具有水可分散聚氨酯粘合剂的无机纳米多孔颗粒制造技术

包含通过水可分散聚氨酯粘合在一起的无机纳米多孔粒子的制品，所述制品具有基于制品总体积的75体积％或更多的无机纳米多孔粒子，并具有0.14g/cm3或更小的密度和25mW/m·K或更低的热传导率和具有至少0.5cm的厚度。用于制备这样的制品的方法，所述方法包括以下步骤：将无机纳米多孔粒子分散到水可分散聚氨酯的水性分散体中以形成填充分散体，将所述填充分散体浇铸到模具中，和干燥以形成所述制品。使用这样的制品的方法，所述使用方法包括将所述制品置于两个温度可能不同的区域之间的结构中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制品、制造制品的方法和使用制品的方法。所述制品包含使用水可分散聚氨酯粘合剂粘合在一起的无机纳米多孔粒子。相关技术描述无机纳米多孔材料，如气凝胶材料，提供极大的热绝缘特性。然而，由于成本和脆弱的机械性质，气凝胶材料目前没有用于建筑和建造应用中。制备建造尺度的独立板材的气凝胶材料目前不可行，肯定不在传统的绝缘泡沫板和板材的成本范围内。用于产生气凝胶的部分方法要求从纳米孔结构中去除大体积的溶剂，典型地通过在高压釜中用超临界二氧化碳萃取或通过其他苛刻的干燥方法。对于建造尺度的独立板材，这种方法是艰难的。虽然如此，气凝胶在研磨力下往往易碎并容易粉碎成粉末，这在建造现场的处理过程中是常见的。因此，希望开发气凝胶状材料的板材，其比浇铸单独的气凝胶板材成本更低并且比单独的气凝胶板材更不易碎。已经有许多尝试制备比单独的气凝胶板材更适合于建造应用的含气凝胶的绝缘材料。例如，有结合包含气凝胶成分的聚合物泡沫基质的组合物。US2008/0287561描述了含分散于聚合物基质的气凝胶粒子的聚合物泡沫。所述气凝胶粒子需要涂层以阻止聚合物渗透入气凝胶材料的孔中。US6，136，216描述了气凝胶和发泡的明胶的组合物。所述组合物可成形为各种形状。US5，137，927描述了含分散于其中的气凝胶粒子的聚苯乙烯泡沫。W02007/146945A2描述了柔性开孔泡沫/气凝胶复合材料。在每个这些参考文献中，泡沫粘合剂含气凝胶粒子。其他的技术使用非发泡的粘合剂以将气凝胶粒子粘合在一起。US2010/0080949描述了使用聚合物/二氧化硅杂化气凝胶粒子或珠与粘合剂共价键合以制备气凝胶复合材料。该专利技术的气凝胶粒子是无机和有机材料的杂化。US5，656，195描述了气凝胶模塑制品，其需要基于气凝胶重量的O. 5-10wt%的页硅酸盐和/或粘土矿物以改善断裂强度。US2004/0077738描述了层状绝缘制品，其包括含气凝胶的成分，和水性粘合剂及可能降低制品密度的中空非多孔粒子。在气凝胶结构中除了低密度和热绝缘性质之外，柔性是期望的，特别是用于其中绝缘材料可能需要符合运输、处理和应用的各种形状的建筑和建造绝缘应用中。美国国家 航空和航天局(The United States National Aeronautics and Space Administration)已经报道了关于在气凝胶结构上包含聚合和化学键合涂层的柔性交联气凝胶整体制品的最新进展(参见出版物LEW-18265-1，日期为09年4月6日)。在用二异氰酸酯分子交联的胺改性气凝胶整体料中，某种程度的柔性也很明显(参见Capadona等，Polymer47(2006)5754-5761)。这些方法都需要浇铸单个气凝胶整体交联结构，其是对建造尺度绝缘制品是艰难的任务的方法。期望一种热绝缘结构，特别是柔性热绝缘结构，其主要包含用粘合剂粘合在一起的无机纳米多孔粒子如气凝胶粒子，但在无机纳米多孔粒子上没有功能性涂层。还更期望那种不需要在无机纳米多孔粒子上的涂层、不需要存在中空非多孔粒子或不需要存在页硅酸盐或粘土矿物以实现低密度、弹性和强度的结构。专利技术简要概述本专利技术实施方式的目标是提供低密度热绝缘材料，其主要由无机纳米多孔粒子制备组成，但可以是柔性的，并且其不需要在无机纳米多孔粒子上的功能性涂层、不需要存在中空非多孔粒子或不需要存在页硅酸盐或粘土矿物，以实现柔性和强度。