6 e 8 avevano tra circa il 54 e il 64% e tra circa il 73 e l'83%, rispettivamente di atomi di silicio del vetro legati ad almeno un singolo atomo idi carbonio. Il campione di carburo di silicio "Nicalon" aveva da circa il 90 al 100% di atomi di silicio nel campione di carburo di silicio legato al carbonio.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Struttura di vetro cellulare comprendente: silicio, ossigeno e carbonio chimicamente legati in una distribuzione di unità poliatomiche comprendenti in percentuale in peso da circa il 22 al 56% in peso di monocarbosilossano e di dicarbosilossano, fino a circa il 38% di tetracarbosilicio, da circa il 18 al 48% di tetraossisilicio, fino a circa il 9% di carbonio elementare disperso nella struttura di vetro cellulare.
2. 2. Struttura di vetro cellulare, comprendente: silicio, ossigeno e carbonio in una struttura di vetro cellulare circa dove tra il 54 e l'83% degli atomi di silicio sono legati chimicamente ad almeno un singolo atomo di carbonio e fino al 9% in peso di carbonio è presente come carbonio elementare disperso entro la struttura di vetro.
3. 3. Struttura di vetro cellulare, comprendente: silicio, ossigeno e carbonio legati chimicamente in una struttura di vetro cellulare avente una distribuzione di unità poliatomiche comprendenti in percentuale in peso da circa il 38 al 48% di tetraossisilicio, da circa l'11 al 21% di monocarbosilossano, da circa l'11 al 21% di dicarbosilossano, da circa il 12 al 22% di tetracarbosiiicio e da circa il 3 al 9% di carbonio elementare disperso nella struttura di vetro cellulare.
4. 4. Struttura di vetro cellulare comprendente: silicio, ossigeno e carbonio legati chimicamente in una struttura di vetro cellulare avente una distribuzione di unità poliatomiche comprendenti in percentuale in peso da circa il 18 al 28% in peso di tetraossisilicio, da circa il 21 al 31% di monocarbosilossano, da circa il 12 al 25% di dicarbosilossano, da circa il 28 al 38% di tetracarbosiiicio e fino l’1% di carbonio elementare disperso nella struttura di vetro cellulare.
5. 5. La struttura di vetro cellulare di rivendicazione 1, nel quale le celle sono sostanzialmente chiuse formando una struttura di vetro isolante.
6. 6. La struttura di vetro cellulare di rivendicazione 1, nel quale una porzione sostanziale delle cellule sono aperte formando una struttura di vetro filtrante.
7. 7. La struttura di vetro cellulare di rivendicazione 1, contenente inoltre una carica ceramica dispersa nella struttura di vetro.
8. 8. La struttura di vetro cellulare di rivendicazione 1, contenente inoltre un catalizzatore disperso nella struttura di vetro.
9. 9. La struttura di vetro cellulare di rivendicazione I, contenente inoltre una ceramica sinterizzata legata dalla struttura di vetro.
10. 10. Metodo per preparare una struttura di vetro cellulare comprendente: schiumare una miscela intima di una resina precursore e di un agente schiumante per formare una schiuma portante entro la resina disposta attraverso la schiuma portante come una fase continua separata, la resina essendo formata in una struttura schiumata; reticolare la resina per mantenere la struttura schiumata senza il sostegno della resina portante; riscaldare la struttura schiumata per togliere la schiuma portante mediante decomposizione delia medesima schiuma portante; riscaldare la resina precursore schiumata in atmosfera non ossidante ad una temperatura che pirolizza la resina, il riscaldamento della resina precursore essendo eseguito per un periodo di tempo che finisce quando termina sostanzialmente la perdita di peso dalla resina pirolizzate, la resina pirolizzata formando una struttura di vetro cellulare che rimane stabile a temperature fino ad almeno 1650°C.
11. 11. Il metodo per preparare una struttura di vetro cellulare secondo rivendicazione 10, nel quale la resina precursore è una resina siliconica formata da circa il 5% in peso di dimetilsilossi e da circa il 95% in peso di monometilsilossano.
12. 12. Il metodo per preparare una struttura di vetro cellulare secondo rivendicazione 11, comprendente inoltre prima della fase di schiumatura, miscelare un agente reticolante per la resina precursore con la resina precursore in modo che la resina precursore reticoli sostanzialmente dopo schiumatura.
13. 13. Il metodo per preparare una struttura di vetro cellulare secondo rivendicazione 10, nel quale la resina precursore è un gruppo di resine siliconiche formato da unità trimetilsilossi e unità Q nel rapporto tra circa 0,3:1 e circa 2,5:1.
14. 14. Il metodo per preparare una struttura di vetro cellulare secondo rivendicazione 10, nel quale il riscaldamento per pirolizzare la resina è eseguito ad una velocità di riscaldamento minore di circa 1°C al minuto.
15. 15. Metodo per formare una struttura di vetro cellulare comprendente: formare una soluzione contenente tra circa 0,1 e 2 parti di una resina precursore rispetto a una parte di agente schiumante, un solvente organico non polare che è tra circa il 10 e il 50% in peso dell'agente schiumante, un agente polarizzante che è tra circa lo 0,1 e il 4% in peso della resina precursore e acqua che è circa tra il 2 e il 250% in peso dell’agente schiumante, la soluzione essendo formata sciogliendo la resina precursore nel solvente, mescolando intimamente l’agente polimerizzante e l'agente schiumante con la resina sciolta e agitando l'acqua nella miscela intima fino a che la soluzione diventa di consistenza cremosa; consentire alla soluzione di salire e formare una schiumatura poliuretanica avente la resina precursore disposta nella medesima in una fase separata continua in modo che la resina sia formata entro una struttura schiumata; riscaldare la schiuma per fare evaporare acqua e solvente, allo scopo di allontanare il poliuretano decomponendo il medesimo e di reticolare la resina precursore di modo che mantenga la struttura schiumosa; riscaldare la resina precursore schiumata in atmosfera non ossidante a temperatura che pirolizzi la resina, il riscaldamento della resina precursore essendo eseguito per un periodo di tempo che determina quando la perdita di peso dalla resina pirolizzante finisce sostanzialmente, la resina pirolizzata formando una struttura vetrosa cellulare che rimane strutturalmente stabile a temperature fino ad almeno 1650°C.
16. 16. Il metodo per formare una struttura di vetro cellulare secondo rivendicazione 15, nel quale l’agente schiumante è un prodotto di reazione di poliossietilene poliolo rivestito di isocianato avente funzionalità media di isocianato maggiore di 2 e fino a circa 6 o più.
17. 17. Il metodo per preparare una struttura di vetro cellulare secondo rivendicazione 13, nel quale la resina precursore è una resina siticonica formata da circa il 5% in peso di dìmetilsilossi e da circa il 95% di monometilsilossano.
18. 18. Il metodo per preparare una struttura di vetro cellulare secondo rivendicazione 15, nel quale il riscaldamento per pirolizzare la resina è eseguito ad una velocità di riscaldamento minore di circa 1°C al minuto.