[发明专利]包含分散的无孔二氧化硅粒子的多异氰脲酸酯泡沫体

说明书

本申请公开了包含源自介孔泡沫体的无孔二氧化硅粒子的多异氰脲酸酯和/或聚氨酯泡沫体，其中多异氰脲酸酯和/或聚氨酯泡沫体具有增强的耐热性和/或阻燃性。也公开了制备这样的泡沫体的方法以及使用它们的方法。

技术领域

本申请公开了包含源自介孔泡沫体(mesoporous cellular foams)的无孔粒子的多异氰脲酸酯和/或聚氨酯泡沫体，以及制备这样的多异氰脲酸酯泡沫体的方法。

背景技术

多异氰脲酸酯(PIR)和聚氨酯(PU)泡沫体广泛用于绝缘和其它商业应用。通常这些材料用于下述情况，其中需要阻燃性质或由法律要求具有阻燃性质。例如，一些建筑规范要求包含这些产品的建筑物壁和屋顶可防火达至多1小时。但是，这些泡沫体的阻燃性不够，除非用热障(thermal barrier)例如石膏保护它们。

介孔结构体是高表面积的多孔氧化物，例如硅氧化物，其平均孔尺寸不大于约100纳米，使用氮气吸附/解吸等温线计算得到，如公开于Stucky等人的美国专利公开2009/0047329。一些介孔氧化物结构体可以按介孔泡沫体的形式制备。这些介孔结构体制备起来相对便宜，易于处理，耐用，具有高的对光诱导的腐蚀的抵抗性，并且耐热。

介孔结构体通常如下制备：用表面活性剂和任选的胶束溶胀有机溶剂在水中的微乳液或乳液，使金属或非金属氧化物的来源例如硅氧化物如原硅酸四乙酯暴露于交联条件。金属或非金属氧化物(例如氧化硅)在可以包括胶束溶胀剂的胶束的表面上交联，形成碱性介孔结构体。孔的尺寸与形成的胶束的尺寸相关。表面活性剂胶束的尺寸可以通过用一种或多种胶束溶胀有机溶剂使其溶胀而调节。将介孔结构体与水性反应介质分离，文献中使用的失责处理过程(default procedure)使它们暴露于下述温度，在该温度任何有机物质可通过挥发和/或将其烧光而被移除。介孔材料的结构可以如下改变：将它们加热至下述温度，该该温度它们经历煅烧，例如加热到至多500℃。

介孔结构体包括交联的硅氧化物单元，优选为四氧化硅(SiO4)单元。在硅氧化物的主链中，其是用链之间的交联物制备的。在交联的结构中，显著数目的硅氧化物单元具有三个或四个进一步键接于其它硅原子的氧原子。交联的硅氧化物单元形成为包括形成孔的壁的结构，其可以表现出用于介孔结构的任何横截面形状，例如不规则的、圆形、六边形、层状等。这些形成孔的结构可以通过支撑物形式的交联的四氧化硅结构相互连接。链接形成孔的结构的支撑物产生形成孔的结构和支撑物的壁之间的开放区域，通常称为窗口。包含高百分比这些相互链接的形成孔的结构的结构体可以称为泡沫体，因为它们具有相对高的孔体积，因此具有低密度。发泡的结构包含由多个支撑物链接的多个链接的形成孔的结构，并且具有穿过结构体的弯曲的开放路径。对于介孔结构通常可接受的是，其孔的尺寸为约2纳米或更大，且尺寸为约100纳米或更小，优选为约50纳米或更小，通过IUPAC定义。

有利的是，开发不需要使用热障的耐热性材料，例如多异氰脲酸酯和/或聚氨酯泡沫体。

发明内容

发明人已经出乎意料地发现，将多异氰脲酸酯和/或聚氨酯泡沫体和源自介孔泡沫体(MCFs)的粒子组合得到的阻燃(FR)材料的阻燃性超过包含二氧化硅或其它粒子的多异氰脲酸酯和/或聚氨酯泡沫体的阻燃性。这些材料表现出的阻燃性质优于由未填充的泡沫体(即，不包含源自MCF的二氧化硅粒子的多异氰脲酸酯和/或聚氨酯泡沫体)的阻燃性质。这些材料也优于使用其它填料制备的那些材料，所述填料例如为蒸气沉积二氧化硅，介孔结构二氧化硅，硅胶，纳米粒子，沸石和气凝胶。

一方面，本申请公开了包含源自介孔泡沫体的二氧化硅粒子和多异氰脲酸酯或聚氨酯的泡沫体。

另一方面，本申请公开了制备填充有源自介孔泡沫体的无孔二氧化硅的阻燃多异氰脲酸酯和/或聚氨酯泡沫体的方法，包括：

使第一多异氰脲酸酯和/或聚氨酯前体、第二多异氰脲酸酯和/或聚氨酯前体、发泡剂、介孔泡沫体和任选的一种或多种催化剂接触，形成混合物，然后使该混合物聚合。