制备多孔材料的方法技术

本发明专利技术涉及制备多孔材料的方法，所述方法至少包括以下步骤：提供包含组合物(A)和溶剂(B)的混合物(I)，所述组合物(A)包含适于形成有机凝胶的组分；在溶剂(B)的存在下将组合物(A)中的组分反应以形成凝胶；以及干燥在步骤b)中获得的凝胶，其中所述组合物(A)包含至少一种一元醇(am)。本发明专利技术还涉及可以此方法获得的多孔材料，以及该多孔材料作为隔热材料和用于真空隔热板(特别是用于内部或外部隔热系统)的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及制备多孔材料的方法，所述方法至少包括以下步骤：提供包含组合物(A)和溶剂(B)的混合物(I)，所述组合物(A)包含适于形成有机凝胶的组分；在溶剂(B)的存在下使组合物(A)中的组分反应以形成凝胶；以及干燥步骤b)中所获得的凝胶，其中组合物(A)包含至少一种一元醇(am)。本专利技术还涉及可以以此方法获得的多孔材料，以及所述多孔材料作为隔热材料和用于真空隔热板的用途。基于理论上的考虑，具有几微米或显著更低的范围的孔径以及至少70％高孔隙率的多孔材料(例如聚合物泡沫)是特别好的隔热材料。这种具有小的平均孔径的多孔材料，可以例如以有机气凝胶或干凝胶的形式存在，所述有机气凝胶或干凝胶是使用溶胶-凝胶方法并随后干燥制得的。在溶胶-凝胶方法中，首先制备基于反应性有机凝胶前体的溶胶，然后将所述溶胶借助交联反应凝胶化以形成凝胶。为了由凝胶获得多孔材料，例如气凝胶，必须除去液体。在下文中，为简化起见，该步骤被称为干燥。WO95/02009公开了特别适于在真空隔热领域中应用的异氰酸酯基干凝胶。该公开文本还公开了制备干凝胶的溶胶-凝胶基方法，其中使用已知的、尤其是芳族的多异氰酸酯和惰性溶剂。作为具有活性氢原子的其他化合物，可以使用脂族或芳族的多胺或多元醇。在该公开文本中公开的实例包括多异氰酸酯与二氨基二乙基甲苯反应的那些。所公开的干凝胶通常具有的平均孔径在50μm范围内。在一个实施例中，提到的平均孔径为10μm。WO2008/138978公开了包含30至90重量％的至少一种多官能异氰酸酯和10至70重量％的至少一种多官能芳族胺，且具有不大于5微米的体积平均孔径的干凝胶。WO96/37539A1公开了基于有机多异氰酸酯和异氰酸酯三聚催化剂的气凝胶。使用填料以获得稳定的气凝胶。WO2011/069959、WO2012/000917和WO2012/059388记载了基于多官能异氰酸酯和多官能芳族胺的多孔材料，其中所述胺组分包含多官能取代的芳族胺。所记载的多孔材料通过将异氰酸酯与所需量的胺在对异氰酸酯呈惰性的溶剂中反应而制得。催化剂的使用已知于WO2012/000917和WO2012/059388。然而，已知的基于聚脲的多孔材料的材料特性，特别是机械稳定性和/或抗压强度以及热导率并不能满足所有的应用。特别是，在通风状态下的热导率不够低。在开孔材料的情况下，所述通风状态是在环境空气压力下的状态，而在部分或完全闭孔材料如硬质聚氨酯泡沫的情况下，该状态仅在老化之后、在孔内气体已逐渐被完全替代之后才能达到。与现有技术中已知的基于异氰酸酯和胺的制剂有关的具体问题是混合缺陷。混合缺陷作为异氰酸酯和氨基之间高反应速率的结果而产生，因为在完全混合之前凝胶化反应已经进行了较长的时间。混合缺陷导致多孔材料具有不均匀和不令人满意的材料特性。已知多孔材料的另一个缺点通常是高吸水率，其导致热导率增加，即材料的绝缘特性降低。因此，本专利技术的目的是避免上述缺点。特别是，应当提供不具有上述缺点的多孔材料，或使其程度降低的多孔材料。所述多孔材料在通风状态下(即在大气压力下)应具有低的热导率。此外，所述多孔材料应同时具有高的孔隙率、低的密度和足够高的机械稳定性。根据本专利技术，该目的通过制备多孔材料的方法来实现，所述方法至少包括以下步骤：a)提供混合物(I)，其包含(i)包含适于形成有机凝胶的组分的组合物(A)和(ii)溶剂(B)，b)将组合物(A)中的组分反应而获得有机凝胶，以及c)干燥在步骤b)中获得的凝胶，其中组合物(A)包含至少一种一元醇(am)。本专利技术的多孔材料优选为气凝胶或干凝胶。优选的实施方案可在权利要求书和说明书中找到。优选实施方案的组合并不超出本专利技术的范围。所用组分的优选实施方案在下文中进行描述。根据本专利技术，在制备多孔材料的方法中，在步骤a)中提供了包含组合物(A)和溶剂(B)的混合物(I)，所述组合物(A)包含适于形成有机凝胶的组分。组合物(A)包含至少一种一元醇(am)。根据步骤b)，在溶剂(B)存在下，将组合物(A)中的组分反应以形成凝胶。然后根据本专利技术方法的步骤c)，将所述凝胶干燥。如上所公开的方法得到了具有改善的特性、特别是改善的热导率的多孔材料。所述组合物(A)可为包含适于形成有机凝胶的组分的任意组合物，其包含至少一种一元醇(am)。优选地，所述组合物(A)包含至少一种多官能异氰酸酯作为组分(ai)以及可能的其他组分。