[发明专利]生产纳米多孔聚氨酯基涂料的方法

说明书

本发明涉及一种生产纳米多孔泡沫的方法，所述方法包括提供包含多官能异氰酸酯(A1)和溶剂(C)的单体组分(A)并使所述单体组分(A)与水蒸气接触。本发明进一步包括一种可以由该方法得到的纳米多孔泡沫以及一种可以通过在与水蒸气接触的步骤之前将所述单体组分(A)施用于载体(B)上而得到的纳米泡沫复合体。该纳米泡沫复合体可以用作隔热或隔音用绝缘材料、过滤材料或催化剂载体。

有机纳米泡沫或所谓的干凝胶和气凝胶通常通过溶胶-凝胶方法生产。在该方法中，生产基于凝胶的反应性有机前体和溶剂的溶胶，然后经由交联反应将其转化成凝胶。为了由该凝胶得到多孔材料，必须除去溶剂。这可以在超临界条件下进行，此时得到所谓的气凝胶，或者在临界压力以下进行，此时得到所谓的干凝胶。在临界压力以上除去溶剂的缺点是这与所要求的设备有很大关系，而在次临界条件下通过毛细力除去溶剂对凝胶的交联结构具有严重影响，部分地破坏它们并引起凝胶收缩，同时丧失孔隙率。

已知的有机干凝胶例如基于苯酚-醛树脂或基于聚氨酯和/或聚脲构成。

WO 2007/146945公开了气凝胶-泡沫复合体。所述气凝胶-泡沫复合体尤其包含例如在泡沫如由聚氨酯构成的那些中固化并随后在超临界条件下进行干燥步骤的无机气凝胶。该公布提到了有机气凝胶的可能使用以及次临界干燥的使用。该公布使用泡沫基体以降低(无机)气凝胶的固有脆性，同时改善其他机械性能如柔韧性。

基于聚脲或聚氨酯的干凝胶本身已知且通常在机械上优于无机气凝胶。

WO 2008/138978说明基于芳族聚脲与二氨基二苯基甲烷和多官能异氰酸酯的干凝胶可以用来获得具有低导热性和低平均孔度的干凝胶。

然而，已知干凝胶的导热性并非对所有应用足够。导热性通常对于超出真空范围的压力范围，例如约1-100毫巴的压力范围，但尤其是在大气压力下的应用并不令人满意。此外，作为材料的干凝胶的性能，例如干凝胶的机械稳定性、孔隙率以及尤其是密度不够。

本发明所面临的问题是提供一种廉价且实施起来简单的生产有机纳米泡沫的替换方法。

本发明所面临的问题由一种生产纳米多孔泡沫的方法解决，所述方法包括提供包含多官能异氰酸酯(A1)和溶剂(C)的单体组分(A)并使所述单体组分(A)与水蒸气接触。

对本发明而言，纳米多孔泡沫是孔隙率为至少70体积％且体均孔度为至多50微米，优选至多10微米且至少50纳米，更优选至多5微米且至少100纳米的多孔材料。

单体组分(A)通过使多官能异氰酸酯(A1)和溶剂(C)混合而生产。

所用多官能异氰酸酯可以是任何已知的官能度大于1的有机异氰酸酯。例如可以使用脂族、脂环族和芳族异氰酸酯。该类多官能异氰酸酯本身已知或者可以通过本身已知的方法得到。更具体而言，多官能异氰酸酯也可以作为混合物使用，并且因此组分(A1)在这种情况下包含各种多官能异氰酸酯。

合适的异氰酸酯例如包括2，2’-、2，4’-和/或4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，MDI的更多核同系物，所谓的聚合物MDI，1，5-萘二异氰酸酯(NDI)，2，4-和/或2，6-甲苯二异氰酸酯(TDI)，3，3’-二甲基联苯二异氰酸酯，1，2-二苯基乙烷二异氰酸酯和/或对苯二异氰酸酯(PPDI)，三-、四-、五-、六-、七-和/或八亚甲基二异氰酸酯，2-甲基五亚甲基-1，5-二异氰酸酯，2-乙基亚丁基-1，4-二异氰酸酯，五亚甲基-1，5-二异氰酸酯，亚丁基-1，4-二异氰酸酯，1-异氰酸酯基-3，3，5-三甲基-5-异氰酸酯基甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯，IPDI)，1，4-和/或1，3-二(异氰酸酯基甲基)环己烷(HXDI)，1，4-环己烷二异氰酸酯，1-甲基-2，4-和/或-2，6-环己烷二异氰酸酯和/或4，4’-、2，4’-和2，2’-二环己基甲烷二异氰酸酯。

所用多官能异氰酸酯优选为含异氰酸酯的预聚物。就本发明而言所用的含异氰酸酯的预聚物可以是多异氰酸酯(a)与异氰酸酯反应性化合物(b)以及任选还有扩链和/或交联剂(c)的反应产物，其中过量使用多异氰酸酯(a)。

特别合适的多官能预聚物具有的异氰酸酯含量小于30％，更优选5-29％，甚至更优选7-28％，尤其是10-25％。

有用的多异氰酸酯(a)包括所有现有技术的脂族、脂环族和芳族双官能或更高官能异氰酸酯以及其任何所需混合物。优选使用上述异氰酸酯。