包含氣凝膠的聚氨酯復(fù)合材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料，其包含納米多孔顆粒和由至少一種異氰酸酯及至少一種聚合物P組成的至少一種粘合劑，所述聚合物P選自聚乙烯胺、聚(甲基)丙烯酸或酯、聚乙烯醇、聚乙烯硫醇及其混合物，其中，基于納米多孔顆粒的量計，所述至少一種粘合劑是以0.1至20wt％的量使用。本發(fā)明還涉及一種用于制備這種復(fù)合材料的組合物、涉及用于制備這種復(fù)合材料的方法、涉及包含所述復(fù)合材料的成形制品，并且涉及所述復(fù)合材料用于熱絕緣和/或聲絕緣的用途。
【專利說明】包含氣凝膠的聚氨酯復(fù)合材料


【發(fā)明內(nèi)容】

[0001] 本發(fā)明涉及一種包含納米多孔顆粒一更具體而言是氣凝膠一和至少一種粘 合劑的復(fù)合材料，涉及用于制備所述復(fù)合材料的方法及組合物，以及涉及所述復(fù)合材料的 用途。
[0002] 氣凝膠和微粉硅膠（aerosil)為高度多孔固體，因為其體積的主要部分由孔組 成。氣凝膠例如可基于硅酸鹽，也可基于塑料或碳。氣凝膠孔的直徑在納米范圍內(nèi)。由于 其高孔容，氣凝膠特別是可用作結(jié)合了優(yōu)異的絕緣性能和低密度的絕緣材料。氣凝膠最初 作為顆粒而存在，并且，可使用粘合劑通過例如擠壓進(jìn)行成形加工以形成板。
[0003] 氣凝膠在文獻(xiàn)中也被描述為以空氣作為分散介質(zhì)的凝膠。氣凝膠是通過干燥一種 合適的凝膠而得到的。本發(fā)明上下文中的氣凝膠還包含干凝膠和凍凝膠。氣凝膠的成型工 藝終止于溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變期間。一旦固體凝膠結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成，僅能通過粉碎（例如研磨） 來改變外部形式。
[0004] EP-A-0340707公開了具有良好的熱絕緣性能和足夠高的抗壓強(qiáng)度的密度為0. 1 至0. 4g/cm3的絕緣材料，該材料通過使用有機(jī)或無機(jī)粘合劑將二氧化娃氣凝膠顆粒粘附在 一起而得到。作為合適的無機(jī)粘合劑的實例，提及了水泥、石膏、石灰和水玻璃。
[0005]EP489319A2公開了基于二氧化硅氣凝膠和苯乙烯聚合物泡沫的泡沫復(fù)合材料。 US-A-6121336公開了通過摻入二氧化硅氣凝膠而改善聚氨酯泡沫材料的性能。DE4441567 A1公開了得自氣凝膠和無機(jī)粘合劑的復(fù)合材料，其中，所述氣凝膠顆粒具有小于0. 5mm的 粒徑。EP672635A1公開了得自二氧化硅氣凝膠和粘合劑的成形制品，其還額外地使用頁 硅酸鹽或粘土礦物。US-A-6143400公開了得自氣凝膠顆粒和粘合劑的復(fù)合材料，其使用直 徑小于0.5mm的氣凝膠顆粒。DE10533564A1公開了包含氣凝膠顆粒、粘合劑和纖維劑的 復(fù)合材料。W0 2007/011988A2公開了具有所謂的混合氣凝膠顆粒和粘合劑的組合物，其 中，所述氣凝膠顆?？膳c所述粘合劑形成共價鍵。
[0006]US2008/0287561A1公開了包含至少一種聚合物和至少一種氣凝膠的復(fù)合材料。 氣凝膠的表面具有一層涂層以防止所述聚合物滲入氣凝膠內(nèi)。US2008/0287561A1公開了 相對于整個復(fù)合材料，氣凝膠被認(rèn)為是不足的，這樣所述復(fù)合材料主要由粘合劑組成。
[0007] 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，制備此類成形制品通常需要使用高含量的粘合劑。此外，許多性能 特性，例如熱導(dǎo)率或斷裂強(qiáng)度仍需要改進(jìn)。成形制品的制備通常也存在問題。許多有機(jī)粘 合劑由于其高粘度而不能被使用。低粘度分散劑的使用通常需要用水性溶劑進(jìn)行過度的稀 釋，其缺點在于，由于氣凝膠表面未潤濕，分散劑中的粘合劑不與通常為疏水性的二氧化硅 氣凝膠顆粒發(fā)生任何結(jié)合。
[0008] 本發(fā)明的一個目的是提供將相對低的粘合劑含量與改進(jìn)的（即減小的）熱導(dǎo)率及 低密度相結(jié)合的復(fù)合材料。本發(fā)明的另一目的是獲得低粘合劑含量，從而實現(xiàn)復(fù)合材料的 特別低的燃燒載荷。所述復(fù)合材料應(yīng)進(jìn)一步包含一種特別有效的粘合劑，這樣即使由特別 少量的粘合劑也能得到特別良好的粘合性。所述復(fù)合材料還應(yīng)可以簡單的方式--例如通 過改善有機(jī)粘合劑的使用--而獲得。本發(fā)明的另一目的是提供具有至少部分開孔結(jié)構(gòu)的 復(fù)合材料且其因此為蒸汽可滲透的。
[0009] 本發(fā)明的這些目的是通過一種包含納米多孔顆粒和至少一種粘合劑的復(fù)合材料 而實現(xiàn)的，所述粘合劑由至少一種異氰酸酯和至少一種聚合物P組成，所述聚合物P選自聚 乙烯胺、聚（甲基）丙烯酸、聚（甲基）丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯硫醇及其混合物，其中， 所述至少一種粘合劑以〇.1至20wt%的量使用，基于納米多孔顆粒的量計。
[0010] 所述目的是通過一種用于制備本發(fā)明復(fù)合材料的組合物而進(jìn)一步實現(xiàn)的，所述組 合物包含納米多孔顆粒、至少一種異氰酸酯和至少一種選自聚乙烯胺、聚（甲基）丙烯酸、 聚（甲基）丙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯硫醇及其混合物的聚合物P。
[0011] 所述目的是通過一種用于制備本發(fā)明復(fù)合材料的方法而進(jìn)一步實現(xiàn)的，所述方法 包含混合所述納米多孔顆粒、所述至少一種異氰酸酯和所述至少一選自聚乙烯胺、聚（甲 基）丙烯酸、聚（甲基）丙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯硫醇及其混合物的聚合物P，通過反應(yīng)所 述至少一種異氰酸酯和所述至少一種聚合物P而交聯(lián)，以及將如此得到的物質(zhì)通過a)直接 進(jìn)行成形操作并任選地固化，或者b)造粒、儲存并根據(jù)需要或當(dāng)需要時進(jìn)行成形和任選地 固化。
[0012] 所述目的是通過一種成形制品（更具體而言是一種板材）--所述成形制品是 自本發(fā)明的復(fù)合材料和至少一種其它泡沫材料，更特別地為聚氨酯和/或聚苯乙烯而形成 的一通過上面層壓有至少一層覆蓋層的本發(fā)明的復(fù)合材料形成的一種成形制品而進(jìn)一 步實現(xiàn)的，以及根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合材料或根據(jù)本發(fā)明的成形制品用于熱絕緣和/或聲絕緣 的用途。
[0013] 在本發(fā)明的上下文中，除非另外指出，所用術(shù)語定義如下且所提及的參數(shù)如下測 定：
[0014]

