TW201915072A - 氮化硼發泡體、其製造方法、及含氮化硼發泡體之製品 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種製造氮化硼發泡體的方法，該方法包含：使氣體介質沿著流動路徑流動；將可流動組成物引至該流動路徑，以使該可流動組成物於該流動路徑內發泡，該可流動組成物包含：氮化硼片、懸浮劑、及視需要之界面活性劑；自該流動路徑輸出經發泡的該可流動組成物；以及固體化(solidify)所輸出的該可流動組成物以提供氮化硼發泡體；其中，該氮化硼發泡體包含由胞壁界定之互聯胞孔的三度空間網絡所界定之結構，其中該胞壁包含氮化硼片。

Description

氮化硼發泡體、其製造方法、及含氮化硼發泡體之製品 【相關申請案之交叉引用】
本申請主張於2017年9月14提出之美國臨時申請案第62,558,585號的優先權，其揭示內容全文併入本案供參考。
本發明係關於一種發泡體材料，特別係關於一種在高能量吸收及管理應用上有用的發泡體，該能量包括動能及熱能。
胞狀結構可增強材料的機械性質，包括其在變形時維持結構完整性的能力。此種結構在熱傳等熱管理應用上特別有用。孔洞結構中的孔洞係確定材料熱性質的重要因素。例如，石墨發泡體係使用於高功率電子及光電子元件之熱管理。
氮化硼發泡體係由胞壁界定之互聯開放式胞孔的三度空間網絡，該胞壁包含氮化硼片。雖然超彈性氮化硼發泡體已被報導，但製造該等材料的健全、高產率製程仍尚未被報導。
因此，本領域仍需要一些製造氮化硼發泡體的方法。若該等方法為健全且適用於量產，則為更有利。
在一實施方案中，一種製造氮化硼發泡體的方法係包含：使氣體介質沿著流動路徑流動；將可流動組成物引至該流動路徑，以使該可流動組成物於該流動路徑內發泡，該可流動組成物包含：氮化硼片、懸浮劑、及視需要之界面活性劑；自該流動路徑輸出經發泡的該可流動組成物；以及固體化(solidify)所輸出的該可流動組成物以提供氮化硼發泡體；其中，該氮化硼發泡體包含由胞壁界定之互聯胞孔的三度空間網絡所界定之結構，其中該胞壁包含氮化硼片。
從以下詳細描述、圖式、及所附申請專利範圍，本領域技藝人士將認識且瞭解上述及其他特徵。
18‧‧‧氮化硼發泡體
19‧‧‧蜂巢胞孔
以下圖式均為說明性的。
第1圖顯示一種微流體元件，係用於製造液體聚合物增強之氮化硼發泡體。
第2圖顯示一種液體氮化硼發泡體(左圖)以及一種固體氮化硼發泡體(右圖)。
第3圖顯示沿胞孔之短軸切開的氮化硼發泡體的截面。
第4圖顯示第3圖之氮化硼發泡體沿長軸切開的截面。
第5圖顯示一種具有蜂巢結構的氮化硼發泡體。
第6圖顯示具有不同種類蜂巢結構的發泡體的截面。
本文描述製造氮化硼發泡體(包括聚合物增強之氮化硼發泡體)的新穎方法，且該氮化硼發泡體更具體而言為超彈性氮化硼發泡體。 本文所描述之方法特別適用於量產氮化硼發泡體，且在一些情況下可擴展至卷對卷(roll-to-roll)生產。該等方法可提供適用於熱管理應用的高耐衝擊材料，例如適用於當循環負載存在時。
製造氮化硼發泡體的一實施態樣為二步驟製程，包括：流體發泡，然後固體化發泡體。此種方法已被用於製造結晶狀聚胺基甲酸酯，例如以下文獻所述：由A.Tstouri等人發表於Colloids and Surfaces A：Physicochem.and Eng.Aspects,(2012),doi：10.1016/j.colsurfa.2012.02.048.的“Generation of porous solids with well-controlled morphologies by combining foaming and flow chemistry on a Lab-on-a-Chip”；以及由A.Tstouri等人發表於Adv.Eng.Mat.,2013,vol.15,pp.1086-1098.的“Generation of Crystalline Polyurethane Foams Using Millifluidic Lab-on-a-Chip Technologies”。在流體發泡中，相同尺寸的氣體氣泡堆疊在一起形成六角堆疊構型，稱為氣泡筏流(bubble rafting)。流體元件可製造穩定、單分散氣體氣泡，其尺寸為1微米至3毫米，且更大(100微米)的氣泡亦可被製造。
在一實施態樣中，一種製造氮化硼發泡體的方法係包含：使氣體介質沿著流動路徑流動；將可流動組成物引至該流動路徑，以使該可流動組成物於該流動路徑內發泡，該可流動組成物包含氮化硼片及懸浮劑；自該流動路徑輸出經發泡的該可流動組成物；以及固體化所輸出的該可流動組成物以提供氮化硼發泡體；其中，該氮化硼發泡體包含由胞壁界定之互聯胞孔的三度空間網絡所界定之結構，其中該胞壁包含氮化硼片。
該方法進一步顯示於第1圖，其中顯示一種例示性微流體元件。該方法可在諸如微流體、毫流體、或巨流體(macrofluidic)元件等流 體元件中進行。流體元件可與一個或更多個發泡單元、混合單元、成形單元等互相連通。發泡單元係提供氣體氣泡而在所得之發泡體中形成孔洞。混合單元係可混合來自不同入口的流體。成形腔室係用於使最終固體發泡體產品成形。
如本文所用，微流體元件係適用於加工例如奈升及皮升(picoliter)體積等小體積液體及/或氣態流體的元件。一般而言，微流體元件的尺寸為毫米至奈米，包含一個或更多個微通道，以及可使流體通入或通出該微流體元件的入口及出口端。例如，微流體晶片係一種微流體元件，其中已模鑄有微通道網絡或形成有微通道網絡的圖案。該微通道的寬度可為50微米至2毫米，或更小。
亦可使用巨流體元件。巨流體元件具有寬度大於2毫米至10毫米的流動通道。
在一實施方案中，流動路徑係經過通道且可流動組成物係經由入口流至該通道。可使用複數個平行通道。
通道包含一個或多個入口，其中可流動組成物中的試劑係經由該等入口而流至該流動路徑。該可流動組成物除氮化硼片外，視需要還包含聚合物黏合劑組成物或聚合物黏合劑前驅物組成物。該聚合物黏合劑組成物或該聚合物黏合劑前驅物組成物與該氮化硼片可流動經過相同或不同入口。
流經通道的例示性氣體介質包括空氣、氮氣等。還可使用可使聚合型材料發泡的習知物理性發泡劑(blowing agent)。該等發泡劑可為各種烴、醚、酯(包括部分鹵化的烴、醚、酯)等，亦可為包含前述至少 一者之組合。例示性物理性發泡劑包括：氯氟碳(CFC’s)，如1,1-二氯-1-氟乙烷、1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷、單氯二氟甲烷、及1氯-1,1-二氟乙烷；氟碳(FC’s)，如1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2,2,4,4-四氟丁烷、1,1,1,3,3,3-六氟-2-甲基丙烷、1,1,1,3,3-五氟丙烷、1,1,1,2,2-五氟丙烷、1,1,1,2,3-五氟丙烷、1,1,2,3,3-五氟丙烷、1,1,2,2,3-五氟丙烷、1,1,1,3,3,4-六氟丁烷、1,1,1,3,3-五氟丁烷、1,1,1,4,4,4-六氟丁烷、1,1,1,4,4-五氟丁烷、1,1,2,2,3,3-六氟丙烷、1,1,1,2,3,3-六氟丙烷、1,1-二氟乙烷、1,1,1,2-四氟乙烷、及五氟乙烷；氟醚(FE’s)，如甲基-1,1,1-三氟乙基醚、及二氟甲基-1,1,1-三氟乙基醚；烴，如正戊烷、異戊烷、及環戊烷。
氣體介質係以足夠量使用(流動)，以提供所得發泡體所欲之體密度。在一實施態樣中，該氣體介質係以固定速度流動。以固定速度流動該氣體介質可於發泡體中提供尺寸大致相等的孔洞。流動速度取決於所使用的元件及黏合劑組成物。
可流動組成物較佳具有黏度，該黏度可使氮化硼片懸浮且無顯著的氮化硼片沉積。例示性黏度為1厘泊(cP)至5000厘泊。
該可流動組成物包含氮化硼片(例如，六角形氮化硼片)以及懸浮劑。用於可流動組成物的懸浮劑包括下文所述溶劑。
該可流動組成物視需要包括聚合物黏合劑組成物或聚合物黏合劑前驅物組成物，使得該氮化硼發泡體為聚合物增強之氮化硼發泡體。
該聚合物黏合劑組成物或該聚合物黏合劑前驅物組成物包含如熱塑性或熱固性聚合物等聚合物，以及視需要包含界面活性劑。例示性聚合物廣泛包括各種熱塑性或熱固性聚合物。
熱塑性聚合物之實例包括：聚縮醛、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸系聚合物、聚環氧烷(polyalkylene oxide)(例如，聚環氧乙烷或聚環氧丙烷)、聚醯胺醯亞胺、聚醯胺(例如，脂族聚醯胺、聚鄰苯二甲醯胺、及聚芳醯胺)、聚酸酐、聚芳酯、聚芳醚(例如，聚苯醚)、聚芳醚酮(例如，聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮等)、聚芳硫醚(例如，聚苯硫醚)、聚苯并噁唑、聚碳酸酯(包括如聚碳酸酯-矽氧烷、聚碳酸酯-酯、聚碳酸酯-酯-矽氧烷等聚碳酸酯共聚物)、聚酯(例如，聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、及如聚酯-醚等聚酯共聚物)、聚醚醯亞胺(包括如聚醚醯亞胺-矽氧烷共聚物等共聚物)、聚醚碸(亦稱為聚芳碸及聚碸)、聚醯亞胺(包括如聚醯亞胺-矽氧烷共聚物等共聚物)、聚甲基丙烯酸酯、聚烯烴(例如，聚乙烯、聚丙烯、及其共聚物，如聚乙烯-丙烯橡膠等)、鹵化之聚烯烴(例如，聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯三氟乙烯、及其共聚物，如氯化乙烯-丙烯)、聚鄰苯二甲內酯、聚矽氮烷、聚矽氧烷、聚苯乙烯(包括如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)等共聚物)、聚硫化物(例如，聚苯硫醚)、聚磺醯胺、聚磺酸酯、聚硫酯、聚三嗪、聚脲、聚胺基甲酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯酯、聚乙烯醚、聚鹵乙烯、聚乙烯酮、聚偏二氟乙烯等、或包含前述熱塑性聚合物至少一者之組合。聚醯胺(尼龍，如Nylon 6、Nylon 6,6、Nylon 6,10、Nylon 6,12、Nylon 11、或Nylon 12)、聚碳酸脂、聚酯、聚醚醯亞胺、聚烯烴、及聚苯乙烯共聚物(如ABS等)等在廣泛的各種製品中特別有用。
可使用的熱塑性聚合物之組合的實例包括：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯/尼龍、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 /聚氯乙烯、聚苯醚/聚苯乙烯、聚苯醚/尼龍、聚碸/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯/熱塑性胺基甲酸酯、聚碳酸酯/聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯/聚對苯二甲酸丁二酯、熱塑性彈性體合金、聚對苯二甲酸乙二酯/聚對苯二甲酸丁二酯、苯乙烯-順丁烯二酸酐/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚醚醚酮/聚醚碸、苯乙烯-丁二烯橡膠、聚乙烯/尼龍、聚乙烯/聚縮醛、乙烯丙烯橡膠(EPR)、或包含前述摻合物至少一者之組合。
可使用的可固化(curable)聚合物包括：醇酸(alkyd)、環氧樹脂、三聚氰胺、酚醛樹脂(phenolic)、聚丁二烯(包括其共聚物，如聚(丁二烯-異戊二烯))、可交聯之聚酯、聚胺基甲酸酯、矽氧烷(silicone)、或包含前述可固化聚合物至少一者之組合。
聚合物黏合劑組成物或聚合物黏合劑前驅物組成物可使用本領域習知的任何常規技術來製備，例如藉由複合(compounding)該組成物；或者與基質聚合物組成物或其一部分(若為液體)或基質聚合物組成物溶液進行攪拌、混合、或摻合。
當可流動組成物包含聚合物時，懸浮劑可包含溶劑，該溶劑係選用以溶解或分散聚合物黏合劑或聚合物黏合劑前驅物。可使用的非限定性溶劑包含：二甲苯；甲苯；甲基乙基酮；甲基異丁基酮；己烷及更高碳數液態直鏈烷(如庚烷、辛烷、壬烷等)；環己烷；異佛爾酮(isophorone)；及各種萜烯系(terpene-based)溶劑；或包含前述至少一者之組合。
聚合物黏合劑組成物或聚合物黏合劑前驅物組成物視需要包含界面活性劑。
當存在界面活性劑時，該界面活性劑係選用以穩定發泡體， 且係基於如下考量而選用：所用之聚合物或聚合物前驅物黏合劑組成物、所欲之胞孔尺寸、所欲之發泡體穩定性等。界面活性劑可為陰離子性、陽離子性、兩性、或非離子性。界面活性劑較佳為陰離子性或非離子性。
可使用的陰離子界面活性劑包含如下有機硫酸反應(organic sulfuric reaction)產物的鹼金屬、鹼土金屬、銨、及胺鹽：在其分子結構中具有C8-36或C8-22烷基以及磺酸或硫酸酯基。此處烷基係指醯基中的烷基部分。實例包括：烷基硫酸鈉、銨、鉀、鎂，特別是藉由硫酸化C8-18醇而獲得者；(C9-15烷基)苯或(C9-15烷基)甲苯磺酸鈉或鎂；C10-20石蠟磺酸及C10-20烯磺酸鈉或鎂；C10-20烷基甘油醚磺酸鈉，特別是衍生自牛脂(tallow)及椰子油之醇的醚；椰子油脂肪酸單甘油酯硫酸及磺酸鈉；(C8-12烷基)酚環氧乙基醚硫酸的鈉、銨、或鎂鹽，其中每個分子具有1至30單元的環氧乙烷；脂肪酸以2-羥乙磺酸(isethionic acid)酯化並以氫氧化鈉中和所得的反應產物，例如其中脂肪酸衍生自椰子油；甲基牛磺酸醯胺(methyl tauride)之脂肪酸醯胺的鈉或鉀鹽，例如其中脂肪酸衍生自椰子油；以及β-乙醯氧基-或β-乙醯胺基-(C8-22烷)磺酸鈉或鉀。
可使用的具體陰離子界面活性劑包含：C8-22烷基硫酸鹽(例如，月桂基硫酸銨、月桂基硫酸鈉、月桂醚硫酸鈉(SLES)、肉豆蔻醇聚醚硫酸鈉(sodium myreth sulfate)、二辛基磺酸基琥珀酸鈉)；C8-36烷基磺酸鹽，包含有機磺酸陰離子(例如，辛基磺酸陰離子、月桂基磺酸陰離子、肉豆蔻基磺酸陰離子、十六基磺酸陰離子、2-乙基己基磺酸陰離子、二十二基磺酸陰離子、二十四基磺酸陰離子、對甲苯磺酸陰離子、丁基苯基磺酸陰離子、十二基磺酸陰離子、十八基苯基磺酸陰離子、二丁基苯基磺酸陰離子、 二異丙基萘基磺酸陰離子、及二丁基萘基磺酸陰離子)以及陽離子(例如，鏻或銨)；C8-36全氟烷基磺酸鹽(例如，全氟辛烷磺酸鹽(PFOS)、全氟丁烷磺酸鹽)；以及直鏈C7-36烷基苯磺酸鹽(LABS)(例如，十二基苯磺酸鈉)。化學式為RO(C2H4O)xSO3M的烷基醚硫酸鹽，其中R為C8-36烷基或烯基，x為1至30，且M為水溶性陽離子。醇可衍生自自然脂肪(例如，椰子油或牛脂)或可合成。在一些實施態樣中，界面活性劑包含：(C8-36烷基)苯磺酸鹽、(C8-36烷基)磺酸鹽、單或二(C8-36烷基)磺酸基琥珀酸鹽、(C8-36烷基醚)硫酸鹽、(C8-36)烷基醚磺酸鹽、全氟(C2-12烷基)硫酸鹽、或全氟(C2-12羧酸鹽)；較佳為十二基硫酸鈉、月桂基硫酸鈉、月桂基醚硫酸鈉、二辛基磺酸基琥珀酸鈉、二己基磺酸基琥珀酸鈉、全氟辛烷磺酸鹽、全氟辛酸、或十二基苯磺酸鈉；更佳其中陰離子界面活性劑為十二基苯磺酸鈉。
亦可使用非離子界面活性劑，且其可包括具有1至25莫耳環氧乙烷的C8-22脂族醇乙氧化物，且較佳為具有2至18莫耳環氧乙烷的C10-20脂族醇乙氧化物。此類非離子界面活性劑之可商購實例包括：購自陶氏化學公司(Dow Chemical Company)的TergitolTM 15-S-9(C11-15直鏈二級醇與9莫耳環氧乙烷之縮合產物)、TergitolTM 24-L-NMW(C12-14直鏈一級醇與6莫耳環氧乙烷之縮合產物)，其具有窄分子量分布。此類產品亦包括Clariant GmbH公司的Genapol®品牌產品。
其他可使用之非離子界面活性劑包括：聚乙烯、聚丙烯、以及C6-12烷基酚的聚環氧丁烷縮合物，例如在每莫耳C6-12烷基酚中具有4至25或5至18莫耳環氧乙烷的化合物。此類界面活性劑之可商購實例包括：購自陶氏化學公司的Igepal® CO-630、TritonTM X-45、X-114、X-100、及X102、 TergitolTM TMN-10、TergitolTM TMN-100X、及TergitolTM TMN-6(均為多乙氧化2,6,8-三甲基-壬基酚或其混合物)；以及購自Hoechst AG的Arkopal®-N產品。
又其他界面活性劑包括具有由環氧丙烷與丙二醇縮合而形成的疏水部分之環氧乙烷的加成產物。此類化合物之疏水部分的分子量較佳為1500至1800道爾頓。此類產物之可商購實例包括：購自BASF的Pluronic®品牌產品、以及購自Hoechst AG的Genapol® PF商標產品。
亦可使用具有環氧丙烷與乙二胺的反應產物之環氧乙烷的加成產物。此類化合物之疏水部分係乙二胺與過量環氧丙烷的反應產物，且通常分子量為2500至3000道爾頓。環氧乙烷之疏水部分係持續加入直到產物包含40至80重量%的聚氧乙烯(polyoxyethylene)且分子量為5000至1000道爾頓。此類化合物之可商購實例包括：購自BASF的Tetronic®品牌產品、以及購自Hoechst AG的Genapol® PN商標產品。
在一些實施態樣中，非離子界面活性劑為具有環氧乙烷的C6-12烷基酚，其在每莫耳C6-12烷基酚中具有4至25莫耳環氧乙烷，較佳每莫耳C6-12烷基酚中具有5至18莫耳環氧乙烷。在其他實施態樣中，界面活性劑包含生物聚合物，例如：明膠、鹿角菜膠(carrageenan)、果膠、大豆蛋白、卵磷脂、酪蛋白、膠原蛋白、白蛋白、阿拉伯膠、瓊脂、蛋白質、纖維素及其衍生物、多醣及其衍生物、澱粉及其衍生物等、或包含前述至少一者之組合。
有機矽氧界面活性劑係特別有用，例如與聚胺基甲酸酯前驅物組成物一起使用。實例包括一種主要由SiO2(矽酸鹽)單元與(CH3)3SiO0.5 (三甲基矽氧基)單元組成的共聚物，其中矽酸鹽對三甲基矽氧基之莫耳比為0.8：1至2.2：1，或更具體為1：1至2.0：1。另一有機矽氧界面活性劑穩定劑為局部交聯的矽氧烷-聚環氧烷嵌段共聚物及其混合物，其中矽氧烷嵌段與聚環氧烷嵌段係以矽至碳、或矽至氧至碳的鍵結而連接。矽氧烷嵌段包含烴-矽氧烷基團，且於該連結中的每嵌段具有平均至少二價的矽。聚環氧烷嵌段中至少一部分包含氧伸烷基(oxyalkylene group)且為多價的，即，該連結中的每嵌段具有至少二價的碳及/或鍵結有碳的氧。其餘任何聚環氧烷嵌段包含氧伸烷基且為單價的，即，該連結中的每嵌段具有僅一價的碳或鍵結有碳的氧。另外的有機聚矽氧烷-聚環氧烷嵌段共聚物包括在US 2917480及US 3057901中所述者。
可使用包含前述界面活性劑至少一者之組合。作為發泡穩定劑的界面活性劑之含量可在廣泛範圍內改變，例如：基於聚合物或聚合物前驅物之含量，界面活性劑之含量可為0.5重量%至10重量%或更高，或更具體為1.0重量%至6.0重量%。
在又另一實施態樣中，可不使用界面活性劑。不受理論限制，據信在界面活性劑不存在的情況下，氮化硼發泡片係可有效穩定發泡體。
如上所述，發泡體係藉由將可流動組成物引至含氣體介質的流動路徑而製造。在一實施態樣中，不存在或不使用其他發泡方法或試劑。在其他實施態樣中，在聚合物黏合劑或聚合物黏合劑前驅物組成物中可存在化學性發泡劑。化學性發泡劑例如包括：水、以及在特定條件下(例如在窄溫度範圍內)以高氣體產率分解的化合物。例示性化學性發泡劑包括： 水、偶氮異丁腈、偶氮二碳醯胺(即，偶氮-雙-甲醯胺)、及偶氮二羧酸鋇；經取代之肼(例如，二苯基碸-3,3’-二磺酸基醯肼、4,4’-羥基-雙-(苯磺酸基醯肼)、三肼基三嗪、及芳基-雙-(磺酸基醯肼))；胺基脲(semicarbazide)(例如，對-甲苯磺醯基胺基脲、及4,4’-羥基-雙-(苯磺醯基胺基脲))；三唑(例如，5-嗎福林基-1,2,3,4-噻三唑)；N-亞硝基化合物(例如，N,N’-二亞硝基五伸甲基四胺、及N,N’-二甲基-N,N’-二亞硝基鄰苯二甲醯亞胺)；苯并噁嗪(例如，靛紅衍酐(isatoic anhydride))；以及包含前述至少一者之組合，例如碳酸鈉/檸檬酸混合物。化學性發泡劑之含量可隨試劑及所欲之發泡體密度而改變。通常而言，基於反應組成物之總重量，發泡劑之含量可以0.1重量%至10重量%使用。當水作為至少一種發泡劑使用時(例如，基於反應組成物之總重量，以0.1重量%至8重量%使用時)，通常適宜藉由選擇性使用催化劑來控制固化反應。