使用非发泡粘合剂实现上述目标也是本专利技术的实施方式的目标。 令人惊讶地，本专利技术提供了这个目标的解决方法，其通过使用水可分散聚氨酯作为无机纳米多孔粒子的粘合剂形成无机纳米多孔粒子的制品。在第一方面，本专利技术是包含通过水可分散聚氨酯粘合在一起的无机纳米多孔粒子的制品，所述制品包含基于制品总体积的75体积％或更多的无机纳米多孔粒子，并具有O. 14g/cm3或更小的密度和25mW/m · K或更低的热传导率和至少O. 5cm的厚度。第一方面的实施方式可以包括下列附加特征的任何一个或多于一个的组合所述无机纳米多孔粒子功能性地没有具有潜在的共价键合反应性的有机成分和在粒子外部上的功能性涂层，并且所述制品功能性地没有中空非多孔粒子、页硅酸盐和粘土矿物；具有以基于制品总体积的90体积％或更大的浓度存在的所述无机纳米多孔粒子；具有厚度和足够的柔性，以使垂直于厚度的平面绕直径等于所述制品厚度的轴弯曲至少90°，而没有宏观的破裂或碎裂；所述水可分散聚氨酯是热塑性脂族聚氨酯；所述水可分散聚氨酯含二羟甲基丙酸的形式；所述水可分散聚氨酯是非发泡的；所述水可分散聚氨酯是交联的；所述无机纳米多孔粒子包括含二氧化硅的气凝胶粒子；所述无机纳米多孔粒子具有足够疏水以阻止整个粒子的多孔结构中的水吸收的孔壁；是以至少2cm厚、15cm宽和15cm长的板材形式；和包含所述制品的至少一个表面上的表面层(facer)。在第二方面，本专利技术是用于制备第一方面的制品的方法，所述方法包括以下步骤(a)将无机纳米多孔粒子分散到水可分散聚氨酯的水性分散体中以形成填充分散体；(b)将所述填充分散体浇铸到模具中；和(C)干燥以形成第一方面的制品。第二方面的实施方式还可以包括下列特征的任何一个或多于一个的组合所述无机纳米多孔粒子以足以产生最终制品体积的90体积％或更多的制品体积的浓度存在于所述填充分散体中；所述水可分散聚氨酯是脂族聚氨酯；所述水可分散聚氨酯含二羟甲基丙酸的形式；步骤(b)中的所述填充分散体是非发泡的；步骤(C)之后的所述水可分散聚氨酯是交联的，并且在步骤(C)之前、过程中或之后的任何一点或多点诱导所述交联；所述无机纳米多孔粒子具有足够疏水以便阻止整个粒子的多孔结构中的水吸收的孔壁。在第三方面，本专利技术是使用第一方面的制品的方法，所述使用方法包括将所述第一方面的制品置于两个温度可能不同的区域之间的结构中。本专利技术的方法可用于制备本专利技术的制品。本专利技术的制品可用作热绝缘材料，特别在其中具有柔性和低热传导性是必需的绝缘，以及用于声音绝缘(声学减震)的应用中。本专利技术的制品的特殊用途包括在如器械面板和建筑绝缘应用中的管道和罐绝缘以及声学衰减(声学绝缘)。专利技术详述测试方法指截止此文件的优先权日的最近的测试方法，除非测试方法编号包括不同的日期。测试方法的引用含对测试协会和测试方法编号二者的引用。下面的测试方法缩写应用于本文中ASTM指美国测试和材料协会(American Society for Testingand Materials) ;EN 指欧洲标准(European Norm) ;DIN 指德国标准化协会(DeutschesInstitute fiir Normung) ;IS0 指国际标准化组织(International Organization forStandards)。“多个”指两个或更多个。“和/或”指“和，或作为可选的”。所有的范围包括端点，除非另有说明。“长度”、“宽度”和“厚度”是制品的三个相互垂直的维度。长度是具有相当于长度、宽度和厚度的最大量级维度的量级的维度，厚度具有等于长度、宽度和厚度的最小量级的量级。宽度具有等于长度、厚度、长度和厚度两者，或长度和厚度量级之间的某处量级的量级。“功能性地没有”意思是，如果存在，其浓度低于对本专利技术的制品本文档来自技高网...

【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：张亚红，霍艳丽，S·科斯特希，T·H·卡兰塔，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：
国别省市：