制备基于异氰酸酯的多孔材料的方法
【专利说明】制备基于异氯酸龍的多孔材料的方法
[0001] 本发明设及一种制备多孔材料的方法，其包括使至少一种多官能异氯酸醋与至少 一种多官能芳族胺在至少一种催化剂及溶剂的存在下反应。本发明还设及可W此方式获得 的多孔材料，W及所述多孔材料作为隔热材料的用途，尤其是在建筑领域中和真空隔热板 中的应用。
[0002] 基于理论考虑，具有几微米或显著更低的孔尺寸和至少70%的高孔隙率的多孔材 料（例如聚合物泡沫）是特别好的隔热体。
[0003] 该种具有小的平均孔径的多孔材料可W为，例如，通过溶胶-凝胶法和随后的干 燥而制备的有机气凝胶或干凝胶的形式。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，然后通过交联反应使所述溶胶胶凝W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。为简单起见，下文中该步骤被称为干燥。
[0004] WO 2011/069959、WO 2012/000917 和 WO 2012/059388 记载了基于多官能异氯酸 醋和多官能芳族胺的多孔材料，其中，该胺组分包括多官能取代的芳族胺。所述多孔材料通 过使异氯酸醋与所需量的胺在对异氯酸醋呈惰性的溶剂中进行反应而制备。催化剂的使用 已知于WO 2012/000917和WO 2012/059388。然而，该些文献公开的是包含仅少量常规催化 剂的制剂的使用。
[0005] 然而，已知的基于聚脈的多孔材料的材料性能，尤其是机械稳定性和/或抗压强 度W及热导率并非在所有应用中都令人满意。特别地，通风状态下的热导率不够低。在开 孔材料的情况中，所述通风状态是在环境大气压力下的状态，然而在部分闭孔或全部闭孔 材料（例如硬质聚氨醋泡沫）的情况中，该种状态仅在老化之后，在孔气体逐渐被完全替换 之后实现。
[0006] 现有技术已知的基于异氯酸醋和胺的制剂的具体问题是混合缺陷。混合缺陷的发 生是由于异氯酸醋基与氨基的高反应速率，该是因为胶凝反应在完全混合之前已经进行很 长时间。混合缺陷导致多孔材料具有不均匀且不令人满意的材料性能。因此通常需要降低 混合缺陷现象的理念。
[0007] 因此，本发明的一个目的在于避免上述缺点。特别地，提供一种不具有上述缺点或 具有减小程度的上述缺点的多孔材料。相比于现有技术，所述多孔材料在低压下应具有改 进的热导率。然而，特别地，所述多孔材料在通风状态下（即在大气压力下）应具有低热导 率。此外，所述多孔材料应同时具有高孔隙率、低密度和足够高的机械稳定性。
[000引最终，应避免混合缺陷且从而避免在异氯酸醋与胺反应中形成的多孔材料的结构 和材料性能的不均匀性。
[0009] 据此，我们发现了本发明的方法W及可W此方式获得的多孔材料。本发明的多孔 材料优选为气凝胶或干凝胶，特别为气凝胶。
[0010] 用于制备多孔材料的本发明方法包括使下列组分反应：
[0011] (al) 25-94. 9重量％的至少一种多官能异氯酸醋，和
[0012] (a2)0. 1-30重量％的至少一种具有通式I的多官能芳族胺 [001 引
【主权项】
1. 一种制备多孔材料的方法，所述方法包括使下列组分反应： (al) 25-94. 9重量％的至少一种多官能异氰酸酯，和 (a2)0. 1-30重量％的至少一种具有通式I的多官能芳族胺
其中R1和R2可以是相同的或不同的，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，并且所有取代基Q1至Q 5和Q "至Q5'为相同的或不同的，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，其中所述烷基可以带有其他官能团， 条件是具有通式I的化合物含有至少两个伯氨基，其中Q 1、Q3和Q 5中的至少一个为伯氨基 且q^q3'和Q5'中的至少一个为伯氨基， (a3) 0-15重量％的水，和 (a4) 5-30重量％的至少一种催化剂， 每种情况下基于组分（al)至（a4)的总重量计，其中组分（al)至（a4)的重量％总计 为100重量％，并且反应在溶剂（C)的存在下进行，所述溶剂（C)在反应完成后除去。
2. 权利要求1的方法，其包括使35-93. 8重量％的组分（al)、0. 2-25重量％的组分 (a2)、0_10重量％的水和6-30重量％的组分（a4)反应，每种情况下基于组分（al)至（a4) 的总重量计，其中组分（al)至（a4)的重量％总计为100重量％。
3. 权利要求1或2的方法，其中组分（a2)的用量为至少5重量％且至多20重量％，基 于组分（al)至（a4)的总重量计。