當可流動組成物包含可固化聚合物黏合劑前驅物組成物時，可存在用於固化該聚合物黏合劑前驅物的催化劑。視可固化前驅物的種類而使用特定催化劑。例如，用於固化乙烯類不飽和系統(包括一些矽氧烷)的例示性催化劑包括：酮過氧化物、二醯基過氧化物、過氧酯、過氧縮酮、氫過氧化物、過氧化二碳酸鹽、過氧化單碳酸鹽等。含鉑或含錫催化劑可用於其他矽氧烷前驅物組成物。用於環氧樹脂的硬化劑(hardener)及催化劑亦為習知的且已描述於先前技藝中。
較佳的可固化前驅物組成物係用於形成聚胺基甲酸酯。通常，聚胺基甲酸酯發泡體可自前驅物組成物形成，該前驅物組成物包含可與活性含氫成分反應的有機異氰酸酯成分、視需要之界面活性劑、以及催 化劑。用於製備聚胺基甲酸酯發泡體的有機異氰酸酯成分通常包含概括化學式為Q(NCO)i的聚異氰酸酯，其中「i」為平均值大於2的整數，且Q為具有「i」價的有機基。Q可為經或未經取代的烴基(例如，具有適當價數的烷基或芳基)。Q可為具有化學式為Q1-Z-Q1的基團，其中Q1為伸烷基或伸芳基且Z為-O-、-O-Q1-S、-CO-、-S-、-S-Q1-S-、-SO-、或-SO2-。例示性異氰酸酯包括：六伸甲基二異氰酸酯；1,8-二異氰酸酯基-對-甲烷；二甲苯基二異氰酸酯；二異氰酸酯基環己烷；伸苯基二異氰酸酯；伸甲苯基二異氰酸酯，包括2,4-伸甲苯基二異氰酸酯、2,6-伸甲苯基二異氰酸酯、及原態(crude)伸甲苯基二異氰酸酯；雙(4-異氰酸酯基苯基)甲烷；氯伸苯基二異氰酸酯；二苯基甲烷-4,4’-二異氰酸酯(亦稱為4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、或MDI)及其加成物；萘-1,5-二異氰酸酯；三苯基甲烷-4,4’,4”-三異氰酸酯；異丙基苯-α-4-二異氰酸酯；聚合型異氰酸酯，如多伸甲基多苯基異氰酸酯；以及包含前述異氰酸酯至少一者之組合。
Q亦可為具有「i」價的聚胺基甲酸酯基，其中Q(NCO)i為預聚合物的組成物。此類預聚合物係藉由如下形成：使如前述或下述的化學計量過量的聚異氰酸酯與下述的活性含氫成分反應，特別是與如下所述的含多羥基材料或多元醇反應。例如，通常聚異氰酸酯的用量為30%至200%化學計量過量，其中，化學計量係基於多元醇中每當量羥基之異氰酸酯基的當量數。聚異氰酸酯的用量會因所製備聚胺基甲酸酯之本質而有些微變化。
活性含氫成分可包含聚醚多元醇及聚酯多元醇。例示性聚酯多元醇包括：多元醇與羧酸或其可形成酯之衍生物(如酸酐、酯及鹵化物) 的聚縮合產物；在多元醇存在下由內酯開環聚合所獲得的聚內酯多元醇；由碳酸二酯與多元醇反應所獲得的聚碳酸酯多元醇；以及蓖麻油多元醇(castor oil polyol)。用於聚縮合製造聚酯多元醇非常有用的例示性二羧酸及二羧酸衍生物包括：脂族或環脂族二羧酸，如戊二酸、己二酸、癸二酸、反丁烯二酸、及順丁稀二酸；二聚酸；芳族二羧酸，如鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、及對苯二甲酸；三元或更多官能多羧酸，如焦蜜石酸(pyromellitic acid)；以及酸酐及二級烷基酯，如順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐、及對苯二甲酸二甲酯。
另外的活性含氫成分為環酯聚合物。由至少一種環酯單體製備環酯聚合物的方法已清楚地記載於專利文獻，例如美國專利第3,021,309號至第3,021,317號、第3,169,945號、第2,962,524號。例示性環酯單體包括：δ-戊內酯、ε-己內酯、ζ-庚內酯、以及單烷基-戊內酯(例如，單甲基-、單乙基-、及單己基-戊內酯)。通常聚酯多元醇可包含：己內酯系聚酯多元醇、芳族聚酯多元醇、己二酸乙二醇酯系多元醇、及包含前述聚酯多元醇至少一者之組合，且特別是由ε-己內酯、己二酸、鄰苯二甲酸酐、對苯二甲酸、及/或對苯二甲酸二甲酯等製備的聚酯多元醇。
聚醚多元醇係由環氧烷與水或多羥基有機成分進行化學加成反應而獲得，該環氧烷係例如：環氧乙烷、環氧丙烷等、以及包含前述至少一者之組合。多羥基有機成分係例如：乙二醇、丙二醇、三甲基二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,10-癸二醇、1,2-環己二醇、2-丁烯-1,4-二醇、3-環己烯-1,1-二甲醇、4-甲基-3-環己烯-1,1-二甲醇、3-伸甲基-1,5-戊二醇、二乙二醇、(2-羥乙氧基)-1-丙醇、 4-(2-羥乙氧基)-1-丁醇、5-(2-羥丙氧基)-1-戊醇、1-(2-羥甲氧基)-2-己醇、1-(2-羥丙氧基)-2-辛醇、3-烯丙氧基-1,5-戊二醇、2-烯丙氧基甲基-2-甲基-1,3-丙二醇、[4,4-(戊氧基)-甲基]-1,3-丙二醇、3-(鄰-丙烯基苯氧基)-1,2-丙二醇、2,2’-二亞異丙基雙(對-苯氧基)二乙醇、甘油、1,2,6-己三醇、1,1,1-三羥甲基乙烷、1,1,1-三羥甲基丙烷、3-(2-羥乙氧基)-1,2-丙二醇、3-(2-羥丙氧基)-1,2-丙二醇、2,4-二甲基-2-(2-羥乙氧基)-甲基戊二醇-1,5、1,1,1-三[2-(羥乙氧基)甲基]-乙烷、1,1,1-三[2-(羥丙氧基)甲基]-丙烷、二丙二醇、新戊四醇、山梨醇(sorbitol)、蔗糖、乳糖、α-甲基葡萄糖苷、α-羥烷基葡萄糖苷、酚醛清漆樹脂、磷酸、苯磷酸、多苯磷酸(如三聚苯磷酸及四聚苯磷酸等)、三元縮合產物等、以及包含前述至少一者之組合。製備聚環氧烷多元醇所使用的環氧烷通常具有2至4個碳原子。較佳為環氧丙烷以及環氧丙烷與環氧乙烷的混合物。前述多元醇本身可用作為活性氫成分。在一實施態樣中，適宜使用的多元醇之重複單元具有PO(環氧丙烷)及/或PTMG(受開環聚合之四氫呋喃)等等。在一具體實施態樣中，EO(環氧乙烷；(CH2CH2O)n)之含量係最小化以改善發泡體的吸濕性質。具體而言，多元醇中的EO單元之百分比可為小於或等於20%。例如，當使用的多元醇僅由PO單元及EO單元組成時，該多元醇係設定為使[PO單元]：[EO單元]=100：0至80：20的範圍內。EO單元的百分比稱為「EO含量」。
一種有用的聚醚多元醇大致由以下化學示表示：R[(OCHnH2n)zOH]a，其中R為氫或多價烴基，「a」為等於R之價數的整數，各別出現的「n」為端點2及4包含在內之2至4的整數(具體為3)，且各別出現的「z」為2至200、更具體為15至100的整數。適宜地，聚醚多元醇為包 含二丙二醇、1,4-丁二醇、及2-甲基-1,3-丙二醇等之一或更多者的混合物。
另一種可使用的活性含氫材料為如美國專利第3,383,351號所述，藉由聚合多元醇中乙烯類不飽和單體而獲得的聚合物多元醇組成物。用於製造此類組成物的例示性單體包括：丙烯腈、乙烯氯、苯乙烯、丁二烯、偏二氯乙烯、及其他烯類不飽和單體。基於多元醇的總重量，聚合物多元醇組成物包含聚合於多元醇中的單體為1重量%至70重量%、或更具體為5重量%至50重量%、且又更具體為10重量%至40重量%。此類組成物係方便地藉由於溫度40℃至150℃下，在自由基聚合催化劑存在下，聚合經挑選之多元醇中的單體，自由基聚合催化劑係例如：過氧化物、過硫化物、過碳酸鹽、過硼酸鹽、偶氮化合物、及包含前述至少一者之組合。
活性含氫成分亦包括含多羥基化合物，例如：羥基封端之聚烴(美國專利第2,877,212號)；羥基封端之聚醛(美國專利第2,870,097號)；脂肪酸三甘油脂(美國專利第2,833,730號及第2,878,601號)；羥基封端之聚酯(美國專利第2,698,838號、第2,921,915號、第2,591,884號、第2,866,762號、第2,850,476號、第2,602,783號、第2,729,618號、第2,779,689號、第2,811,493號、第2,621,166號、及第3,169,945號)；羥基封端之全氟甲基類(perfluoromethylenes)(美國專利第2,911,390號及第2,902,473號)；羥基封端之聚伸烷基醚二醇(美國專利第2,808,391號；英國專利第733,624號)；羥基封端之聚伸烷基伸芳基醚二醇(美國專利第2,808,391號)；以及羥基封端之聚伸烷基醚三醇(美國專利第2,866,774號)。
多元醇可具有在廣泛範圍變化的羥基數目。通常，多元醇(包括如果有使用的其他交聯添加劑)之羥基數目可為28至1000或更高，或更 具體地100至800。羥基數目定義為完成中和如下水解產物所需之氫氧化鉀毫克數：由1克多元醇或者併用或不併用其他添加劑之多元醇混合物的完全乙醯化衍生物的水解產物。羥基數目亦可由下式定義： 其中：OH為多元醇的羥基數目，f為平均官能數，即每莫耳多元醇的平均羥基數，且Mw為多元醇的平均分子量。
能夠催化異氰酸酯成分與活性含氫成分之反應的例示性催化劑包括：膦；三級有機胺；鉍、鉛、錫、鐵、銻、鈾、鎘、鈷、釷、鋁、汞、鋅、鎳、鈰、鉬、釩、銅、錳、及鋯等的有機或無機酸鹽、有機金屬衍生物；以及包含前述至少一者之組合。此類催化劑的具體實例包括：二月桂酸二丁基錫、二乙酸二丁基錫、辛酸亞錫、辛酸鉛、環烷酸鈷(cobalt naphthenate)、三乙基胺、三伸乙基二胺、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、1,1,3,3-四甲基胍、N,N,N’,N’-四甲基-1,3-丁二胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、1,3,5-三(N,N-二甲基胺基丙基)-均-六氫三吖嗪、鄰-及對-(二甲基胺基甲基)酚、2,4,6-三(二甲基胺基甲基)酚、N,N-二甲基環己基胺、五甲基二伸乙基三胺、1,4-二偶氮雙環[2.2.2]辛烷、N-羥基-烷基四級銨羧酸鹽及四甲基甲酸銨、四甲基乙酸銨、2-乙基己酸四甲基銨等、以及包含前述催化劑至少一者之組合。
金屬乙醯丙酮鹽(metal acetyl acetonate)基於如鋁、鋇、鎘、鈣、鈰(III)、鉻(III)、鈷(II)、鈷(III)、銅(II)、銦、鐵(II)、鑭、 鉛(II)、錳(II)、錳(III)、釹、鎳(II)、鈀(II)、鉀、釤、鈉、鋱、鈦、釩、釔、鋅、及鋯等金屬。一種常見的催化劑為雙(2,4-戊二酮)鎳(II)(亦稱為乙醯丙酮鎳或二乙醯丙酮鎳)，及其衍生物，例如：二乙腈二乙醯丙酮鎳、二苯甲腈二乙醯丙酮鎳、雙(三苯基膦)二乙醯丙酮鎳等。特別較佳為乙醯丙酮鐵(FeAA)，因為其相對穩定性、良好的催化活性、及無毒。可添加乙醯丙酮(2,4-戊二酮)至乙醯丙酮金屬，如共同轉讓的美國專利第5,733,945號所揭示。通常，基於重量，金屬乙醯丙酮鹽對乙醯丙酮的比例為2：1。
基於活性含氫成分之重量，存在於前驅物組成物中的催化劑含量可為0.03重量%至0.3重量%。
在一實施方案中，氮化硼片為六角形氮化硼片。通常，六角形氮化硼片包括硼及氮原子形成互聯之六角形。每個六角形包括三個硼原子及三個氮原子。硼及氮在六角形之環內交替。該等原子各個為三價且共價鍵結至相鄰原子。此配置造成互聯之六角形的堆疊層。此種共價互聯氮化硼六角形的一層通常稱為一片。在不希望被理論限制下，上述胞孔之形成據信至少部分係由六角形氮化硼片間的弱凡得瓦力造成的。
形成胞壁的氮化硼片可包括官能基，較佳為：羧基、醛基、酮基、羥基、硫醇基、胺基、醯胺基、硫酸基、磺酸基、磷酸基、膦酸基、鹵素、(甲基)丙烯醯氧基、乙烯基、烯丙基、三(C1-6烷基)矽基、或包含前述至少一者之組合。在一些實施態樣中，胞壁僅由六角形氮化硼片形成。
用於形成氮化硼發泡體的氮化硼片可為例如盤狀、片狀、鬚 晶狀、纖維、或管等形狀。據此，可使用六角形氮化硼顆粒、片、鬚晶、纖維、或管。在一實施態樣中，該六角形氮化硼片係至少一部分或完全呈頁狀。氮化硼片可如上述官能化，或含例如作為摻雜劑的另外材料。
在本發明的方法中，含氣體氣泡的可流動組成物係於通過通道的流動路徑中形成，視需要使用陰離子、非離子、或陽離子界面活性劑。在一實施方案中，發泡發生於當可流動組成物被引至含氣體氣泡的流動路徑時。通常，氣泡尺寸大致與最終產物的胞孔尺寸類似。
然後，該可流動組成物(例如含氣體氣泡)係自該通道輸出，成為可流動(例如液體)發泡體組成物，如第2圖之左圖所示。然後，使所輸出的含氣體氣泡的該可流動組成物固體化(例如在發泡成形單元中)以提供氮化硼發泡體。如本文所用，發泡體組成物當置於平坦表面時，並不會流動。在一實施方案中，含氣體氣泡的可流動組成物係於一容器內固體化，該容器提供一形狀予該可流動組成物，如第2圖之右圖所示。固體化可藉由例如冷卻或固化進行。
氮化硼發泡體具有由互聯胞孔的三度空間網絡所界定之結構，其中在一些實施態樣中進一步有序化。如本文所用，氮化硼發泡體包含由胞壁界定之互聯胞孔的三度空間網絡所界定之結構，其中該胞壁較佳包含氮化硼片以及視需要包含聚合物黏合劑。關於發泡體結構，本領域技藝人士將理解：發泡體中的胞孔係界定發泡體結構中的孔洞或開口。氮化硼發泡體的胞孔為開放式胞孔，即，由胞孔所界定的孔洞或開口並非完全被胞壁所封閉。換而言之，該胞孔中具有開口，其中如氣體或液體等物質可通過該開口。通常胞孔具有二個個別的開口，其中如氣體或液體等物質 可通過該等開口。
應理解該開放式胞孔氮化硼發泡體可包括一些量的封閉式胞孔。因此，在一些實施態樣中，發泡體包含大於40%的開放式胞孔，例如：至少60%開放式胞孔、或至少70%開放式胞孔、或至少80%開放式胞孔、或至少90%開放式胞孔。在一些實施態樣中，在氮化硼發泡體中大致上所有胞孔均為開放式胞孔。
氮化硼發泡體的開放式胞孔係互聯。如本文所用，術語「互聯」胞孔係指界定一給定胞孔的胞壁亦界定相鄰胞孔的至少一部分。換言之，在該發泡體中的開放式胞孔享有共同胞壁。在發泡體結構邊緣的胞孔可具有不與相鄰胞孔共用的胞壁。因此，在發泡體中的開放式胞孔之一特徵為他們係由胞壁所界定。本文所用之術語「胞壁」係指一種界定胞孔體積的結構特徵。在特定實施態樣中，胞孔即使為互聯，仍至少一部分封閉，其亦可稱為在特徵上係齒槽狀(alveolar)或莢膜狀(capsular)。
氮化硼發泡體的每個開放式胞孔具有孔洞尺寸。由胞壁界定之各自胞孔的尺寸可廣泛變化，即使是在同一樣品中。樣品中各自胞孔的直徑可藉由例如從樣品截面的掃描示電子顯微鏡(SEM)圖來確定。如本文所用，術語「孔洞尺寸」係指在發泡體樣品截面中，一給定胞孔之最大直徑所代表的距離。由於給定胞孔的截面形狀可能不為圓形，截面的「直徑」係意指胞壁之間的最大截面距離。由於給定氮化硼發泡體的孔洞尺寸可能略有變異，因此更常方便地參考其平均孔洞尺寸。在一實施態樣中，開放式胞孔視製造條件而具有平均孔洞尺寸為0.1微米至1毫米，或0.5微米至1毫米。在一些實施態樣中，平均孔洞尺寸可為1至100微米，或10至80微 米，或20至60微米。
除了胞壁為互聯之外，氮化硼發泡體的開放式胞孔實質上可為無規或某些程度上有序。如本文所用，術語「有序」係指從任何截面上查看，胞孔相對於彼此係非無規取向。換而言之，當查看一集合的相鄰胞孔時，該等胞孔係明顯地非以無規方式排列。有序程度可為更低或更高。該等胞孔亦可能在一截面上呈現無規，而在另一截面上有序。例如，在一發泡體樣品中包含在一方向上延伸的胞孔時，沿胞孔之短軸的截面顯示本質上無規(各向異性)取向，如第3圖所示。然而，沿胞孔之長軸的截面呈現沿胞孔之長軸的低程度有序，如第4圖所示。據此，稱開放式胞孔為「有序」係意指一集合的相鄰胞孔沿一給定軸呈類似取向。當胞孔為有序時，他們的大致取向可於發泡體內逐步變化。然而，即使胞孔相對於彼此的取向逐步變化，他們亦明顯以有序方式存在。
進一步參考第3圖及第4圖，可見發泡體中的有序程度可進一步影響發泡體表觀的孔洞尺寸。因此，從如第3圖所示之截面量測的發泡體之表觀平均孔洞尺寸係小於從如第4圖所示之截面確定的表觀平均孔洞尺寸。由於在一有序發泡體中的孔洞尺寸可隨分析的截面而變化，如本文中使用的有序發泡體之「最長軸孔洞尺寸」係指胞孔之最長軸的尺寸，即，從如第4圖所示之截面確定的尺寸。在一實施態樣中，在一有序發泡體中，胞孔視製造條件而具有平均最長軸孔洞尺寸為0.1微米至1毫米，或0.5微米至1毫米。在一些實施態樣中，平均孔洞尺寸可為1至100微米，或10至80微米，或20至60微米。
在一些實施態樣中，氮化硼發泡體中存在的胞孔結構可為更 有序，或高度有序，例如第5圖所例示。第5圖顯示一種六角形胞孔的高度有序蜂巢結構。應理解該結構非為限制用，具有蜂巢結構的發泡體可具有各種截面形狀及尺寸，如第6圖所示。邊連接數(edge connectivity)(即，相交的胞壁邊緣之數目)可加以改變，其中在一些實施態樣中，開放式胞孔具有邊連接數為3，如第5圖所示。在其他實施態樣中，如第6圖所示的方形胞孔具有邊連接數為4，以及三角形胞孔具有邊連接數為6。進一步顯示於第6圖，同結構中可存在不同的胞孔尺寸。應進一步理解在任何有序結構中，可存在偏離大致有序結構的結構不規整度。
在固體聚合物增強之氮化硼發泡體中，氮化硼片除了以複數個層存在以界定胞壁的厚度外，一些層片亦可僅部分重疊。據此，胞壁可由複數個層狀氮化硼片構成，其中一些層可僅部分重疊。儘管在層狀結構中一些氮化硼片僅部分重疊，但胞壁的厚度仍由至少二層氮化硼片界定。由於在給定發泡體中各個胞孔的胞壁厚度可能略有變異，因此更方便地參考其平均胞壁厚度。平均胞壁厚度可廣泛變化，例如2奈米至5微米。在一些實施態樣中，平均胞壁厚度為0.1微米至5毫米，或1微米至1毫米。在其他實施態樣中，平均胞壁厚度可為2至10,000奈米，或2至700奈米，或2至500奈米，或2至250奈米，或2至100奈米，或2至50奈米，或2至30奈米。胞壁所包含六角形氮化硼片的個數可為任何大於1之數目。例如，胞壁可包含2至1,000個六角形氮化硼片，或2至100個六角形氮化硼片，或2至50個六角形氮化硼片。
在一些實施態樣中，氮化硼片的平均胞壁厚度小於無規發泡體的平均孔洞尺寸，或小於有序發泡體的最長軸孔洞尺寸。例如，平均胞 壁厚度對平均孔洞尺寸的比值可為1：50至1：25,000。在一些實施態樣中，無規發泡體的平均胞壁厚度對平均孔洞尺寸的比值可為1：100至1：10,000，或1：500至1：8,000，或1：1,000至1：8,000。在其他實施態樣中，有序發泡體的平均胞壁厚度對最長軸孔洞尺寸的比值可為1：100至1：10,000，或1：500至1：8,000，或1：1,000至1：8,000。
將理解如孔洞尺寸及胞壁厚度等發泡體的結構特徵可影響氮化硼發泡體的整體密度。發泡體可有利地製備以呈現各種密度，包括非常低的密度。例如，可製備具有密度僅為0.5mg/cm3的發泡體。令人驚訝地，即使在此低密度下，發泡體仍可呈現如優異彈性等改善的性質。在一實施態樣中，氮化硼發泡體的密度為0.5至2,000mg/cm3，或0.5至700mg/cm3，或0.5至500mg/cm3，或0.5至100mg/cm3。在其他實施態樣中，氮化硼發泡體的密度為0.5至50mg/cm3，或0.5至10mg/cm3，或0.5至7mg/cm3，或0.5至5mg/cm3。在某些情況下，氮化硼具有密度為0.5至2mg/cm3。
