本发明专利技术涉及一种制备多孔材料的方法，其至少包括以下步骤：提供包含组合物(A)和溶剂(B)的混合物(I)，所述组合物(A)至少包含至少一种多官能异氰酸酯作为组分(ai)和至少一种无机酸(aa)；使组合物(A)中的组分反应而获得有机凝胶；以及干燥所获得的凝胶。本发明专利技术还涉及可以此方法获得的多孔材料，以及多孔材料作为绝热材料和催化剂的用途。
Preparation of isocyanate based xerogels and aerogels using inorganic acids
The invention relates to a method for preparing porous materials, at least including the following steps: a mixture (I) containing a composition (A) and a solvent (B) containing at least one polyfunctional isocyanate as a component (AI) and at least one inorganic acid (AA); an organic gel is obtained from the composition in the composition (A). And the gel obtained by drying. The invention also relates to porous materials obtained by this method, and the use of porous materials as insulation materials and catalysts.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用无机酸制备基于异氰酸酯的干凝胶和气凝胶的方法本专利技术涉及一种制备多孔材料的方法，其至少包括以下步骤：提供包含组合物(A)和溶剂(B)的混合物(I)，所述组合物(A)至少包含至少一种多官能异氰酸酯作为组分(ai)和至少一种无机酸(aa)；使组合物(A)中的组分反应而获得有机凝胶；以及干燥所获得的凝胶。本专利技术还涉及可以此方法获得的多孔材料，以及所述多孔材料作为绝热材料和催化剂的用途。基于理论上的考虑，具有几微米或者显著更低尺寸的孔和至少70％的高孔隙率的多孔材料(例如聚合物泡沫)是特别好的绝热材料。这种具有小的平均孔径的多孔材料可以为例如使用溶胶-凝胶法并随后进行干燥而制备的有机气凝胶或干凝胶的形式。在溶胶-凝胶法中，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。为简单起见，在下文中，将该步骤被称为干燥。WO95/02009公开了特别适于真空绝热领域的基于异氰酸酯的干凝胶。该申请还公开了制备所述干凝胶的溶胶-凝胶法，其中使用了已知的(尤其是芳族)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，可使用脂族或芳族的多胺或多元醇。在该申请中公开的实施例包括其中多异氰酸酯与二氨基二乙基甲苯反应的那些。所公开的干凝胶的平均孔径通常为50μm。在一个实施例中，提及了10μm的平均孔径。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和所需量的胺在对异氰酸酯呈惰性的溶剂中进行反应而制备。催化剂的使用已知于WO2012/000917和WO2012/059388。US2012/152846A1公开了聚脲的多孔三维网络和碳的多孔三维网络及其制备方法。根据一个实施例，聚脲气凝胶通过以下方式进行制备：将三异氰酸酯与水和三乙胺混合而形成溶胶-凝胶材料，并超临界干燥该凝胶-溶胶材料而形成聚脲气凝胶。将所述聚脲气凝胶经历热解的步骤可形成具有碳骨架的三维网络，得到碳气凝胶。聚脲气凝胶的密度和形态可通过改变初始反应混合物中异氰酸酯单体的量来控制。然而，基于聚脲的已知多孔材料的材料特性，特别是机械稳定性和/或压缩强度以及热导率并非在所有应用中都令人满意。与现有技术已知的基于异氰酸酯和胺的制剂相关的具体问题是混合缺陷。由于异氰酸酯和氨基之间的高反应速率而产生混合缺陷，这是因为凝胶化反应在完全混合之前已经进行了很长时间。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原料的高成本。因此，本专利技术的目的是避免上述缺点。特别地，提供不具有上述缺点或具有减小程度的上述缺点的多孔材料。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，所述多孔材料同时应具有高的孔隙率、低密度和足够高的机械稳定性。此外，所述多孔材料应由低成本的原料进行制备。根据本专利技术，该目的通过一种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)组合物(A)，其至少包含：至少一种多官能异氰酸酯作为组分(ai)和至少一种无机酸(aa)，和ii)溶剂(B)，b)将组合物(A)中的组分进行反应而获得有机凝胶，以及c)干燥所得凝胶。本专利技术的多孔材料优选为气凝胶或干凝胶。就本专利技术的目的而言，干凝胶为通过溶胶-凝胶法制得的多孔材料，其中液相已通过在低于液相临界温度和临界压力(“亚临界条件”)下干燥而从凝胶中除去。气凝胶为通过溶胶-凝胶法制得的多孔材料，其中液相已在超临界条件下从凝胶中除去。出乎意料地，根据本专利技术的方法，基于聚脲的气凝胶通过不使用大量水和/或胺的方法而获得。在权利要求书和说明书中可找到优选的实施方案。优选的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记载于下文中。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)。组合物(A)包含至少一种多官能异氰酸酯作为组分(ai)和至少一种无机酸(aa)。根据步骤b)，将组合物(A)中的组分在溶剂(B)的存在下进行反应而形成凝胶。然后根据本专利技术方法的步骤c)，干燥所述凝胶。如上文所公开的方法得到具有改善特性的多孔材料。组合物(A)包含至少一种多官能异氰酸酯作为组分(ai)和至少一种无机酸(aa)。组合物(A)还可包含其他组分。在本专利技术的上下文中，组合物(A)可以不包含其他组分，即，根据本专利技术的一个实施方案，组合物(A)由一种或多种作为组分(ai)的多官能异氰酸酯和一种或多种无机酸(aa)组成。已发现组合物(A)仅包含少量的胺、醇和水是有利的。根据本专利技术，组合物(A)优选包含0至2重量％，尤其是0至1重量％，更优选0.1至0.5重量％的胺。此外，根据本专利技术，组合物(A)优选包含0至20重量％，尤其是0至10重量％，更优选0.1至5重量％的醇。组合物(A)优选包含0至1重量％，尤其是0至0.5重量％，更优选0.1至0.2重量％的水。根据另一实施方案，本专利技术涉及如上文所公开的制备多孔材料的方法，其中组合物(A)包含：-0至2重量％的胺，-0至20重量％的醇，和-0至1重量％的水。在一个特别优选的实施方案中，不使用水。根据另一实施方案，本专利技术涉及如上文所公开的制备多孔材料的方法，其中不使用水。组合物(A)包含至少一种无机酸(aa)。原则上，在本专利技术的上下文中可使用任何无机酸。根据本专利技术，所述组合物(A)也可包含两种以上的无机酸。在本专利技术的上下文中，无机酸为不包含碳的酸。在本专利技术的上下文中，合适的为例如包含硫、硼、氮、磷、硅、氯、溴、碘或氟、铬、钒、镁、铼、锝、砷、硒或碲的无机含氧酸。根据另一实施方案，本专利技术涉及如上文所公开的制备多孔材料的方法，其中所述无机酸(aa)选自包含硫、硼、氮、磷、硅、氯、溴、碘或氟、铬、钒、镁、铼、锝、砷、硒或碲的无机含氧酸。所述无机酸(aa)可例如选自HNO2、HNO3、H2P2O6、H3PO2、H3PO3、H3PO4、H4P2O7、H4P3O10、H2SO4、H2SO5、H2S2O8、H2S2O6、H2S2O3、H3BO3、H2CrO4、H2Cr2O7、H3VO4、HMnO3、HTcO4、HTcO3、HReO4、HReO3、H4SiO4、HOCN、HNCO、HONC、H2N2O2、HPO3、H3PO5、H2P2H2O5、HPH2O2、H3AsO4、H3AsO3、H2SO3、H2S2O7、H2S2O5、H2S2O2、H2SO2、H2SeO4、H2SeO3、H2TeO4、H6TeO6、H2TeO3、HClO4、HClO3、HClO2、HClO、HBrO4、HBrO3、HBrO2、HBrO、HIO4、H5IO6、HIO3、HIO。所述无机酸(aa)也可选自例如杂多酸和同多酸，如磷钼酸、磷钼酸铵及磷钨酸。根据另一个实施方案，本专利技术涉及如上文所公开的制备多孔材料的方法，其中无机酸(aa)选自HNO2、HNO3、H2P2O6、H3PO2、H3PO3、H3PO4、H4P2O7、H4P3O10、H2SO4、H2SO5、H2S2O8、H2S2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.制备多孔材料的方法，其至少包括以下步骤：a)提供混合物(I)，其包含：(i)组合物(A)，其至少包含至少一种多官能异氰酸酯作为组分(ai)至少一种无机酸(aa)和(ii)溶剂(B)，b)使组合物(A)中的组分反应而得到有机凝胶，以及c)干燥所获得的凝胶。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.16 EP 15190183.2;2015.10.16 US 62/242,3241.制备多孔材料的方法，其至少包括以下步骤：a)提供混合物(I)，其包含：(i)组合物(A)，其至少包含至少一种多官能异氰酸酯作为组分(ai)至少一种无机酸(aa)和(ii)溶剂(B)，b)使组合物(A)中的组分反应而得到有机凝胶，以及c)干燥所获得的凝胶。2.根据权利要求1所述的方法，其中组合物(A)包含：-0至2重量％的胺，-0至20重量％的醇，和-0至1重量％的水。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述多官能异氰酸酯选自芳族、脂族、脂环族和芳脂族异氰酸酯。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中组合物(A)包含40至99mol％的组分(ai)。5.根据权利要求1至4中任一...
【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，N·莱文蒂丝，C·索提瑞欧莱文蒂丝，A·M·萨伊德，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，密苏里州立大学校董，
类型：发明
国别省市：德国,DE
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。