高级土质聚合物组合物

本发明涉及范围宽广的高温组合材料，这类材料主要由陶瓷类基体组成，基体可以是许多不同硅酸盐基土质聚合物（geopolymer）的一种。该高温组合材料还可由分散均匀具有不同形态和尺寸的有机/无机外加剂组成。更具体的，本发明涉及自然养护的可控密度的高级土质聚合物组合物。其宏观物理性能在有效温度范围内可适合于特殊应用。它们是通过对预凝胶的土质聚合物树脂进行选择性化学改性并且也可控制分散相成份的规格（当包括时）而实现的。本发明也涉及制造这类高级土质聚合物组合物的与工艺有关的方法。

有时将特定外加剂或填料加到高温材料中以提供某些特性，比如强度，韧性，或绝缘性。这些填料常常包括无机玻璃或纤维增强剂。很多天然形成的无机玻璃即无定形二氧化硅含有充分的化学结合水，使得在融化过程中产生蒸汽。这样导致玻璃膨胀成极低密度的纤维状聚集体，在某种意义上，是无机泡沫材料。珍珠岩一种通用的火山玻璃。其膨胀成极低密度的颗粒，并经常以膨胀的形式用作组合物外加剂/填料，同时，其与硅酸钠胶结剂，石膏浆，波特兰水泥共同使用，这些无机组合物形成低密度，低热导性的绝缘材料。

波特兰水泥，石膏浆，硅酸钠胶结料的纤维增强是提高无机材料强度的一种方法，也常使用玻璃纤维，矿棉，和一些公知的陶瓷耐火纤维。然而，这些水泥的强碱性经常对纤维产生很大的破坏。耐碱性玻璃纤维随之发展起来并上市，然而，许多这样的纤维不易用无机水硬性材料胶结。从而将水溶性的泡沫剂加到各种无机材料中，以提供引气效果并且降低密度。

在过去的几十年中，工业上已显示出用低成本的石油化学和热塑性碳氢化合物来代替无机材料的倾向，典型的例子包括代替玻璃纤维和矿棉的泡沫塑性绝缘材料;胶乳/丙稀酸改性水泥和灰泥。有些替代物产生了令人满意的特性和优点，然而，大多数情况下，替代物由于替代成份的可燃性增加了起火和起烟的危险。

总的来说，尽管有机物有某些优点和使他们用于特殊应用的特性，但是与传统的无机材料比较，这些应用随之带来了增加起火的可能性和产生烟雾的可能性。这样，人们希望提供一类材料组合物，该组合物结合了无机物和有机物的重要特性。

人们更希望把这些组合物的可燃性限制在一定的水平上，在利用所期望的有机组分物理性能的同时，通常结合无机物。这样，产品设计者就能得益于有机纤维，泡沫填料等优点，同时确保限制可燃性。无毒性及节能。

人们还希望提供一类掺入了陶瓷类基体的材料组合物，这种陶瓷基体选自硅酸盐基土质聚合物。

本发明涉及一类可运用在许多工业应用中的高级土质聚合物组合物和此组合物的制造方法。

广义上说，高级土质聚合物组合物包括高温土质聚合物基体材料。

本发明的一方面，正如上述段落直接定义的，提供了一种包括无机和有机分散相的高级土质聚合物组合物。

本发明的另一方面，描述了一种自硬化，耐高温的含有碱金属硅酸盐基体的组合物;它在适当的温度通过激活含水凝胶硅酸盐物质（包含形成硅酸盐的基体，增稠剂，pH值降低剂和缓冲剂）制备的。

本发明的第三方面，描述了一种自硬化，耐高温组合物，它含有碱金属硅酸盐基体。在其中分散了无机材料颗粒，有机材料颗粒或无机和有机材料混和颗粒，组合物是在合适的温度，通过激活含水的凝胶硅酸盐（含有形成硅酸盐的基体，颗粒，增稠剂，pH值降低剂和缓冲剂）制备的。

本发明第四方面，正如本发明上述方面的任何一种所定义的，提供了一种可以是泡沫也可以不是泡沫的组合物。

本发明第五方面，描述了一种土质聚合物树脂，其在室温和常压下凝固养护形成一种稳定的组合物材料，其与工艺有关的宏观物理性能可包括土质聚合物基体以及颗粒，即纤维，填料和补充剂的可选择性特征。

