[发明专利]多孔材料生产方法

说明书

本发明涉及一种多孔材料生产方法，是通过形成一种油包水型高内相乳液实现的，其特征在于使该油包水型高内相乳液形成时用于形成水相的废水回用于该生产工艺的任何一个步骤。

为了生产一种由微小直径的均匀开孔组成的多孔材料，已经有一种方法能使一种聚合物在一种特定表面活性剂的存在下形成一种油包水型高内相乳液。这里使用的“高内相乳液”这一术语一般解释为系指一种如此构成的乳液，以致该乳液的内相与总体积之比超过70％(体积(K.J.Lissant，Journal of Colloid and Interface Science，Vol.22，p.462(1966))。例如，美国专利No.5,334,621公开了一种按照油包水型高内相乳液方法生产一种多孔材料的方法，其中，在这样一种油包水型高内相乳液中含有的可聚合单体在该乳液中发生交联聚合(以下简称HIPE法)。

HIPE法通过制备一种包含下列成分的油包水型乳液并加热该乳液从而诱发其聚合和交联来生产一种多孔材料：(i)一种可聚合单体混合物，其中含有一种油溶性乙烯基单体和一种分子中有不少于2个官能团的交联性单体；(ii)一种有如此数量的水相，以致占该乳液的90％(重量)、较好95％(重量)、尤其好97％(重量)；(iii)一种表面活性剂，例如一种失水山梨糖醇脂肪酸酯和一种甘油一脂肪酸酯；和(iv)一种阻聚剂。用这种HIPE法，由于反相乳液聚合的结果，形成了一种在网络精加工后含有开孔的多孔材料。因此，用HIPE法得到的多孔材料获得了低密度和这样的特征性质，例如吸水能力、保持所吸收水分的能力、提供隔热的能力、和降低噪音的能力。

有低密度即高孔隙率的多孔材料证明可用于以下列举的用途，不过，由于高体容度，就运输和储存而言，表现出较差的效率。为了消除这个缺点，国际专利公报No.96/40,823(例如)公开了一种通过按照HIPE法使一种多孔交联聚合物聚合来生产一种厚度为此前常用厚度的若干分之一的压缩多孔材料的方法。这种压缩多孔片材有保持压缩状态，并在暴露于大量液体时迅速吸收该液体而恢复原来厚度的性质。

然而，以这种方式利用的、按照HIPE法的多孔材料，使其中孔的形成受到其生产过程中反相乳液聚合期间作为内相的水相与作为外相的油相之比即W/O影响。获得这种有尽可能大的孔体积比的多孔材料的努力，必然导致提高W/O比值中水相方的比例。这一种类的多孔材料有巨大需求。这种普遍认可的原因是，由于孔体积比大的多孔材料除优异的吸收能力外还有优异的隔热提供能力和减噪能力，因而它们可以用于涵盖建筑材料、音响制品、和园艺物品的各种领域。因此，在用HIPE法生产多孔材料时，据诸如美国专利No.5,334,621中所述，特别可建议的是把孔体积比设定在97％(重量)(W/O＝33.1)。一般来说，往往采用把W/O设定在30/1～100/1范围内的实践。具体地说，按照HIPE法生产一种多孔材料的努力，需要消耗大量的水来形成油包水型高内相乳液。这一事实意味着，用HIPE法进行的多孔材料生产需要在生产结束时使该多孔材料进行必要的脱水和干燥，因为该材料在生产进程期间含水，因此，最终产生大量废水。

进而，HIPE法一般使用碱金属的一价～三价无机盐，旨在使能产生盐析作用的盐进入水相，从而使乳化顺利进行，同时使所产生的油包水型高内相乳液的稳定性能得到改善。因此，聚合反应和交联反应所产生的多孔交联体脱水而得到的废水以及该多孔材料洗涤后剩余的废水，富含盐类和各种类别的杂质例如未变化的聚合引发剂和已分解的聚合引发剂并显示出pH变化。换言之，由于HIPE法经由一种油包水型高内相乳液的制备工艺产生该多孔材料，因而大量水的供给引起严重问题，同时含有所使用盐的大量废水的处置也有很多问题。这种废水当以其未改变状态废弃时对环境施加极大的负荷，而该废水当事先处理得能完全消除对环境的负荷时需要庞大的费用和劳动。

以上提到的多孔材料可以用来作为吸收声音和热量的隔音材料与隔热材料，作为浸渍香味剂和洗涤剂的化学品浸渍基材，并进一步作为油和有机溶剂的吸收剂。当它用来作为一种卫生材料例如一种一次性纸尿布或一种卫生物品或作为一种化妆物品或一种因其性质而注定要直接接触人体的医疗用品时，制成这样一种成品的多孔材料需要具有一种修饰得能使对皮肤产生的刺激降低到最低限度的表面，从而防止使用者蒙受皮肤出疹子之苦和体验不愉快之感。