JP6955813B2 - 多孔性材料を作製するための方法 - Google Patents
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Description
a) 混合物(I)を用意する工程であって、混合物(I)は、
(i) 組成物(A)であって、
成分(ai)としてのポリマー多官能性イソシアネート
成分(aii)としてのモノマー多官能性イソシアネート
を含むイソシアネート組成物(A*)と、
成分(ac)としての少なくとも1種の触媒と
を少なくとも含む、組成物(A)
および
(ii) 溶媒(B)
を含む、工程、
b) 組成物(A)中の成分を反応させ、有機ゲルを得る工程、ならびに
c) 工程b)において得られたゲルを乾燥させる工程
を少なくとも含み、
組成物(A)が、芳香族アミンを実質的に含有しない、方法によって解決される。
− 80〜99.9質量%の、多官能性イソシアネートを含む組成物(A*)、および
− 0.1〜20質量%の成分(ac)
を含み、組成物(A)の成分の質量%は合計で100質量%である、上記に開示の多孔性材料を製造するための方法を対象とする。
本発明の方法において、少なくとも1種のポリマー多官能性イソシアネートは、成分(ai)として反応される。
i) トリレンジイソシアネート(TDI)、特に2,4−TDIもしくは2,6−TDIまたは2,4−TDIと2,6−TDIとの混合物をベースとするポリマー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)、特にポリフェニルポリメチレンイソシアネートとも呼ばれるオリゴマーMDI、もしくはMDIの作製において得られた粗製MDI、または少なくとも1種のMDIのオリゴマーと上述した低分子量MDI誘導体の少なくとも1種との混合物をベースとするポリマー多官能性イソシアネート
である。
本発明の方法において、少なくとも1種のモノマー多官能性イソシアネートは、成分(aii)として反応される。
i) トリレンジイソシアネート(TDI)、特に2,4−TDIもしくは2,6−TDIまたは2,4−および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もしくは2,4’−MDIもしくは4,4’−MDIまたは上述したジフェニルメタンジイソシアネートの2種もしくは3種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)による少なくとも1種の芳香族イソシアネートと、実施形態ii)による少なくとも1種の芳香族イソシアネートとの混合物
である。
組成物(A)は、成分(ac)としての少なくとも1種の触媒をさらに含む。使用される成分(ac)の量は、いずれの場合も組成物(A)の総質量に対して、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0.4質量%、特に少なくとも0.5質量%である。使用される成分(ac)の量は、好ましくは最大で20質量%、特に最大で17質量%、特に好ましくは最大で13質量%、特に最大で10質量%である。
本発明によれば、反応は、溶媒(B)の存在下で起きる。
本発明の方法は、
(a) 上記に記載した組成物(A)および溶媒(B)を含む混合物を用意する工程、
(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、ならびに
(c) 工程(b)において得られたゲルを乾燥させる工程
を少なくとも含む。
本発明によれば、組成物(A)および溶媒(B)を含む混合物が、工程(a)において用意される。
本発明によれば、工程(b)において、組成物(A)の成分の反応が、溶媒(B)の存在下で起きて、ゲルを形成する。反応を実施するためには、最初に、工程(a)において用意される成分の均一な混合物を作製しなければならない。
本発明によれば、工程(b)において得られたゲルは、工程(c)において乾燥される。
本発明は、本発明の方法によって得ることができる多孔性材料をさらに提供する。エアロゲルは、本発明の目的のための多孔性材料として好ましく、すなわち、本発明によって得ることができる多孔性材料は、好ましくは、エアロゲルである。
a) 混合物(I)を用意する工程であって、混合物(I)は、
(i) 組成物(A)であって、
成分(ai)としてのポリマー多官能性イソシアネート
成分(aii)としてのモノマー多官能性イソシアネート
を含むイソシアネート組成物(A*)と、
成分(ac)としての少なくとも1種の触媒と
を少なくとも含む、組成物(A)
および
(ii) 溶媒(B)
を含む、工程、
b) 組成物(A)中の成分を反応させ、有機ゲルを得る工程、ならびに
c) 工程b)において得られたゲルを乾燥させる工程
を少なくとも含み、
組成物(A)が、芳香族アミンを実質的に含有しない、方法。
− 80〜99.9質量%の、多官能性イソシアネートを含む組成物(A*)および
− 0.1〜20質量%の成分(ac)
を含み、組成物(A)の成分の質量%は合計で100質量%である、実施形態1から5のいずれかによる方法。
1. 方法
DIN EN12667に従って、Hesto(Lambda Control A50)製の熱流計によって熱伝導率を測定した。
1個または数個のゲルモノリスを、容積25lのオートクレーブ内の試料トレー上に配置した。超臨界二酸化炭素(scCO2)を充填した後、オートクレーブの中を通り抜けるように24時間scCO2を流すこと(20kg/h)によって、ゲル化溶媒を除去した(乾燥した)。二酸化炭素を超臨界状態に維持するために、プロセス圧力を120〜130バールの間に保持し、プロセス温度を45℃に保持した。プロセスの終了時に、系を45℃の温度に維持しながら、圧力を、制御された方式で、通常の大気圧まで低下させた。オートクレーブ開け、得られた多孔性モノリスを取り出した。
M200:ASTM D−5155−96Aに従った100g当たり30.9gのNCO含量と、DIN53018に従ったおよそ3の官能価および25℃における2100mPa.sの粘度とを有する、オリゴマーMDI(Lupranat M200)(以下、「M200」)
Lupranat MI:ASTM D−5155−96Aに従った100g当たり33.5gのNCO含量と、DIN53018に従ったおよそ2の官能価および25℃における12mPa.sの粘度とを有する、モノマーMDI(Lupranat MI)(以下、「MI」)
Lupranat ME:ASTM D−5155−96Aに従った100g当たり33.5gのNCO含量と、DIN53018に従ったおよそ2の官能価および42℃における5mPa.sの粘度とを有する、モノマーMDI(Lupranat ME)(以下、「ME」)
触媒:Dabco K15(ジエチレングリコール(85%)に溶解されたカリウムエチルヘキサノエート)
Dabco TMR3(Air Products、42%トリメチルヒドロキシルプロピルアンモニウムホルメート+40%ジプロピレングリコール+10%ギ酸)
Niax A1(Momentive)(Lupragen N206(BASF)としても入手可能、ジプロピレングリコール中の70%ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル)
溶媒:アセトン
メチルエチルケトン(MEK)
ジエチルケトン(DEK)
トルエン
ポリプロピレン容器内において、撹拌しながら、56gのM200を20℃で220gのMEK中に溶解させると、透明な溶液が生じた。同様に、2gのDabco K15を220gのMEK中に溶解させて、第2の溶液を得た。一方の溶液を他方の溶液に注ぎ込むことによって、長方形容器(20×20cm×高さ5cm)内で溶液を合わせると、これにより、透明で均一な低粘度の混合物が生じた。容器をフタで閉じ、混合物を室温で24時間ゲル化した。得られたモノリス状ゲルスラブを、25lオートクレーブ内でscCO2による溶媒抽出によって乾燥させると、多孔性材料が生じた。
ポリプロピレン容器内において、撹拌しながら、39.2gのM200および16.8gのMIを20℃で220gのMEK中に溶解させると、透明な溶液が生じた。同様に、2gのDabco K15を220gのMEK中に溶解させて、第2の溶液を得た。一方の溶液を他方の溶液に注ぎ込むことによって、長方形容器(20×20cm×高さ5cm)内で溶液を合わせると、これにより、透明で均一な低粘度の混合物が生じた。容器をフタで閉じ、混合物を室温で24時間ゲル化した。得られたモノリス状ゲルスラブを、25lオートクレーブ内でscCO2による溶媒抽出によって乾燥させると、多孔性材料が生じた。
ポリプロピレン容器内において、撹拌しながら、28gのM200および28gのMIを20℃で220gのMEK中に溶解させると、透明な溶液が生じた。同様に、2gのDabco K15を220gのMEK中に溶解させて、第2の溶液を得た。一方の溶液を他方の溶液に注ぎ込むことによって、長方形容器(20×20cm×高さ5cm)内で溶液を合わせると、これにより、透明で均一な低粘度の混合物が生じた。容器をフタで閉じ、混合物を室温で24時間ゲル化した。得られたモノリス状ゲルスラブを、25lオートクレーブ内でscCO2による溶媒抽出によって乾燥させると、多孔性材料が生じた。
ポリプロピレン容器内において、撹拌しながら、39.2gのM200および8.4gのMIおよび8.4gのMEを20℃で220gのアセトン中に溶解させると、透明な溶液が生じた。同様に、2gのDabco K15を220gのアセトン中に溶解させて、第2の溶液を得た。一方の溶液を他方の溶液に注ぎ込むことによって、長方形容器(20×20cm×高さ5cm)内で溶液を合わせると、これにより、透明で均一な低粘度の混合物が生じた。容器をフタで閉じ、混合物を室温で24時間ゲル化した。得られたモノリス状ゲルスラブを、25lオートクレーブ内でscCO2による溶媒抽出によって乾燥させると、多孔性材料が生じた。
ポリプロピレン容器内において、撹拌しながら、39.2gのM200および8.4gのMIおよび8.4gのMEを20℃で220gのMEK中に溶解させると、透明な溶液が生じた。同様に、2gのDabco K15を220gのMEK中に溶解させて、第2の溶液を得た。一方の溶液を他方の溶液に注ぎ込むことによって、長方形容器(20×20cm×高さ5cm)内で溶液を合わせると、これにより、透明で均一な低粘度の混合物が生じた。容器をフタで閉じ、混合物を室温で24時間ゲル化した。得られたモノリス状ゲルスラブを、25lオートクレーブ内でscCO2による溶媒抽出によって乾燥させると、多孔性材料が生じた。
ポリプロピレン容器内において、撹拌しながら、39.2gのM200および8.4gのMIおよび8.4gのMEを20℃で220gのDEK中に溶解させると、透明な溶液が生じた。同様に、2gのDabco K15を220gのDEK中に溶解させて、第2の溶液を得た。一方の溶液を他方の溶液に注ぎ込むことによって、長方形容器(20×20cm×高さ5cm)内で溶液を合わせると、これにより、透明で均一な低粘度の混合物が生じた。容器をフタで閉じ、混合物を室温で24時間ゲル化した。得られたモノリス状ゲルスラブを、25lオートクレーブ内でscCO2による溶媒抽出によって乾燥させると、多孔性材料が生じた。
ポリプロピレン容器内において、撹拌しながら、39.2gのM200および18.8gのMEを20℃で220gのDEK中に溶解させると、透明な溶液が生じた。同様に、2gのDabco K15を220gのDEK中に溶解させて、第2の溶液を得た。一方の溶液を他方の溶液に注ぎ込むことによって、長方形容器(20×20cm×高さ5cm)内で溶液を合わせると、これにより、透明で均一な低粘度の混合物が生じた。容器をフタで閉じ、混合物を室温で24時間ゲル化した。得られたモノリス状ゲルスラブを、25lオートクレーブ内でscCO2による溶媒抽出によって乾燥させると、多孔性材料が生じた。
ポリプロピレン容器内において、撹拌しながら、39.2gのM200および18.8gのMIを20℃で220gのDEK中に溶解させると、透明な溶液が生じた。同様に、2gのDabco K15を220gのDEK中に溶解させて、第2の溶液を得た。一方の溶液を他方の溶液に注ぎ込むことによって、長方形容器(20×20cm×高さ5cm)内で溶液を合わせると、これにより、透明で均一な低粘度の混合物が生じた。容器をフタで閉じ、混合物を室温で24時間ゲル化した。得られたモノリス状ゲルスラブを、25lオートクレーブ内でscCO2による溶媒抽出によって乾燥させると、多孔性材料が生じた。
ポリプロピレン容器内において、撹拌しながら、39.2gのM200および8.4gのMIおよび8.4gのMEを20℃で180gのDEKおよび40gのトルエン中に溶解させると、透明な溶液が生じた。同様に、2gのDabco K15を180gのDEKおよび40gのトルエン中に溶解させて、第2の溶液を得た。一方の溶液を他方の溶液に注ぎ込むことによって、長方形容器(20×20cm×高さ5cm)内で溶液を合わせると、これにより、透明で均一な低粘度の混合物が生じた。容器をフタで閉じ、混合物を室温で24時間ゲル化した。得られたモノリス状ゲルスラブを、25lオートクレーブ内でscCO2による溶媒抽出によって乾燥させると、多孔性材料が生じた。
ポリプロピレン容器内において、撹拌しながら、48gのM200および8gのMEを20℃で220gのDEK中に溶解させると、透明な溶液が生じた。同様に、2gのDabco K15を220gのDEK中に溶解させて、第2の溶液を得た。一方の溶液を他方の溶液に注ぎ込むことによって、長方形容器(20×20cm×高さ5cm)内で溶液を合わせると、これにより、透明で均一な低粘度の混合物が生じた。容器をフタで閉じ、混合物を室温で24時間ゲル化した。得られたモノリス状ゲルスラブを、25lオートクレーブ内でscCO2による溶媒抽出によって乾燥させると、多孔性材料が生じた。
ポリプロピレン容器内において、撹拌しながら、48gのM200および8gのMIを20℃で220gのDEK中に溶解させると、透明な溶液が生じた。同様に、2gのDabco K15を220gのDEK中に溶解させて、第2の溶液を得た。一方の溶液を他方の溶液に注ぎ込むことによって、長方形容器(20×20cm×高さ5cm)内で溶液を合わせると、これにより、透明で均一な低粘度の混合物が生じた。容器をフタで閉じ、混合物を室温で24時間ゲル化した。得られたモノリス状ゲルスラブを、25lオートクレーブ内でscCO2による溶媒抽出によって乾燥させると、多孔性材料が生じた。
H2O 水
K15 Dabco K15(PUR触媒)
M200 Lupranate M200(ポリイソシアネート)
MI Lupranat MI(モノマーイソシアネート)
ME Lupranat ME(モノマーイソシアネート)
DEK ジエチルケトン
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 (13)
- 多孔性材料を製造するための方法であって、
a) 混合物(I)を用意する工程であって、混合物(I)は、
(i)組成物(A)であって、
84〜27質量%の量の成分(ai)としてのポリマー多官能性イソシアネート
16〜73質量%の量の成分(aii)としてのモノマー多官能性イソシアネート
を含むイソシアネート組成物(A*)と、
成分(ac)としての少なくとも1種の触媒と
を少なくとも含む、組成物(A)
および
(ii) 溶媒(B)
を含む、工程、
b) 組成物(A)中の成分を反応させ、有機ゲルを得る工程、ならびに
c) 工程b)において得られたゲルを乾燥させる工程
を少なくとも含み、
組成物(A)が、芳香族アミンを実質的に含有しなく、
組成物(A)の成分(ai)、(aii)および(ac)が、それぞれが溶媒(B)の
一部をなす適切な量で、互いに別々に用意される、方法。 - 成分(ai)が、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)をベースとするポリマー多官能性イソシアネートから選択され、成分(aii)が、モノマージフェニルメタンジイソシアネート(MDI)から選択される、請求項1に記載の方法。
- 成分(aii)が、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−ジフェニルメタンジイソシアネートおよび4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートの混合物を含む、請求項1または2に記載の方法。
- 組成物(A)が、1質量%未満の水を含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 組成物(A)が、いずれの場合も組成物(A)の総質量に対して、
− 80〜99.9質量%の、多官能性イソシアネートを含む組成物(A*)、および
− 0.1〜20質量%の成分(ac)
を含み、
組成物(A)の成分の質量%は合計で100質量%である、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記触媒が、第一級、第二級および第三級アミン、トリアジン誘導体、金属有機化合物、金属キレート、ホスホレンの酸化物、第四級アンモニウム塩、アンモニウム塩、水酸化アンモニウム、ならびに、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の水酸化物、アルコキシドおよびカルボキシレートからなる群より選択される、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記触媒が、三量体化を触媒して、イソシアヌレート基を形成する、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 成分(ac)が、三量体化を触媒してイソシアヌレート基を形成する触媒、および任意のアミン触媒を含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 成分(ac)が、少なくとも1種のカルボン酸の金属塩を含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 工程c)による乾燥が、ゲルに含まれる液体の臨界温度および臨界圧力より低い温度および圧力において、ゲルに含まれる液体を気体状態に変換することによって実施される、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- 工程c)による乾燥が、超臨界条件下で実施される、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- 得られる前記多孔性材料が、断熱材料としてまたは真空絶縁パネルのために使用される、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記多孔性材料が、内部または外部の断熱システム中に使用される、請求項12に記載の方法。
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