Органические ксерогели с пониженной плотностью на основе изоцианатов - RU2018107708A

1. Способ синтеза органического ксерогеля на основе изоцианатов, позволяющий избегать или уменьшать усадку геля во время стадии удаления растворителя, причем упомянутый способ включает по меньшей мере следующие этапы:

а) получение полиизоцианатной композиции, и

b) необязательное получение композиции, реагирующей с изоцианатными группами, и

c) необязательное получение по меньшей мере одного каталитического соединения, способствующего образованию полиуретана и/или полимочевины, и/или полиизоцианурата (тримеризация), и

d) получение органической нереакционноспособной (по отношению к изоцианатам) композиции растворителя, и

e) необязательное получение дополнительных добавок, и затем

f) объединение композиций/соединений а), d) и необязательно b), и/или с), и/или e) с образованием геля, содержащего пористую сшитую полиуретановую и/или полимочевинную, и/или полиизоциануратную сетку (с порами, заполненными растворителем, на этой стадии), где данная стадия называется стадией «гелеобразования», и затем

g) необязательное удаление непрореагировавших молекул, и затем

h) замену органического растворителя водой, и затем

i) сушку пористой сетки в докритических условиях с целью удаления воды и получения органического ксерогеля на основе изоцианатов (с порами, наполненными газом, например, воздухом).

2. Способ по п.1, дополнительно включающий после стадии гелеобразования стадию, на которой полученный гель представляет собой монолитный гель, который необязательно разрушают или измельчают до частиц, имеющих меньшие размеры.

3. Способ по п.2, дополнительно включающий после стадии гелеобразования стадию, на которой полученный монолитный гель или частицы подвергают старению.

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором полиизоцианатную композицию выбирают из органических изоцианатов, содержащих множество изоцианатных групп, включая алифатические изоцианаты, такие как гексаметилендиизоцианат, и более предпочтительно ароматические изоцианаты, такие как м- и п-фенилендиизоцианат, толуилен-2,4- и 2,6-диизоцианаты, дифенилметан-4,4'-диизоцианат.

5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором композицию, реагирующую с изоцианатными группами, выбирают из группы алифатических и ароматических моноаминовых/полиаминовых соединений, ароматических и алифатических простых полиэфирных и/или сложнополиэфирных одноатомных спиртов/многоатомных спиртов и их смесей, предпочтительно из простых полиэфиров, более предпочтительно из полиалкиленполиэфиров, имеющих среднюю номинальную гидроксильную функциональность от 1 до 8 и среднюю молекулярную массу 32-8000 г/моль.

6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором стадию объединения композиций/соединений а), d) и необязательно b), и/или с), и/или е) проводят путем смешивания смеси при температурах в диапазоне от примерно 10°С до примерно 100°С, предпочтительно от 15 до 30°С, а затем смесь оставляют стоять в течение определенного периода времени для образования геля.

7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором используемое каталитическое соединение (соединения) выбирают, по меньшей мере, из катализатора тримеризации, выбранного из гидроксидов и солей четвертичного аммония, гидроксидов щелочных металлов и щелочно-земельных металлов, алкоксидов и карбоксилатов, например ацетата калия и 2-этилгексаноата калия, некоторых третичных аминов и непредельных карбоксилатов металлов, например октаноата свинца и симметричных производных триазинов, а отношение ‘общее количество изоцианатных групп/реакционноспособные изоцианатные группы’ (индекс NCO) составляет >100, предпочтительно >200, более предпочтительно >300, и где полученный органический ксерогель на основе изоцианатов представляет собой полиизоциануратсодержащий (PIR) ксерогель.

8. Способ по любому из пп. 1-6, в котором используемое каталитическое соединение (соединения) выбирают по меньшей мере из полиуретанового катализатора, выбранного из алифатических и ароматических третичных аминов, таких как N,N-диметилциклогексиламин, металлоорганических соединений, особенно соединений олова, таких как октаноат олова и дибутилоловолаурат, солей щелочных металлов, а отношение ‘общее количество изоцианатных групп/реакционноспособные изоцианатные группы’ (индекс NCO) составляет меньше 200, предпочтительно в диапазоне 50-150, более предпочтительно в диапазоне 80-120, и где полученный органический ксерогель на основе изоцианатов представляет собой полиуретансодержащий (PUR) и/или полимочевиносодержащий ксерогель.

9. Способ по любому из пп. 1-8, в котором стадию сушки пористой сети в докритических условиях для удаления воды на стадии i) осуществляют путем естественной сушки при давлении окружающей среды/атмосферном давлении или сушки под вакуумом (пониженное давление), при комнатной температуре или при повышенной температуре в сушильном шкафу.

10. Способ по любому из пп. 1-9, в котором стадия замены органического гелеобразующего растворителя (если он не смешивается с водой) водой осуществляется в две стадии путем первой замены несмешивающегося с водой органического гелеобразующего растворителя смешивающимся с водой растворителем с последующей второй заменой растворителя водой.

11. Способ по любому из пп.1-10, в котором используемые органические растворители выбраны из углеводородов, простых диалкиловых эфиров, простых циклических эфиров, кетонов, алкилалканоатов, алифатических и циклоалифатических гидрофторуглеродов, гидрохлорфторуглеродов, хлорфторуглеродов, гидрохлоруглеродов, галогенированных ароматических соединений и фторсодержащих простых эфиров и смесей таких соединений.

12. Способ по любому из пп.1-11, в котором способ синтеза дополнительно включает после стадии гелеобразования стадию добавления одной или нескольких функционализирующих молекул, необязательно растворенных в органическом растворителе, причем упомянутые функционализирующие молекулы имеют по меньшей мере одну реакционноспособную группу (А), способную связываться с пористой поверхностью пористой сетки (путем реакции с остаточными реакционноспособными группами (В), находящимися на поверхности пор) и по меньшей мере одну функциональную группу (С), способную обеспечить пористую сетку желаемой функционализацией.

13. Применение органического ксерогеля на основе изоцианатов по любому из пп. 1-12 как такового, и/или для получения пенопластов, и/или для комбинирования с наполнителями, и/или для изготовления композиционных материалов для достижения улучшенных теплоизоляционных и/или акустических изоляционных свойств, улучшенной огнестойкости, водонепроницаемых свойств и/или улучшенной механической прочности.