包含气凝胶颗粒的有机泡沫体复合材料的制备方法技术

用挥发性液体浸渍气凝胶颗粒。在该经浸渍的气凝胶颗粒存在下制备有机聚合物泡沫体。该挥发性液体在发泡方法过程中挥发，得到复合泡沫体，在其中经分散的气凝胶颗粒充满气体。该复合泡沫体具有非常低的导热性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含气凝胶颗粒的有机泡沬体复合材料的制备方法本专利技术涉及包含气凝胶颗粒的复合材料的制备方法。气凝胶是具有高孔隙率和高表面积的超轻材料。气凝胶是在溶胶-凝胶方法中制备的。大部分气凝胶是二氧化硅类型的，但其他类型的(例如碳和铝气凝胶)也是已知的。这些材料已知是优良的热绝缘材料。由于其低密度，气凝胶是非常易碎的。由于此，其在热绝缘应用中的应用受到大大限制。已经提出了将气凝胶加入聚合物泡沫体材料中用于形成具有优良热绝缘性质的复合材料。然而，这些尝试已经发现在各方面都是不令人满意的。美国专利号5，691，392描述了包含分散颗粒的聚合物泡沫体。该颗粒物被认为用作孔成核剂(cell nucleating agent),通过降低泡沫体中的孔尺寸,提高了热绝缘性质。气凝胶被称是几种候选的颗粒材料之一。该颗粒形成为表面活性剂混合物中的分散体。将这种表面活性剂/颗粒混合物共混到多元醇配方中，然后将该多元醇配方与聚异氰酸酯在发泡剂的存在下反应生成聚氨酯泡沫体。US6, 040, 375描述了包含10-90体积％的颗粒二氧化硅干凝胶和90-10体积％的发泡的塑料泡沫体的复合泡沫体。该塑料泡沫体可以是聚烯烃泡沫体或聚氨酯泡沫体。这种复合泡沫体是通过用塑料泡沫体环绕气凝胶颗粒床而制备的。在实施例中，美国专利号6，040, 375描述了将二氧化硅气凝胶颗粒填充到模具中、将聚氨酯泡沫体组合物注入该模具中、和然后固化该泡沫体组合物。该方法并不容易适于在大型工业规模上操作的挤出发泡或反应性发泡方法。此外，该液体聚合物前体(在聚氨酯泡沫体的情况下)或熔融聚合物(在聚烯烃泡沫体的情况下)能够进入并填充该气凝胶的孔。该问题例如描述在US2008/09287561中。当这一问题发生时，该气凝胶的热绝缘特征开始类似于那些聚合物泡沫体自身，将气凝胶加入泡沫体中的很多优点都丧失了。US2008/0287561描述了由气凝胶颗粒和有机聚合物制备的复合泡沫体。为了减弱该聚合物流入气凝胶的孔隙中的问题，US2008/0287561描述了在用于制备该复合泡沫体之前涂覆该气凝胶颗粒的方法。该涂层阻隔了该孔的开口，并由此防止该熔融聚合物泡沫体填充气凝胶颗粒，这样能够大大保存该气凝胶颗粒有益的热性质。然而，这种方法增加了显著的制造成本，且质量控制存在问题，因为将均匀的涂层制备到聚合物表面上而不使该涂料填充孔是困难的。W02007/146945描述了气凝胶/聚合物复合材料不同的制备方法。在这种方法中，之前制备的聚合物泡沫体用溶胶-凝胶浸溃并将其干燥以在该泡沫体的孔内形成气凝胶。再次，这种方法需要很多制造步骤，且不能容易地控制大规模挤出和反应性发泡方法。US6, 136，216描述了通过在气凝胶颗粒存在下干燥凝胶制备的凝胶/气溶胶复合材料。这些复合材料报道为具有在约5-10磅/立方英尺(80-160kg/m3)范围内的密度。需要提供能够制备低密度、热绝缘复合气凝胶/聚合物泡沫体的方法。该方法优选能够可适用于大规模工业挤出发泡和反应性发泡方法。在一个方面，本专利技术是复合泡沫体的制备方法，包括:a)用挥发性液体浸溃多孔气凝胶颗粒；和然后b)在该经浸溃的多孔气凝胶颗粒存在下形成有机聚合物泡沫体，同时使浸溃到该多孔气凝胶颗粒中的挥发性液体挥发掉，形成复合泡沫体，所述复合泡沫体具有嵌入有机聚合物基体中的气凝胶颗粒。步骤b)的发泡方法例如可以是挤出发泡或反应性发泡方法或任何其他发泡方法，其中温度和压力条件使得浸溃到多孔气凝胶颗粒中的挥发性液体挥发。在本专利技术中，该挥发性液体形成用于该有机聚合物发泡体的发泡剂的全部或一部分。因此，该挥发性液体在步骤b)的条件下生成气体，这种气体用于使该有机聚合物膨胀以形成该泡沫体。在膨胀之前，我们相信该挥发性液体占据了该气凝胶颗粒的孔，至少部分防止了该有机聚合物或该有机聚合物的前体进入那些孔中。当该挥发性液体挥发时，气凝胶颗粒的孔变得充满气体。这样，该气凝胶颗粒维持其低密度和优良的热特征，得到具有优良热绝缘性质的低密度复合泡沫体。该方法尤其适用于制备聚氨酯和/或聚异氰脲酸酯泡沫体。因此，在某些实施方案中，本专利技术是复合聚氨酯和/或聚异氰脲酸酯泡沫体的制备方法，包括:a)用挥发性液体浸溃多孔气凝胶颗粒；和然后b)形成混合物，所述混合物包含该经浸溃的气凝胶颗粒和(I)至少一种有机聚异氰酸酯化合物或(2)至少一种有机聚异氰酸酯和至少一种具有两个或更多过个异氰酸酯反应性基团的异氰酸酯反应性材料的共混物；和使该混合物反应和固化，同时使该挥发性液体挥发，形成复合泡沫体，所述复合泡沫体包含嵌入聚氨酯和/或聚异氰脲酸酯泡沫体的基体中的多孔气凝胶颗粒。该方法形成了具有`低密度和优良热绝缘性质的复合聚氨酯和/或聚异氰脲酸酯泡沫体。该方法容易使用广泛的通常可获得的工业发泡设备和方法进行。该聚氨酯和/或聚异氰脲酸酯泡沫体可以是柔性泡沫体(依照ASTMD1621测定具有小于50kPa的压缩强度)、半柔性泡沫体(具有约50-100kPa的压缩强度)或硬性泡沫体(具有高于IOOkPa的压缩强度)。为了本专利技术的目的，“气凝胶”是具有30_300kg/m3、至少85%的孔隙率和400-1200m2/g的表面积的多孔固体。优选的密度是30_200kg/m3。为了本专利技术的目的，密度值是颗粒密度值，而不是低于颗粒通常显著更低的容积密度值。优选的孔隙率是至少90%，更优选的孔隙率是至少95%。优选的表面积是700-1000m2/g。特别优选的气凝胶具有30-180kg/m3的密度、至少90% (尤其至少95%)的孔隙率和700_1000m2/g的比表面积。根据在0.01-0.99相对压力范围内的多点BJH氮吸附曲线测定，该孔直径可以是l_50nm，尤其是 2_30nm。该气凝胶是由固体材料构成的，该固体材料(I)在该方法的步骤b)的条件下不溶于该挥发性液体或有机聚合物或有机聚合物前体也不与其反应；和(2)在该方法的步骤b)的条件下不熔解也不热降解。该气凝胶可以是无机材料，例如二氧化硅、氧化铝、各种碳化物、碳等。无机气凝胶可以是疏水性的，在其中用硅酮化合物或其他材料处理表面以产生疏水表面。在一些情况中，这可能是制备可由挥发性液体润湿的气凝胶颗粒所必需的，使得该挥发性液体能够进入气凝胶颗粒的孔中。该气凝胶也可以由有机材料(例如氨基甲酸酯气凝胶、间苯二酚-甲醛气凝胶、聚烯烃气凝胶、三聚氰胺-甲醛气凝胶、苯酚-糠醛气凝胶或聚酰胺气凝胶)构成。根据可获得性、成本和通常适合的性质，二氧化硅气凝胶通常是优选的。疏水气凝胶是特别优选的。适合的二氧化娃气凝胶可以商品名Nanogel?获自Cabot Corporation。Nanogel? 材料的具体等级包括例如 TLD100、TLD101、TLD102、TLD301 和 TLD302。气凝胶通常可在溶胶-凝胶方法中制备，其中形成含前体材料的凝胶，作为前体材料除去的溶剂反应生成气凝胶材料。在临界的温度和压力条件下可以除去该容积。在其他方法中，该溶剂是在亚临界条件下除去的；所得到的材料通常称作“干凝胶”，但为了本专利技术的目的，被认为是包括在气凝胶材料的总类内的子类。形成气凝胶(包括干凝胶)的方法是公知的，且在很多其他参考文献中尤其描述于例如EP03960本文档来自技高网...