因此，根据另一个实施方案，本专利技术涉及制备如上所公开的多孔材料的方法，其中所述组合物(A)包含至少一种多官能异氰酸酯作为组分(ai)。组合物(A)还可包含其他组分，例如与多官能异氰酸酯反应的组分，特别是一种或多种催化剂。优选地，所述组合物(A)包含至少一种多官能异氰酸酯作为组分(ai)，并且包含至少一种催化剂作物组分(ac)。因此，根据另一个实施方案，本专利技术涉及制备如上所公开的多孔材料的方法，其中所述组合物(A)包含至少一种多官能异氰酸酯作为组分(ai)和至少一种催化剂作为组分(ac)。现已令人惊奇地发现，使用包含至少一种多官能异氰酸酯和一元醇作为结构单元的凝胶组合物，而不使用其他组分例如芳族胺，可以获得稳定的气凝胶和干凝胶。优选地，所述组合物(A)基本上不含芳族胺。在本专利技术的上下文中，基本上不含芳族胺意指所述组合物(A)包含小于1重量％的芳族胺，优选小于0.5重量％的芳族胺。因此，根据另一个实施方案，本专利技术涉及制备如上所公开的多孔材料的方法，其中所述组合物(A)基本上不含芳族胺。在下文中，多官能异氰酸酯(ai)将被统称为组分(ai)。对本领域技术人员而言显而易见的是，所提及的单体组分以反应的形式存在于所述多孔材料中。就本专利技术的目的而言，化合物的官能度为每个分子中反应性基团的数目。在单体组分(ai)的情况下，官能度为每个分子中异氰酸酯基团的数目。多官能化合物的官能度至少为2。如果使用具有不同官能度的化合物的混合物作为组分(ai)，则在所有情况下所述组分的官能度由各个化合物的官能度的平均值给出。多官能化合物每个分子中包含至少2个上述官能团。就本专利技术目的而言，干凝胶为通过溶胶-凝胶方法制得的多孔材料，其中已通过在低于液相的临界温度和临界压力(“亚临界条件”)下干燥而从凝胶中除去液相。气凝胶为通过溶胶-凝胶方法制得的多孔材料，其中已在超临界条件下从凝胶中除去液相。组合物(A)包含至少一种一元醇(am)。原则上，任何一元醇均可在本专利技术中使用。根据本专利技术，所述组合物(A)包含两种或多种的一元醇也是可能的。所述一元醇可为支链或直链。根据本专利技术，伯醇、仲醇或叔醇均是合适的。优选地，一元醇(am)为直链醇，更优选为直链伯醇。在本专利技术的上下文中，一元醇可为脂族一元醇或芳族一元醇。此外，根据本专利技术，一元醇还可含有其他官能团，只要在所述方法的条件下，这些基团不与其他组分反应即可。一元醇可为例如含有C-C-双键或C-C叁键。一元醇可例如为卤代一元醇、特别为氟代一元醇，例如多氟代一元醇或全氟代一元醇。在本专利技术的上下文中，一元醇还可选自烯丙醇、烷基酚或炔丙醇。此外，在本专利技术的上下文中，可使用烷氧基化物，例如脂肪醇烷氧基化物、羰基合成醇烷氧基化物或烷基酚烷氧基化物。根据另一个优选的实施方案，一元醇选自具有1至20个碳原子本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备多孔材料的方法，至少包括以下步骤：a)提供混合物(I)，其包含(i)包含适于形成有机凝胶的组分的组合物(A)，和(ii)溶剂(B)，b)将组合物(A)中的组分反应以获得有机凝胶，以及c)干燥在步骤b)中获得的凝胶，其中组合物(A)包含至少一种一元醇(am)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.24 EP 14161246.51.制备多孔材料的方法，至少包括以下步骤：a)提供混合物(I)，其包含(i)包含适于形成有机凝胶的组分的组合物(A)，和(ii)溶剂(B)，b)将组合物(A)中的组分反应以获得有机凝胶，以及c)干燥在步骤b)中获得的凝胶，其中组合物(A)包含至少一种一元醇(am)。2.根据权利要求1的方法，其中所述存在于组合物(A)中的一元醇(am)的量为1至22重量％，基于所述组合物(A)计。3.根据权利要求1或2中任一项的方法，其中所述一元醇(am)选自具有1至20个碳原子的脂族一元醇和具有1至20个碳原子的芳族一元醇。4.根据权利要求1至3中任一项的方法，其中所述组合物(A)包含至少一种多官能异氰酸酯作为组分(ai)和至少一种催化剂作为组分(ac)。5.根据权利要求1至4中任一项的方法，其中所述组合物(A)包含小于1重量％的水。6.根据权利要求1至5中任一项的方法，其中所述组合物(A)基本上不含芳族胺。7.根据权利要求1至6中任一项的方法，其中组合物(A)包含-65至99.9重量％的至少一种多官能异氰酸酯作为组分(ai)，以及-0.1至20重量％的至少一种催化剂作为组分(ac)，并且在所有情况下基于所述组合物(A)的总重量计，其中所述组合物(A)的组分的重量％总计为100重量％。8.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·勒尔斯贝格，M·弗力可，D·温里克，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE