JP2022023135A - 多孔質材料の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】多孔質材料の製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、多孔質材料を製造する方法であって、有機ゲルの形成に適切な成分を含む組成物(A)と溶媒(B)とを含む混合物(I)を提供する工程、その溶媒(B)の存在下でその組成物(A)中の成分を反応させてゲルを形成する工程、及び工程(b)で得られたゲルを乾燥させる工程を少なくとも含む方法に関する。本発明によれば、その組成物(A)は、飽和又は不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される成分(C1)と、飽和又は不飽和カルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される成分(C2)とを含む触媒系(CS)を含み、その触媒系の成分としてカルボン酸を使用しない。本発明はさらに、このようにして得ることができる多孔質材料、及びその多孔質材料を断熱材料として使用する方法、及び真空断熱パネルにおいて、特に内部若しくは外部の断熱系において使用する方法、及びまた水タンク若しくは製氷機の断熱系において使用する方法に関する。
Description
本発明は、多孔質材料を製造する方法であって、有機ゲルの形成に適切な成分を含む組成物(A)と溶媒(B)とを含む混合物(I)を提供する工程、その溶媒(B)の存在下でその組成物(A)中の成分を反応させてゲルを形成する工程、及び工程(b)で得られたゲルを乾燥させる工程を少なくとも含む方法に関する。本発明によれば、その組成物(A)は、飽和又は不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される成分(C1)と、飽和又は不飽和カルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される成分(C2)とを含む触媒系(CS)を含み、その触媒系の成分としてカルボン酸を使用しない。本発明はさらに、このようにして得ることができる多孔質材料、及びその多孔質材料を断熱材料として使用する方法、及び真空断熱パネルにおいて、特に内部若しくは外部の断熱系において使用する方法、及びまた水タンク若しくは製氷機の断熱系において使用する方法に関する。
数ミクロン又はそれよりも顕著に小さい寸法範囲の細孔と、少なくとも70%の高い空隙率を有する例えばポリマー発泡体のような多孔質材料は、理論的に考察して特に優れた断熱体である。
平均細孔径が小さいこのような多孔質材料は、例えば、ゾルゲル法及びそれに続く乾燥で製造される有機エアロゲル又はキセロゲルの形態となりうる。ゾルゲル法では、反応性有機ゲル前駆体をベースとするゾルがまず生成され、次いでそのゾルが架橋反応によりゲル化されて、ゲルが形成される。そのゲルから多孔質材料を、例えばエアロゲルを得るためには、液体を除去する必要がある。この工程は、以下簡略化のため乾燥とも称する。
WO95/02009には、真空断熱の分野での用途が特に適切なイソシアネートベースのキセロゲルが開示されている。この文献にはまた、キセロゲルを生成するためのゾルゲルをベースとする方法が開示されており、この方法では既知の、とりわけ芳香族のポリイソシアネートと非反応性溶媒とが使用される。活性水素原子を有するさらなる化合物として、脂肪族又は芳香族のポリアミン又はポリオールが使用される。この文献に開示されている例には、ポリイソシアネートをジアミノジエチルトルエンと反応させる例が含まれている。開示されているキセロゲルは、一般に約50μmの平均細孔寸法を有する。ある例では、10μmの平均細孔径があげられている。
WO2008/138978には、30~90質量%の少なくとも一種の多官能性イソシアネートと10~70質量%の少なくとも一種の多官能性芳香族アミンを含み、体積平均細孔径が5ミクロン以下であるキセロゲルが開示されている。
WO2011/069959、WO2012/000917及びWO2012/059388には、多官能性イソシアネート及び多官能性芳香族アミンをベースとする多孔質材料が記載されており、このアミン成分は、多官能性置換芳香族アミンを含む。記載された多孔質材料は、イソシアネートを所望量のアミンと、イソシアネートに対し不活性の溶媒中で反応させることによって生成される。触媒の使用は、WO2012/000917及びWO2012/059388により、既知である。
ヨーロッパ特許出願EP15160445.1には、多孔質材料の製造方法が開示されている。この方法は、少なくとも、有機ゲルの形成に適切な成分を含む組成物(A)と溶媒(B)とを含む混合物(I)を提供し、溶媒(B)の存在下で組成物(A)中の成分を反応させてゲルを形成し、工程b)で得られたゲルを乾燥させる。この組成物(A)は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属、アンモニウム、飽和又は不飽和モノカルボン酸のイオン液体塩からなる群から選択される触媒成分(C1)と、触媒成分(C2)としてのカルボン酸を含む触媒系(CS)を含む。EP15160445.1はさらに、このようにして得ることができる多孔質材料と、その多孔質材料の断熱材料としての使用方法に関する。
しかし、その材料の特性、特に、ポリ尿素をベースとする既知の多孔質材料の機械的安定性及び/又は圧縮強度、並びに熱伝導率は、全ての用途で十分ではない。特に、通気状態での熱伝導率は、十分に低くはない。連続気泡材料の場合、通気状態は空気の周囲圧力下の状態であり、硬質ポリウレタンフォームのような部分的又は完全に独立気泡の材料の場合、エージング後にのみ、気泡ガスが徐々に完全に置き換えられた後、この状態に達する。
従来技術より既知の、イソシアネートとアミンをベースとする配合物に関連した特定の問題は、混合不良である。混合不良はイソシアネート基とアミノ基との間の高い反応速度の結果として発生するが、これは完全な混合のかなり前にゲル化反応が既に進行してしまっているためである。混合不良は、不均質で不十分な材料特性を有する多孔質材料をもたらす。
特に建築分野の用途では、高い機械的安定性が必要である。
従って、本発明の目的は、上記欠点を回避することである。特に、上記欠点を有しない、又はそれら欠点を軽減された程度でしか有しない多孔質材料が提供されなければならない。多孔質材料は、通気状態、すなわち周囲圧力で低い熱伝導率を有するべきである。さらに、多孔質材料は同時に、高い空隙率、低密度及び十分に高い機械的安定性を有するべきである。
本発明によれば、この目的は、多孔質材料を製造する方法であって、
a)混合物であって、
(i)有機ゲルの形成に適切な成分を含む組成物(A)及び
(ii)溶媒(B)
を含む混合物(I)を提供する工程、
b)溶媒(B)の存在下で組成物(A)中の成分を反応させてゲルを形成する工程、及び
c)工程b)で得られたゲルを乾燥させる工程
を少なくとも含み、
この組成物(A)が、
- 飽和又は不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される成分(C1)、
- 飽和又は不飽和カルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される成分(C2)
を含む触媒系(CS)を含み、
且つカルボン酸を触媒系の成分として使用しない方法によって、解決される。
a)混合物であって、
(i)有機ゲルの形成に適切な成分を含む組成物(A)及び
(ii)溶媒(B)
を含む混合物(I)を提供する工程、
b)溶媒(B)の存在下で組成物(A)中の成分を反応させてゲルを形成する工程、及び
c)工程b)で得られたゲルを乾燥させる工程
を少なくとも含み、
この組成物(A)が、
- 飽和又は不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される成分(C1)、
- 飽和又は不飽和カルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される成分(C2)
を含む触媒系(CS)を含み、
且つカルボン酸を触媒系の成分として使用しない方法によって、解決される。
本発明の多孔質材料は、好ましくはエアロゲル又はキセロゲルである。
好ましい実施形態は、特許請求の範囲と明細書中に見出される。好ましい実施形態の組み合わせは、本発明の範囲を逸脱するものではない。使用される成分の好ましい実施形態を、以下に記述する。
本発明によれば、多孔質材料を製造する方法において、有機ゲルの形成に適切な成分を含む組成物(A)と溶媒(B)とを含む混合物(I)が、工程a)で提供される。組成物(A)は、飽和又は不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される成分(C1)と、飽和又は不飽和カルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される成分(C2)とを含む触媒系(CS)を含む。本発明によれば、触媒系の成分としてカルボン酸を使用しない。
工程b)によれば、組成物(A)中の成分を溶媒(B)の存在下で反応させてゲルを形成する。次いで、そのゲルを本発明の方法の工程c)に従って乾燥させる。
本発明によれば、触媒系(CS)の成分としてカルボン酸を使用しない。好ましくは、組成物(A)はカルボン酸を含有しない。さらに好ましくは、溶媒(B)はカルボン酸を含有しない。さらなる実施形態によれば、混合物(I)はカルボン酸を含有しない。
本発明による方法の間にカルボン酸が形成される場合、形成されるカルボン酸の量は、典型的には、反応物の質量を基準にして1質量%未満である。
本発明によれば、触媒成分の高い溶解性により、方法が改善される。上記に開示した方法は、改善された特性、特に改善された圧縮強度及び低い熱伝導率を有する多孔質材料をもたらす。
組成物(A)は、以下において成分(a0)とも表す触媒系(CS)を含む。触媒系(CS)は触媒成分(C1)及び(C2)を含む。触媒成分(C1)は、飽和又は不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される。好ましくは、触媒成分(C1)は、飽和又は不飽和モノカルボン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される。原則的には、飽和又は不飽和カルボン酸の、特にジカルボン酸又はモノカルボン酸の、好ましくはモノカルボン酸の任意のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩を、本発明の関連において使用することができる。本発明の関連において、飽和又は不飽和カルボン酸の2つ以上のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩の混合物を使用することも可能である。
好ましくは、触媒成分(C1)は、1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択され、より好ましくは、触媒成分(C1)は、1~15個の炭素原子を、より好ましくは1~12個の炭素原子を、さらに好ましくは2~8個の炭素原子を、特に好ましくは2~6個の炭素原子を有する直鎖状の飽和又は不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される。特に好ましくは、触媒成分(C1)は、1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩からなる群から選択され、特に、触媒成分(C1)は、1~12個の炭素原子を、より好ましくは2~8個の炭素原子を有する直鎖状の飽和又は不飽和モノカルボン酸のアルカリ金属塩からなる群から選択される。
1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩を、触媒系(CS)中の触媒成分として触媒成分(C2)と組み合わせて使用することにより、多孔質材料に改善された圧縮強度がもたらされることが見出された。本発明の関連において、1~12個の、好ましくは2~8個の炭素原子を有する飽和又は不飽和モノカルボン酸の、特に1~12個、好ましくは2~8個の炭素原子を有する直鎖状の飽和及び不飽和モノカルボン酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩を、使用することが好ましい。適切な塩は、例えば、それぞれのモノカルボン酸のナトリウム塩、カリウム塩、又はカルシウム塩である。適切な塩として、例えばギ酸ナトリウム又はギ酸カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸セシウム又は酢酸カリウム、プロピオン酸ナトリウム又はプロピオン酸カリウム、ブタン酸ナトリウム又はブタン酸カリウム、ペンタン酸ナトリウム又はペンタン酸カリウム、ヘキサン酸ナトリウム又はヘキサン酸カリウム、ソルビン酸ナトリウム又はソルビン酸カリウム、ヘプタン酸ナトリウム又はヘプタン酸カリウム、オクタン酸ナトリウム又はオクタン酸カリウム、ナトリウムオクトエート又はカリウムオクトエート、ノナン酸ナトリウム又はノナン酸カリウム、デカン酸ナトリウム又はデカン酸カリウム、ウンデカン酸ナトリウム又はウンデカン酸カリウム、ドデカン酸ナトリウム又はドデカン酸カリウム、トリデカン酸ナトリウム又はトリデカン酸カリウム、テトラデカン酸ナトリウム又はテトラデカン酸カリウム、ペンタデカン酸ナトリウム又はペンタデカン酸カリウム、ヘキサデカン酸ナトリウム又はヘキサデカン酸カリウム、ヘプタデカン酸ナトリウム又はヘプタデカン酸カリウム、オクタデカン酸ナトリウム又はオクタデカン酸カリウム、ノナデカン酸ナトリウム又はノナデカン酸カリウム、エイコサン酸ナトリウム又はエイコサン酸カリウム、及びそれらの分岐状の及びまた不飽和の異性体が挙げられる。適切な塩として、例えばトリフルオロ酢酸ナトリウム又はトリフルオロ酢酸カリウム、トリクロロ酢酸ナトリウム又はトリクロロ酢酸カリウム、クロロ酢酸ナトリウム又はクロロ酢酸カリウム、ジクロロ酢酸ナトリウム又はジクロロ酢酸カリウム、トリクロロ酢酸ナトリウム又はトリクロロ酢酸カリウム、アジピン酸ナトリウム又はアジピン酸カリウム、安息香酸カリウム、安息香酸ナトリウムが挙げられる。好ましくは、例えばソルビン酸ナトリウム又はソルビン酸カリウムである。
よって、さらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において触媒成分(C1)は、1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される。
触媒系(CS)は、飽和又は不飽和カルボン酸の、好ましくはモノカルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される成分(C2)をさらに含む。原則的には、飽和又は不飽和カルボン酸の、例えば特にジカルボン酸又はモノカルボン酸の、好ましくはモノカルボン酸の任意のアンモニウム塩を、本発明の関連において使用することができる。本発明によれば、飽和又は不飽和カルボン酸の2つ以上のアンモニウム塩を、特に飽和又は不飽和モノカルボン酸の2つ以上のアンモニウム塩を使用することも可能である。
好ましくは、アンモニウム塩は、アンモニウム(NH4
+)、トリアルキルアンモニウム(NR3H+)、ジアルキルアンモニウム(NR2H2
+)、アルキルアンモニウム(NRH3
+)、(NR4
+)からなる群から選択され、そのRは、環状であることができ、-OH基及び-SH基などの官能基を含むことができる飽和及び不飽和炭化水素から選択される。さらに、ジフェニルウロニウム又はテトラメチルグアニジニウムなどのウロニウムイオン又はグアニジニウムイオンを使用してもよい。特に適切なのは、アンモニウム塩、トリエチルアンモニウム塩、テトラメチルピペリジニウム塩、ジフェニルウロニウム塩及びテトラメチルグアニジニウム塩の群から選択されるアンモニウム塩である。
好ましくは、1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のアンモニウム塩を使用する。好ましくは1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和モノカルボン酸のアンモニウム塩、より好ましくは1~12個の炭素原子を有する飽和又は不飽和モノカルボン酸のアンモニウム塩、例えば1~8個又は2~8個の炭素原子を有する飽和、不飽和又は芳香族モノカルボン酸のアンモニウム塩、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ソルビン酸、ヘプタン酸、安息香酸、エチルヘキサン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、ノナデカン酸、エイコサン酸のアンモニウム塩、第一級アンモニウム塩、第二級アンモニウム塩、第三級アンモニウム塩又は第四級アンモニウム塩、及びそれらの分岐状の及びまた不飽和の異性体を使用する。トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸、クロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、アジピン酸、安息香酸のアンモニウム塩、第一級アンモニウム塩、第二級アンモニウム塩、第三級アンモニウム塩又は第四級アンモニウム塩が好ましい。特に、本発明の関連において、アンモニウムアセテート、アンモニウムエチルヘキサノエート又はアンモニウムソルベート、モノアルキルアンモニウムアセテート、モノアルキルアンモニウムエチルヘキサノエート又はモノアルキルアンモニウムソルベート、ジアルキルアンモニウムアセテート、ジアルキルアンモニウムエチルヘキサノエート又はジアルキルアンモニウムソルベート、トリアルキルアンモニウムアセテート、トリアルキルアンモニウムエチルヘキサノエート又はトリアルキルアンモニウムソルベート、テトラアルキルアンモニウムアセテート、テトラアルキルアンモニウムエチルヘキサノエート又はテトラアルキルアンモニウムソルベートを使用することができる。特に、アンモニウムアセテート、アンモニウムエチルヘキサノエート又はアンモニウムソルベート、トリブチルアンモニウムアセテート、トリブチルアンモニウムエチルヘキサノエート又はトリブチルアンモニウムソルベート、テトラブチルアンモニウムアセテート、テトラブチルアンモニウムエチルヘキサノエート又はテトラブチルアンモニウムソルベート、ピペリジニウムアセテート、ピペリジニウムエチルヘキサノエート、ピペリジニウムソルベート、ウロニウミウムアセテート(uroniumium acetate)、ウロニウムエチルヘキサノエート、ウロニウムソルベート、グアニジニウムアセテート、グアニジニウムエチルヘキサノエート、グアニジニウムソルベートが使用できる。
よって、さらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において触媒成分(C2)は、1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される。
さらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、触媒成分(C1)は1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のカリウム塩からなる群から選択され、且つ触媒成分(C2)は1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される。
さらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、触媒成分(C1)は1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和モノカルボン酸のカリウム塩からなる群から選択され、且つ触媒成分(C2)は1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和モノカルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される。
好ましくは、触媒成分(C1)は、1~20個の、好ましくは1~12個の、より好ましくは2~8個の炭素原子を有する飽和又は不飽和モノカルボン酸のカリウム塩からなる群から選択され、触媒成分(C2)は、アンモニウムアセテート、アンモニウムエチルヘキサノエート、アンモニウムソルベート又はアンモニウムオクタノエートからなる群から選択される。より好ましくは、酢酸カリウム、ソルビン酸カリウム又はカリウムエチルヘバノエート(potassium ethylhevanoate)が触媒成分(C1)として使用され、触媒成分(C2)はアンモニウムアセテート、アンモニウムエチルヘキサノエート、アンモニウムソルベート又はアンモニウムオクタノエートからなる群から選択される。
使用する触媒系(CS)の量は、広範囲で変化し得る。適切な量は、例えば、いずれの場合も組成物(A)の合計質量を基準として、0.1~30質量%の範囲、好ましくは1~20質量%の、より好ましくは2~10質量%の範囲である。
よって、さらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、触媒系(CS)は組成物(A)中に組成物(A)の合計質量を基準として、0.1~30質量%の範囲の量で存在する。
よってさらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、触媒系(CS)は触媒成分(C1)及び(C2)を1:20から20:1の範囲の比で、好ましくは10から10:1の範囲の比で、より好ましくは1:8から8:1の範囲の比で含む。
組成物(A)は、有機ゲルの形成に適切な成分を含む任意の組成物でよい。組成物(A)は触媒系(CS)を含む。好ましくは、組成物(A)は、成分(a1)として少なくとも1種の多官能性イソシアネートを、及び場合によりさらなる成分をさらに含む。
よってさらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、組成物(A)は成分(a1)として少なくとも1種の多官能性イソシアネートを含む。
組成物(A)は、多官能性イソシアネートと反応する成分、1種以上の触媒及び任意に水などのさらなる成分も含んでよい。好ましくは、組成物(A)は、成分(a1)として少なくとも1種の多官能性イソシアネート、及び成分(a2)として少なくとも1種の芳香族アミンを含むものであって、任意に成分(a3)として水、及び任意に成分(a4)として少なくとも1種の触媒を含む。
従ってさらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、組成物(A)は、成分(a1)として少なくとも1種の多官能性イソシアネート、及び成分(a2)として少なくとも1種の芳香族アミンを含むものであって、任意に成分(a3)として水、及び任意に成分(a4)として少なくとも1種のさらなる触媒を含む。
多官能性イソシアネート(a1)は、以下、成分(a1)と総称する。同様に、芳香族アミン(a2)は、以下、成分(a2)と総称する。上述のモノマー成分が、反応した形態で多孔質材料中に存在することは、当業者にとって明白であろう。
本発明の目的のため、化合物の官能価は、1分子当たりの反応性基の数である。モノマー成分(a1)の場合、官能価は1分子当たりのイソシアネート基の数である。モノマー成分(a2)のアミノ基の場合、官能価は、1分子当たりの反応性アミノ基の数である。多官能性化合物の官能価は少なくとも2である。
異なる官能価を有する化合物の混合物が成分(a1)又は(a2)として使用される場合、各成分の官能価は各場合とも、個々の化合物の官能価の数平均により与えられる。多官能性化合物は1分子当たり、上述の官能基のうち少なくとも2つを含む。
本発明の目的に関し、キセロゲルは、液相の臨界温度未満及び臨界圧力未満(「亜臨界状態(subcritical conditions)」)で乾燥させることにより、ゲルから液相を除去するゾルゲル法によって生成された多孔質材料である。エアロゲルは、超臨界状態(supercritical condition)下でゲルから液相を除去するゾルゲル法によって生成された多孔質材料である。
組成物(A)は、好ましくは、少なくとも1つのモノオール(am)をさらに含む。原則的には、本発明との関連では任意のモノオールを使用することができる。本発明によれば、組成物(A)は、2つ以上のモノオールを含むことも可能である。モノオールは分岐状又は直鎖状であり得る。第一級、第二級又は第三級アルコールは、本発明によれば適切である。好ましくは、モノオール(am)は直鎖アルコール、より好ましくは直鎖第一級アルコールである。モノオールは、本発明との関連において、脂肪族モノオール又は芳香族モノオールであり得る。さらに、モノオールは、本発明による方法の条件下で他の成分と反応しない限り、さらなる官能基を含有することも可能である。モノオールは、例えばC-C-二重結合又はC-C三重結合を含有してもよい。モノオールは、例えばハロゲン化モノオール、特にポリフルオロ化モノオール又はペルフルオロ化モノオールなどのフルオロ化モノオールであり得る。
従ってさらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、組成物(A)は少なくとも1つのモノオール(am)を含む。
本発明の関連において、モノオールはまた、アリルアルコール、アルキルフェノール又はプロパルギルアルコールから選択されてもよい。さらに、本発明との関連において、脂肪アルコールアルコキシレート、オキソアルコールアルコキシレート、又はアルキルフェノールアルコキシレートなどのアルコキシレートを使用することができる。
さらなる好ましい実施形態によれば、モノオールは、1~20個の炭素原子を有する脂肪族又は芳香族モノオールから選択される。従って、さらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、モノオールは1~20個の炭素原子を有する脂肪族モノオール及び1~20個の炭素原子を有する芳香族モノオールからなる群から選択される。
適切な第一級アルコールは、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、n-ブタノール、n-ペンタノール、n-ヘキサノール、n-ヘプタノール、n-オクタノール、n-ノナノール、n-デカノール、n-ドデカノール、n-テトラデカノール、n-ヘキサデカノール、n-オクタデカノール及びn-エイコサノールなどの直鎖アルコールである。適切な分岐第一級アルコールは、例えばイソブタノール、イソペンタノール、イソヘキサノール、イソオクタノール、イソステアリルアルコール及びイソパルミチルアルコール、2-エチルヘキシルアルコール、3-n-プロピルヘプチルアルコール、2-n-プロピルヘプチルアルコール、及び3-イソプロピルヘプチルアルコールである。
適切な第二級アルコールは、例えば、イソプロパノール、sec-ブタノール、sec-ペンタノール(ペンタン-2-オール)、ペンタン-3-オール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、sec-ヘキサノール(ヘキサン-2-オール)、ヘキサン-3-オール、sec-ヘプタノール(ヘプタン-2-オール)、ヘプタン-3-オール、sec-デカノール及びデカン-3-オールである。
適切な第三級アルコールの例は、tert-ブタノール及びtert-アミルアルコールである。
一般に、組成物(A)中に存在するモノオールの量は広範囲で変動できる。好ましくは、モノオールは、組成物(A)中に、組成物(A)を基準にして0.1~30質量%の量で、より好ましくは組成物(A)を基準にして0.5~25質量%の量で、特に組成物(A)を基準にして1.0~22質量%の量で、例えば組成物(A)を基準にして1.5~20質量%の量で存在する。
よってさらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、モノオールは組成物(A)中に組成物(A)を基準にして0.1~30質量%の量で存在する。
組成物(A)は、例えば難燃剤などのさらなる成分を含むことができる。任意に、組成物(A)は、リンと、イソシアネートに対して反応性である少なくとも1つの官能基とを含む少なくとも1つの化合物(af)を含む。本発明によれば、リンは化合物(af)中に、リンを含む官能基の形態で、又は分子の任意の他の部分、例えば分子の骨格中に存在し得る。化合物(af)は、イソシアネートに対して反応性である少なくとも1つの官能基をさらに含む。化合物(af)は、イソシアネートに対して反応性である2つ以上の官能基を、特にイソシアネートに対して反応性である2つの基を含んでもよい。
よって、さらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、組成物(A)は、リンと、イソシアネートに対して反応性である少なくとも1つの官能基とを含む少なくとも1つの化合物(af)を含む。さらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、化合物(af)はリンと、イソシアネートに対して反応性である少なくとも2つの官能基とを含む。
典型的には、本発明によれば、化合物(af)は、多孔質材料中のリン含有量が1~5質量%の範囲となる量で使用する。
別の実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、化合物(af)はリンを含む少なくとも1つの官能基を含む。
イソシアネートに対して反応性である適切な官能基は、例えば、ヒドロキシル基又はアミン基である。本発明の関連において、組成物(A)が2つ以上の異なる化合物(af)を含むことも可能である。組成物(A)は、例えばリンと、イソシアネートに対して反応性である少なくとも1つの官能基とを含む1つの化合物(af)、及び、リンと、イソシアネートに対して反応性である少なくとも2つの官能基とを含む第二の化合物(af)を含んでもよい。
リンを含む適切な官能基は、当業者に既知である。リンを含む官能基は、例えばホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート、ホスファイト(phosphites)、ホスホナイト(phosphonites)、ホスフィナイト(phosphinites)及びホスフィンオキシドからなる群から選択してよい。よって、さらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、化合物(af)は、ホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート、ホスファイト、ホスホナイト、ホスフィナイト及びホスフィンオキシドからなる群から選択されるリンを含む少なくとも1つの官能基を含む。
組成物(A)は、有機ゲルの形成に適切な成分を適切な量で含む。組成物(A)は、成分(a0)として触媒系(CS)を含む。その反応は例えば、いずれの場合も成分(a0)から(a4)の合計質量を基準として、成分(a0)として0.1~30質量%の触媒系(CS)、25~94.9質量%の成分(a1)、0.1~30質量%の成分(a2)、0~15質量%の水及び0~29.9質量%の成分(a4)を使用して実施する。成分(a0)から(a4)の該質量%は、合計すると100質量%である。
その反応は好ましくは、いずれの場合も成分(a0)から(a4)の合計質量を基準として、35~93.8質量%の、特に40~92.6質量%の成分(a1)、0.2~25質量%の、特に0.4~23質量%の成分(a2)、0.01~10質量%の、特に0.1~9質量%の水及び0.1~30質量%の、特に1~28質量%の成分(a4)を使用して実施する。成分(a0)から(a4)の該質量%は、合計すると100質量%である。
その反応は特に好ましくは、いずれの場合も成分(a0)から(a4)の合計質量を基準として、50~92.5質量%の、特に57~91.3質量%の成分(a1)、0.5~18質量%の、特に0.7~16質量%の成分(a2)、0.01~8質量%の、特に0.1~6質量%の水及び2~24質量%の、特に3~21質量%の成分(a4)を使用して実施する。成分(a0)から(a4)の該質量%は、合計すると100質量%である。
上述の好ましい範囲内において、結果として生じるゲルは特に安定しており、後続の乾燥工程において、収縮しないか、又はわずかに収縮するのみである。
成分(a1)
本発明の工程では、好ましくは、少なくとも1種の多官能性イソシアネートを成分(a1)として反応させる。
本発明の工程では、好ましくは、少なくとも1種の多官能性イソシアネートを成分(a1)として反応させる。
好ましくは、使用する成分(a1)の量は、少なくとも35質量%、特に少なくとも40質量%、特に好ましくは少なくとも45質量%、とりわけ少なくとも57質量%である。好ましくは、使用する成分(a1)の量は、いずれの場合も成分(a0)から(a4)の合計質量を基準として最大で93.8質量%、特に最大で92.6質量%、特に好ましくは最大で92.5質量%、とりわけ最大で91.3質量%である。
可能な多官能性イソシアネートは、芳香族、脂肪族、脂環式及び/又は芳香脂肪族(araliphatic)イソシアネートである。このような多官能性イソシアネートはそれ自体が既知であるか、それ自体既知の手法で製造することができる。多官能性イソシアネートは、また、特に、混合物として使用することができ、その結果、この場合の成分(a1)は、各種の多官能性イソシアネートを含むものとなる。モノマー構成単位(a1)(monomer building block)として可能な多官能性イソシアネートは、モノマー成分1分子当たり、2つ(以下、ジイソシアネートと称する)又は2つを超えるイソシアネート基を有する。
特に適切な多官能性イソシアネートは、ジフェニルメタン2,2‘-、2,4‘-及び/又は4,4‘-ジイソシアネート(MDI)、ナフチレン1,5-ジイソシアネート(NDI)、トリレン2,4-及び/又は2,6-ジイソシアネート(TDI)、3,3‘-ジメチルビフェニルジイソシアネート、1,2-ジフェニルエタンジイソシアネート及び/又はp-フェニレンジイソシアネート(PPDI)、トリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、ヘプタメチレン及び/又はオクタメチレンジイソシアネート、2-メチルペンタメチレン1,5-ジイソシアネート、2-エチルブチレン1,4-ジイソシアネート、ペンタメチレン1,5-ジイソシアネート、ブチレン1,4-ジイソシアネート、1-イソシアナト-3,3,5-トリメチル-5-イソシアナトメチルシクロヘキサン(イソホロンジイソシアネート、IPDI)、1,4-及び/又は1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(HXDI)、シクロヘキサン1,4-ジイソシアネート、1-メチルシクロヘキサン2,4-及び/又は2,6-ジイソシアネート及びジシクロヘキシルメタン4,4’-,2,4’-及び/又は2,2’-ジイソシアネートである。
多官能性イソシアネート(a1)として、芳香族イソシアネートが好ましい。特に好ましい成分(a1)の多官能性イソシアネートは以下の実施形態である:
i)トリレンジイソシアネート(TDI)、特に2,4-TDI又は2,6-TDI、又は2,4-TDIと2,6-TDIの混合物、をベースとする多官能性イソシアネート;
ii)ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、特に2,2‘-MDI若しくは2,4‘-MDI若しくは4,4‘-MDI若しくはポリフェニルポリメチレンイソシアネートとも称されるオリゴマーMDI、又は上述のジフェニルメタンジイソシアネートの2つ若しくは3つの混合物、又はMDIの製造の際に得られる粗製MDI、又はMDIのオリゴマーの少なくとも1種と上述の低分子量MDI誘導体の少なくとも1種との混合物、をベースとする多官能性イソシアネート;
iii)実施形態i)による芳香族イソシアネートの少なくとも1種と実施形態ii)による芳香族イソシアネートの少なくとも1種との混合物。
i)トリレンジイソシアネート(TDI)、特に2,4-TDI又は2,6-TDI、又は2,4-TDIと2,6-TDIの混合物、をベースとする多官能性イソシアネート;
ii)ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、特に2,2‘-MDI若しくは2,4‘-MDI若しくは4,4‘-MDI若しくはポリフェニルポリメチレンイソシアネートとも称されるオリゴマーMDI、又は上述のジフェニルメタンジイソシアネートの2つ若しくは3つの混合物、又はMDIの製造の際に得られる粗製MDI、又はMDIのオリゴマーの少なくとも1種と上述の低分子量MDI誘導体の少なくとも1種との混合物、をベースとする多官能性イソシアネート;
iii)実施形態i)による芳香族イソシアネートの少なくとも1種と実施形態ii)による芳香族イソシアネートの少なくとも1種との混合物。
オリゴマージフェニルメタンジイソシアネートは、多官能性イソシアネートとして特に好ましい。オリゴマージフェニルメタンジイソシアネート(以下、オリゴマーMDIと称する)は、1つのオリゴマー縮合生成物又は複数のオリゴマー縮合生成物の混合物であり、よってジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)の1つ/複数の誘導体である。多官能性イソシアネートは、好ましくは、モノマー芳香族ジイソシアネートとオリゴマーMDIとの混合物から構成されることもできる。
オリゴマーMDIは、複数の環を有し、官能価が2を超える、特に3又は4又は5のMDIの1つ以上の縮合生成物を含む。オリゴマーMDIは既知であり、しばしばポリフェニルポリメチレンイソシアネート又はポリマーMDIとも称される。オリゴマーMDIは通常、多様な官能価を有するMDIベースのイソシアネートの混合物から構成される。オリゴマーMDIは通常、モノマーMDIと混合して使用する。
オリゴマーMDIを含むイソシアネートの(平均)官能価は、約2.2~約5の、特に2.4~3.5の、特に2.5~3の範囲内で変動できる。多様な官能価を有するMDIベースの多官能性イソシアネートの、このような混合物は特に、MDIの製造の際に得られる粗製MDIである。
多官能性イソシアネート、又はMDIをベースとする複数種の多官能性イソシアネートの混合物は既知であり、例えばBASF Polyurethanes GmbHからLupranat(登録商標)の商品名で販売されている。
成分(a1)の官能価は、好ましくは少なくとも2、特に少なくとも2.2、及び特に好ましくは少なくとも2.5である。成分(a1)の官能価は、好ましくは、2.2~4であり、特に好ましくは2.5~3である。
成分(a1)中のイソシアネート基の含有量は、好ましくは5~10mmol/g、特に6~9mmol/g、特に好ましくは7~8.5mmol/gである。当業者にとって、mmol/gでのイソシアネート基の含有量とg/当量(equivalent)での当量(equivalent weight)とは逆数の関係を有していることは、既知である。イソシアネート基のmmol/gでの含有量は、ASTM D-5155-96Aに従う質量%の含有量から得ることができる。
好ましい一実施形態では、成分(a1)は、ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネート、ジフェニルメタン2,4’-ジイソシアネート、ジフェニルメタン2,2’-ジイソシアネート、及びオリゴマージフェニルメタンジイソシアネートから選択される、少なくとも1種の多官能性イソシアネートを含む。この好ましい実施形態において、成分(a1)は、特に好ましくは、オリゴマーフェニルメタンジイソシアネートを含み、官能価が少なくとも2.5である。
使用する成分(a1)の粘度は、広範囲で変動できる。成分(a1)は好ましくは、粘度が100~3000mPa.s、特に好ましくは200~2500mPa.sである。
成分(a2)
組成物(A)は、成分(a2)として少なくとも1種の芳香族アミンをさらに含むことができる。本発明のさらなる実施形態によれば、少なくとも1種の芳香族アミンを成分(a2)として反応させる。芳香族アミンは、単官能性アミン又は多官能性アミンである。
組成物(A)は、成分(a2)として少なくとも1種の芳香族アミンをさらに含むことができる。本発明のさらなる実施形態によれば、少なくとも1種の芳香族アミンを成分(a2)として反応させる。芳香族アミンは、単官能性アミン又は多官能性アミンである。
よってさらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、少なくとも1種の芳香族アミンは多官能性芳香族アミンである。
適切な単官能性アミンは、例えば、置換及び非置換アミノベンゼンであり、好ましくは1個又は2個のアルキル残基を有する置換アニリンの誘導体であり、例えば2,6-ジメチルアニリン、2,6-ジエチルアニリン、2,6-ジイソプロピルアニリン、又は2-エチル-6-イソプロピルアニリンである。
好ましくは、芳香族アミン(a2)は多官能性芳香族アミンである。さらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、少なくとも1種の芳香族アミンは多官能性芳香族アミンである。
本発明のさらなる実施形態によれば、好ましくは、一般式(I)
(式中、R1及びR2は同一であるか又は異なることができ、水素及び1~6個の炭素原子を有する直鎖又は分岐アルキル基から各々独立して選択され、全ての置換基Q1~Q5及びQ1’~Q5’は同一であるか又は異なり、水素、第一級アミノ基及び1~12個の炭素原子を有する直鎖又は分岐アルキル基から各々独立して選択され、このアルキル基はさらなる官能基を有することができ(一般式(I)を有する化合物が少なくとも2個の第一級アミノ基を含むことを条件とする)、Q1、Q3、及びQ5の少なくとも1つは第一級アミノ基であり、Q1’、Q3’、及びQ5’の少なくとも1つは第一級アミノ基である)を有する少なくとも1種の多官能性置換芳香族アミン(a2)を、溶媒(B)の存在下で成分(a2)として反応させる。
好ましい実施形態では、Q2、Q4、Q2’及びQ4’は、一般式(I)を有する化合物が、少なくとも1つの直鎖又は分岐アルキル基を有するように選択され、このアルキル基は、さらなる官能基を有することができ、芳香族環に結合している少なくとも1つの第一級アミノ基に関してα位に1~12個の炭素原子を有する。この場合の成分(a2)は、多官能性芳香族アミン(a2-s)を含む。
本発明の目的に関し、多官能性アミンは、イソシアネートに対して反応性であるアミノ基を、1分子当たり少なくとも2個有するアミンである。ここで、第一級アミノ基及び第二級アミノ基はイソシアネートに対して反応性であり、第一級アミノ基の反応性は、一般に第二級アミノ基の反応性よりも著しく高い。
使用する成分(a2)の量は、好ましくは少なくとも0.2質量%、特に少なくとも0.4質量%、特に好ましくは少なくとも0.7質量%、とりわけ少なくとも1質量%である。使用する成分(a2)の量は、いずれの場合も成分(a0)から(a4)の合計質量を基準として、好ましくは最大で25質量%、特に最大で23質量%、特に好ましくは最大で18質量%、とりわけ最大で16質量%である。
よってさらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、少なくとも1種の芳香族アミン(a2)は一般式(I)
(式中、R1及びR2は同一であるか又は異なることができ、水素及び1~6個の炭素原子を有する直鎖又は分岐アルキル基から各々独立して選択され、全ての置換基Q1~Q5及びQ1’~Q5’は同一であるか又は異なり、水素、第一級アミノ基及び1~12個の炭素原子を有する直鎖又は分岐アルキル基から各々独立して選択され、このアルキル基はさらなる官能基を有することができ(一般式(I)を有する化合物が少なくとも2個の第一級アミノ基を含むことを条件とする)、Q1、Q3、及びQ5の少なくとも1つは第一級アミノ基であり、Q1’、Q3’、及びQ5’の少なくとも1つは第一級アミノ基である)を有する。
別のさらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、組成物(A)は
(a0)0.1~30質量%の触媒系(CS)、
(a1)25~94.9質量%の少なくとも1種の多官能性イソシアネート、及び
(a2)0.1~30質量%の少なくとも1種の多官能性芳香族アミンであって、一般式I
(式中、R1及びR2は同一であるか又は異なることができ、水素及び1~6個の炭素原子を有する直鎖又は分岐アルキル基から各々独立して選択され、全ての置換基Q1~Q5及びQ1’~Q5’は同一であるか又は異なり、水素、第一級アミノ基及び1~12個の炭素原子を有する直鎖又は分岐アルキル基から各々独立して選択され、このアルキル基はさらなる官能基を有することができ(一般式(I)を有する化合物が少なくとも2個の第一級アミノ基を含むことを条件とする)、Q1、Q3、及びQ5の少なくとも1つは第一級アミノ基であり、Q1’、Q3’、及びQ5’の少なくとも1つは第一級アミノ基である)を有する多官能性芳香族アミン、
(a3)0~15質量%の水、及び
(a4)0~29.9質量%の少なくとも1種のさらなる触媒
を含み、
該質量%は、いずれの場合も成分(a0)から(a4)の合計質量を基準とし、成分(a0)から(a4)の質量%は、合計すると100質量%であり、
成分(a0)及び(a4)の総計は、成分(a0)から(a4)の合計質量を基準として、0.1~30質量%の範囲内である。
(a0)0.1~30質量%の触媒系(CS)、
(a1)25~94.9質量%の少なくとも1種の多官能性イソシアネート、及び
(a2)0.1~30質量%の少なくとも1種の多官能性芳香族アミンであって、一般式I
(a3)0~15質量%の水、及び
(a4)0~29.9質量%の少なくとも1種のさらなる触媒
を含み、
該質量%は、いずれの場合も成分(a0)から(a4)の合計質量を基準とし、成分(a0)から(a4)の質量%は、合計すると100質量%であり、
成分(a0)及び(a4)の総計は、成分(a0)から(a4)の合計質量を基準として、0.1~30質量%の範囲内である。
本発明によれば、一般式(I)中のR1及びR2は同一であるか又は異なり、水素、第一級アミノ基及び1~6個の炭素原子を有する直鎖又は分岐アルキル基から各々独立して選択される。R1及びR2は、好ましくは、水素及びメチルから選択される。R1=R2=Hであることが特に好ましい。
Q2、Q4、Q2’及びQ4’は、好ましくは、置換された芳香族アミン(a2-s)が、1~12個の炭素原子を有する直鎖又は分岐アルキル基を各々1個又は2個有する第一級アミノ基を少なくとも2個含むように選択され、そのアルキル基はα位にさらなる官能基を有し得る。Q2、Q4、Q2’及びQ4’のうち1つ以上が、1~12個の炭素原子を有しさらなる官能基を有する直鎖又は分岐アルキル基に対応するように選択される場合、そのような官能基としてアミノ基及び/又はヒドロキシ基及び/又はハロゲン原子が好ましい。
上述したα位のアルキル基によってもたらされる低減された反応性は、以下にさらに詳細に記載する成分(a4)を組み合わせて使用することにより、通気状態において特に良好な熱伝導率を有する特に安定したゲルをもたらす。
一般式(I)中の置換基Qとしてのアルキル基は、好ましくはメチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、sec-ブチル及びtert-ブチルから選択される。
これらのアミン(a2-s)は、好ましくは3,3’,5,5’-テトラアルキル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’-テトラアルキル-2,2’-ジアミノジフェニルメタン及び3,3’,5,5’-テトラアルキル-2,4’-ジアミノジフェニルメタンからなる群から選択され、該3、3’、5及び5’位のアルキル基は、同一であるか又は異なることができ、1~12個の炭素原子を有し、さらなる官能基を有することができる直鎖又は分岐アルキル基から各々独立して選択される。上述のアルキル基は、好ましくはメチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、sec-ブチル又はt-ブチル(いずれの場合も非置換)である。
従ってさらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、アミン成分(a2)は、3,3’,5,5’-テトラアルキル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’-テトラアルキル-2,2’-ジアミノジフェニルメタン及び3,3’,5,5’-テトラアルキル-2,4’-ジアミノジフェニルメタンからなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含み、該3、3’、5及び5’位のアルキル基は、同一であるか又は異なることができ、1~12個の炭素原子を有し、さらなる官能基を有することができる直鎖又は分岐アルキル基から各々独立して選択される。
ある実施形態においては、置換基Qの1個以上のアルキル基の水素原子の1つが、1つより多くが、又は全てが、ハロゲン原子で、特に塩素で置き換えられていてもよい。あるいは、置換基Qの1個以上のアルキル基の水素原子の1つが、1つより多くが、あるいは全てが、NH2又はOHで置き換えられていてもよい。しかしながら、一般式(I)中のアルキル基は、炭素と水素から構成されていることが好ましい。