在一實施方案中，聚合物增強之氮化硼發泡體為超彈性發泡體。超彈性(superelasticity)，有時稱為偽彈性(pseudoelasticity)，係指當固體材料經歷相轉換而導致材料的彈性模數(楊氏模數)降低。當機械性加載時，超彈性材料能可逆地變形至非常高的應變。超彈性材料在100個超過70%應變之加壓循環後具有完全回復力。亦即，超彈性材料經加壓每次超過70%變形100次後可完全回復至原始形狀。
氮化硼發泡體可有利地呈現改善的機械性質。例如，發泡體或含發泡體之組成物可呈現優異的結構彈性。發泡體的結構彈性可藉測量他們的壓縮永久變形(compression set)來觀察。如本文所用，「壓縮永久 變形」係指當施於發泡體或組成物的壓縮應力被釋放後，所測得之殘留永久變形。壓縮永久變形係以原始撓曲的百分比表示(即，固定撓曲試驗)。據此，氮化硼發泡體或含氮化硼發泡體之組成物的試樣係於25℃以規定的壓縮率壓縮一分鐘。在標準條件下讓試樣回復30分鐘後所記錄的原始撓曲的百分比為壓縮永久變形。壓縮永久變形數值C可使用式子[(t0-ti)/(t0-tn)]×100進行計算，其中t0為試樣原始厚度、ti為測試後的試樣厚度、且tn為墊塊厚度，其係設定發泡體將經受的壓縮率。對於比較結果，待測試的試樣需具有相同尺寸，例如，其中直徑為12毫米，高度為8毫米。壓縮永久變形的測量係基於ASTM D395所概述。
在一些實施態樣中，氮化硼發泡體在壓縮率15%之壓縮下，具有壓縮永久變形為20%或更小，或15%或更小，10%或更小。換而言之，該發泡體試樣受到基於本身體積或高度計之壓縮率15%之壓縮，然後當壓縮應力釋放後，該發泡體係回復至少97%，或至少97.8%，或至少98.5%。
在一些實施態樣中，氮化硼發泡體在壓縮率30%之壓縮下，具有壓縮永久變形為20%或更小，或15%或更小，10%或更小。在一些實施態樣中，氮化硼發泡體在壓縮率50%之壓縮下，具有壓縮永久變形為15%或更小，或10%或更小，7%或更小。在一些實施態樣中，氮化硼發泡體在壓縮率70%之壓縮下，具有壓縮永久變形為15%或更小，或10%或更小，7%或更小。在一些實施態樣中，氮化硼發泡體在壓縮率80%之壓縮下，具有壓縮永久變形為15%或更小，或10%或更小，5%或更小。在一些實施態樣中，氮化硼發泡體在壓縮率90%之壓縮下，具有壓縮永久變形為15%或更小，或10%或更小，5%或更小。在一些實施態樣中，氮化硼發泡體在壓縮率95% 之壓縮下，具有壓縮永久變形為15%或更小，或10%或更小，5%或更小。
實際上，氮化硼發泡體的彈性使得該發泡體可高度壓縮，且具有能力回復至原始形狀。
氮化硼發泡體可有利地呈現改善的導熱性及介電性質。據此，氮化硼發泡體可具有導熱率為1W/m．K或更高，具體而言2W/m．K或更高，或4W/m．K或更高，例如，根據ASTM E1461測定，導熱率為1至300W/m．K，具體而言10至200W/m．K。
發泡體可具有介電常數為小於或等於2。發泡體可具有介電損失為小於或等於0.03。該等性質可在低發泡體密度下獲得。
氮化硼發泡體係用於廣泛的各種應用中，特別是牽涉熱管理材料的應用，例如：導熱片(thermal pad)；用於能量儲存的電極；轉換裝置，如超級電容器、燃料電池、電池等；用於電容脫鹽裝置；用於隔熱及隔音器，特別是隔熱複材；用於化學或物理感測器；用於生醫應用；用於致動器；用於吸附材；作為觸媒載體；用於場發射；用於機械阻尼；作為濾材；用於三度空間可撓式電子元件；電路材料；積體電路封包；印刷電路板；電子元件；化妝產品；可穿戴電子裝置；高效率可撓電子裝置；能源電子裝置；高頻率材料；以及能量儲存材料等。
氮化硼發泡體作為陶瓷電池隔板很有用，係由於他們經良好控制的孔洞結構、高溫穩定性、及化學穩定性。當氮化硼發泡體被包含於電池組件時，係期望其提供散熱。另外，氮化硼發泡體在需求高頻率材料的應用中很有用。其他應用如用於可拉伸/可穿戴電子裝置。
本發明透過以下實施態樣進一步說明。
實施態樣1：一種製造氮化硼發泡體的方法，該方法包含：使氣體介質沿著流動路徑流動；將可流動組成物引至該流動路徑，以使該可流動組成物於該流動路徑內發泡，該可流動組成物包含：氮化硼片、懸浮劑、及視需要之界面活性劑；自該流動路徑輸出經發泡的可流動組成物；以及固體化所輸出的可流動組成物以提供氮化硼發泡體；其中，該氮化硼發泡體包含由胞壁界定之互聯胞孔的三度空間網絡所界定之結構，其中該胞壁包含氮化硼片。
實施態樣2：如實施態樣1所述之方法，其中該可流動組成物包含聚合物黏合劑組成物或聚合物黏合劑前驅物組成物，且該氮化硼發泡體係聚合物增強之氮化硼發泡體。
實施態樣3：如實施態樣2所述之方法，其中該懸浮劑包含用於該聚合物黏合劑組成物或該聚合物黏合劑前驅物組成物的溶劑。
實施態樣4：如實施態樣3所述之方法，其中該溶劑包含二甲苯、甲苯、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、環己烷、異佛爾酮、萜烯系溶劑、或包含前述至少一者之組合。
實施態樣5：如實施態樣2至4中任一者或更多者所述之方法，其中該聚合物黏合劑組成物包含熱塑性聚合物或熱固性聚合物，以及視需要之界面活性劑，其中該熱塑性聚合物較佳為聚丙烯、聚苯乙烯、聚胺基甲酸酯、矽氧烷、聚烯烴、聚脂、聚醯胺、氟化之聚合物、聚環氧烷、聚乙烯醇、離子聚合物、乙酸纖維素，或包含前述至少一者之組合。
實施態樣6：如實施態樣2至4中任一者或更多者所述之方法，其中，該聚合物黏合劑前驅物組成物包含可固化之熱固性聚合物、界 面活性劑、及用於固化該熱固性聚合物的催化劑，較佳為聚胺基甲酸酯可固化組成物。
實施態樣7：如實施態樣5及6中任一者或更多者所述之方法，其中該界面活性劑存在，且較佳為非離子界面活性劑。
實施態樣8：如實施態樣1至7中任一者或更多者所述之方法，其中該流動路徑係經過通道，且該可流動組成物係經由入口流至該通道。
實施態樣9：如實施態樣8所述之方法，其中該發泡包含使該氣體介質流動通過收斂管道(constriction)，該氣體介質提供泡沫至該可流動組成物中。
實施態樣10：如實施態樣1至9中任一者或更多者所述之方法，其中該氣體介質流動係以固定速度流動。
實施態樣11：如實施態樣1至10中任一者或更多者所述之方法，其中該氮化硼片係六角形氮化硼片。
實施態樣12：如實施態樣1至11中任一者或更多者所述之方法，其中固體化所輸出的經發泡的可流動組成物係於一容器內進行，該容器提供一形狀予該氮化硼發泡體。
實施態樣13：如實施態樣1至12中任一者或更多者所述之方法，其中固體化所輸出的經發泡的可流動組成物係藉由冷卻或固化進行。
實施態樣14：如實施態樣1至13中任一者或更多者所述之方法，其中該氮化硼發泡體係超彈性發泡體。
實施態樣15：如實施態樣14所述之方法，其中該超彈性發泡 體在100個超過70%應變之加壓循環後具有完全回復力。
