作为隔声材料的含大孔的聚合物泡沫制造技术

一种包括大孔的聚合物泡沫，所述大孔具有大于500纳米的平均截面，所述聚合物泡沫可通过使一种或多种环氧树脂与一种或多种两亲性环氧树脂硬化剂在水中在相转化聚合中反应而获得，其中在相转化聚合过程中但是在相转化发生之后，诱导最初形成的且主要以平均截面在500纳米以下的微孔呈现的内部空隙的体积增加，使得相转化聚合结束时大孔部分相对于聚合物泡沫中存在的全部微孔和大孔而言为50体积％以上。这种聚合物泡沫适合在运输工具以及工业和工厂建造物中作为隔声材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及特定的含大孔的聚合物泡沫及其作为隔声材料的用途。
技术介绍
聚合环氧树脂已经知道很长一段时间。通常，它们通过每分子平均具有至少2个末端或侧向环氧基的聚环氧化物与硬化剂，更特别地为二胺或多胺的胺类硬化剂反应而制备。这些聚合环氧树脂具有各种各样的应用领域，它们主要用作油漆和涂层材料(施用于基底的面漆)。EP-A-1, 518，875描述了用于水基环氧树脂体系的特别的硬化剂，这些硬化剂可通过如下方法获得使(a)至少一种选自环氧化聚氧化乙烯、环氧化聚氧化丙烯和聚氧化乙烯-氧化丙烯(polyethylene-propylene oxides)的环氧化聚环氧烷，(b)至少一种选自双酚A环氧化物和双酚F环氧化物的环氧化芳族羟基化合物，和(c)至少一种选自双酚A和双酚F的芳族羟基化合物的混合物反应以得到中间体，随后使该中间体与多胺反应。还公开了这些硬化剂用于制备透明清漆和涂层材料(施用于基底的面漆，例如用于地面涂层) 的用途。早已知道多孔吸收剂能够作为隔音材料。该效果基于声波在开孔孔隙结构中的吸收，和声能转化为热能。常规多孔吸收剂的效果随频率增加而更有效和更广谱，因此更常用于阻隔中等至相对高的频率。隔音效果以吸音系数(α 0)表示，其通过根据ISO 10534在阻抗管(Kimd管)中进行测量而确定。此处，1.0的值表示所有声波在所述频率被吸收；由此，0. 5的值对应于所述频率的声级降低一半。
技术实现思路
隔音通常理解为阻止声音通过组件传播(例如墙壁、天花板)，换言之，减少声音传送至相邻空间。吸音是指通过吸收声波而阻隔空间声音。但是，术语“隔音”和“吸音” 不应理解为严格对立的，因为它们集中在不同的关键局部点。就本专利技术而言，使用中性表述 “隔声”，其包括两方面，即隔音和吸音。因此，隔声材料为能够具有隔音和/或吸音效果的那些材料。本专利技术的目的是提供适合作为隔声材料的材料。在该情况中的这些材料应该更特别地具有隔音效果。在该情况中，隔音效果可更特别地扩展至人耳所能及的整个频率范围或者扩展至仅部分该频率范围。此外，根据本专利技术的隔声材料应该具有低的导热系数(优选0. 09ff/m * K以下)和高的机械强度(最大压缩张力，优选1. OMPa以上)。本专利技术首先提供一种包括大孔的聚合物泡沫，所述大孔具有大于500纳米的平均截面，所述聚合物泡沫可通过使一种或多种环氧树脂与一种或多种两亲性环氧树脂硬化剂在水中在相转化聚合中反应而获得，其中在相转化聚合过程中，但是在相转化发生之后，诱导最初形成的且主要以平均截面在500纳米以下，优选100纳米以下的微孔呈现的内部空隙的体积增加，使得相转化聚合结束时大孔部分相对于聚合物泡沫中存在的全部微孔和大孔而言为50体积％以上。本专利技术的聚合物泡沫为具有内部空隙的聚合物。这些聚合物为包含大孔的海绵状结构。大孔具有大于500纳米，更特别地大于750纳米的平均截面。除了大孔外，聚合物泡沫还可具有微孔，但是大孔的体积是主要的。微孔具有10-500纳米，更特别地10-100纳米的平均截面。根据本专利技术的大孔部分基于全部微孔和大孔优选为50体积％以上，更特别地 75体积％以上。本专利技术进一步提供一种包括大孔的聚合物泡沫在运输工具以及工业和工厂建造物中作为隔声材料的用途，所述大孔具有大于500纳米的平均截面，所述聚合物泡沫可通过使一种或多种环氧树脂与一种或多种两亲性环氧树脂硬化剂在水中在相转化聚合中反应而获得，其中在相转化聚合过程中，但是在相转化发生之后，诱导最初形成的且主要以平均截面在500纳米以下，优选100纳米以下的微孔呈现的内部空隙的体积增加，使得相转化聚合结束时大孔部分相对于聚合物泡沫中存在的全部微孔和大孔而言为50体积％以上。