[发明专利]由芳香族聚脲制备的干凝胶

说明书

本发明涉及一种干凝胶，包括： 

-30-90重量％的由至少一种多官能异氰酸酯构成的单体组分(a1)以及 

-10-70重量％的由至少一种多官能芳香胺构成的单体组分(a2)，其中至少一种选自4，4’-二氨基二苯基甲烷、2，4’-二氨基二苯基甲烷、2，2’-二氨基二苯基甲烷和低聚二氨基二苯基甲烷， 

其中单体组分(a1)和(a2)的重量％之和合计达100重量％，并且其中所述单体组分在所述干凝胶中以聚合形式存在且所述干凝胶的以体积计的平均孔径(volume-weighted mean pore diameter)至多为5μm。 

本发明还涉及一种用于制备干凝胶的方法，涉及可由此获得的干凝胶并涉及所述干凝胶用作绝热材料和用于真空绝热板的用途。 

孔径明显低于1μm且具有至少70％的高孔隙率的多孔材料(例如聚合物泡沫)在理论上是特别好的绝热材料。 

平均孔径小的这种多孔材料可以例如有机干凝胶的形式存在。在文献中，并非统一使用术语“干凝胶”。通常，干凝胶被理解为通过溶胶-凝胶法制备的多孔材料，其中液相已通过在低于所述液相临界温度并低于其临界压力的条件(“亚临界条件”)下干燥而从所述凝胶中除去。相反，当在超临界条件下从凝胶中除去液相时，通常称为气凝胶。 

在所述溶胶-凝胶法中，溶胶首先基于活性有机凝胶前体制备，然后所述溶胶通过交联反应凝胶化形成凝胶。为由所述凝胶获得多孔材料(例如干凝胶)，液体必须被除去。这一步骤在下文中简称为干燥。 

WO-95/02009公开了特别适用于真空绝热领域中应用的基于异氰酸酯的干凝胶。所述公开文本还公开了一种使用已知聚异氰酸酯(包括芳族聚异氰酸酯)和一种惰性溶剂制备干凝胶的基于溶胶凝胶的方法。脂族和芳香族多胺或多元醇作为另外的含有活性氢原子的化合物被使用。本公开文本中所公开的实例包括其中聚异氰酸酯与二氨基二乙基甲苯反应的干凝胶。所公开的干凝胶通常具有50μm范围内的平均孔径。在一个实例中，具体为10μm的平均孔径。 

然而，所公开的干凝胶的导热率并非对所有应用都满足。对于在真空范围以上的压力范围内、尤其是在约1到约100mbar的压力范围内的应用，其导热率通常都太高而不令人满意。此外，材料性能、尤其是所述干凝胶的机械稳定性和孔隙率，并非对所有应用都是足够的。 

因此本发明的另一目的是提供一种具有低导热率的多孔材料。此外，所述干凝胶即使在高于真空范围的压力下、特别是在约1mbar至约100mbar的压力范围内应具有低导热率。这是合乎需要的，因为真空板中的压力会随时间推移而增加。此外，所述多孔材料应具有高孔隙率和足够高的机械稳定性。此外，所述干凝胶应具有低易燃性和高热稳定性。 

另一目的在于提供一种可获得低孔径、高孔隙率和高机械稳定性的干凝胶的方法。此外，用于制备所述干凝胶的方法应提供——尤其在1-100mbar的压力下——具有低导热率的多孔材料。 

相应地，已找到了本发明的干凝胶和用于制备干凝胶的方法。 

优选实施方案可从权利要求和说明书中获得。优选实施方案的组合亦属于本发明的范围。 

干凝胶 

根据本发明，所述干凝胶包括30-90重量％的由至少一种多官能异氰酸酯构成的单体组分(a1)；以及10-70重量％的由至少一种多官能芳香胺构成的单体组分(a2)，其中至少一种选自4，4’-二氨基二苯基甲烷、2，4’-二氨基二苯基甲烷、2，2’-二氨基二苯基甲烷和低聚二氨基二苯基甲烷。单体组分(a1)和(a2)以聚合形式存在于所述干凝胶中。根据本发明，所述干凝胶的以体积计的平均孔径至多为5μm。 

所述干凝胶优选包括40-80重量％的单体组分(a1)和20-70重量％的单体组分(a2)。所述干凝胶尤其优选包括50-70重量％的单体组分(a1)和30-50重量％的单体组分(a2)。 

在本发明中，干凝胶的含义被理解为一种孔隙率至少为70体积％且以体积计的平均孔径至多为50微米的多孔材料，其通过溶胶-凝胶法制备，其中液相已通过以下方式从所述凝胶中除去：在低于所述液相的临界温度并低于其临界压力的条件(“亚临界条件”)下干燥。 

在本发明中，化合物的官能度的含义应被理解为每个分子中活性基团的数目。对于单体组分(a1)，官能度是每个分子中异氰酸酯基团的数目。 对于单体组分(a2)中的氨基基团，官能度是每个分子中活性氨基基团的数目。一种多官能化合物的官能度至少为2。