基于芳族聚脲的多孔凝膠制造技術

本發明專利技術涉及一種包含呈反應形式的下列組分的多孔凝膠：(a1)至少一種多官能異氰酸酯，(a2)至少一種多官能芳族胺，和(a3)至少一種聚亞烷基多胺。本發明專利技術進一步涉及一種生產多孔凝膠的方法，以這種方式獲得的多孔凝膠和該多孔凝膠作為絕熱材料和在真空絕熱板中的用途。

【技術實現步驟摘要】
本申請是申請號為201080029234.9、申請日為2010年6月24日、專利技術名稱為“基于芳族聚脲的多孔凝膠”的專利申請的分案申請。本專利技術涉及一種包含呈反應形式的下列組分的多孔凝膠：(a1)至少一種多官能異氰酸酯，(a2)至少一種多官能芳族胺，和(a3)至少一種聚亞烷基多胺。本專利技術進一步涉及一種制備多孔凝膠的方法，可由此獲得的多孔凝膠和該多孔凝膠作為絕熱材料和在真空絕熱板中的用途。具有的孔隙大小為數微米或顯著更小和高孔隙率為至少70％的多孔凝膠基于理論考慮為特別良好的絕熱體。具有小平均孔徑的該類多孔凝膠可能例如以有機干凝膠形式存在。在文獻中，并非統一使用術語“干凝膠”。干凝膠通常應理解為指通過溶膠-凝膠法制備的多孔材料，通過在液相的臨界溫度和臨界壓力以下(“亞臨界條件”)干燥而從凝膠中除去液相。相反，當在超臨界條件下進行從凝膠中除去流體相時，通常稱為氣凝膠。在溶膠-凝膠法中，首先基于反應性有機凝膠前體制備溶膠，然后使該溶膠通過交聯反應膠凝而形成凝膠。為了由凝膠獲得多孔材料，例如干凝膠，必須除去液體。該步驟在下文中以簡化方式稱為干燥。WO-95/02009公開了異氰酸酯基干凝膠，該干凝膠尤其適合用于真空絕熱領域中的應用。該公開物額外公開了使用已知多異氰酸酯(包括芳族多異氰酸酯)和非反應性溶劑制備干凝膠的溶膠-凝膠基方法。使用脂族或芳族多胺或多元醇作為具有活性氫原子的其他化合物。在該公開物中公開的實例包括其中使多異氰酸酯與二氨基二乙基甲苯反應的那些。公開的干凝膠通常具有約50μm的平均孔隙大小。在一個實例中，具體為10μm的平均孔徑。WO2008/138978公開了包含30-90重量％至少一種多官能異氰酸酯和10-70重量％至少一種多官能芳族胺的干凝膠，該干凝膠的體積加權(volume-weighted)平均孔徑為至多5微米。然而，已知的基于聚脲的多孔凝膠的材料性能，尤其是機械穩定性并非對所有應用都是足夠的。此外，基礎配制劑在亞臨界條件下的干燥過程中顯示出收縮與降低的孔隙率并顯示出低膠凝速度。因此本專利技術的目的是提供一種(如果具有的話)僅具有較小程度的上述缺點的多孔凝膠。此外，該多孔凝膠即使在真空范圍以上的壓力下，尤其是在約1毫巴至約100毫巴的壓力范圍內應具有低熱導率。這是希望的，因為真空板中的壓力會隨時間推移而增加。更具體地，該多孔凝膠應具有高孔隙率和足夠高的機械穩定性。此外，該多孔凝膠應具有低可燃性和高熱穩定性。另一目的在于提供一種可獲得具有低孔隙大小、高孔隙率和同時高機械穩定性的多孔凝膠的方法。此外，制備該多孔凝膠的方法應提供具有低熱導率的多孔凝膠并在將溶劑在亞臨界條件下除去時導致低收縮。相應地，找到了本專利技術多孔凝膠和制備多孔凝膠的本專利技術方法。優選實施方案可從權利要求書和說明書中獲得。優選實施方案的組合并不背離本專利技術范圍。多孔凝膠根據本專利技術，該多孔凝膠包含呈反應形式的下列組分：(a1)至少一種多官能異氰酸酯，(a2)至少一種多官能芳族胺，和(a3)至少一種聚亞烷基多胺。就本專利技術而言，多孔凝膠為一種多孔且借助溶膠-凝膠法獲得的材料。就本專利技術而言，本專利技術多孔凝膠呈干凝膠或氣凝膠形式。就本專利技術而言，本專利技術多孔凝膠優選呈干凝膠形式。就本專利技術而言，干凝膠應理解為指一種孔隙率為至少70體積％且體積加權平均孔徑為至多50微米的多孔凝膠，其通過溶膠-凝膠法制備，通過在液相的臨界溫度和臨界壓力以下(“亞臨界條件”)干燥而從凝膠中除去液相。相反，氣凝膠應理解為指一種相應地當在超臨界條件下進行從凝膠中除去流體相時的多孔凝膠。在從凝膠中除去流體相的過程中，毛細力起作用，這使所得多孔凝膠的孔隙結構受到影響。在超臨界條件下從凝膠中除去流體相的過程中，這些毛細力非常小。在超臨界條件下從凝膠中除去流體相的過程中，毛細力取決于凝膠的穩定性和類型以及要除去溶劑的極性而引起凝膠的收縮和孔隙結構的改變。在優選的實施方案中，本專利技術多孔凝膠包含30-90重量％由至少一種多官能異氰酸酯構成的組分(a1)和9.99-66重量％由至少一種多官能芳族胺構成的組分(a2)和(a3)0.01-4重量％至少一種聚亞烷基多胺，其中組分(a1)-(a3)的重量百分數的總和基于組分(a1)、(a2)和(a3)的總重量加起來為100重量％。組分(a1)、(a2)和(a3)以反應形式存在于多孔凝膠中。“反應形式”應理解為指聚合或聚合物鍵合形式。多孔凝膠優選包含基于組分(a1)、(a2)和(a3)的總重量為38-80重量％組分(a1)，19-58重量％組分(a2)和1-4重量％組分(a3)。重量百分數總是反映出所用組分的量，所用組分以反應形式存在于多孔凝膠中。就本專利技術而言，化合物的官能度應理解為指每個分子中的反應性基團數。在組分(a1)的情況下，官能度為每個分子中的異氰酸酯基團數。在組分(a2)的氨基的情況下，官能度為每個分子中的反應性氨基數。多官能化合物具有的官能度為至少2。如果所用組分(a1)或(a2)為具有不同官能度的化合物的混合物，則該組分的官能度由各個化合物的官能度的數量加權(number-weighted)平均計算。多官能化合物的每個分子中包含至少兩個上述官能團。借助按照DIN66133的壓汞測量法測定平均孔徑并且平均孔徑就本專利技術而言總是體積加權平均值。按照DIN66133的壓汞測量法是一種測量孔隙率的方法且在孔度計中進行。在該方法中，將汞壓入多孔材料的樣品中。與大孔相比，小孔需要更高的壓力以填充汞，并且相應的壓力/體積圖可用于測定孔隙大小分布和體積加權平均孔徑。多孔凝膠的體積加權平均孔徑優選為至多5微米。多孔凝膠的體積加權平均孔徑更優選為至多3.5微米，最優選至多3微米，尤其是至多2.5微米。從低熱導率的角度來看，具有高孔隙率的最小孔隙大小是希望的。然而，由于生產原因并為了獲得足夠機械穩定的多孔凝膠，體積加權平均孔徑存在實際的下限。通常，體積加權平均孔徑為至少10nm，優選至少50nm。在許多情況下，體積加權平均孔徑為至少100nm，尤其是至少200nm。本專利技術多孔凝膠優選具有的孔隙率為至少70體積％，尤其是70-99體積％，更優選至少80體積％，最優選至少85體積％，尤其是85-95體積％。以體積％計的孔隙率是指多孔凝膠的總體積中所報導的比例由孔隙構成。盡管從最小熱導率的角度來看最大孔隙率通常是希望的，孔隙率由于多孔凝膠的機械性能和加工性能存在上限。根據本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多孔凝膠，包含呈反應形式的下列組分：(a1)至少一種多官能異氰酸酯,(a2)至少一種多官能芳族胺，和(a3)至少一種聚亞烷基多胺。

【技術特征摘要】
2009.06.29 EP 09164027.61.一種多孔凝膠，包含呈反應形式的下列組分：
(a1)至少一種多官能異氰酸酯,
(a2)至少一種多官能芳族胺，和
(a3)至少一種聚亞烷基多胺。
2.根據權利要求1的多孔凝膠，其包含反應形式的下列組分：
(a1)30-90重量％至少一種多官能異氰酸酯，
(a2)9.99-65重量％至少一種多官能芳族胺，和
(a3)0.01-5重量％至少一種聚亞烷基多胺，
其中組分(a1)-(a3)的重量百分數的總和基于組分(a1)、(a2)和(a3)的總重量加起來
為100重量％。
3.根據權利要求1或2的多孔凝膠，其中組分(a3)為高度支化的聚亞烷基多胺。
4.根據權利要求1-3中任一項的多孔凝膠，其中所述多孔凝膠為干凝膠。
5.根據權利要求1-4中任一項的多孔凝膠，其中組分(a3)為聚乙烯亞胺。
6.根據權利要求1-5中任一項的多孔凝膠，其中組分(a2)由至少一種選自4,4’-二氨基
二苯基甲烷、2,4’-二氨基二苯基甲烷、2,2’-二氨基二苯基甲烷和低聚二氨基二苯基甲烷
的多官能芳族胺構成。
7.根據權利要求1-6中任一項的多孔凝膠，其中組分(a2)包含低聚二氨基二苯基甲烷
且具有的官能度為至少2.3。
8.根據權利要求1-7中任一項的多孔凝膠，其中組分(a1)由至少一種選自二苯基甲烷-
4,4’-二異...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·弗里克，V·舍德勒，
申請(專利權)人：巴斯夫歐洲公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE