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，该方法至少包括：提供包含组合物(A)和溶剂(B)的混合物(I)，所述组合物(A)包含适于形成有机凝胶的组分；在溶剂(B)的存在下，使组合物(A)中的组分反应形成凝胶；以及干燥步骤b)中得到的凝胶，其中组合物(A)包含催化剂(C)，所述催化剂(C)选自具有4至8个碳原子的饱和或不饱和单羧酸的碱金属盐和碱土金属盐。本发明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隔热材料和在真空隔热板、特别是内部或外部隔热系统中的用途。

Process for the preparation of porous materials

The invention relates to a method for preparing porous materials, the method at least includes: providing a composition comprising (A) and solvent (B) mixture (I), the composition contains (A) suitable for forming organic gel composition; solvent (B) in the presence of the composition (A) in the group reaction to form a gel; and drying steps b) obtained in the gel, wherein the composition (A) containing catalyst (C), the catalyst (C) selected from the group having 4 to 8 carbon atoms saturated or unsaturated carboxylic acid alkali metal salt and alkaline earth metal salts. The invention also relates to porous materials obtained by this method, as well as the use of the porous material as heat insulation material and in vacuum heat insulation panels, especially internal or external heat insulation systems.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备多孔材料的方法本专利技术涉及制备多孔材料的方法，该方法至少包括：提供包含组合物(A)和溶剂(B)的混合物(I)，所述组合物(A)包含适于形成有机凝胶的组分；在溶剂(B)的存在下，使组合物(A)中的组分反应形成凝胶；以及干燥步骤b)中得到的凝胶，其中组合物(A)包含催化剂(C)，所述催化剂(C)选自具有4至8个碳原子的饱和或不饱和单羧酸的碱金属盐和碱土金属盐。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隔热材料和在真空隔热板、特别是内部或外部隔热系统中的用途。基于理论考虑，具有尺寸范围为几微米或远低于此的孔和至少70％的高孔隙率的多孔材料(例如聚合物泡沫)，为特别好的热绝缘体材料。这种具有小的平均孔径的多孔材料可以为例如有机气凝胶或干凝胶的形式，所述有机气凝胶或干凝胶通过溶胶-凝胶法并随后干燥制备。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，然后使该溶胶通过交联反应凝胶化而形成凝胶。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，为简要起见，将此步骤称作干燥。WO95/02009公开了特别适合于真空隔热领域中的应用的基于异氰酸酯的干凝胶。该公开文本还公开了用于制备干凝胶的基于溶胶-凝胶的方法，其中使用了已知的，特别是芳族、多异氰酸酯和非反应性的溶剂。作为具有活性氢原子的其他化合物，使用了脂肪族或芳族的多胺或多元醇。该公开文本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。所公开的干凝胶的平均孔尺寸通常为50μm左右。在一个实例中，提及了10μm的平均孔径。WO2008/138978公开了这样的干凝胶，其包含30重量％至90重量％的至少一种多官能异氰酸酯和10重量％至70重量％的至少一种多官能芳族胺，并且其体积平均孔径不大于5微米。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使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来制备。催化剂的使用由WO2012/000917和WO2012/059388已知。然而，已知的基于聚脲的多孔材料的材料性能、特别是机械稳定性和/或抗压强度以及导热性并不能满足所有的应用。特别地，在通风状态(ventilatedstate)下的热导率不足够低。在开孔材料的情况下，所述通风状态为在空气环境压力下的状态，而在部分或完全闭孔材料(例如刚性聚氨酯泡沫)的情况下，该状态仅在熟化后、在孔气体已逐渐被完全置换之后达到。与由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为混合缺陷。混合缺陷由于异氰酸酯与氨基之间高的反应速率而产生，因为在完全混合之前，凝胶化反应即已进行了很长一段时间。混合缺陷导致多孔材料具有不均匀和不令人满意的材料性能。特别是对于建筑行业中的应用而言，高的机械稳定性是必需的。因此，本专利技术的目的是避免上述缺点。特别地，应当提供不具有上述缺点或上述缺点的程度降低的多孔材料。所述多孔材料在通风状态下(即大气压力下)应具有低的热导率。此外，该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，该目的通过一种制备多孔材料的方法而解决，所述方法至少包括以下步骤：a)提供混合物(I)，其包含(i)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，使组合物(A)中的组分反应形成凝胶，以及c)干燥步骤b)中得到的凝胶，其中组合物(A)包含催化剂(C)，所述催化剂(C)选自具有4至8个碳原子的饱和或不饱和单羧酸的碱金属盐和碱土金属盐。本专利技术的多孔材料优选为气凝胶或干凝胶。优选的实施方案可见于权利要求书和说明书中。优选实施方案的组合并不超出本专利技术的范围。以下，对所使用组分的优选实施方案进行描述。根据本专利技术，在制备多孔材料的方法中，在步骤a)中提供包含组合物(A)和溶剂(B)的混合物(I)，所述组合物(A)包含适于形成有机凝胶的组分。组合物(A)包含催化剂(C)，所述催化剂(C)选自具有4至8个碳原子的饱和或不饱和单羧酸的碱金属盐和碱土金属盐。根据步骤b)，在溶剂(B)的存在下，使组合物(A)中的组分反应形成凝胶。然后，根据本专利技术方法的步骤c)，将所述凝胶干燥。如上所公开的方法产生具有改善的性能、特别是改善的抗压强度的多孔材料。组合物(A)包含催化剂(C)作为组分(a0)，所述催化剂(C)选自具有4至8个碳原子的饱和或不饱和单羧酸的碱金属盐和碱土金属盐。优选地，催化剂(C)选自具有4至8个碳原子的直链饱和或不饱和单羧酸的碱金属盐和碱土金属盐。已发现，使用具有4至8个碳原子的饱和或不饱和单羧酸的碱金属盐和碱土金属盐作为催化剂，会产生具有改善的抗压强度的多孔材料。在本专利技术的上下文中，优选使用具有6个碳原子的饱和或不饱和单羧酸的碱金属盐或碱土金属盐，特别是具有6个碳原子的直链饱和及不饱和单羧酸的碱金属盐或碱土金属盐。根据本专利技术，所述单羧酸具有4至8个碳原子，优选4至7个碳原子，特别是4至6个碳原子。因此，根据另一个实施方案，催化剂(C)选自具有4至7个碳原子的饱和或不饱和单羧酸的碱金属盐和碱土金属盐，更优选地，催化剂(C)选自具有4至7个碳原子的直链饱和或不饱和单羧酸的碱金属盐和碱土金属盐。特别优选地，催化剂(C)选自具有4至6个碳原子的饱和或不饱和单羧酸的碱金属盐和碱土金属盐，更优选地，催化剂(C)选自具有4至6个碳原子的直链饱和或不饱和单羧酸的碱金属盐和碱土金属盐。因此，根据另一个实施方案，本专利技术涉及如上所公开的制备多孔材料的方法，其中催化剂(C)选自具有4至7个碳原子的饱和或不饱和单羧酸的碱金属盐和碱土金属盐。特别优选山梨酸盐。因此，根据另一个实施方案，本专利技术涉及如上所公开的制备多孔材料的方法，其中催化剂(C)选自山梨酸碱金属盐和山梨酸碱土金属盐。合适的盐为，例如各种单羧酸的钠盐、钾盐或钙盐，优选山梨酸钠、山梨酸钾或山梨酸钙。所使用的催化剂(C)的量可以在宽范围内变化。合适的量在例如0.1重量％至30重量％的范围内，优选1重量％至20重量％，更优选2重量％至10重量％，每种情况下基于组合物(A)的总重量计。因此，根据另一个实施方案，本专利技术涉及如上所公开的制备多孔材料的方法，其中催化剂(C)在组合物(A)中存在的量在0.1重量％至30重量％的范围内，基于组合物(A)的总重量计。根据一个优选的实施方案，山梨酸钾的用量可以在0.1重量％至30重量％的范围内，优选1重量％至20重量％，更优选2重量％至10重量％，每种情况下基于组合物(A)的总重量计。因此，根据另一个实施方案，本专利技术涉及如上所公开的制备多孔材料的方法，其中山梨酸钾在组合物(A)中存在的量在0.1重量％至30重量％的范围内，基于组合物(A)的总重量计。已发现，当组合物(A)还包含二元醇时，可获得特别均匀的多孔材料。因此，根据另一个实施方案，本专利技术涉及如上所公开的制备多孔材料的方法，其中组合物(A)包含二元醇。在本专利技术的上下文中，可以使用任何二元醇。优选地，所述二元醇可与溶剂(B)溶混。合适的二元醇为本领域技术人员已知。优选地，所述二元醇选自单乙二醇(MEG)、二乙二醇本文档来自技高网...