如上所述，本专利技术的用途面向运输工具以及工业和工厂建造物中的隔声。运输工具的实例例如为汽车、船、航空器、轨道车辆等。工业和工厂建造物的实例例如为容器、锅炉、管道、加热系统、太阳能系统等。用于本专利技术的聚合物泡沫由于具有低的导热系数和高的机械强度而隔音性能显-frh-者O相转化聚合(PIP)相转化聚合(PIP)所指如下首先制备环氧树脂(E)在水中的水性乳液，使用两亲性环氧树脂硬化剂(H)作为乳化剂。该体系(以下也称为反应体系)最初为水包油乳液 (Ο/ff乳液)。该0/W乳液的油组分当然为环氧树脂(E)。在树脂与硬化剂的如下反应过程中(在聚加成反应意义上为固化)，存在相转化 (相的反转)，即反应体系从0/W型乳液转变为W/0型乳液，其中作为内相的水被固化聚合物包围。其原因在于在固化过程中，硬化剂的原乳化剂性能由于硬化剂的性质因聚加成反应朝着增加疏水性的方向转变而发生改变。相转化通常与乳液粘度的显著增加有关，因此易于识别。接着，在完全固化之后，存在多孔聚合物基体，其中水相包含在其空穴中。如果需要，可通过干燥除去水相以得到充气的空穴。发生相转化聚合的必要条件是没有水从反应体系中逃逸。从技术观点看，这可通过各种方式实现。首先，可将反应体系引入封闭式模具中。还可以将反应体系引入开放体系，然后确保例如(a)足够的大气湿度在与气相(通常为周围空气)的界面处占优势，并防止反应体系顶层脱水或失水，或者(b)与气相的界面被例如膜覆盖。虽然迄今为止所描述的PIP的实施版本可谓无损失实施方案，但是存在进一步的 PIP实施版本，其中尽管将反应体系引入开放体系，但没有采取特别的措施以防止边界层的水损失至气相。在此情况中，在该边界层中的失水形成致密的耐化学结构(其可称为透明涂层)，其形成反应体系基础部分的防水层，结果是PIP可在所述结构中无阻碍地发生。在反应体系完全固化之后，致密的耐化学层(通常为0. 1-0. 3毫米厚)可通过机械移除而除去。在一个优选的实施方案中，进行PIP使得环氧树脂(E)和硬化剂(H)以2 1至1 2的当量比使用。在上下文中，特别优选1 1的(E) (H)当量比。通过引导相(其中存在0/W乳液)和固化相(其始于W/0乳液的形成)表征PIP。 还可以认为PIP具有两个时间窗口，这两个时间窗口通过存在的各自类型的乳液而进行区分。在时间窗口 TWl中，存在0/W乳液；在时间窗口 TW2中，存在W/0乳液。两个时间窗口之间的间断为相转化程序。可在0%-100%大气湿度下进行PIP。PIP反应体系的水含量可在95-20重量％ (基于总反应体系计)范围变化。如果需要，还可以向反应体系中加入增稠剂。反应体系可在宽温度范围内固化，优选1°C _99°C，更特别地5°C -60°C。与制备聚合物泡沫的常规方法相反，还可以向PIP反应体系中加入填料。通过使用选择的填料，可以不仅对机械性能如压缩强度、弯曲强度、弹性模量和密度，而且对本专利技术的聚合物泡沫的导热系数进行进一步的改性。体积增加的诱导在上文更详细描述的相转化聚合(PIP)具有两个时间窗口，即TWl和TW2。在时间窗口 TWl中，存在0/W乳液。其后为相转化。在时间窗口 TW2中，则存在W/0乳液。为理解本专利技术，重要的是在时间窗口 TW2期间诱导预期的体积增加。因此，预期的体积增加在相转化聚合过程中，并且在其中的时间窗口 TW2内发生。在本专利技术的上下文中，诱导体积增加的方式本身并不关键。在一个实施方案中，通过在相转化聚合过程中但在相本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种包括大孔的聚合物泡沫，所述大孔具有大于５００纳米的平均截面，所述聚合物泡沫可通过使一种或多种环氧树脂与一种或多种两亲性环氧树脂硬化剂在水中在相转化聚合中反应而获得，其中在相转化聚合过程中，但是在相转化发生之后，诱导最初形成的且主要以平均截面在５００纳米以下的微孔呈现的内部空隙的体积增加，使得相转化聚合结束时大孔部分相对于聚合物泡沫中存在的全部微孔和大孔而言为５０体积％以上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P·比恩布里奇，HJ·托马斯，D·施塔尔胡特本，G·申克尔，
申请(专利权)人：考格尼斯知识产权管理有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE