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，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)包含至少一种一元醇(am)以及包含适于形成有机凝胶的组分的组合物(A*)；在溶剂(B)的存在下，使组合物(A)中的组分反应以形成凝胶；以及干燥在步骤b)中获得的凝胶。本发明专利技术还涉及可以此方法获得的多孔材料，以及该多孔材料作为绝热材料和用于真空绝热板(特别是用于内部和外部绝热体系)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)包含至少一种一元醇(am)以及包含适于形成有机凝胶的组分的组合物(A*)；在溶剂(B)的存在下使组合物(A)中的组分反应以形成凝胶；以及干燥在步骤b)中获得的凝胶。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用于真空绝热板的用途。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)是特别好的绝热材料。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绝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所述干凝胶的溶胶-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50μm左右的平均孔径。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，且具有不超过5微米的体积平均孔径的干凝胶。WO2011/069959、WO2012/000917和WO2012/059388描述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。所描述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满足于所有的应用。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，所述通风状态为空气环境压力下的状态，而在部分或完全闭孔材料如硬质聚氨酯泡沫的情况下，该状态仅仅在老化后，在孔中气体已逐渐被完全替代后才能达到。与现有技术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，其导致热传导率增加，即材料的绝热特性降低。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，或将上述缺点减小到一定程度的多孔材料。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)组合物(A)，其包含至少一种一元醇(am)以及包含适于形成有机凝胶的组分的组合物(A*)，和(ii)溶剂(B)，b)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c)干燥在步骤b)中获得的凝胶。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)包含至少一种一元醇(am)以及包含适于形成有机凝胶的组分的组合物(A*)。组合物(A)包含至少一种一元醇(am)。根据步骤b)，在溶剂(B)的存在下，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。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(a1)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(a1)。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，一种或多种催化剂及任选的水。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(a1)，以及至少一种芳族胺作为组分(a2)，任选地包含水作为组分(a3)，且任选地包含至少一种催化剂作为组分(a4)。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)包含至少一种一元醇(am)，至少一种多官能异氰酸酯作为组分(a1)，以及至少一种芳族胺作为组分(a2)，任选地包含水作为组分(a3)，且任选地包含至少一种催化剂作为组分(a4)。所述多官能异氰酸酯(a1)将在下文中被统称为组分(a1)。类似地，所述芳族胺(a2)将在下文中被统称为组分(a2)。对本领域技术人员来说显而易见的是，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(a1)的情况下，官能度为每个分子中异氰酸酯基团的数目。在单体组份(a2)的氨基的情况下，官能度为每个分子中反应性氨基的数目。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(a1)或(a2)，则所述组分的官能度在每种情况下由各自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两个上述官能团。就本专利技术的目的而言，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的上下文中使用。根据本专利技术，所述组合物(A)包含两种或更多种一元醇也是可能的。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，一元醇还可含有其他官能团，只要在本专利技术方法的条件下，这些基团不与其他组分反应即可。一元醇可例如含有C-C双键或C-C三键。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个碳原子的脂族或芳族一元醇。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，其中一元醇选自具有1至20个碳原子的脂族一元醇及具有1至20个碳原子芳本文档来自技高网...

【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)组合物(A)，其包含适于形成有机凝胶的组分和(ii)溶剂(B)，b)使组合物(A)中的组分反应，所述组合物(A)包含至少一种一元醇(am)以及包含适于形成有机凝胶的组分的组合物(A*)，并且c)干燥在步骤b)中获得的凝胶。

【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)组合物(A)，其包含适于形成有机凝胶的组分和(ii)溶剂(B)，b)使组合物(A)中的组分反应，所述组合物(A)包含至少一种一元醇(am)以及包含适于形成有机凝胶的组分的组合物(A*)，并且c)干燥在步骤b)中获得的凝胶。2.权利要求1的方法，其中所述存在于组合物(A)中的一元醇的量为0.1至30重量％，基于所述组合物(A)的重量计。3.权利要求1或2中任一项的方法，其中所述一元醇选自具有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.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(a1)，及至少一种芳族胺作为组分(a2)，任选地包含水作为组分(a3)，且任选地包含至少一种催化剂作为组分(a4)。5.权利要求4的方法，其中所述至少一种芳族胺(a2)为多官能芳族胺。6.权利要求4或5中任一项的方法，其中所述至少一种芳族胺(a2)具有通式(I)其中R1和R2可为相同或不同的且各自独立地选自氢和具有1至6个碳原子的直链或支链烷基，且所有取代基Q1至Q5和Q1’至Q5’为相同或不同的且各自独立地选自氢、伯氨基和具有1至12个碳原子的直链或支链烷基，其中所述烷基可带有其他的官能团，条件是具有通式(I)的化合物包含至少两个伯氨基，其中Q1、Q3和Q5中的至少一个为伯氨基，且Q1’、Q3’和Q5’中的至少一个为伯氨基。7.权利要求1至6中任一项的方法，其中组合物(A*)包含(a1)25至94.9重量％的至少一种多官能异氰酸酯，及(a2)0.1至30重量％的至少一种具有通式(I)的多官能芳族胺其中R1和R2可为相同或不同的且各自独立地选自氢和具有1至6个碳原子的直链或支链烷基，且所有取代基Q1至Q5和Q1’至Q5’为相同或不同的且各自独立地选自氢...

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