模板辅助产生多孔材料制造技术

本发明专利技术提供包含开孔泡沫和小孔隙面积材料的复合物、其制备方法、包含其的制品和制备所述制品的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
如小孔隙面积材料的多孔材料为已知的且已用于多种应用，包括(但不限于)热障和热绝缘、声屏障和隔声、电气和电子组件、冲击和碰撞隔离器以及化学应用。参见例如美国专利第4,832,881号；第7,005,181号；第7,521,485号；第8,071,657号；和第8,436,061号；材料研究学会(ResearchSociety),第15卷,第12期(1990年12月)；和劳伦斯利弗莫尔国家实验室材料(LawrenceLivermoreNationalLabsMaterials),科学公报(ScienceBulletin)UCRL-TB-117598-37。任何特定泡沫的有用性取决于某些特性，包括(但不限于)容积密度、容积尺寸、泡孔或孔隙结构和/或强度。参见例如“气凝胶的机械结构-特性关系(MechanicalStructure-PropertyRelationshipofAerogels)”,非晶体固体杂志(JournalofNon-CrystallineSolids),第277卷,第127-41页(2000)；“整体碳气凝胶的热导率和电导率(ThermalandElectricalConductivityofMonolithicCarbonAerogels)”,应用物理杂志(JournalofAppliedPhysics),第73(2)卷,1993年1月15日；“有机气凝胶：机械特性在压缩中的微结构依赖性(OrganicAerogels:MicrostructuralDependenceofMechanicalPropertiesinCompression)”,非晶体固体杂志,第125卷,第67-75页(1990)。举例来说，密度尤其影响泡沫的固体导热率、机械强度(弹性模量)和声速。一般来说，降低泡沫的密度还将降低其固体导热率、弹性模量和纵波声速。但是，泡沫的密度不能过低，否则其将不满足其预期应用的机械稳定性。至少出于商业化的目的，其它重要特性包括制造的简易性和灵活性，例如耐受通常在制造(例如真空装袋)期间存在的应力的能力，和制造具有宽范围的特性、尺寸和形状的泡沫的能力。多孔整料通常使用众所周知的“溶胶-凝胶”方法制得。术语“溶胶”用于指示固体于液体中的分散液。术语“凝胶”用于指示如下化学系统：其中单组分提供刚度的足够结构网络，且其它组分填充结构单元之间的空间。术语“溶胶-凝胶”用于指示由通过液体组分填充的溶胶的互连、分散固体粒子形成的毛细管网络。通过此类已知溶胶-凝胶方法制备泡沫一般涉及两个步骤。在第一步中，前体化学品混合在一起且允许在环境条件下，或更通常地，在高于环境的温度下形成溶胶-凝胶。在通常被称为“干燥步骤”的第二步中，去除溶胶-凝胶的液体组分。参见例如美国专利第4,610,863号；第4,873,218号；和第5,476,878号。还参见美国专利第7,005,181号；第7,521,485号；第8,071,657号；和第8,436,061号。制备溶胶-凝胶的已知方法具有若干问题。举例来说，在已知方法期间，倾入的凝胶混合物必须保持静止，因为任何移动可破坏胶凝，进而使得整料无用。另外，倾入的凝胶混合物必须在固化期间维持于不漏流体的独立包装容器中。此外，模具浇铸整料在溶剂去除之前具有显著相关收缩，减少产率并且进一步使目标产物尺寸复杂化。另外，模具浇铸月数具有需要处置或处理的显著相关过量流体和聚合材料。另外，干燥方法可引起导致翘曲、开裂、凸出和显著减少产率的其它缺陷的显著应力。已知溶胶-凝胶方法的另一问题为产生的整料为易碎和多尘的。另外，模具浇铸整料具有大的表面缺陷且因此以大尺寸产生，所述大尺寸接着切削为所需尺寸，产生大量废物(包括锯口废物)，且降低利用效率。
技术实现思路
本专利技术提供包含开孔泡沫和小孔隙面积材料的复合物、其制备方法、包含其的制品和制备所述制品的方法。在特定实施例中，本专利技术提供包含(a)开孔泡沫和(b)小孔隙面积材料的复合物。在另一实施例中，本专利技术提供一种制备包含开孔泡沫和小孔隙面积材料的复合物的方法，所述方法包含：(a)提供开孔泡沫；(b)形成包含羟基化芳族物、亲电子键联剂和羧酸的溶液；(c)将来自步骤(b)的溶液与开孔泡沫组合；(d)允许溶液形成溶胶-凝胶；和(e)去除溶胶-凝胶的大体上所有的流体部分。在另一实施例中，本专利技术提供一种包含以下的制品：(a)如本文所述的开孔泡沫；和(b)袋子。在另一实施例中，本专利技术提供一种包含以下的制品：(a)如本文所述的复合物；和(b)袋子。在另一实施例中，本专利技术提供一种制备制品的方法，其中所述方法包含以下步骤：(a)在袋子内部放置开孔泡沫，其中开孔泡沫如本文所述；(b)任选地抽空袋子；和(c)任选地密封袋子。在另一实施例中，本专利技术提供一种制备制品的方法，其中所述方法包含以下步骤：(a)在袋子内部放置如本文所述的复合物；(b)任选地抽空袋子；和(c)任选地密封袋子。具体实施方式本专利技术包括以下各者：(1).一种复合物，其包含：(a)开孔泡沫；和(b)小孔隙面积材料。(2.)根据以上(1.)所述的复合物，其中开孔泡沫包含酚-醛。(3.)根据以上(1.)所述的复合物，其中开孔泡沫包含选自聚乙烯或聚丙烯的聚合物。(4.)根据以上(1.)到(3.)中任一项所述的复合物，其中开孔泡沫进一步包含增强剂。(5.)根据以上(4.)所述的复合物，其中增强剂为聚合物。(6.)根据以上(5.)所述的复合物，其中聚合物选自由以下组成的群组：聚氨酯、聚苯乙烯、环氧化物、聚酯、热固性物、甲阶酚醛树脂和其它热塑性塑料。(7.)根据以上(1.)到(6.)中任一项所述的复合物，其中开孔泡沫进一步包含遮光剂。(8.)根据以上(7.)所述的复合物，其中遮光剂为红外遮光剂。(9.)根据以上(8.)所述的复合物，其中遮光剂选自由以下组成的群组：碳黑、石墨、石墨烯、灯黑、碳微球、活性碳、碳纳米管、纳米金刚石、二氧化硅纤维、球体或球囊、金和银纳米粒子和纳米线、量子点、以及染料(如Gentex吸收剂染料(FiltronA系列))、二氧化钛和粉末状孔隙面积材料。(10.)根据权利要求(8.)所述的复合物，其中遮光剂为碳黑。(11.)根据以上(8.)所述的复合物，其中遮光剂为粉末状孔隙面积材料。(12.)根据以上(1.)到(11.)中任一项所述的复合物，其中开孔泡沫进一步包含碳黑和聚氨酯。(13.)根据以上(1.)到(11.)中任一项所述的复合物，其中开孔泡沫进一步包含(a)粉末状孔隙面积材料和(b)聚氨酯。(14.)根据以上(1.)到(13.)中任一项所述的复合物，其中小孔隙面积材料包含羟基化芳族物；包含羧酸的溶剂；以及亲电子键联剂。(15.)根据以上(14.)的复合物，其中羧酸选自由以下组成的群组：乙酸、甲酸、丙酸、丁酸、戊酸和其异构体。(16.)根据以上(14.)或(15.)所述的复合物，其中羧酸为乙酸。(17.)根据以上(14.)所述的复合物，其中羟基化芳族物为羟基化苯化合物。(18.)根据以上(14.)或(17.)所述的复合物，其中羟基化芳族物包含酚-酚醛清漆树脂或酚-甲阶酚醛树脂。(19.)根据以上(14.)所述的复合物，其中亲电子键联剂包含醛。(20.)根据以上(14.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合物，其包含：(a)开孔泡沫；和(b)小孔隙面积材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.23 US 61/982,932;2014.06.20 US 62/015,3401.一种复合物，其包含：(a)开孔泡沫；和(b)小孔隙面积材料。2.根据权利要求1所述的复合物，其中所述开孔泡沫包含酚-醛。3.根据权利要求1所述的复合物，其中所述开孔泡沫包含选自聚乙烯或聚丙烯的聚合物。4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的复合物，其中所述开孔泡沫进一步包含增强剂。5.根据权利要求4所述的复合物，其中所述增强剂为聚合物。6.根据权利要求5所述的复合物，其中所述聚合物选自由以下组成的群组：聚氨酯、聚苯乙烯、环氧化物、聚酯、热固性塑料、甲阶酚醛树脂和其它热塑性塑料。