基于芳族聚脲的多孔凝胶制造技术

本发明专利技术涉及一种包含呈反应形式的下列组分的多孔凝胶：(a1)至少一种多官能异氰酸酯，(a2)至少一种多官能芳族胺，和(a3)至少一种聚亚烷基多胺。本发明专利技术进一步涉及一种生产多孔凝胶的方法，以这种方式获得的多孔凝胶和该多孔凝胶作为绝热材料和在真空绝热板中的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于芳族聚脲的多孔凝胶本专利技术涉及一种包含呈反应形式的下列组分的多孔凝胶(al)至少一种多官能异氰酸酯，(a2)至少一种多官能芳族胺，和(a3)至少一种聚亚烷基多胺。本专利技术进一步涉及一种制备多孔凝胶的方法，可由此获得的多孔凝胶和该多孔凝胶作为绝热材料和在真空绝热板中的用途。具有的孔隙大小为数微米或显著更小和高孔隙率为至少70%的多孔凝胶基于理论考虑为特别良好的绝热体。具有小平均孔径的该类多孔凝胶可能例如以有机干凝胶形式存在。在文献中，并非统一使用术语“干凝胶”。干凝胶通常应理解为指通过溶胶-凝胶法制备的多孔材料，通过在液相的临界温度和临界压力以下(“亚临界条件”)干燥而从凝胶中除去液相。相反， 当在超临界条件下进行从凝胶中除去流体相时，通常称为气凝胶。在溶胶-凝胶法中，首先基于反应性有机凝胶前体制备溶胶，然后使该溶胶通过交联反应胶凝而形成凝胶。为了由凝胶获得多孔材料，例如干凝胶，必须除去液体。该步骤在下文中以简化方式称为干燥。W0-95/02009公开了异氰酸酯基干凝胶，该干凝胶尤其适合用于真空绝热领域中的应用。该公开物额外公开了使用已知多异氰酸酯(包括芳族多异氰酸酯)和非反应性溶剂制备干凝胶的溶胶-凝胶基方法。使用脂族或芳族多胺或多元醇作为具有活性氢原子的其他化合物。在该公开物中公开的实例包括其中使多异氰酸酯与二氨基二乙基甲苯反应的那些。公开的干凝胶通常具有约50 μ m的平均孔隙大小。在一个实例中，具体为ΙΟμπι的平均孔径。W02008/138978公开了包含30_90重量％至少一种多官能异氰酸酯和10-70重量％至少一种多官能芳族胺的干凝胶，该干凝胶的体积加权(volume-weighted)平均孔径为至多5微米。然而，已知的基于聚脲的多孔凝胶的材料性能，尤其是机械稳定性并非对所有应用都是足够的。此外，基础配制剂在亚临界条件下的干燥过程中显示出收缩与降低的孔隙率并显示出低胶凝速度。因此本专利技术的目的是提供一种(如果具有的话)仅具有较小程度的上述缺点的多孔凝胶。此外，该多孔凝胶即使在真空范围以上的压力下，尤其是在约1毫巴至约100毫巴的压力范围内应具有低热导率。这是希望的，因为真空板中的压力会随时间推移而增加。更具体地，该多孔凝胶应具有高孔隙率和足够高的机械稳定性。此外，该多孔凝胶应具有低可燃性和高热稳定性。另一目的在于提供一种可获得具有低孔隙大小、高孔隙率和同时高机械稳定性的多孔凝胶的方法。此外，制备该多孔凝胶的方法应提供具有低热导率的多孔凝胶并在将溶剂在亚临界条件下除去时导致低收缩。相应地，找到了本专利技术多孔凝胶和制备多孔凝胶的本专利技术方法。优选实施方案可从权利要求书和说明书中获得。优选实施方案的组合并不背离本专利技术范围。多孔凝胶根据本专利技术，该多孔凝胶包含呈反应形式的下列组分(al)至少一种多官能异氰酸酯，(a2)至少一种多官能芳族胺，和(a3)至少一种聚亚烷基多胺。就本专利技术而言，多孔凝胶为一种多孔且借助溶胶-凝胶法获得的材料。就本专利技术而言，本专利技术多孔凝胶呈干凝胶或气凝胶形式。就本专利技术而言，本专利技术多孔凝胶优选呈干凝胶形式。就本专利技术而言，干凝胶应理解为指一种孔隙率为至少70体积％且体积加权平均孔径为至多50微米的多孔凝胶，其通过溶胶-凝胶法制备，通过在液相的临界温度和临界压力以下(“亚临界条件”)干燥而从凝胶中除去液相。相反，气凝胶应理解为指一种相应地当在超临界条件下进行从凝胶中除去流体相时的多孔凝胶。在从凝胶中除去流体相的过程中，毛细力起作用，这使所得多孔凝胶的孔隙结构受到影响。在超临界条件下从凝胶中除去流体相的过程中，这些毛细力非常小。在超临界条件下从凝胶中除去流体相的过程中，毛细力取决于凝胶的稳定性和类型以及要除去溶剂的极性而引起凝胶的收缩和孔隙结构的改变。在优选的实施方案中，本专利技术多孔凝胶包含30-90重量％由至少一种多官能异氰酸酯构成的组分(al)和9.99-66重量％由至少一种多官能芳族胺构成的组分(a2)和 (a3)0.01-4重量％至少一种聚亚烷基多胺，其中组分(al)-(a3)的重量百分数的总和基于组分(al)、(a2)和(a3)的总重量加起来为100重量％。组分(al)、(a2)和(a3)以反应形式存在于多孔凝胶中。“反应形式”应理解为指聚合或聚合物键合形式。多孔凝胶优选包含基于组分(al)、(a2)和(a3)的总重量为38_80重量％组分 (al)，19-58重量％组分(a2)和1_4重量％组分(a3)。重量百分数总是反映出所用组分的量，所用组分以反应形式存在于多孔凝胶中。就本专利技术而言，化合物的官能度应理解为指每个分子中的反应性基团数。在组分 (al)的情况下，官能度为每个分子中的异氰酸酯基团数。在组分(^)的氨基的情况下，官能度为每个分子中的反应性氨基数。多官能化合物具有的官能度为至少2。如果所用组分(al)或(a2)为具有不同官能度的化合物的混合物，则该组分的官能度由各个化合物的官能度的数量加权(number-weighted)平均计算。多官能化合物的每个分子中包含至少两个上述官能团。借助按照DIN 66133的压汞测量法测定平均孔径并且平均孔径就本专利技术而言总是体积加权平均值。按照DIN 66133的压汞测量法是一种测量孔隙率的方法且在孔度计中进行。在该方法中，将汞压入多孔材料的样品中。与大孔相比，小孔需要更高的压力以填充汞，并且相应的压力/体积图可用于测定孔隙大小分布和体积加权平均孔径。多孔凝胶的体积加权平均孔径优选为至多5微米。多孔凝胶的体积加权平均孔径更优选为至多3. 5微米，最优选至多3微米，尤其是至多2. 5微米。从低热导率的角度来看，具有高孔隙率的最小孔隙大小是希望的。然而，由于生产原因并为了获得足够机械稳定的多孔凝胶，体积加权平均孔径存在实际的下限。通常， 体积加权平均孔径为至少lOnm，优选至少50nm。在许多情况下，体积加权平均孔径为至少 lOOnm，尤其是至少200nm。本专利技术多孔凝胶优选具有的孔隙率为至少70体积％，尤其是70-99体积％，更优选至少80体积％，最优选至少85体积％，尤其是85-95体积％。以体积％计的孔隙率是指多孔凝胶的总体积中所报导的比例由孔隙构成。尽管从最小热导率的角度来看最大孔隙率通常是希望的，孔隙率由于多孔凝胶的机械性能和加工性能存在上限。根据本专利技术，组分(al)_(a3)以聚合形式存在于多孔凝胶中。由于本专利技术的组成， 组分(al)和(^)基本经由脲键键合而存在于多孔凝胶中。多孔凝胶中另一种可能的键为异氰脲酸酯键，其通过组分(al)的异氰酸酯基的三聚形成。当多孔凝胶包含其他组分时， 其他可能的键为例如通过异氰酸酯基团与醇或酚反应形成的氨基甲酸酯基团。组分(al)和(a2)优选至少50摩尔％通过脲基-NH-CO-NH-连接而存在于多孔凝胶中。组分(al)和(a2)优选50-100摩尔％，尤其是60-100摩尔％，甚至更优选70-100 摩尔％，尤其是80-100摩尔％，例如90-100摩尔％通过脲基连接而存在于多孔凝胶中。所述不足100摩尔％的摩尔％部分以其他键，特别是异氰脲酸酯键的形式存在。 然而，其他键还可以以本领域熟练技术人员已知的异氰酸酯聚合物的其他键的形式存在。 实例包括酯、脲、缩二脲、脲基甲酸酯、碳二亚胺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·弗里克，V·舍德勒，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：