在混合和其它形成阶段，高级土质聚合物组合物含有，泡沫液体土质聚合物树脂，激活剂，活性填料颗粒成份。在激活和养护过程中，各成份结合形成高温土质聚合物基体材料，这种材料具有被分散的填料颗粒。

根据特殊的高温性能要求，优选的填料颗粒可包括各种形状和大小的各类有机或无机材料。

在养护期间，土质聚合物树脂硬化固结填料颗粒。这样，即使当内部的有机填料材料由于外在高温表面过度的热传导而融化或分解时，土质聚合物基体材料仍保持着其结构特性。

在本发明优选的实施方案中，将具体比例的有机或无机颗粒例如至少约30%-40%加入到土质聚合物树脂中，该树脂是由空气引气产生泡沫以达到所要求的密度形成的。外加的颗粒以提供实用的或至少是有效润湿颗粒的方式分级与土质聚合物树脂混合。然后加入激活剂以促使生成凝胶，并凝固和养护，在养护期，工艺用水被释放。土质聚合物基体材料一般是在缺少外在加热和加压的情况下硬化即在自然条件下硬化。

在本发明特别优选的实施方案中，土质聚合物树脂包括高岭土，粉煤灰，或悬浮在硅酸钠、氯化镁和阴离子表面活性剂水溶液中的硅灰石。激活剂优选的含有降低pH值的干粉末，缓慢溶解的缓冲剂如氟硅酸钠，以及高密度、低溶解度的长期增强剂如亚硅酸钙形式的硅灰石。

总的说来，本发明涉及的组合物包含泡沫型或无泡沫的土质聚合物树脂和激活剂。其它方面，正如以上所定义的，组合物还可能包括粒状外加物。

广义上讲，泡沫状土质聚合物树脂包括主要部分的可溶性碱金属硅酸盐，优选硅酸钠。也可以包括有效数量的碱土金属氯化物如氯化钙或氯化镁;以及各种无机增稠剂;和能够润湿颗粒和其它有机物的表面活性剂，优选是阴离子表面活性剂。

泡沫型土质聚合物树脂是一种借助激活剂的加入能形成自硬化的土质聚合物基体材料，激活剂可以包括pH值降低剂和缓冲剂，也可以包括增强剂。在反应的土质聚合物树脂达到凝胶状态前，可被引气以达到期望的密度即泡沫化，并与有效量的无机和有机颗粒填料或“填充颗粒”混合。

土质聚合物树脂材料是本发明的主要部分，它必须以足够的数量存在以便覆盖或支撑添充颗粒。当有机填充颗粒被用于制造高级聚合物组合物时，情况确实如此。在没有理论限制时，一般认为土质聚合物基体材料包围填充颗粒，并且既使当内部的有机颗粒，由于外表面的高温引起过度的热传导而融化和分解时，其土质聚合物基体材料仍应保持其结构的完整性和其它性能的稳定。因此，既使当高级土质聚合物组合物包括了可燃的有机颗粒如膨胀的聚苯乙烯（EPS）小球时，其总的耐火性仍能得到改善。这样，无机土质聚合物基体材料，当与本发明有机纤维质颗粒胶结时，仍能阻止过份的表面燃烧，火焰扩散，和烟雾的产生，而同时仍能保持尺寸的稳定性。

土质聚合物树脂，特别优选的成份是水溶性的碱金属硅酸盐。硅酸钠，硅酸钾和硅酸锂是经工业化生产的，他们的任何一种可以是以固体，水化和无水的形式应用。

本发明特别优选的实施方案含有可商购的水溶性硅酸钠盐，其可选自氟硅酸钠，三聚磷酸铝，无水氟硅酸钠，和偏磷酸铝。在该实施方案中，尽管在土质聚合物树脂的形成期间加入了水，但最后养护的基体材料仍能失去所有可用的工艺水。市售的硅酸钠溶液的最大密度约为41°波美（1.4g/cc），这类材料的二氧化硅∶碱的重量比大约为3.22。从经济的观点来看，二氧化硅的高比率是优选的。从1.6-4.5的整个范围均可采用，然而，对于碱性更强的硅酸盐来说，必须调节胶结时间，缓凝等。

