[发明专利]制备包含催化剂体系的多孔材料的方法

说明书

本发明涉及制备多孔材料的方法，其至少提供包含组合物(A)和溶剂(B)的混合物(I)，所述组合物(A)包含适于形成有机凝胶的组分；在溶剂(B)的存在下使组合物(A)中的组分反应而形成凝胶；以及干燥步骤b)中获得的凝胶，其中组合物(A)包含催化剂体系(CS)，所述催化剂体系(CS)包含选自饱和或不饱和单羧酸的碱金属盐和碱土金属盐、铵盐、离子液体盐的催化剂组分(C1)和作为催化剂组分(C2)的羧酸。本发明还涉及可以这种方式获得的多孔材料以及多孔材料作为隔热材料的用途以及在真空隔热板中、特别是在内部或外部隔热系统中以及在水箱或制冰机隔热系统中的用途。

基于理论考虑，具有尺寸范围为几微米或远低于此的孔和至少70％的高孔隙率的多孔材料(例如聚合物泡沫)为特别好的隔热体材料。

这种具有小的平均孔径的多孔材料可为例如有机气凝胶或干凝胶的形式，所述有机气凝胶或干凝胶通过溶胶-凝胶法并随后干燥制备。在溶胶-凝胶法中，首先制备基于反应性有机凝胶前体的溶胶，然后使该溶胶通过交联反应凝胶化而形成凝胶。为了由凝胶获得多孔材料(例如气凝胶)，必须除去液体。在下文中，为简要起见，将此步骤称作干燥。

WO95/02009公开了特别适合于在真空隔热领域中应用的基于异氰酸酯的干凝胶。该公开文本还公开了用于制备干凝胶的基于溶胶-凝胶的方法，其中使用了已知的、特别是芳族多异氰酸酯和非反应性的溶剂。作为具有活性氢原子的其他化合物，使用了脂族或芳族的多胺或多元醇。该公开文本中公开的实施例包括其中使多异氰酸酯与二氨基二乙基甲苯反应的那些。所公开的干凝胶的平均孔尺寸通常为50μm左右。在一个实例中，提及了10μm的平均孔径。

WO2008/138978公开了这样的干凝胶，其包含30至90重量％的至少一种多官能异氰酸酯和10至70重量％的至少一种多官能芳族胺，并且其体积平均孔径不大于5微米。

WO2011/069959、WO2012/000917和WO2012/059388记载了基于多官能异氰酸酯和多官能芳族胺的多孔材料，其中胺组分包含多官能取代的芳族胺。所记载的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来制备。催化剂的使用已知于WO2012/000917和WO2012/059388。

然而，已知的基于聚脲的多孔材料的材料性能、特别是机械稳定性和/或抗压强度以及导热性并不能满足所有的应用。特别地，在通风状态(ventilated state)下的导热性并不足够低。在开孔材料的情况下，所述通风状态为在空气的环境压力下的状态，而在部分或完全闭孔材料(例如硬聚氨酯泡沫)的情况下，该状态仅在熟化后、在孔气体已逐渐被完全置换之后达到。

与由现有技术已知的基于异氰酸酯和胺的制剂有关的具体问题为混合缺陷。混合缺陷由于异氰酸酯与氨基之间高反应速率而产生，因为在完全混合之前，凝胶化反应即已进行了很长一段时间。混合缺陷导致多孔材料具有不均匀和不令人满意的材料性能。

特别是对于建筑行业中的应用而言，高的机械稳定性是必需的。

因此，本发明的目的是避免上述缺点。特别地，应当提供不具有上述缺点或上述缺点的程度降低的多孔材料。所述多孔材料在通风状态下(即大气压力下)应具有低的导热性。此外，该多孔材料应同时具有高的孔隙率、低的密度和足够高的机械稳定性。

根据本发明，该目的通过一种制备多孔材料的方法而解决，所述方法至少包括以下步骤：

a)提供混合物(I)，其包含

(i)含有适于形成有机凝胶的组分的组合物(A)以及

(ii)溶剂(B)

b)在溶剂(B)的存在下使组合物(A)中的组分反应而形成凝胶，以及

c)干燥步骤b)中获得的凝胶，

其中组合物(A)包含催化剂体系(CS)，所述催化剂体系(CS)包含

-选自饱和或不饱和单羧酸的碱金属盐和碱土金属盐、铵盐、离子液体盐的催化剂组分(C1)以及

-作为催化剂组分(C2)的羧酸。

本发明的多孔材料优选为气凝胶或干凝胶。

优选的实施方案可见于权利要求书和说明书中。优选实施方案的组合并不超出本发明的范围。在下文中描述所使用组分的优选实施方案。