4. 权利要求1或2的方法，其包括使52-92. 5重量％的组分（al)、0. 5-18重量％的组 分（a2)、0_6重量％的水和7-24重量％的组分（a4)反应，每种情况下基于组分（al)至（a4) 的总重量计，其中组分（al)至（a4)的重量％总计为100重量％。
5. 权利要求1至4中的一项或多项的方法，其中选择Q 2、Q4、Q2'和Q4'使得具有通式I 的芳族胺（a2)含有至少两个伯氨基，所述伯氨基各自具有直链或支链烷基，所述烷基具有 1至12个碳原子并且位于键合至芳环的至少一个伯胺基的α位上，所述烷基可带有其他官 能团。
6. 权利要求1至5中的一项或多项的方法，其中胺组分（a2)包含至少一种选自以下的 化合物：3, 3'，5, 5' -四烷基-4, 4' -二氨基二苯基甲烷、3, 3'，5, 5' -四烷基-2, 2' -二氨 基二苯基甲烷和3, 3'，5, 5' -四烷基-2, 4' -二氨基二苯基甲烷，其中在3、3'、5和5'位的 烷基可以是相同的或不同的，并且独立地选自具有1至12个碳原子并且可以带有其他官能 团的直链或支链烷基。
7. 权利要求1至6中的一项或多项的方法，其中具有通式I的多官能芳族胺（a2)的烷 基选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基和叔丁基。
8. 权利要求1至7中的一项或多项的方法，其中具有通式I的多官能芳族胺（a2)为 3, 3'，5, 5' -四烷基-4, 4' -二氨基二苯基甲烷，优选3, 3'，5, 5' -四乙基-4, 4' -二氨基 二苯基甲烷和/或3, 3'，5, 5' -四甲基-4, 4' -二氨基二苯基甲烷。
9. 权利要求1至8中的一项或多项的方法，其中组分（a4)选自伯胺、仲胺和叔胺，三嗪 衍生物，金属有机化合物，金属螯合物，环磷烯的氧化物，季铵盐，氢氧化铵，碱金属和碱土 金属氢氧化物，碱金属和碱土金属醇盐和羧酸盐。
10. 权利要求1至9中的一项或多项的方法，其中组分（a4)选自二甲基环己基胺、双 (2-二甲基氨基乙基）醚、N，N，N，N，N-五甲基二亚乙基三胺、甲基咪唑、二甲基咪唑、氨基丙 基咪唑、二甲基苄基胺、1，6-二氮杂双环[5.4.0] 十一碳-7-烯、三二甲基氨基丙基六氢三 嗪、三乙胺、三（二甲基氨基甲基）苯酚、三亚乙基二胺（二氮杂双环[2. 2. 2]辛烷）、二甲 基氨基乙醇胺、二甲基氨基丙基胺、N，N-二甲基氨基乙氧基乙醇、N，N，N-三甲基氨基乙基 乙醇胺、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、二异丙醇胺、甲基二乙醇胺、丁基二乙醇胺、金属 乙酰丙酮化物、乙基己酸铵和金属乙基己酸盐。
11. 权利要求1至8中的一项或多项的方法，其中组分（a4)选自碱金属羧酸盐、碱土金 属羧酸盐和羧酸铵。
12. 权利要求1至11中的一项或多项的方法，其中组分（a4)包括2-乙基己酸钾。
13. 权利要求1至12中的一项或多项的方法，其中不使用水。
14. 权利要求1至12中的一项或多项的方法，其中加入至少0. 1重量％的水。
15. 权利要求1至14中的一项或多项的方法，其包括： a) 提供权利要求1至11中所定义的组分（al)、（a2)、（a4)和任选地（a3)以及溶剂 (C)， b) 在溶剂（C)的存在下，使组分（al)至（a4)反应以形成凝胶，以及 c) 干燥在先前步骤中得到的凝胶。
16. 权利要求15的方法，其中组分（al)和（a2)至（a4)分开提供，每种情况下在部分 量的溶剂（C)中。
17. 权利要求15或16的方法，其中所得凝胶的干燥通过在包含于凝胶中的液体的临界 温度和临界压力以下的温度和压力下，将包含在凝胶中的液体转化为气体状态而进行。
18. 权利要求15或16的方法，其中所得凝胶的干燥在超临界条件下进行。
19. 一种多孔材料，其可以由权利要求1至18中的一项或多项的方法获得。
20. 权利要求19的多孔材料作为隔热材料或用于真空隔热板的用途。
【专利摘要】本发明涉及一种制备多孔材料的方法，其包括使至少一种多官能异氰酸酯与至少一种多官能芳族胺在至少一种催化剂和一种溶剂的存在下反应。本发明还涉及由此得到的多孔材料以及所述多孔材料作为隔热材料尤其是应用于建筑领域和真空隔热板中的用途。
【IPC分类】C08G18-10, C08G18-32, C08G18-12
【公开号】CN104684951
【申请号】CN201380050391
【发明人】M·弗力可, M·埃尔宾
【申请人】巴斯夫欧洲公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2013年9月16日
【公告号】EP2900715A1, WO2014048778A1