實施態樣16：如實施態樣1至15中任一者或更多者所述之方法，其中該氮化硼發泡體具有密度為0.5至2000mg/cm3。
實施態樣17：如實施態樣1至16中任一者或更多者所述之方法，其中在壓縮率50%之壓縮下，該氮化硼發泡體具有壓縮永久變形為15%或更小。
實施態樣18：如實施態樣1至17中任一者或更多者所述之方法，其中根據ASTM E1461測定，該氮化硼發泡體具有導熱率為1W/m.K或更高，具體而言1至300W/m．K。
實施態樣19：如實施態樣1至18中任一者或更多者所述之方法，其中該氮化硼發泡體具有介電常數為小於或等於2。
實施態樣20：如實施態樣1至19中任一者或更多者所述之方法，其中該氮化硼發泡體具有介電損失為小於或等於0.003。
實施態樣21：如實施態樣1至20中任一者或更多者所述之方法，其中該胞壁具有平均厚度2奈米至5毫米；或0.1微米至5毫米；或1微米至1毫米；或或2奈米至0.01毫米；或2奈米至1000微米。
一般而言，本文描述的組成物、製品、及方法可選擇地包含(comprise)本文所揭示之任何成分、步驟，或者由或實質上由本文所揭示之任何成分、步驟組成。該等製品及方法可另外或可選擇地製造或進行，使得缺乏、或基本上無任何為達成本發明申請專利範圍之功能或目的之非必要組分、步驟、或成分。
本文所用之「烷基」係指具有特定碳原子數的直鏈或支鏈飽 和烴。「芳基」係指其中環的所有元素均為碳且至少一環為芳族的環狀部分，該環狀部分具有特定碳原子數。可存在大於一環，且任何額外的環可獨立為芳族、飽和、或部分飽和，且可為稠環、側鏈、螺環、或包含前述至少一者之組合。
本文所揭示之範圍係包括端點，且該等端點係獨自可與彼此組合。「組合」係包括混摻、混合、合金、反應產物等。「或」係指「及/或」。除非本文另外指示或與內文相矛盾，術語「一(a及an)」及「該(the)」係不表示數量限制，且係建構以涵蓋單數及複數二者。除非另外定義，本文所用之技術及科學術語係具有與本發明所屬領域之技藝人士一般所理解的相同意涵。另外，應理解在各種實施態樣中所描述之元素可以任何適當方式結合。
引用的所有專利、專利申請、及其他參考係全文併入本案供參考。然而，若本申請中的術語與併入參考的術語矛盾或衝突，則本申請中的術語優先於併入參考的衝突術語。
雖已描述具體實施態樣，對於申請人或其他本領域技藝人士，可出現不可預見或目前不可預見的替代、修改、變異、改良、及基本等同物等。因此，提交之所附申請專利範圍及可能將修改之申請專利範圍係意於涵蓋全部該等替代、修改、變異、改良、及基本等同物。

Claims (21)

  1. 一種製造氮化硼發泡體的方法，該方法包含：使氣體介質沿著流動路徑流動；將可流動組成物引至該流動路徑，以使該可流動組成物於該流動路徑內發泡，該可流動組成物包含：氮化硼片，懸浮劑，及視需要之界面活性劑；自該流動路徑輸出經發泡的可流動組成物；以及固體化(solidify)所輸出的可流動組成物以提供氮化硼發泡體；其中，該氮化硼發泡體包含由胞壁界定之互聯胞孔的三度空間網絡所界定之結構，其中該胞壁包含氮化硼片。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該可流動組成物包含聚合物黏合劑組成物或聚合物黏合劑前驅物組成物，且該氮化硼發泡體係聚合物增強之氮化硼發泡體。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該懸浮劑包含用於該聚合物黏合劑組成物或該聚合物黏合劑前驅物組成物的溶劑。
  4. 如請求項3所述之方法，其中該溶劑包含二甲苯、甲苯、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、環己烷、異佛爾酮(isophorone)、萜烯系(terpene-based)溶劑、或包含前述至少一者之組合。
  5. 如請求項2至4中任一項所述之方法，其中該聚合物黏合劑組成物包含熱塑性聚合物或熱固性聚合物，以及視需要之界面活性劑， 其中該熱塑性聚合物較佳為聚丙烯、聚苯乙烯、聚胺基甲酸酯、矽氧烷(silicone)、聚烯烴、聚脂、聚醯胺、氟化之聚合物、聚環氧烷(polyalkylene oxide)、聚乙烯醇、離子聚合物、乙酸纖維素，或包含前述至少一者之組合。
  6. 如請求項2至4中任一項所述之方法，其中，該聚合物黏合劑前驅物組成物包含可固化(curable)之熱固性聚合物、界面活性劑、及用於固化(cure)該熱固性聚合物的催化劑，較佳為聚胺基甲酸酯可固化組成物。
  7. 如請求項2至4中任一項所述之方法，其中該界面活性劑存在，且較佳為非離子界面活性劑。
  8. 如請求項1至4中任一項所述之方法，其中該流動路徑係經過通道，且該可流動組成物係經由入口流至該通道。
  9. 如請求項8所述之方法，其中該發泡包含使該氣體介質流動通過收斂管道(constriction)，該氣體介質提供泡沫至該可流動組成物中。
  10. 如請求項1至4中任一項所述之方法，其中使該氣體介質以固定速度流動。
  11. 如請求項1至4中任一項所述之方法，其中該氮化硼片係六角形氮化硼片。
  12. 如請求項1至4中任一項所述之方法，其中固體化所輸出的經發泡的可流動組成物係於一容器內進行，該容器提供一形狀予該氮化硼發泡體。
  13. 如請求項1至4中任一項所述之方法，其中固體化所輸出的經發泡的可流動組成物係藉由冷卻或固化進行。
  14. 如請求項1至4中任一項所述之方法，其中該氮化硼發泡體係超彈性發泡體。
  15. 如請求項14所述之方法，其中該超彈性發泡體在100個超過70%應變之加壓循環後具有完全回復力。
  16. 如請求項1至4中任一項所述之方法，其中該氮化硼發泡體具有密度為0.5至2000mg/cm 3。
  17. 如請求項1至4中任一項所述之方法，其中在壓縮率50%之壓縮下，該氮化硼發泡體具有壓縮永久變形(compression set)為15%或更小。
  18. 如請求項1至4中任一項所述之方法，其中根據ASTM E1461測定，該氮化硼發泡體具有導熱率為1W/m．K或更高，具體而言1至300W/m．K。
  19. 如請求項1至4中任一項所述之方法，其中該氮化硼發泡體具有介電常數為小於或等於2。
  20. 如請求項1至4中任一項所述之方法，其中該氮化硼發泡體具有介電損失為小於或等於0.003。
  21. 如請求項1至4中任一項所述之方法，其中該胞壁具有平均厚度2奈米至5毫米；或0.1微米至5毫米；或1微米至1毫米；或2奈米至0.01毫米；或2奈米至1000微米。
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