[发明专利]生产多孔聚脲基材料的方法

说明书

本发明涉及一种生产多孔材料的方法，该方法包括使至少一种多官能异氰酸酯与包含至少一种多官能取代芳族胺的胺组分以及还有水在溶剂存在下反应。

本发明进一步涉及可以以此方式得到的多孔材料以及该多孔材料作为绝缘材料和在真空绝缘板中的用途。

具有尺寸范围为几微米或显著更低的孔且具有至少70%的高孔隙率的多孔材料，例如聚合物泡沫基于理论考虑为特别好的绝热体。

具有小平均孔径的该类多孔材料例如可以呈有机干凝胶形式。在文献中，术语干凝胶并不完全一致地使用。通常认为干凝胶是已经通过溶胶-凝胶方法生产的多孔材料，其中液相已经通过在液相的临界温度以下和临界压力以下(“次临界条件”)干燥而从凝胶中除去。相反，术语气凝胶通常是指在超临界条件下从凝胶中除去液相而得到的凝胶。

在溶胶-凝胶方法中，首先产生基于反应性有机凝胶前体的溶胶，然后借助交联反应使该溶胶胶凝而形成凝胶。为了由凝胶得到多孔材料，例如干凝胶，必须除去液体。该步骤在下文简称为干燥。

WO-95/02009公开了基于异氰酸酯的干凝胶，其特别适合真空绝缘领域中的应用。该公布还公开了用于生产干凝胶的溶胶-凝胶基方法，其中使用已知的，尤其是芳族多异氰酸酯和非反应性溶剂。作为具有活性氢原子的其他化合物，使用脂族或芳族多胺或多元醇。该公布中所公开的实例包括其中多异氰酸酯与二氨基二乙基甲苯反应的那些。所公开的干凝胶通常具有50μm左右的平均孔度。在一个实施例中提到10μm的平均孔径。

WO-2008/138978公开了包含30-90重量%至少一种多官能异氰酸酯和10-70重量%至少一种多官能芳族胺且体均孔径不超过5微米的干凝胶。

未公布的EP-A 09178783.8描述了基于多官能异氰酸酯和多官能芳族胺的多孔材料，其中胺组分包括多官能取代芳族胺。所述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而生产。脲键的形成仅通过异氰酸酯基团与所用氨基的反应产生。

然而，基于聚脲的已知多孔材料的材料性能，尤其是机械稳定性和/或压缩强度以及还有导热性并非对于所有应用都令人满意。此外，该材料所基于的配制剂在干燥时显示出收缩，孔隙率降低且密度增加。此外，胶凝时间，即起始化合物胶凝所需时间通常太长。

与由现有技术已知的基于异氰酸酯和胺的配制剂相关的特殊问题是混合不足。混合不足因异氰酸酯和氨基之间的反应速率高而出现，因为胶凝反应已经在完全混合之前深度进行。混合不足导致多孔材料具有非均相且不令人满意的材料性能。减少混合不足的现象这一构思因此通常是合乎需要的。

因此，本发明的目的是避免上述缺点。尤其应提供不具有上述缺点或者具有上述缺点的程度降低的多孔材料。与现有技术相比，该多孔材料应具有改进的真空导热性。此外，该多孔材料甚至应在真空范围以上的压力下，尤其是在约1-100毫巴的压力范围内具有低导热性。这由于在真空板中随时间发生压力增加而是合乎需要的。此外，该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。

最后，应避免混合不足以及因此避免在异氰酸酯与胺的反应中形成的多孔材料的结构和材料性能上的非均匀性。

因此，我们发现了本发明方法和可以以此方式得到的多孔材料。

本发明生产多孔材料的方法包括使下列组分(a1)、(a2)和(a3)在溶剂(C)存在下以及任选在至少一种催化剂(a4)存在下反应而形成本发明的多孔材料：

(a1)至少一种多官能异氰酸酯，

(a2)至少一种具有通式I的多官能取代芳族胺(a2-s)：

其中R¹和R²可以相同或不同且各自独立地选自氢和具有1-6个碳原子的线性或支化烷基以及所有取代基Q¹-Q⁵和Q¹’-Q⁵’相同或不同且各自独立地选自氢、伯氨基和具有1-12个碳原子的线性或支化烷基，其中烷基可以带有其他官能基团，条件是

-具有通式I的化合物包含至少两个伯氨基，其中Q¹、Q³和Q⁵中至少一个为伯氨基且Q¹’、Q³’和Q⁵’中至少一个为伯氨基，和