7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的复合物，其中所述开孔泡沫进一步包含遮光剂。8.根据权利要求7所述的复合物，其中所述遮光剂为红外遮光剂。9.根据权利要求8所述的复合物，其中所述遮光剂选自由以下组成的群组：碳黑、石墨、石墨烯、灯黑、碳微球、活性碳、碳纳米管、纳米金刚石、二氧化硅纤维、球体或球囊、金和银纳米粒子和纳米线、量子点、以及如Gentex吸收剂染料(FiltronA系列)的染料、二氧化钛和粉末状孔隙面积材料。10.根据权利要求8所述的复合物，其中所述遮光剂为碳黑。11.根据权利要求8所述的复合物，其中所述遮光剂为粉末状孔隙面积材料。12.根据权利要求1到11中任一权利要求所述的复合物，其中所述开孔泡沫进一步包含碳黑和聚氨酯。13.根据权利要求1到11中任一权利要求所述的复合物，其中所述开孔泡沫进一步包含(a)粉末状孔隙面积材料和(b)聚氨酯。14.根据前述权利要求中任一权利要求所述的复合物，其中所述小孔隙面积材料包含羟基化芳族物；包含羧酸的溶剂；和亲电子键联剂。15.根据权利要求14所述的复合物，其中所述羧酸选自由以下组成的群组：乙酸、甲酸、丙酸、丁酸、戊酸和其异构体。16.根据权利要求14或15所述的复合物，其中所述羧酸为乙酸。17.根据权利要求14所述的复合物，其中所述羟基化芳族物为羟基化苯化合物。18.根据权利要求14或17所述的复合物，其中所述羟基化芳族物包含酚-酚醛清漆树脂或酚-甲阶酚醛树脂。19.根据权利要求14所述的复合物，其中所述亲电子键联剂包含醛。20.根据权利要求14或19所述的复合物，其中所述亲电子键联剂包含糠醛。21.根据权利要求14、19或20中任一权利要求所述的复合物，其中所述亲电子键联剂包含醇。22.根据权利要求21所述的复合物，其中所述醇为糠醇。23.根据权利要求14到22中任一权利要求所述的复合物，其中所述羟基化芳族物选自由以下组成的群组：苯酚、间苯二酚、儿茶酚、对苯二酚、间苯三酚和液体酚树脂。24.根据权利要求14到23中任一权利要求所述的复合物，其中所述亲电子键联剂选自由以下组成的群组：甲醛、1,3,5三噁烷和多聚甲醛。25.根据权利要求14到24中任一权利要求所述的复合物，其中所述小孔隙面积材料为低密度微孔材料。26.根据前述权利要求中任一权利要求所述的复合物，其进一步包含选自由以下组成的群组的试剂：金属粉末、金属氧化物、金属盐、二氧化硅、氧化铝、铝硅酸盐、碳黑、酚醛纤维和耐火添加剂。27.一种制备包含开孔泡沫和小孔隙面积材料的复合物的方法，所述方法包含：(a)提供开孔泡沫；(b)形成包含羟基化芳族物、亲电子键联剂和羧酸的溶液；(c)将来自步骤(b)的所述溶液与所述开孔泡沫组合；(d)允许所述溶液形成溶胶-凝胶；和(e)去除所述溶胶-凝胶的大体上所有的流体部分。28.根据权利要求27所述的方法，其中所述开孔泡沫包含酚。29.根据权利要求27所述的方法，其中所述开孔泡沫包含选自聚乙烯或聚丙烯的聚合物。30.根据权利要求27到29中任一权利要求所述的方法，其中所述小孔隙面积材料包含羟基化芳族物；包含羧酸的溶剂；和亲电子键联剂。31.根据权利要求30所述的方法，其中所述羧酸选自由以下组成的群组：乙酸、甲酸、丙酸、丁酸、戊酸和其异构体。32.根据权利要求30或31所述的方法，其中所述羧酸为乙酸。33.根据权利要求30所述的方法，其中所述羟基化芳族物为羟基化苯化合物。34.根据权利要求30或33所述的方法，其中所述羟基化芳族物包含酚-酚醛清漆树脂。35.根据权利要求30所述的方法，其中述所亲电子键联剂包含醛。36.根据权利要求30或35所述的方法，其中所述亲电子键联剂选自由以下组成的群组：甲醛、1,3,5三噁烷和多聚甲醛。37.根据权利要求30、35或36中任一权利要求所述的方法，其中所述亲电子键联剂包含醇。38.根据权利要求37所述的方法，其中所述醇为糠醇。39.根据权利要求30到38中任一权利要求所述的方法，其中所述羟基化芳...

【专利技术属性】
技术研发人员：扎卡里·古门，迈克尔·怀斯塔，
申请(专利权)人：美国气凝胶公司，
类型：发明
国别省市：美国;US