土质聚合物树脂的成份主要是无机物。在泡沫型土质聚合物树脂中存在的微量有机表面活性剂在凝胶前润湿填充颗粒。

土质聚合物树脂另一个重要的成份是增稠剂。本发明所用的增稠剂即是所谓的“成核部位”材料。根据本发明，三种类型的材料可用作增稠剂，其每一种对最终养护的土质聚合物基体材料提供了一点点不同的性能。本发明优选的实施方案包含一类含水铝硅酸盐粘土质矿物增稠剂;，而这类粘土质矿物通常指高岭土，陶土或瓷土。高岭土碎片及其有关的边缘电荷是硅酸盐生长的成核部位。

其它的铝硅酸盐粘土（可以是无夹层，无膨胀的任何一种），如多水高岭土，伊利石和活性白土均可使用。也可使用适当数量的吸水性粘土比如膨润土，蒙脱石也可以加速胶凝，但是，它们通常产生的土质聚合物基体材料具有人们所不期望的物性。

经常产生优良性能的第三类增稠剂是粉煤灰。火力热电厂产生的粉煤灰，其铝硅酸盐的含量高，并且具有大的比表面积和吸附多余电荷的能力使得这种材料成为高岭土的极好代用品。实验数据表明用粉煤灰生产的土质聚合物基体材料的熔点比高岭土的高。既使用硅灰石代替高岭土也能产生更高熔点的土质聚合物基体材料，然而，比起高岭土或粉煤灰，采用硅灰石的土质聚合物基体，养护后，其密度趋向于更大。

即要使土质聚合物树脂起泡又要防止其塌陷的增稠剂的必须量是本发明的一个重要方面。本发明一个具体实施方案例如可包含多达28wt%的增稠剂。

本发明的一个具体实施方案中分别包括了高岭土增稠剂和硅灰石增强剂，晶型研究表明存在的高岭土残片均匀地分布在由硅酸盐块胶结的基体中。尽管溶解不足以表明硅灰石的分布（硅灰石为长期增强剂）。但是，硅灰石一般不溶解于硅酸钠盐中，而是迅速形成与玻璃态物质粘结的熔融体。这样，可推断出在土质聚合物基体中通过附加的硅灰石的熔融/聚合作用，其长期强度得到了发展。一些水溶性盐也可能存在于基体的间隙孔中，并且可以想象，表面活性剂仍保留在球形间隙泡沫空隙表面，在空隙处，由于水分蒸发而沉淀。

本发明的土质聚合物树脂不同于其它的无机水泥和胶结料，其凝固和养护是在常温常压下进行，而其间又发生了一系列复杂的化学反应以形成不溶的土质聚合物基体材料，这种材料没有化学结合水。任何残留水分是基体孔隙和没有化学结合或水化水的结果。尽管反应过程中有极少量的能量释放即低放热反应，但是，认为反应是不可逆的。高级土质聚合物组合物在混和一小时内硬化，根据外加剂的吸水性和湿密度，将他们养护一昼夜，能达到最终密度的10%。高密度组合物材料失水更慢，并且吸湿性外加剂可能不会释放其含有的水。对于固化和强度的发展，反应并不依赖于其干空气和升高的温度，即使将土质聚合物树脂浸泡在水中，其胶凝和固化过程仍继续进行。

本发明另一个重要特性是表面活性剂。根据本发明，表面活性剂可促使发泡，然而，如果期望高密度的土质聚合物组合物，可不需要发泡。不论是否期望发泡，表面活性剂是促使胶结、湿润有机填充颗粒的主要成份。表面活性剂应以适当数量存在以便能提供土质聚合物树脂和塑性泡沫，或纤维材料即“填充颗粒”之间内表面的内表面润湿。适当的表面活性剂应当是能很好的“润湿”有机物，具有亲水和憎水的部分的阴离子表面活性剂，落在本发明所提供的范围，它能加快胶结。优选的表面活性剂是月桂基硫酸钠。

土质聚合物树脂的活化是本发明达到高级土质聚合物的必要步骤。活化工艺应当包括与土质聚合物树脂化学相容的活化剂。当土质聚合物树脂含有硅酸盐粘结剂时，优选的活化剂是pH值降低剂，缓慢溶解剂，缓冲剂如氟硅酸钠。其它的外加剂如亚硅酸钙形式的硅灰石，也应该包括有控制收缩和促使土质聚合物基体材料长期强度增长的外加剂。

加到土质聚合物树脂中的填充颗粒对高级土质聚合物组合物提供了不同的物理和热力学性能。例如，有机颗粒比起无机颗粒一般提供了不同的“有效”热力学和物理性能。

本发明的具体实施方案含有EPS小球，将其加到土质聚合物树脂中是为了提供低密度热力学绝缘组合物。当组合物成型为一定厚度的板状或盘状物时，这样的材料可用作防火的热阻挡层。防火实验研究表明，在过高的表面温度存在时，尽管在本发明的土质聚合物基体中一定数量的EPS可缓慢燃烧蒸发或融化，但是仍保留了一些材料，使硬化的基体结构用作自身防火的热阻挡层从而阻止火焰暴露。因为只有极少量的熔化或流动，并且其随后的EPS热熔点的浓度也很小，这样，材料就避免了与大板或外在密封盘相关的一般起火危险。

在本发明中使用的另一种有机颗粒是聚对苯二甲酸乙二醇（PET）聚酯已切断的常产纤维。因为PET的燃烧热大约为9600btu/1b，每磅被养护的土质聚合物基体材料可使用1/3磅以上的PET并仍能满足限制燃烧的标准。国家防火联合会标准220定量地定义了可燃性。例如，“限制燃烧”材料具有燃烧潜热（其值应小于3500btu/1b材料），当按照ASTME-84“建材表面燃烧特性”检测时，表明火焰传播速率小于25。烟的生成速率没有直接规定;但作为无机不燃材料的同类材料如硅酸钙板，不小于25。以短纤维或层状毡形式掺入本发明的PET填充颗粒的燃烧性均达到以上限制燃烧性的三种标准。尽管使用EPS材料的高极土质聚合物组合物没有按照ASTME-84的标准作定量检测;但仍能观测到他们表现出与PET组合物相似的特性，并可预料他们能达到相似的定量速率。

术语“颗粒”包含各种尺寸和形状的颗粒，例如，小球，纤维和碎片。其颗粒尺寸可能与最终高级土质聚合物组合物的优选强度，热导性，吸音等性能有关。此外，颗粒大小能影响在整个泡沫土质聚合物树脂中的分散，并且与泡沫土质聚合物树脂的数量相关的颗粒的总表面积是重要的。通常应该足够的土质聚合物树脂胶结，支持颗粒并提供耐火性。据此，可使用不同数量的土质聚合物树脂，这取决于颗粒尺寸和养护了的基体材料的所期望的宏观热物理特性。

在本发明的某些方面中，制备土质聚合物树脂的一个重要部分是水的加入量。在某些情况下，应该加一些额外的水以增加其它组份的流动性并减少粘度以促使泡沫的产生和引气。然而，加入的水太多可能促使硅酸盐的立刻胶凝/凝固或稀释到碱性硅酸盐分解的程度。为此，本发明的一个具体实施方案含有悬浮液，其中含有大约是泡沫土质聚合物树脂重量的15%水。

本发明土质聚合物树脂的一个重要成份是碱土金属氯化物或者某些其它的缓冲剂，它所能降低悬浮液的pH值并促使胶凝。理论上没有限制，一般认为胶凝期间，土质聚合物树脂的pH值对水溶性的硅酸盐的胶结机理具有重要影响。因而，由于pH值微妙的变化具有重大的作用，根据本发明将有效量的氯化镁或氯化钙或其混合物加到水中以缓冲溶液并防止分解。碱金属盐如氯化钠可促使迅速胶凝，一般应避免使用。

为了达到养护了的基体材料的期望性能，胶凝前，泡沫土质聚合物树脂各成份的比例范围可能是重要的。对于最终养护的密度在10-40pdf范围，胶凝前，以下的泡沫土质聚合物树脂的湿重量百分比表现出操作范围：硅酸钠从15%至66%;硅灰石增强剂，从6.4%至58%;氟硅酸钠激活剂从2.8%至12.9%;月桂基硫酸钠表面活性剂，从0.12%至2.0%;氯化镁缓冲剂最高为0.43%;水最高为15%;高岭土增稠剂最高为28%。

第一种混合物是通过溶解在水，碱土金属氯化物和阴离子表面活性剂中制备的。添加足够量的表面活性剂用以润湿土质聚合物树脂的填充颗粒的表面。

第二种混合物是通过悬浮硅酸钠溶液中的如高岭土，硅灰石，或粉煤灰的增稠剂而制得。然后将混合物和悬浮液合并并且混合形成泡沫土质聚合物树脂。同时，在加入额外的填充颗粒之前，对土质聚合物树脂引气以达到预定的密度。在所有的成份完全地混合即分散之后，土质聚合物树脂被激活开始胶凝并进行能产生基体材料的养护。实际上，制备高级土质聚合物组合物的工艺包括激活土质聚合物树脂中的硅酸盐形成自硬化的组合物，其中，土质聚合物基体材料包围并支撑填充颗粒。优选的激活剂是氟硅酸钠。

已发现对以上工艺稍加改性能产生相当高的熔融点的养护了的土质聚合物基体材料。例如，在泡沫土质聚合物树脂中用粉煤灰代替高岭土能产生具有大约20pcf的密度和高于2050F的熔点的泡沫基体材料。

广义上看，本发明涉及生产耐火组合物的方法，然而，耐火仅仅是本发明众多重要特征中的一个。大量范围的其它宏观性能可获得，一般取决于所加的填充材料的数量和种类。例如可加入纤维用于增强或隔音;可加入碳或石墨用于改变介电性;合成纤维层状排列以利于结构坚固，提高抗拉强度和突出的抗渗性;以及加入泡沫塑性小球以达到有效的低热导性。特别是本发明通过结合不同类型有机/无机填充颗粒，提供更宽的途径用于高级土质聚合物组合物领域里附助的协合作用。

尽管，低密度高级土质聚合物组合物通常是优选的，但在每一个实例中达到低密度不是必须的。组合物的总密度仅仅是一种与胶结剂/颗粒重量比有关的设想标准。例如，限制燃烧性材料的养护组合物，在小于3500btu′s的养护了的土质聚合物基体里应具有的有机物的重量于份数除以有机材料的燃烧热，以bfu/lb表示。

本发明可由权利要求书所定义。本发明的范围没有限制，为了更清楚的理解本发明，下面实例可说明本发明各种工艺独到之处。

实例1.土质聚合物树脂的配制在本实例中，是通过采用霍巴特L-800型混合器制备配制的土质聚合物树脂，混合器安装有80夸的混合磨盘和线型锤头桨。该混合器的基本特征包括：盘状齿轮驱动器;四定位齿轮变速调整器（从速度1到速度4）。典型的混合过程如下：步骤1.将7-13磅的英国高岭土加到20-40磅的硅酸钠水溶液中，SiO2：Na2O重量比为3.22，并以速度1混合约为1分钟。高岭土一旦润湿，混合器速度加快到速度2，混合大约3分钟，在速度3混和7分钟之后，初始的混合过程就完成了。

步骤2.首先在室温下将90-160克的MgCl2·6H2O的薄片溶于7-13磅的自来水中。此外，将60-100克的月桂基硫酸钠，CH3（CH2）11OSO3Na以干燥的形式搅拌加入到溶液中。间断搅拌加入到溶液中。间断搅拌溶解5分钟，充分地溶解氯化镁并产生泡沫。

将表面活性剂/来自步骤2的盐溶液加到硅酸钠和步骤1的高岭土悬浮液中形成泡沫土质聚合物树脂。在搅拌过程中引气产生泡沫，其密度作为混合参数和时间的函数而减少。以霍巴特的速度了混合45分钟后泡沫土质聚合物树脂的密度约为0.8g/cc。

泡沫土质聚合物树脂在几小时内是相对稳定的，然而存放一昼夜可能会产生某些大表面的泡沫和仍保持在0.9g/cc密度的泡沫悬浮液的其它部分的分离。进一步说明的是，约3天后，泡沫土质聚合物可能达到大约1.42g/cc的标准密度并且开始发生分离。

实例2.土质聚合物树脂态物质的陈腐此实例是说明陈腐土质聚合物树脂的重要性。图1是新鲜刚制备的土质聚合物树脂和陈腐的土脂聚合树脂密度的比较。可以看出，陈腐促使了与搅拌时间和速度参数有关的泡添更好的定量。图1的数值是以相同的搅拌速度和等量的泡沫土质聚合物树脂测量的。

图1，陈腐和新混合泡沫土质聚合物树脂的密度作为搅拌时间的函数实例3.土质聚合物树脂混合参数本例说明混合参数的重要性。从整个过程的观察来看，很希望以速度3和4开始对土质聚合物树脂进行搅拌。此外，尽管用搅拌器速度4不能产生极低密度的泡沫土质聚合物树脂，但用搅拌器的速度3能达到最佳低密度泡沫土质聚合物树脂。总的说来，已确定锤头顶端的速度超过1000英尺/分就会破坏泡沫泡结构。