特に好ましい実施形態においては、成分(a2)が、3,3’,5,5’-テトラアルキル-4,4’-ジアミノジフェニルメタンを含み、ここでアルキル基は同一であるか又は異なることができ、1~12個の炭素原子を有し、任意に官能基を有することができる直鎖又は分岐アルキル基から各々独立して選択される。上述のアルキル基は、好ましくは非置換のアルキル基から、特にメチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、sec-ブチル及びtert-ブチルから、特に好ましくはメチル及びエチルから選択される。非常に特に好ましくは、3,3’,5,5’-テトラエチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン及び/又は3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタンである。
上述の(a2-s)型の多官能性アミンは、それ自体当業者に既知であるか、又は既知の手法で製造することが可能である。既知の手法の1つは、アニリン又はアニリン誘導体を酸触媒の存在下でホルムアルデヒドと反応させることであり、特に2,4-又は2,6-ジアルキルアニリンを反応させることである。
成分(a2)は任意に、構造(a2-s)のアミンとは異なる多官能性芳香族アミン(a2-u)を含むことができる。この芳香族アミン(a2-u)は、芳香族基の結合したアミノ基のみを有することが好ましいが、(脂環式)脂肪族基及び芳香族基の両方が結合した反応性アミノ基を有していてもよい。
適切な多官能性芳香族アミン(a2-u)は、特に、ジアミノジフェニルメタンの異性体及び誘導体である。成分(a2)の構成成分として好ましいジアミノジフェニルメタンの異性体及び誘導体は、特に4,4’-ジアミノジフェニルメタン、2,4’-ジアミノジフェニルメタン、2,2’-ジアミノジフェニルメタン及びオリゴマージアミノジフェニルメタンである。
さらなる適切な多官能性芳香族アミン(a2-u)は、特に、トルエンジアミンの異性体及び誘導体である。成分(a2)の構成成分として好ましいトルエンジアミンの異性体及び誘導体は、特に、トルエン-2,4-ジアミン及び/又はトルエン-2,6-ジアミン及びジエチルトルエンジアミンであり、特に3,5-ジエチルトルエン-2,4-ジアミン及び/又は3,5-ジエチルトルエン-2,6-ジアミンである。
第一の特に好ましい実施形態においては、成分(a2)が(a2-s)型の多官能性芳香族アミンのみからなる。第二の好ましい実施形態においては、成分(a2)が、(a2-s)型と(a2-u)型の多官能性芳香族アミンを含む。後者において、第二の好ましい実施形態では、成分(a2)が好ましくは少なくとも1種の多官能性芳香族アミン(a2-u)を含み、そのうちの少なくとも1つはジアミノジフェニルメタン(MDA)の異性体及び誘導体から選択される。
この結果、第二の好ましい実施形態では、成分(a2)が、特に好ましくは4,4’-ジアミノジフェニルメタン、2,4’-ジアミノジフェニルメタン、2,2’-ジアミノジフェニルメタン及びオリゴマージアミノジフェニルメタンから選択される少なくとも1種の多官能性芳香族アミン(a2-u)を含む。
オリゴマージアミノジフェニルメタンは、複数の環を有するアニリン及びホルムアルデヒドのメチレン架橋した縮合生成物を1つ以上含む。オリゴマーMDAは、官能価が2を超える、特に3又は4又は5のMDIの少なくとも1つのオリゴマーを、しかし一般には複数のオリゴマーを含む。オリゴマーMDAは既知であるか、それ自体既知の手法で製造することができる。オリゴマーMDAは通常、モノマーMDAとの混合物の形態で使用する。
オリゴマーMDAを含む多官能性アミン(a2-u)の(平均)官能価は、約2.3~約5の、特に2.3~3.5の、特に2.3~3の範囲内で変動できる。異なる官能価を有するMDAベースの多官能性アミンのこのような混合物の一つは、特に粗製MDAであり、この粗製MDAは特に、通常塩酸を触媒とした、アニリンのホルムアルデヒドとの縮合における中間体として、粗製MDIの生成において形成される。
上述の好ましい第二の実施形態においては、化合物(a2-u)としてオリゴマージアミノジフェニルメタンを含み、全体の官能価が少なくとも2.1である成分(a2)が特に好ましい。
一般式(I)を有する(a2-s)型アミンの、成分(a2)の全多官能性アミンの合計質量(よって合計すると100質量%)を基準とする比率は、好ましくは10~100質量%、特に30~100質量%、非常に特に好ましくは50~100質量%、特に80~100質量%である。
(a2-s)型アミンとは異なる多官能性芳香族アミン(a2-u)の、成分(a2)の全多官能性アミンの合計質量を基準とする比率は、好ましくは0~90質量%、特に0~70質量%、特に好ましくは0~50質量%、特に0~20質量%である。
成分(a3)
組成物(A)は、成分(a3)として水をさらに含むことができる。水を使用する場合、使用する水の好ましい量は、少なくとも0.01質量%、特に少なくとも0.1質量%、特に好ましくは少なくとも0.5質量%、特に少なくとも1質量%である。水を使用する場合、使用する水の好ましい量は、いずれの場合も組成物(A)の合計質量(100質量%)を基準として、最大で15質量%、特に最大で13質量%、特に好ましくは最大で11質量%、特に最大で10質量%であり、非常に特に好ましくは最大で9質量%、特に最大で8質量%である。特に好ましい実施形態では、水は使用しない。
組成物(A)は、成分(a3)として水をさらに含むことができる。水を使用する場合、使用する水の好ましい量は、少なくとも0.01質量%、特に少なくとも0.1質量%、特に好ましくは少なくとも0.5質量%、特に少なくとも1質量%である。水を使用する場合、使用する水の好ましい量は、いずれの場合も組成物(A)の合計質量(100質量%)を基準として、最大で15質量%、特に最大で13質量%、特に好ましくは最大で11質量%、特に最大で10質量%であり、非常に特に好ましくは最大で9質量%、特に最大で8質量%である。特に好ましい実施形態では、水は使用しない。
さらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、水は使用しない。
あるいはさらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、少なくとも0.1質量%の水を添加する。
アミノ基の計算含有量は、水の含有量と成分(a1)の反応性イソシアネート基の含有量とから導き出すことができ、水と成分(a1)のイソシアネート基とが完全に反応して相当する数のアミノ基を形成すると仮定し、この含有量を成分(a2)から得られる含有量(合計nアミン)に加えて導き出すことができる。残留NCO基計算値nNCOの、形成し使用されたアミノ基の計算値に対する使用比を、以下、計算使用比nNCO/nアミンと称するが、これは、それぞれの官能基の当量比、即ちモル比である。
水はイソシアネート基と反応してアミノ基を形成しCO2を放出する。従って多官能性アミンが中間体として部分的に生成する(その場で(in situ))。この反応がさらに進行すると、これらはイソシアネート基と反応して尿素結合を形成する。中間体としてのアミンが生成すると、特に高い機械的安定性と低い熱伝導率を有する多孔質材料が得られる。しかしながら、形成されるCO2は、得られる多孔質材料の構造が悪影響を受けるほどまでにゲル化を妨害してはならない。このため、上述した組成物(A)の合計質量を基準とした水含有量には好ましい上限が与えられる。
この場合、計算使用比(当量比)nNCO/nアミンは、好ましくは1.01~5である。上述の当量比は特に好ましくは1.1~3であり、特に1.1~2である。この実施形態では、nアミンに対してnNCOが過剰であると、溶媒を除去する際の多孔質材料の、特にキセロゲルの収縮性が低下し、触媒(a4)との相乗的な相互作用の結果、得られる多孔質材料のネットワーク構造が改善され、最終的な特性が改善される。
成分(a0)から(a4)、及び(am)(存在する場合)を、以下、有機ゲル前駆体(A’)と総称する。成分(a0)から(a4)及び(am)の部分的な反応が実際のゲル前駆体(A’)をもたらし、この前駆体が次いでゲルに変換されることは、当業者には明らかであろう。
触媒(a4)
組成物(A)は、成分(a4)として少なくとも1種のさらなる触媒をさらに含むことができる。使用する成分(a4)の量は、好ましくは少なくとも0.1質量%、特に少なくとも0.2質量%、特に好ましくは少なくとも0.5質量%、特に少なくとも1質量%である。使用する成分(a4)の量は、いずれの場合も組成物(A)の合計質量を基準として、好ましくは最大で29.9質量%、特に最大で28質量%、特に好ましくは最大で24質量%、特に最大で21質量%である。
組成物(A)は、成分(a4)として少なくとも1種のさらなる触媒をさらに含むことができる。使用する成分(a4)の量は、好ましくは少なくとも0.1質量%、特に少なくとも0.2質量%、特に好ましくは少なくとも0.5質量%、特に少なくとも1質量%である。使用する成分(a4)の量は、いずれの場合も組成物(A)の合計質量を基準として、好ましくは最大で29.9質量%、特に最大で28質量%、特に好ましくは最大で24質量%、特に最大で21質量%である。
成分(a4)として使用可能な触媒は、原則的には当業者に既知の全ての触媒であり、イソシアネートの三量体化を加速させる触媒(三量体化触媒として知られる)及び/又はイソシアネートのアミノ基との反応を加速させる触媒(ゲル化触媒として知られる)及び/又はイソシアネートと水との反応を加速させる触媒(発泡化触媒として知られる)である。
対応する触媒はそれ自体既知であり、また上述の3つの反応に関しては異なる相対活量を有する。よって相対活量により、それら触媒は上述の1種以上の型に分類することができる。さらに、当業者には上述の反応以外の反応もまた起こりうることが既知であろう。
対応する触媒は、とりわけ、それらのゲル化の発泡化に対する比によって、例えばPolyurethane、第3版、G.Oertel、Hanser Verlag、Munich、1993年から既知であるように特徴付けることができる。
さらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、当該触媒が三量体化を触媒してイソシアヌレート基を形成する。さらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、成分(a0)又は成分(a4)又は成分(a0)及び成分(a4)が三量体化を触媒してイソシアヌレート基を形成する。
別の実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、成分(a4)は少なくとも1つの第三級アミノ基を含む。
好ましい触媒(a4)は、バランスのとれたゲル化の発泡化に対する比を有しており、ネットワーク構造に悪影響を及ぼす成分(a1)と水との反応を加速させすぎず、同時にゲル化時間を短縮させて成型物の取り出し時間を有利に短縮させる。好ましい触媒は同時に三量体化に関しても著しい活性を有する。これはネットワーク構造の均質性に好ましい影響を及ぼし、特に有利な機械的特性をもたらす。
触媒は、モノマー構成単位として組み込むことができてもよく(組み込み可能触媒)、又は組み込むことができなくてもよい。
成分(a4)として好ましい触媒は、第一級、第二級及び第三級アミン、トリアジン誘導体、尿素誘導体、有機金属化合物、金属キレート、有機リン化合物、特にホスホレンの酸化物、アンモニウムヒドロキシド及びまたアルカリ金属及びアルカリ土類金属水酸化物、アルコキシド及びカルボキシレートからなる群から選択される。
よってさらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、成分(a4)は、第一級、第二級及び第三級アミン、トリアジン誘導体、有機金属化合物、金属キレート、ホスホレンの酸化物、アンモニウムヒドロキシド及びアルカリ金属及びアルカリ土類金属水酸化物、アルコキシド及びカルボキシレートからなる群から選択される。
適切な有機リン化合物、特にホスホレンの酸化物は、例えば、1-メチルホスホレンオキシド、3-メチル-1-フェニルホスホレンオキシド、1-フェニルホスホレンオキシド、3-メチル-1-ベンジルホスホレンオキシドである。
本発明の関連において、例えば、ポリウレタン形成のための触媒として知られる尿素誘導体を使用する。適切な尿素ベースの化合物は尿素及び尿素誘導体、例えばジメチル尿素、ジフェニル尿素、エチレン尿素、プロピレン尿素、ジヒドロキシエチレン尿素である。
適切な触媒(a4)は好ましくは三量体化触媒である。適切な三量体化触媒は、特に強塩基であり、例えば第四級アンモニウムヒドロキシド、例えばアルキルラジカル中に1~4個の炭素原子を有するテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、及びベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、アルカリ金属水酸化物、例えば水酸化カリウム又は水酸化ナトリウム、及びアルカリ金属アルコキシド、例えばナトリウムメトキシド、カリウムエトキシド及びナトリウムエトキシド、及びカリウムイソプロポキシドなどである。
さらなる適切な三量体化触媒は、特にN-ヒドロキシアルキル第四級アンモニウムカルボキシレートであり、例えばトリメチルヒドロキシプロピルアンモニウムホルメートである。
さらなる適切な三量体化触媒は、特に1-エチル-3-メチルイミダゾリウムアセテート(EMIMアセテート)及び1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムアセテート(BMIMアセテート)、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムオクタノエート(EMIMオクタノエート)及び1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムオクタノエート(BMIMオクタノエート)である。
第三級アミンは、三量体化触媒としてもそれ自体当業者に知られている。第三級アミン、すなわち少なくとも1個の第三級アミノ基を有する化合物が触媒(a4)として特に好ましい。三量体化触媒として特異的な特性を有する適切な第三級アミンは、特に、N,N’,N’’-トリス(ジアルキルアミノアルキル)-s-ヘキサヒドロトリアジン、例えばN,N’,N’’-トリス(ジメチルアミノプロピル)-s-ヘキサヒドロトリアジン、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールである。
金属-有機化合物は、ゲル触媒としてそれ自体当業者に知られている。スズ2-エチルヘキサノエート及びジブチルスズジラウレートなどのスズ-有機化合物が特に好ましい。
第三級アミンは、ゲル触媒としてそれ自体当業者に知られている。上述したように、触媒(a4)として第三級アミンが特に好ましい。ゲル触媒として良好な特性を有する適切な第三級アミンは特に、N,N-ジメチルベンジルアミン、N,N’-ジメチルピペラジン及びN,N-ジメチルシクロヘキシルアミン、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N,N,N,N-ペンタメチルジエチレントリアミン、メチルイミダゾール、ジメチルイミダゾール、アミノプロピルイミダゾール、ジメチルベンジルアミン、1,6-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン(1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン)、ジメチルアミノエタノールアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、N,N-ジメチルアミノエトキシエタノール、N,N,N-トリメチルアミノエチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、メチルジエタノールアミン及びブチルジエタノールアミンである。
成分(a4)として特に好ましい触媒は、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジメチルピペラジン、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N,N,N,N-ペンタメチルジエチレントリアミン、メチルイミダゾール、ジメチルイミダゾール、アミノプロピルイミダゾール、ジメチルベンジルアミン、1,6-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン、トリスジメチルアミノプロピルヘキサヒドロトリアジン、トリエチルアミン、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、トリエチレンジアミン(ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン)、ジメチルアミノエタノールアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、N,N-ジメチルアミノエトキシエタノール、N,N,N-トリメチルアミノエチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、メチルジエタノールアミン、ブチルジエタノールアミンからなる群から選択される。
非常に特に好ましくは、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジメチルピペラジン、メチルイミダゾール、ジメチルイミダゾール、ジメチルベンジルアミン、1,6-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン、トリスジメチルアミノプロピルヘキサヒドロトリアジン、トリエチルアミン、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、トリエチレンジアミン(ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン)、ジメチルアミノエタノールアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、N,N,N-トリメチルアミノエチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ブチルジエタノールアミン、金属アセチルアセトネートである。
従ってさらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、成分(a4)は、ジメチルシクロヘキシルアミン、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N,N,N,N-ペンタメチルジエチレントリアミン、メチルイミダゾール、ジメチルイミダゾール、アミノプロピルイミダゾール、ジメチルベンジルアミン、1,6-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン、トリスジメチルアミノプロピルヘキサヒドロトリアジン、トリエチルアミン、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、トリエチレンジアミン(ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン)、ジメチルアミノエタノールアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、N,N-ジメチルアミノエトキシエタノール、N,N,N-トリメチルアミノエチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、メチルジエタノールアミン、ブチルジエタノールアミン、金属アセチルアセトネートからなる群から選択される。
本発明によれば、触媒をそのまま本発明の方法に使用することが可能である。触媒を溶液の形態で使用することも可能である。さらに、触媒(a4)は触媒系(CS)と組み合わせることができる。
溶媒(B)
本発明によれば、反応は溶媒(B)の存在下で起こる。
本発明によれば、反応は溶媒(B)の存在下で起こる。
本発明の目的に関し、溶媒(B)という用語は、液体希釈剤を、すなわち狭い意味での溶媒と分散媒体との両方を含包する。この混合物は特に、真溶液であっても、コロイド状溶液又は分散液、例えばエマルション又は懸濁液であってもよい。この混合物は、好ましくは真溶液である。溶媒(B)は、工程(a)の条件下では液体の化合物であり、好ましくは有機溶媒である。
溶媒(B)は、原則的には任意の適切な化合物又は複数の化合物の混合物であってよく、この溶媒(B)は、工程(a)で混合物が提供される温度と圧力条件下(短縮して、溶解条件下)では液体である。溶媒(B)の組成は、有機ゲル前駆体を溶解又は分散することができるように、好ましくは溶解することができるように選択される。好ましい溶媒(B)は、成分(a1)から(a4)についての溶媒であるもの、すなわち成分(a1)から(a4)を反応条件下で完全に溶解するものである。
溶媒(B)の存在下での反応による反応生成物は、最初はゲル、すなわち溶媒(B)で膨潤された粘弾性のある化学ネットワーク(網状体)である。工程(b)で形成されるネットワークに対して良好な膨潤剤である溶媒(B)は、一般には微細孔と小さな平均細孔径を有するネットワークをもたらす一方、工程(b)から得られるゲルに対して不十分な膨潤剤である溶媒(B)は、一般には大きな平均細孔径を有する粗細孔のネットワークをもたらす。
よって溶媒(B)の選択は、所望の細孔寸法分布と所望の空隙率に影響を及ぼす。溶媒(B)は、一般には、沈殿した反応生成物の形成に起因して、本発明の方法の工程(b)中に又はその後で、重大な程度の沈殿又は凝集が起こらないように選択される。
適切な溶媒(B)が選択されるとき、沈殿する反応生成物の比率は通常、混合物の合計質量を基準として1質量%未満である。当該の溶媒(B)中に形成される沈殿生成物の量は、ゲル化点の前に反応混合物を適切なフィルターで濾過して重量測定法にて測定することができる。
可能な溶媒(B)は、イソシアネートベースのポリマーに対する、従来技術から既知の溶媒である。好ましい溶媒は、成分(a1)から(a4)に対する溶媒、すなわち成分(a1)から(a4)の構成成分を反応条件下で実質的に完全に溶解する溶媒である。溶媒(B)は好ましくは不活性であり、すなわち成分(a1)に対して非反応性である。さらに、溶媒(B)は、好ましくはモノオール(am)に混和性を有する。好ましくは、溶媒(B)は、成分(af)に対する溶媒である。好ましくは、溶媒(B)はまた、(a0)に対する溶媒であり、すなわち、成分(a0)の構成成分を反応条件下で実質的に完全に溶解する溶媒である。
可能な溶媒(B)は、例えばケトン、アルデヒド、アルキルアルカノエート、アミド、例えばホルムアミド、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、スルホキシド、例えばジメチルスルホキシド、脂肪族及び脂環式ハロゲン化炭化水素、ハロゲン化芳香族化合物及びフッ素含有エーテルである。上述の化合物の2つ以上の混合物もまた可能である。
溶媒(B)としての他の可能性は、アセタールであり、特にジエトキシメタン、ジメトキシエタン及び1,3-ジオキソランである。
同様にジアルキルエーテル及び環状エーテルも溶媒(B)として好適である。好ましいジアルキルエーテルは、特に2~6個の炭素原子を有するものであり、特にメチルエチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルプロピルエーテル、メチルイソプロピルエーテル、プロピルエチルエーテル、エチルイソプロピルエーテル、ジプロピルエーテル、プロピルイソプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチルブチルエーテル、メチルイソブチルエーテル、メチルt-ブチルエーテル、エチルn-ブチルエーテル、エチルイソブチルエーテル及びエチルt-ブチルエーテルである。好ましい環状エーテルは、特にテトラヒドロフラン、ジオキサン及びテトラヒドロピランである。
アルデヒド及び/又はケトンが溶媒(B)として特に好ましい。溶媒(B)として適切なアルデヒド又はケトンは、特に、一般式R2-(CO)-R1に相当するものであり、式中、R1とR2は、それぞれ、水素又は1、2、3、4、5、6又は7個の炭素原子を有するアルキル基である。適切なアルデヒド又はケトンは、特に、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、n-ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、2-エチルブチルアルデヒド、バレルアルデヒド、イソペンタアルデヒド、2-メチルペンタアルデヒド、2-エチルヘキサアルデヒド、アクロレイン、メタクロレイン、クロトンアルデヒド、フルフラール、アクロレイン二量体、メタクロレイン二量体、1,2,3,6-テトラヒドロベンズアルデヒド、6-メチル-3-シクロヘキセンアルデヒド、シアノアセトアルデヒド、エチルグリオキシレート、ベンズアルデヒド、アセトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルn-ブチルケトン、メチルペンチルケトン、ジプロピルケトン、エチルイソプロピルケトン、エチルブチルケトン、ジイソブチルケトン、5-メチル-2-アセチルフラン、2-アセチルフラン、2-メトキシ-4-メチルペンタン-2-オン、5-メチルヘプタン-3-オン、2-ヘプタノン、オクタノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン及びアセトフェノンである。上述のアルデヒド及びケトンは、混合物の形態で使用することもできる。置換基あたり最大で3個までの炭素原子を有するアルキル基を有するケトン及びアルデヒドが、溶媒(B)として好ましい。
さらなる好ましい溶媒は、アルキルアルカノエート、特にギ酸メチル、酢酸メチル、ギ酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸エチル、グリセリントリアセテート及びエチルアセトアセテートである。好ましいハロゲン化溶媒は、WO00/24799、4ページ、12行から5ページ、4行に記載されている。
他の適切な溶媒(B)は有機炭酸塩、例えばジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート又はブチレンカーボネートである。
多くの場合、特に適切な溶媒(B)は、上述の溶媒から選択される2種以上の完全に混和可能な化合物を使用することで得られる。
工程(c)の乾燥時に過度に収縮しない十分に安定なゲルを工程(b)で得るには、組成物(A)と溶媒(B)とを含む混合物(I)の合計質量(100質量%)を基準とする組成物(A)の比率は、一般に5質量%以上でなければならない。組成物(A)と溶媒(B)とを含む混合物(I)の合計質量(100質量%)を基準とする組成物(A)の比率は、好ましくは少なくとも6質量%、特に好ましくは少なくとも8質量%、特に少なくとも10質量%である。
他方で、提供される混合物中の組成物(A)の濃度は、高すぎてはならない。そうでなければ、好ましい特性を有する多孔質材料が得られないためである。一般に、組成物(A)と溶媒(B)とを含む混合物(I)の合計質量(100質量%)を基準とする組成物(A)の比率は、40質量%以下である。組成物(A)と溶媒(B)とを含む混合物(I)の合計質量(100質量%)を基準とする組成物(A)の比率は、好ましくは35質量%以下、特に好ましくは25質量%以下、特に20質量%以下である。
組成物(A)と溶媒(B)とを含む混合物(I)の合計質量(100質量%)を基準とする組成物(A)の合計質量比率は、好ましくは8~25質量%であり、特に10~20質量%、特に好ましくは12~18質量%である。出発原料の量を忠実に上記範囲とすることで、特に有利な細孔構造を有し、熱伝導率が低く、乾燥中の収縮性が低い多孔質材料がもたらされる。
反応の前に、使用する成分を混合する必要があり、特に均質に混合する必要がある。混合不良を避けるために、混合速度を反応速度と比べて高くする必要がある。適切な混合手法はそれ自体当業者には既知である。
本発明においては、溶媒(B)を用いる。溶媒(B)はまた、2種以上の溶媒、例えば3種又は4種の溶媒の混合物であってもよい。適切な溶媒は、例えば2種以上のケトンの混合物、例えばアセトンとジエチルケトンの混合物、アセトンとメチルエチルケトンの混合物又はジエチルケトンとメチルエチルケトンの混合物である。
さらなる好ましい溶媒は、プロピレンカーボネートと1種以上の溶媒との混合物、例えばプロピレンカーボネートとジエチルケトンとの混合物、又はプロピレンカーボネートと2種以上のケトンとの混合物、例えばプロピレンカーボネートとアセトン及びジエチルケトンとの混合物、プロピレンカーボネートとアセトン及びメチルエチルケトンとの混合物、又はプロピレンカーボネートとジエチルケトン及びメチルエチルケトンとの混合物である。
好ましい多孔質材料の製造方法
本発明の方法は少なくとも以下の工程を含む:
(a)上述のように組成物(A)と溶媒(B)とを含む混合物(I)を提供する工程、
(b)溶媒(B)の存在下で組成物(A)中の成分を反応させゲルを形成する工程、及び
(c)前の工程で得られたゲルを乾燥させる工程。
本発明の方法は少なくとも以下の工程を含む:
(a)上述のように組成物(A)と溶媒(B)とを含む混合物(I)を提供する工程、
(b)溶媒(B)の存在下で組成物(A)中の成分を反応させゲルを形成する工程、及び
(c)前の工程で得られたゲルを乾燥させる工程。
以下に工程(a)~(c)の好ましい実施形態について詳細に説明する。
工程(a)
本発明によれば、組成物(A)と溶媒(B)とを含む混合物(I)が工程(a)で提供される。
本発明によれば、組成物(A)と溶媒(B)とを含む混合物(I)が工程(a)で提供される。
組成物(A)の成分、例えば成分(a1)と(a2)は、各々溶媒(B)の適切な部分量に入れて、互いに別々に提供されることが好ましい。別々に提供することで、混合前及び混合中のゲル化反応の最適な監視又は管理が可能となる。
成分(a0)又は組成物(CS)、任意に(am)、(a3)及び(a4)は、成分(a2)との混合物として、すなわち成分(a1)とは別に提供されることが、特に好ましい。
本発明によれば、例えば成分(a0)又は組成物(CS)とモノオール(am)とを、(a3)又は(a4)又は(a2)などのさらなる成分を添加する前に、混合することも可能である。
工程(a)で提供される混合物(単数又は複数)は、当業者に既知の慣例の助剤をさらなる構成成分として含むこともできる。例えば、表面活性物質、難燃剤、核剤、乳白剤、酸化安定剤、潤滑剤及び離型剤、染料及び顔料、安定剤、例えば、加水分解、光、熱又は変色に対する安定剤、無機及び/又は有機の充填材、補強剤及び殺菌剤が挙げられる。
上述の助剤及び添加物に関するさらなる情報が専門文献中に、例えばPlastics Additive Handbook、第5版、H.Zweifel編集、Hanser Publishers、Munich、2001年に見出される。
工程(b)
本発明によれば、工程(b)において、溶媒(B)の存在下で組成物(A)の成分の反応が起こり、ゲルが形成される。この反応を実施するためには、工程(a)で提供される成分の均質な混合物をまず生成しなければならない。
本発明によれば、工程(b)において、溶媒(B)の存在下で組成物(A)の成分の反応が起こり、ゲルが形成される。この反応を実施するためには、工程(a)で提供される成分の均質な混合物をまず生成しなければならない。
工程(a)で提供される成分は、従来の方法で提供することができる。ここで、良好で迅速な混合を達成するために、攪拌器又は他の混合装置を使用することが好ましい。混合不良を避けるためには、均質な混合物を生成するための所要時間を、ゲル化反応によって少なくとも部分的にゲルが形成される時間と比べて短くすべきである。他の混合条件は一般には特に重要ではない。例えば、混合は0~100℃及び0.1~10bar(絶対圧)で実施することができ、特に、例えば、室温及び大気圧で実施することができる。均質な混合物を生成した後、混合装置のスイッチを切ることが好ましい。
ゲル化反応は重付加反応であり、特にイソシアネート基及びアミノ基の重付加である。
本発明の目的に関し、ゲルとは、液体との接触時に存在するポリマーをベースとする架橋系である(ソルボゲル(solvogel)若しくはリオゲル(lyogel)として、又は液体として水を有し:アクアゲル若しくはヒドロゲルとして知られる)。ここで、ポリマー相は連続的な三次元ネットワークを形成する。
本発明の方法の工程(b)において、ゲルは通常、静止させて、例えば混合物の入った容器、反応容器又は反応器(以下、ゲル化装置と称する)を単に放置することで、形成する。攪拌や混合はゲル形成を阻害する可能性があるため、ゲル化(ゲル形成)中は混合物をもはや攪拌又は混合しないことが好ましい。ゲル化中の混合物を覆うか、ゲル化装置を密閉することが有利であることが見出された。
ゲル化はそれ自体当業者に既知であり、例えばWO2009/027310、21ページ、19行~23ページ、13行に記載されている。
工程(c)
本発明によれば、工程(c)で、前の工程で得られたゲルを乾燥させる。
本発明によれば、工程(c)で、前の工程で得られたゲルを乾燥させる。
超臨界条件下での乾燥は原則的には可能であり、溶媒をCO2又は超臨界乾燥という目的に適切な他の溶媒で置き換えた後に実施することが好ましい。このような乾燥は、それ自体当業者には既知である。超臨界条件は、CO2又はゲル化溶媒の除去に使用される任意の溶媒が超臨界状態で存在する温度と圧力を特徴づける。このようにして、溶媒除去の際のゲル体の収縮を低減することができる。
しかし簡易な加工条件の面からは、ゲル中に含まれる液体の臨界温度と臨界圧力未満の温度と圧力でゲル中に含まれる液体をガス状態に変換することによって、得られたゲルを乾燥させることが好ましい。
得られたゲルの乾燥は、溶媒(B)の臨界温度と臨界圧力未満の温度と圧力で溶媒(B)をガス状態に変換することによって実施することが好ましい。従って、反応中に存在していた溶媒(B)を、さらなる溶媒により予め置き換えをすることなく除去することで、乾燥させることが好ましい。
このような手法は同様に当業者に既知であり、WO2009/027310、26ページ、22行~28ページ、36行に記載されている。
さらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、工程c)による乾燥は、ゲル中に含まれる液体の臨界温度と臨界圧力未満の温度と圧力でゲル中に含まれる液体をガス状態に変換することによって実施する。
さらなる実施形態によれば、本発明は上記に開示したように多孔質材料を製造する方法に関し、この方法において、工程c)による乾燥は超臨界条件下で実施する。
多孔質材料の特性と使用方法
本発明はさらに、本発明の方法で得ることができる多孔質材料を提供する。本発明の目的に関し、エアロゲルが多孔質材料として好ましい。すなわち、本発明によって得ることができる多孔質材料は、好ましくはエアロゲルである。
本発明はさらに、本発明の方法で得ることができる多孔質材料を提供する。本発明の目的に関し、エアロゲルが多孔質材料として好ましい。すなわち、本発明によって得ることができる多孔質材料は、好ましくはエアロゲルである。
従ってさらに、本発明は、上記に開示したように多孔質材料を製造する方法によって得られる又は得ることができる多孔質材料に関する。特に、本発明は、上記に開示したように多孔質材料を製造する方法によって得られる又は得ることができる多孔質材料に関し、この方法において工程c)による乾燥は、超臨界条件下で実施する。
平均細孔径は、走査電子顕微鏡と、それに続く統計的に有意な細孔数の画像分析で測定する。対応する手法は当業者には既知である。
多孔質材料の体積平均細孔径は4ミクロン以下であることが好ましい。多孔質材料の体積平均細孔径は、特に好ましくは3ミクロン以下であり、非常に好ましくは2ミクロン以下、及び特に1ミクロン以下である。
熱伝導率の低さという点からは、高い空隙率と合わせて細孔寸法が非常に小さいことが望ましいが、製造の点から、及び十分に機械的に安定した多孔質材料を得るためには、体積平均細孔径に実用的な下限がある。一般に、体積平均細孔径は、少なくとも20nmであり、好ましくは少なくとも50nmである。
本発明により得ることができる多孔質材料は、好ましくは空隙率が少なくとも70体積%、特に70~99体積%、特に好ましくは少なくとも80体積%、非常に特に好ましくは少なくとも85体積%、特に85~95体積%である。体積%での空隙率は、多孔質材料の全体積の特定の割合が細孔を含むことを意味する。熱伝導率を最小とする点から、非常に高い空隙率が通常は望ましいが、多孔質材料の機械的特性及び加工性から、空隙率には上限が課されている。
組成物(A)の成分、例えば成分(a0)~(a3)及び任意に(am)及び(a4)(触媒を組み込むことが可能である限り)は、本発明により得ることができる多孔質材料中に、反応性(ポリマー)の形態で存在する。本発明による組成のため、モノマー構成単位(a1)及び(a2)は、多孔質材料中で主に尿素結合及び/又はイソシアヌレート結合を介して結合している。なお、このイソシアヌレート基はモノマー構成単位(a1)のイソシアネート基の三量体化で形成されたものである。多孔質材料がさらなる成分を含む場合、さらなる可能な結合は、例えばイソシアネート基とアルコール又はフェノールとの反応で形成されるウレタン基である。
多孔質材料中のモノマー構成単位の結合のモル%は、固体状態又は膨潤状態でのNMR分光法(核磁気共鳴)で測定を実施する。適切な測定手法は当業者には既知である。
本発明の方法により得ることができる多孔質材料の密度は、通常20~600g/lであり、好ましくは50~500g/l、及び特に好ましくは70~200g/lである。
本発明の方法は、ポリマー粉末又はポリマー粒子だけでなく、これらが密着した多孔質材料をもたらす。ここで、得られる多孔質材料の三次元形状はゲルの形状により決まり、そしてこのゲルの形状はゲル化装置の形状により決まる。よって、例えば円柱形のゲル化容器を使用すると、通常およそ円柱状のゲルが得られ、これが乾燥すると円柱形状の多孔質材料が得られる。
本発明により得ることができる多孔質材料は、低い熱伝導率、高い空隙率及び低い密度を、高い機械的安定性と併せ持つ。さらに、多孔質材料の平均細孔寸法は小さい。上述の特性の組み合わせにより、この材料を断熱分野での断熱材料として、特に建築材料として通気状態での用途に使用することが可能となる。
本発明により得ることができる多孔質材料は有利な熱的特性を有し、また簡易な加工性及び高い機械的安定性、例えば低脆性などの、さらに有利な特性を有する。
最新の公知材料と比較して、本発明による多孔質材料は、密度が削減され、圧縮強度が改善されている。
本発明はまた、上記に開示した多孔質材料、又は上記に開示した方法に従って得られる若しくは得ることができる多孔質材料を、断熱材料として又は真空断熱パネルのために使用する方法にも関する。断熱材料は例えば、建物の内部又は外部で断熱に使用される断熱材料である。本発明による多孔質材料は、例えば複合材料などの断熱系において有利に使用することができる。
従ってさらなる実施形態によれば、本発明は上記で開示したように多孔質材料を使用する方法に関し、この方法において多孔質材料を内部又は外部の断熱系に使用する。さらなる実施形態によれば、本発明はまた、上記で開示したように多孔質材料を使用する方法に関し、この方法において多孔質材料を水タンク又は製氷機の断熱系で使用する。
断熱特性が良好であるため、多孔質材料の既に薄い層を断熱系に使用し、多孔質材料を内部断熱系における熱橋の断熱に特に適切なものにすることができる。従ってさらなる実施形態によれば、本発明はまた、上記で開示したように多孔質材料の使用方法に関し、この方法において多孔質材料を熱橋の断熱に使用する。
本発明は、以下の実施形態を含み、これらは、その実施形態に規定されるそれぞれの相互従属関係によって示されるような実施形態の特定の組み合わせを含むものである。
1.多孔質材料を製造する方法であって、
a)混合物であって、
(i)有機ゲルの形成に適切な成分を含む組成物(A)及び
(ii)溶媒(B)
を含む混合物(I)を提供する工程、
b)溶媒(B)の存在下で組成物(A)中の成分を反応させてゲルを形成する工程、及び
c)工程b)で得られたゲルを乾燥させる工程
を少なくとも含み、
この組成物(A)が、
- 飽和又は不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される成分(C1)、
- 飽和又は不飽和カルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される成分(C2)
を含む触媒系(CS)を含み、
且つカルボン酸を触媒系の成分として使用しない方法。
a)混合物であって、
(i)有機ゲルの形成に適切な成分を含む組成物(A)及び
(ii)溶媒(B)
を含む混合物(I)を提供する工程、
b)溶媒(B)の存在下で組成物(A)中の成分を反応させてゲルを形成する工程、及び
c)工程b)で得られたゲルを乾燥させる工程
を少なくとも含み、
この組成物(A)が、
- 飽和又は不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される成分(C1)、
- 飽和又は不飽和カルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される成分(C2)
を含む触媒系(CS)を含み、
且つカルボン酸を触媒系の成分として使用しない方法。
2.触媒成分(C1)が、1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される、実施形態1に記載の方法。
3.触媒成分(C1)が、1~12個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される、実施形態1に記載の方法。
4.触媒成分(C1)が、2~8個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される、実施形態1に記載の方法。
5.触媒成分(C1)が、1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和モノカルボン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される、実施形態1に記載の方法。
6.触媒成分(C1)が、1~12個の炭素原子を有する飽和又は不飽和モノカルボン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される、実施形態1に記載の方法。
7.触媒成分(C1)が、2~8個の炭素原子を有する飽和又は不飽和モノカルボン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される、実施形態1に記載の方法。
8.触媒成分(C2)が、1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される、実施形態1から7のいずれか一項に記載の方法。
9.触媒成分(C2)が、1~12個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される、実施形態1から8のいずれか一項に記載の方法。
10.触媒成分(C2)が、2~8個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される、実施形態1から9のいずれか一項に記載の方法。
11.触媒成分(C1)が1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のカリウム塩からなる群から選択され、且つ触媒成分(C2)が1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される、実施形態1に記載の方法。
12.触媒成分(C1)が1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和モノカルボン酸のカリウム塩からなる群から選択され、且つ触媒成分(C2)が1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される、実施形態1に記載の方法。
13.触媒成分(C1)が1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のカリウム塩からなる群から選択され、且つ触媒成分(C2)が1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和モノカルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される、実施形態1に記載の方法。
14.触媒成分(C1)が1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和モノカルボン酸のカリウム塩からなる群から選択され、且つ触媒成分(C2)が1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和モノカルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される、実施形態1に記載の方法。
15.触媒系(CS)が組成物(A)中に組成物(A)の合計質量を基準として、0.1~30質量%の範囲で存在する、実施形態1から14のいずれか一項に記載の方法。
16.触媒系(CS)が触媒成分(C1)及び(C2)を1:20から20:1の範囲の比で含む、実施形態1から15のいずれか一項に記載の方法。
17.組成物(A)が少なくとも1つのモノオール(am)を含む、実施形態1~16のいずれか一項に記載の方法。
18.組成物(A)が、成分(a1)として少なくとも1種の多官能性イソシアネートを含む、実施形態1~17のいずれか一項に記載の方法。
19.組成物(A)が、成分(a1)として少なくとも1種の多官能性イソシアネート、及び成分(a2)として少なくとも1種の芳香族アミン、任意に成分(a3)として水、及び任意に少なくとも1種のさらなる触媒を成分(a4)として含む、実施形態1~18のいずれか一項に記載の方法。
20.少なくとも1種の芳香族アミンが多官能性芳香族アミンである、実施形態19に記載の方法。
21.少なくとも1種の芳香族アミン(a2)が、一般式I
(式中、R1及びR2は同一であるか又は異なることができ、水素及び1~6個の炭素原子を有する直鎖又は分岐アルキル基から各々独立して選択され、全ての置換基Q1~Q5及びQ1’~Q5’は同一であるか又は異なり、水素、第一級アミノ基及び1~12個の炭素原子を有する直鎖又は分岐アルキル基から各々独立して選択され、このアルキル基はさらなる官能基を有することができ(一般式Iを有する化合物が少なくとも2個の第一級アミノ基を含むことを条件とする)、Q1、Q3、及びQ5の少なくとも1つは第一級アミノ基であり、Q1’、Q3’、及びQ5’の少なくとも1つは第一級アミノ基である)を有する、実施形態9又は20のいずれか一項に記載の方法。
22.組成物(A)が、
(a0)0.1~30質量%の触媒系(CS)、
(a1)25~94.9質量%の少なくとも1種の多官能性イソシアネート、及び
(a2)0.1~30質量%の少なくとも1種の多官能性芳香族アミンであって、一般式I
(式中、R1及びR2は同一であるか又は異なることができ、水素及び1~6個の炭素原子を有する直鎖又は分岐アルキル基から各々独立して選択され、全ての置換基Q1~Q5及びQ1’~Q5’は同一であるか又は異なり、水素、第一級アミノ基及び1~12個の炭素原子を有する直鎖又は分岐アルキル基から各々独立して選択され、このアルキル基はさらなる官能基を有することができ(一般式(I)を有する化合物が少なくとも2個の第一級アミノ基を含むことを条件とする)、Q1、Q3、及びQ5の少なくとも1つは第一級アミノ基であり、Q1’、Q3’、及びQ5’の少なくとも1つは第一級アミノ基である)を有する多官能性芳香族アミン、
(a3)0~15質量%の水、及び
(a4)0~29.9質量%の少なくとも1種のさらなる触媒
を含み、
該質量%は、いずれの場合も成分(a0)から(a4)の合計質量を基準とし、成分(a0)から(a4)の質量%は、合計すると100質量%であり、
成分(a0)及び(a4)の総計は、成分(a0)から(a4)の合計質量を基準として、0.1~30質量%の範囲内である、
実施形態1~21のいずれか一項に記載の方法。
(a0)0.1~30質量%の触媒系(CS)、
(a1)25~94.9質量%の少なくとも1種の多官能性イソシアネート、及び
(a2)0.1~30質量%の少なくとも1種の多官能性芳香族アミンであって、一般式I
(a3)0~15質量%の水、及び
(a4)0~29.9質量%の少なくとも1種のさらなる触媒
を含み、
該質量%は、いずれの場合も成分(a0)から(a4)の合計質量を基準とし、成分(a0)から(a4)の質量%は、合計すると100質量%であり、
成分(a0)及び(a4)の総計は、成分(a0)から(a4)の合計質量を基準として、0.1~30質量%の範囲内である、
実施形態1~21のいずれか一項に記載の方法。
23.アミン成分(a2)が、3,3’,5,5’-テトラアルキル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’-テトラアルキル-2,2’-ジアミノジフェニルメタン及び3,3’,5,5’-テトラアルキル-2,4’-ジアミノジフェニルメタンからなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含み、該3、3’、5及び5’位のアルキル基は、同一であるか又は異なることができ、1~12個の炭素原子を有し、かつ、さらなる官能基を有することができる直鎖又は分岐アルキル基から各々独立して選択される、実施形態19~22のいずれか一項に記載の方法。
24.成分(a0)又は成分(a4)又は成分(a0)及び成分(a4)は三量体化を触媒してイソシアヌレート基を形成する、実施形態19~23のいずれか一項に記載の方法。
25.成分(a4)は少なくとも1つの第三級アミノ基を含む、実施形態19~24のいずれか一項に記載の方法。
26.水を使用しない実施形態1~25のいずれか一項に記載の方法。
27.工程c)による乾燥は、ゲル中に含まれる液体の臨界温度と臨界圧力未満の温度と圧力でゲル中に含まれる液体をガス状態に変換することによって実施する、実施形態1~26に記載の方法。
28.工程c)による乾燥を超臨界条件下で実施する、実施形態1~26のいずれか一項に記載の方法。
29.実施形態1~28のいずれか一項に記載の方法によって得られる、又は得ることができる多孔質材料。
30.実施形態29に記載の多孔質材料又は実施形態1~28のいずれか一項に記載の方法によって得られる又は得ることができる多孔質材料の断熱材料としての又は真空断熱パネルのための使用方法。
31.多孔質材料を内部又は外部の断熱系に使用する、実施形態30に記載の使用方法。
32.多孔質材料を水タンク又は製氷機の断熱系で使用する、実施形態30に記載の使用方法。
33.多孔質材料を熱橋の断熱に使用する、実施形態30に記載の使用方法。
以下に実施例を用いて本発明を説明する。
1.手法
1.1 熱伝導率の測定
熱伝導率は、DIN EN 12667に従い、Hesto製の熱流計(Lambda Control A50)を用いて測定した。
1.1 熱伝導率の測定
熱伝導率は、DIN EN 12667に従い、Hesto製の熱流計(Lambda Control A50)を用いて測定した。
1.2 超臨界二酸化炭素による溶媒抽出
1つ又は複数のゲルモノリスを、25リットル容量のオートクレーブ中のサンプルトレイ上に置いた。超臨界二酸化炭素(scCO2)を充填した後、scCO2をオートクレーブに24時間流す(20kg/h)ことによって、ゲル化溶媒を除去(乾燥)した。処理圧力を120と130barの間及び処理温度を55℃に維持し、二酸化炭素の超臨界状態を維持した。処理終了時に、圧力を制御された方式で大気圧に下げ、その間、系は55℃の温度に維持した。オートクレーブを開き、得られた多孔質モノリスを取り出した。
1つ又は複数のゲルモノリスを、25リットル容量のオートクレーブ中のサンプルトレイ上に置いた。超臨界二酸化炭素(scCO2)を充填した後、scCO2をオートクレーブに24時間流す(20kg/h)ことによって、ゲル化溶媒を除去(乾燥)した。処理圧力を120と130barの間及び処理温度を55℃に維持し、二酸化炭素の超臨界状態を維持した。処理終了時に、圧力を制御された方式で大気圧に下げ、その間、系は55℃の温度に維持した。オートクレーブを開き、得られた多孔質モノリスを取り出した。
2.材料
成分a1:ASTM D-5155-96Aに従って測定した100g当たり30.9gのNCO含有量を有し、官能価が約3の及びDIN53018による25℃での粘度が2200mPa.sのオリゴマーMDI(Lupranat M200)(以下、「M200」とする)
成分a2:3,3’,5,5’-テトラエチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン(以下「MDEA」とする)
触媒a0:モノエチレングリコール中に溶解した酢酸カリウム(5質量%、10質量%、15質量%、20質量%)
モノエチレングリコール中に溶解したアンモニウムアセテート(10質量%、20質量%、30質量%)
モノエチレングリコール中に溶解したソルビン酸カリウム(5質量%、10質量%、15質量%)
モノエチレングリコール中に溶解したトリエチルアンモニウムソルベート(90質量%)
Dabco K15(ジエチレングリコール中に溶解したカリウムエチルヘキサノエート(85質量%)
モノエチレングリコール中に溶解したアンモニウムエチルヘキサノエート(30質量%、50質量%、70質量%、80質量%)
モノエチレングリコール中に溶解したトリエチルアンモニウムエチルヘキサノエート(30質量%、50質量%、70質量%、90質量%)
モノエチレングリコール中に溶解した2,2,6,6-テトラメチルピペリジニウムエチルヘキサノエート(30質量%、50質量%、70質量%)
モノエチレングリコール中に溶解したジメチルウロニウムエチルヘキサノエート(30質量%、50質量%、70質量%)
難燃剤:Exolit OP 560
添加剤:グラファイト
成分a1:ASTM D-5155-96Aに従って測定した100g当たり30.9gのNCO含有量を有し、官能価が約3の及びDIN53018による25℃での粘度が2200mPa.sのオリゴマーMDI(Lupranat M200)(以下、「M200」とする)
成分a2:3,3’,5,5’-テトラエチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン(以下「MDEA」とする)
触媒a0:モノエチレングリコール中に溶解した酢酸カリウム(5質量%、10質量%、15質量%、20質量%)
モノエチレングリコール中に溶解したアンモニウムアセテート(10質量%、20質量%、30質量%)
モノエチレングリコール中に溶解したソルビン酸カリウム(5質量%、10質量%、15質量%)
モノエチレングリコール中に溶解したトリエチルアンモニウムソルベート(90質量%)
Dabco K15(ジエチレングリコール中に溶解したカリウムエチルヘキサノエート(85質量%)
モノエチレングリコール中に溶解したアンモニウムエチルヘキサノエート(30質量%、50質量%、70質量%、80質量%)
モノエチレングリコール中に溶解したトリエチルアンモニウムエチルヘキサノエート(30質量%、50質量%、70質量%、90質量%)
モノエチレングリコール中に溶解した2,2,6,6-テトラメチルピペリジニウムエチルヘキサノエート(30質量%、50質量%、70質量%)
モノエチレングリコール中に溶解したジメチルウロニウムエチルヘキサノエート(30質量%、50質量%、70質量%)
難燃剤:Exolit OP 560
添加剤:グラファイト
3.実施例
すべての実施例の熱伝導率の値を表1に示す。さらに、圧縮強度及び密度に関するデータをいくつかの実施例に含める。
すべての実施例の熱伝導率の値を表1に示す。さらに、圧縮強度及び密度に関するデータをいくつかの実施例に含める。
3.1 実施例1(比較例):
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、4gのDabco K15及び6gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブはワックス状であり、scCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させることはできなかった。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、4gのDabco K15及び6gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブはワックス状であり、scCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させることはできなかった。
3.2 実施例2(比較例):
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、4gのアンモニウムエチルヘキサノエート(MEG中70質量%)及び6gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブはワックス状であり、scCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させることはできなかった。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、4gのアンモニウムエチルヘキサノエート(MEG中70質量%)及び6gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブはワックス状であり、scCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させることはできなかった。
3.3 実施例3(比較例):
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、4gのトリエチルアンモニウムエチルヘキサノエート(MEG中70質量%)及び6gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブはワックス状であり、scCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させることはできなかった。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、4gのトリエチルアンモニウムエチルヘキサノエート(MEG中70質量%)及び6gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブはワックス状であり、scCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させることはできなかった。
3.4 実施例4(比較例):
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、4gの2,2,6,6-テトラメチルピペリジニウムエチルヘキサノエート(MEG中70質量%)及び6gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブはワックス状であり、scCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させることはできなかった。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、4gの2,2,6,6-テトラメチルピペリジニウムエチルヘキサノエート(MEG中70質量%)及び6gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブはワックス状であり、scCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させることはできなかった。
3.5 実施例5(比較例):
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、4gのジメチルウロニウムエチルヘキサノエート(MEG中70質量%)及び6gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブはワックス状であり、scCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させることはできなかった。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、4gのジメチルウロニウムエチルヘキサノエート(MEG中70質量%)及び6gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブはワックス状であり、scCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させることはできなかった。
3.6 実施例6(比較例):
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、4gの1,1,3,3-テトラメチルグアニジニウムエチルヘキサノエート(MEG中70質量%)及び6gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブはワックス状であり、scCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させることはできなかった。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、4gの1,1,3,3-テトラメチルグアニジニウムエチルヘキサノエート(MEG中70質量%)及び6gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブはワックス状であり、scCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させることはできなかった。
3.7 実施例7(比較例):
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、2gのトリエチルアンモニウムソルベート(MEG中90質量%)、1.5gのExolit OP 560及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブはワックス状であり、scCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させることはできなかった。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、2gのトリエチルアンモニウムソルベート(MEG中90質量%)、1.5gのExolit OP 560及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブはワックス状であり、scCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させることはできなかった。
3.8 実施例8(比較例):
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、1gのトリエチルアンモニウムソルベート(MEG中90質量%)、2gのトリエチルアンモニウムエチルヘキサノエート(MEG中90質量%)、1.5gのExolit OP 560及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブはワックス状であり、scCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させることはできなかった。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、1gのトリエチルアンモニウムソルベート(MEG中90質量%)、2gのトリエチルアンモニウムエチルヘキサノエート(MEG中90質量%)、1.5gのExolit OP 560及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブはワックス状であり、scCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させることはできなかった。
3.9 実施例9:
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、6gのMDEA、2gのソルビン酸カリウム(MEG中5質量%)、0.25gのアンモニウムエチルヘキサノエート(MEG中70質量%)、及び6gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、6gのMDEA、2gのソルビン酸カリウム(MEG中5質量%)、0.25gのアンモニウムエチルヘキサノエート(MEG中70質量%)、及び6gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
3.10 実施例10:
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、2gのソルビン酸カリウム(MEG中5質量%)、0.5gのトリエチルアンモニウムエチルヘキサノエート(MEG中70質量%)、及び6gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、2gのソルビン酸カリウム(MEG中5質量%)、0.5gのトリエチルアンモニウムエチルヘキサノエート(MEG中70質量%)、及び6gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
3.11 実施例11:
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、2gのソルビン酸カリウム(MEG中5質量%)、0.5gの2,2,6,6-テトラメチルピペリジニウムエチルヘキサノエート(MEG中70質量%)、及び6gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、2gのソルビン酸カリウム(MEG中5質量%)、0.5gの2,2,6,6-テトラメチルピペリジニウムエチルヘキサノエート(MEG中70質量%)、及び6gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
3.12 実施例12:
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、2gのソルビン酸カリウム(MEG中5質量%)、0.25gのジメチルウロニウムエチルヘキサノエート(MEG中70質量%)、及び6gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、2gのソルビン酸カリウム(MEG中5質量%)、0.25gのジメチルウロニウムエチルヘキサノエート(MEG中70質量%)、及び6gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
3.13 実施例13:
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、2gのソルビン酸カリウム(MEG中5質量%)、0.5gのトリエチルアンモニウムエチルヘキサノエート(MEG中90質量%)、1.5gのExolit OP 560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、2gのソルビン酸カリウム(MEG中5質量%)、0.5gのトリエチルアンモニウムエチルヘキサノエート(MEG中90質量%)、1.5gのExolit OP 560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
3.14 実施例14:
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、2gのソルビン酸カリウム(MEG中10質量%)、0.5gのトリエチルアンモニウムエチルヘキサノエート(MEG中90質量%)、1.5gのExolit OP 560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、2gのソルビン酸カリウム(MEG中10質量%)、0.5gのトリエチルアンモニウムエチルヘキサノエート(MEG中90質量%)、1.5gのExolit OP 560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
3.15 実施例15:
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、1gのソルビン酸カリウム(MEG中15質量%)、0.5gのトリエチルアンモニウムエチルヘキサノエート(MEG中90質量%)、1.5gのExolit OP 560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、1gのソルビン酸カリウム(MEG中15質量%)、0.5gのトリエチルアンモニウムエチルヘキサノエート(MEG中90質量%)、1.5gのExolit OP 560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
3.16 実施例16:
ポリプロピレン容器中で、48gのM200及び1gのグラファイトを220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、1gのソルビン酸カリウム(MEG中15質量%)、0.5gのトリエチルアンモニウムエチルヘキサノエート(MEG中90質量%)、1.5gのExolit OP 560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200及び1gのグラファイトを220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、1gのソルビン酸カリウム(MEG中15質量%)、0.5gのトリエチルアンモニウムエチルヘキサノエート(MEG中90質量%)、1.5gのExolit OP 560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
3.17 実施例17:
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、2gのソルビン酸カリウム(MEG中10質量%)、0.5gのトリエチルアンモニウムエチルヘキサノエート(MEG中90質量%)、0.25gの水、1.5gのExolit OP 560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、2gのソルビン酸カリウム(MEG中10質量%)、0.5gのトリエチルアンモニウムエチルヘキサノエート(MEG中90質量%)、0.25gの水、1.5gのExolit OP 560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
3.18 実施例18:
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、2gのトリエチルアンモニウムソルベート(MEG中90質量%)、0.5gのDabco K15、1.5gのExolit OP560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、2gのトリエチルアンモニウムソルベート(MEG中90質量%)、0.5gのDabco K15、1.5gのExolit OP560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
3.19 実施例19:
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、1gのトリエチルアンモニウムソルベート(MEG中90質量%)、1gのDabco K15、1.5gのExolit OP560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、1gのトリエチルアンモニウムソルベート(MEG中90質量%)、1gのDabco K15、1.5gのExolit OP560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
3.20 実施例20:
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、1.5gのソルビン酸カリウム(MEG中10質量%)、1gのアンモニウム酢酸(MEG中30質量%)、1.5gのExolit OP560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、1.5gのソルビン酸カリウム(MEG中10質量%)、1gのアンモニウム酢酸(MEG中30質量%)、1.5gのExolit OP560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
3.21 実施例21:
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、1.5gのトリエチルアンモニウムソルベート(MEG中90質量%)、1gの酢酸カリウム(MEG中20質量%)、1.5gのExolit OP560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、1.5gのトリエチルアンモニウムソルベート(MEG中90質量%)、1gの酢酸カリウム(MEG中20質量%)、1.5gのExolit OP560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
3.22 実施例22:
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、1.5gのトリエチルアンモニウムエチルヘキサノエート(90質量%)、1gの酢酸カリウム(20質量%)、1.5gのExolit OP560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、1.5gのトリエチルアンモニウムエチルヘキサノエート(90質量%)、1gの酢酸カリウム(20質量%)、1.5gのExolit OP560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
3.23 実施例23:
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、2gのアンモニウムアセテート(MEG中30質量%)、0.5gのDabco K15、1.5gのExolit OP560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
ポリプロピレン容器中で、48gのM200を220gのMEK中で20℃で攪拌し、透明な溶液を得た。同様に、8gのMDEA、2gのアンモニウムアセテート(MEG中30質量%)、0.5gのDabco K15、1.5gのExolit OP560、及び4gのブタノールを220gのMEK中に溶解し、第二の溶液を得た。双方の溶液を長方形の容器(20×20cm×高さ5cm)中で、一方の溶液を他方の溶液に注いで混ぜ合わせ、透明で均質な低粘度の混合物を得た。容器を蓋で密閉し、混合物を室温で24時間でゲル化させた。得られたモノリシックゲルスラブを25リットル容量のオートクレーブ中でscCO2を用いた溶媒抽出によって乾燥させ、多孔質材料を得た。
4. 結果
5.略語
H2O 水
K15 Dabco K15(PUR触媒)
M200 Lupranate M200(ポリイソシアネート)
MEK メチルエチルケトン
MDEA 4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)
H2O 水
K15 Dabco K15(PUR触媒)
M200 Lupranate M200(ポリイソシアネート)
MEK メチルエチルケトン
MDEA 4,4’-メチレン-ビス(2,6-ジエチルアニリン)
Claims (23)
- 多孔質材料を製造する方法であって、
a)混合物であって、
(i)有機ゲルの形成に適切な成分を含む組成物(A)及び
(ii)溶媒(B)
を含む混合物(I)を提供する工程、
b)前記溶媒(B)の存在下で前記組成物(A)中の成分を反応させてゲルを形成する工程、及び
c)工程b)で得られた前記ゲルを乾燥させる工程
を少なくとも含み、
前記組成物(A)が、
- 飽和又は不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される成分(C1)、
- 飽和又は不飽和カルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される成分(C2)
を含む触媒系(CS)を含み、
且つ前記触媒系の成分としてカルボン酸を使用しない方法。 - 前記触媒成分(C1)が、1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記触媒成分(C2)が、1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記触媒成分(C1)が1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のカリウム塩からなる群から選択され、且つ前記触媒成分(C2)が1~20個の炭素原子を有する飽和又は不飽和カルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記触媒系(CS)が前記組成物(A)中に前記組成物(A)の合計質量を基準として、0.1~30質量%の範囲で存在する、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記触媒系(CS)が触媒成分(C1)及び(C2)を1:20から20:1の範囲の比で含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記組成物(A)が少なくとも1つのモノオール(am)を含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記組成物(A)が、成分(a1)として少なくとも1種の多官能性イソシアネートを含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記組成物(A)が、成分(a1)として少なくとも1種の多官能性イソシアネート、及び成分(a2)として少なくとも1種の芳香族アミンを含み、任意に成分(a3)として水を含み、及び任意に成分(a4)として少なくとも1種のさらなる触媒を含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも1種の芳香族アミンが多官能性芳香族アミンである、請求項9に記載の方法。
- 前記少なくとも1種の芳香族アミン(a2)が、一般式I
- 前記組成物(A)が、
(a0)0.1~30質量%の触媒系(CS)、
(a1)25~94.9質量%の少なくとも1種の多官能性イソシアネート、及び
(a2)0.1~30質量%の少なくとも1種の多官能性芳香族アミンであって、一般式I
(a3)0~15質量%の水、及び
(a4)0~29.9質量%の少なくとも1種のさらなる触媒
を含み、
該質量%は、いずれの場合も前記成分(a0)から(a4)の合計質量を基準とし、前記成分(a0)から(a4)の質量%は、合計すると100質量%であり、
前記成分(a0)及び(a4)の総計は、前記成分(a0)から(a4)の合計質量を基準として、0.1~30質量%の範囲内である、
請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。 - 前記アミン成分(a2)が、3,3’,5,5’-テトラアルキル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’-テトラアルキル-2,2’-ジアミノジフェニルメタン及び3,3’,5,5’-テトラアルキル-2,4’-ジアミノジフェニルメタンからなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含み、該3、3’、5及び5’位のアルキル基は、同一であるか又は異なることができ、1~12個の炭素原子を有し、かつ、さらなる官能基を有することができる直鎖又は分岐アルキル基から各々独立して選択される、請求項9~12のいずれか一項に記載の方法。
- 成分(a0)又は成分(a4)又は成分(a0)及び成分(a4)は三量体化を触媒してイソシアヌレート基を形成する、請求項9~13のいずれか一項に記載の方法。
- 成分(a4)は少なくとも1つの第三級アミノ基を含む、請求項9~14のいずれか一項に記載の方法。
- 水を使用しない請求項1~15のいずれか一項に記載の方法。
- 工程c)による前記乾燥は、前記ゲル中に含まれる液体の臨界温度と臨界圧力未満の温度と圧力で前記ゲル中に含まれる液体をガス状態に変換することによって実施する、請求項1~16のいずれか一項に記載の方法。
- 工程c)による前記乾燥を超臨界条件下で実施する、請求項1~16のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1~18のいずれか一項に記載の方法によって得られる、又は得ることができる多孔質材料。
- 請求項19に記載の多孔質材料又は請求項1~18のいずれか一項に記載の方法によって得られる又は得ることができる多孔質材料を断熱材料として又は真空断熱パネルのために使用する方法。
- 前記多孔質材料を内部又は外部の断熱系に使用する、請求項20に記載の使用方法。
- 前記多孔質材料を水タンク又は製氷機の断熱系で使用する、請求項20に記載の使用方法。
- 前記多孔質材料を熱橋の断熱に使用する、請求項20に記載の使用方法。
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