【權(quán)利要求】
1. 一種復(fù)合材料，其包含納米多孔顆粒和至少一種粘合劑，所述粘合劑由至少一種 異氰酸酯和至少一種聚合物P構(gòu)成，所述聚合物P選自聚乙烯胺、聚（甲基）丙烯酸、聚 (甲基）丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯硫醇及其混合物，其中所述至少一種粘合劑以0. 1至 20wt%的量使用，基于納米多孔顆粒的量計。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合材料，其中所述納米多孔顆粒為粒狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述復(fù)合材料，其中所述聚合物P是水溶性的或水分散性的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3的任何一項所述的復(fù)合材料，其中所述至少一種異氰酸酯是由 至少一種異氰酸酯與至少一種包含Zerewitinow活性基團(tuán)的化合物形成的預(yù)聚物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述復(fù)合材料，其中所述包含Zerewitinow活性基團(tuán)的化合物為多 元醇和/或磺酸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述復(fù)合材料，其中所述多元醇為具有200至6000g/mol的分子量 的聚乙二醇和/或具有200至2000g/mol的分子量的烷基聚乙二醇。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6的任何一項所述的復(fù)合材料，其中所述至少一種異氰酸酯為水 可乳化的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7的任何一項所述的復(fù)合材料，其中所述納米多孔顆粒具有疏水 涂層。
9. 一種用于制備權(quán)利要求1至8的任何一項的復(fù)合材料的組合物，其包含納米多孔顆 粒、至少一種異氰酸酯和至少一種聚合物P，所述聚合物P選自聚乙烯胺、聚（甲基）丙烯 酸、聚（甲基）丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯硫醇及其混合物。
10. -種用于制備權(quán)利要求1至8的任何一項的復(fù)合材料的方法，其包含將所述納米多 孔顆粒、所述至少一種異氰酸酯和所述至少一種選自聚乙烯胺、聚（甲基）丙烯酸、聚（甲 基）丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯硫醇及其混合物的聚合物P混合，通過所述至少一種異氰 酸酯和所述至少一種聚合物P的反應(yīng)而交聯(lián)，并且將如此得到的物質(zhì)通過 a) 直接進(jìn)行成形操作并任選地固化，或者 b) 造粒、儲存并根據(jù)需要或者當(dāng)需要時進(jìn)行成形和任選地固化。
11. 一種成形制品，更特別地為一種板，其由權(quán)利要求1至8的任何一項的復(fù)合材料和 至少一種另外的泡沫--更特別地為聚氨酯和/或聚苯乙烯--而形成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述成形制品，其中所述至少一種另外的泡沫層壓在所述復(fù)合材 料上，或者所述至少一種另外的泡沫與所述復(fù)合材料混合。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述成形制品，其中至少一層外層層壓在所述復(fù)合材料上。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至8的任何一項的復(fù)合材料或者根據(jù)權(quán)利要求11至13的任何一 項的成形制品用于熱絕緣和/或聲絕緣的用途。
【文檔編號】C08K3/36GK104520365SQ201380041253
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月4日
【發(fā)明者】B·埃林, S·奧法特 申請人:巴斯夫歐洲公司