【技术保护点】
复合泡沫体的制备方法，包括：a)用挥发性液体浸渍多孔气凝胶颗粒；和然后b)在该经浸渍的多孔气凝胶颗粒存在下形成有机聚合物泡沫体，同时使浸渍到该多孔气凝胶颗粒中的挥发性液体挥发掉，形成具有嵌入在有机聚合物基体中的气凝胶颗粒的复合泡沫体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.29 IT MI2011A0012031.复合泡沫体的制备方法，包括: a)用挥发性液体浸溃多孔气凝胶颗粒；和然后 b)在该经浸溃的多孔气凝胶颗粒存在下形成有机聚合物泡沫体，同时使浸溃到该多孔气凝胶颗粒中的挥发性液体挥发掉，形成具有嵌入在有机聚合物基体中的气凝胶颗粒的复合泡沫体。2.权利要求1的方法，其中该有机聚合物泡沫体是在挤出方法中形成的。3.权利要求1的方法，其中该有机聚合物泡沫体是在反应发泡方法中形成的。4.权利要求1-3中任一项的方法，其中该气凝胶具有约30-180kg/m3的密度、至少90%的孔隙率和700-1000m2/g的表面积。5.前述权利要求中任一项的方法，其中该气凝胶是二氧化硅气凝胶。6.前述权利要求中任一项的方法，其中该气凝胶具有10微米-5mm的粒度。7.前述权利要求中任一项的方法，其中该挥发性液体是用于该有机聚合物泡沫体的发泡剂。8.前述权利要求中任一项的方法，其中该挥发性液体是烃、氢氟碳化合物、氢氯氟碳化合物、二烷基醚、烷基酯或其两种或更多种的混合物。9.复合聚氨酯和 /或聚异氰脲酸酯泡沫体的制备方法，包括: a)用挥发性液体浸溃多孔气凝胶颗粒；和然后 b)形成混合物，所述混合物包含该经浸溃的气凝胶颗粒和(I)至少一种有机聚异氰酸酯化合物或(2)至少一种有机聚异氰酸酯和至少一种具有两个或更多过个异氰酸酯反应性基团的异氰酸酯反应性材料的共混...

【专利技术属性】
技术研发人员：L洛蒂，G韦罗，MJ斯科隆斯基，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：
国别省市：