因此，高剪切混合条件一般损坏泡沫气泡结构。这就意味着，在加入粗骨料之后，混合应该在很短的时间内以很低的搅拌速度进行。以高比表面积细粉末分散为特征的组合材料在低速混合的限制不能完全润湿;于是，细粉状成分应该在开始发泡期间加入并相应搅拌。

实例4.土质聚合物树脂胶凝和自然养护本实例描述了泡沫土质聚合物树脂的活化和胶凝。按照本发明制备的土质聚合物树脂呈现出下列特征：无泡密度1.4g/cc;正常室温下的粘度约为100厘泊;pH值约为11.3。

氟硅酸钠激活剂缓慢溶解在土质聚合物树脂中，并且其pH值要低一些。当pH值达到约11.1-11.2时，一般在负电斥力区域在土质聚合物树脂内充分聚集使胶态硅酸盐悬浮液胶凝。在加入激活剂30-45分钟内土质聚合物树脂已经停止了起液体的作用。此时，混合物发生胶凝，并且土质聚合物基体材料在30-45分钟内呈现出胶体或像胶的特性，直到发生凝固。很明显，此间工艺水从材料中分离出来。反应过程中同时伴随有微量的放热，即被释放的热不易发现，并且通过失水固化直到体密度达到大约0.9g/cc。整个过程产生极小的收缩并且固化没有造成重量上的重大变化，表明所有的初始水均留在了土质聚合物基体材料中。工艺水的失去表明其存在于最终土质聚合物材料的孔隙中。

实例5.土质聚合物树脂的改性本例说明例1的土质聚合物树脂是如何改性以生成具有不同宏观物理性能的高级土质聚合物组合物的。例如粉状替代（relay）钢或铁颗粒分散在土质聚合物树脂中，以产生可浇铸的一高渗磁及耐火的材料，简单地加入重量比为2%的铬酸钙到步骤2的溶液中抑制分散相成分的长期腐蚀。同样，土质聚合物树脂的电导性能够通过加入1～5wt%的乙炔黑到步骤1的悬浮液中而得到改进，这些改性的土质聚合物树脂与EPS小球和其它非传导性的“间隙颗粒”的“球形密闭填充”分散相结合提供了一种高温材料，这种材料的电磁性相当于低温“网状泡沫”微波吸收器。基本上，由于在实例1步骤1的悬浮液和步骤2的溶液中包含了大量的水，这些类型的化学改性是可能的。

实例6.分散相原料本实例表明与实例1的土质聚合物树脂化学相容的一大批原料能够作为高级土质聚合物组合物分散相成份的可使用的替补材料。这些原料按种类分包括：废料-粉煤灰、淤渣、矿渣、碎纸、米糠、蔗渣、锯末等;火山灰集料-膨胀珍珠岩、浮石、熔渣、黑曜岩;矿物形物质-膨胀云母（蛭石）、硼硅酸盐、粘土、金属氧化物等;动植物残物-硅藻土、海生物贝壳、珊瑚灰岩、排泄物、麻质纤维等;和制造的填料-二氧化硅微球、无机纤维和玻璃纤维毡、短纤维/编织纤维、金属棉、切削残屑、刮削残屑，以及合成的微球、纤维或编织状物质。用这些原料制备的高级土质聚合物组合物一般呈以下特征;低燃烧性;高熔点（类似于陶瓷或耐火材料）;低热导和电导性能;高吸声性、低毒性、低水溶性、合适的耐酸/碱性、耐生霉、耐腐和防虫性;和对红外线、紫外线、中子及带电粒子幅射的不敏感性。

实例7.制备工艺本实例说明土质聚合物树脂的适用性以及在高级土质聚合物组合物的制造中与不同工艺相关的原料添加剂。总的来说，对于最终固化的产品，高温性能特性表明了尚未固化的物质的密度和粘度等。这些参数也依次限定了以下制造工艺的类型;用压板机、托辊机等模压润湿的颗粒/纤维;浆料-可塑、可注射、可压送;和液体料浆-浇注或喷射。因此，采用何种工艺取决于所要求的生产速率以及生产高级聚合物组合物的可能规模，即取决于从单独的手工混合，不熟练工人的浇注操作到具有连续混合机、传动带等的全自动化生产线的整个范围。