【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)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，使组合物(A)中的组分反应形成凝胶，以及c)干燥步骤b)中得到的凝胶，其中组合物(A)包含催化剂(C)，所述催化剂(C)选自具有4至8个碳原子的饱和或不饱和单羧酸的碱金属盐和碱土金属盐。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.18 EP 14177624.51.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)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，使组合物(A)中的组分反应形成凝胶，以及c)干燥步骤b)中得到的凝胶，其中组合物(A)包含催化剂(C)，所述催化剂(C)选自具有4至8个碳原子的饱和或不饱和单羧酸的碱金属盐和碱土金属盐。2.根据权利要求1所述的方法，其中催化剂(C)选自具有4至7个碳原子的饱和或不饱和单羧酸的碱金属盐和碱土金属盐。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中催化剂(C)选自山梨酸碱金属盐和山梨酸碱土金属盐。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中催化剂(C)在组合物(A)中存在的量在0.1重量％至30重量％的范围内，基于组合物(A)的总重量计。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中组合物(A)包含二元醇。6.根据权利要求5所述的方法，其中组合物(A)包含选自如下的二元醇：单乙二醇(MEG)、二乙二醇(DEG)、三乙二醇(TrEG)、四乙二醇(TeEG)、五乙二醇(PeEG)、六乙二醇(HeEG)、八乙二醇(OcEG)，以及单丙二醇(MPG)、二丙二醇(DPG)、三丙二醇(TrPG)、四丙二醇(TePG)、五丙二醇(PePG)、六丙二醇(HePG)和八丙二醇(OcPG)。7.根据权利要求5或6中任一项所述的方法，其中将催化剂(C)与二元醇混合以产生组合物(C*)。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中组合物(A)包含至少一种一元醇(am)。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中组合物(A)包含至少一种多官能异氰酸酯作为组分(a1)。10.根据权利要求1或9中任一项所述的方法，其中组合物(A)包含至少一种多官能异氰酸酯作为组分(a1)和至少一种芳族胺作为组分(a2)，任选地包含水作为组分(a3)，并任选地包含至少一种另外的催化剂作为组分(a4)。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述至少一种芳族胺为多官能芳族胺。12.根据权利要求10或11中任一项所述的方法，其中所述至少一种芳族胺(a2)具有通式I其中R1和R2可以相同或不同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，所有取代基Q1至Q5和Q1'至Q5'相同或不同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官能团，条件是具有通式I的化合物包含...

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