[發(fā)明專(zhuān)利]基于氣凝膠的復(fù)合材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680048778.3
• 申請(qǐng)日: 2006-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101346420A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 詹姆塞爾·梅納什;烏爾里克·鮑爾;埃爾瑪·波思曼;安德魯·A·彼得森;安娜·K·威爾金斯;米哈伊·安東;達(dá)瓦爾·多希;威廉·達(dá)爾澤爾
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 卡伯特公司
• 主分類(lèi)號(hào): C08J9/00
• 分類(lèi)號(hào): C08J9/00;C08K7/26
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 宋莉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合泡沫材料和復(fù)合材料，及其制備方法以及該復(fù)合泡沫材 料和復(fù)合材料的用途。更具體而言，本發(fā)明涉及包含氣凝膠的復(fù)合泡沫材 料和復(fù)合材料。

背景技術(shù)

復(fù)合泡沫材料一般被認(rèn)為是在樹(shù)脂環(huán)境中預(yù)制、制成的″泡沫″或微球填 充物。復(fù)合泡沫材料是復(fù)合材料，其樹(shù)脂狀基質(zhì)包埋有預(yù)成型顆粒如玻璃 或陶瓷微球。復(fù)合泡沫材料與其它泡沫材料的區(qū)別在于，具有預(yù)定尺寸和 填充組合物的中空或固體球用于控制泡沫材料的密度。

復(fù)合泡沫材料已經(jīng)用于需要低密度(質(zhì)量/單位體積)填充材料的場(chǎng)合，如 用于深海流速計(jì)量，反潛戰(zhàn)爭(zhēng)，夾心復(fù)合材料，航天工業(yè)和汽車(chē)工業(yè)的海 底/水上設(shè)備。

復(fù)合泡沫材料的例子包括例如涉及具有不可溶基質(zhì)的復(fù)合泡沫材料的 美國(guó)專(zhuān)利No.5,120,769，和涉及具有不可溶基質(zhì)和碳微球的泡沫材料的美國(guó) 專(zhuān)利No.3,832,426。具有可溶聚合物基質(zhì)的復(fù)合泡沫材料在U.S.專(zhuān)利 No.5,432,205中提及。復(fù)合泡沫材料具有許多工業(yè)應(yīng)用。

在復(fù)合泡沫材料之前，一般有兩種類(lèi)型的泡沫材料：通過(guò)注射氣體而生 成的吹制泡沫材料；和，通過(guò)使用化學(xué)品而生成的自膨脹泡沫材料。新近， 通過(guò)將固體與玻璃、陶瓷、或聚合物的微球混合而生成的材料在工業(yè)和高 科技場(chǎng)合中的用途不斷增加。

吹制泡沫材料通過(guò)將氣體混入或注入液體并使其如浴盆中的肥皂泡一 樣發(fā)泡而制成。如果氣泡凝固，那么生成泡沫材料。通常，，自膨脹泡沫材 料需要使用至少兩種化學(xué)成分：一種用于分解成氣體以形成氣泡而一種用 于形成泡壁。再者，如果氣泡周?chē)幕瘜W(xué)成分凝固，那么生成泡沫材料。

剛性泡沫材料及其生產(chǎn)方法是本領(lǐng)域熟知的。這些泡沫材料通常通過(guò)將 多異氰酸酯與異氰酸酯反應(yīng)性材料如多元醇在發(fā)泡劑存在下反應(yīng)而制成。 過(guò)去使用的許多發(fā)泡劑不再被接受，而近年來(lái)開(kāi)發(fā)出的則成本高得多。另 外，使用發(fā)泡劑制備的人造剛性泡沫材料的狀態(tài)未顯示出泡沫材料用于例 如深海管道絕緣(高達(dá)10,000英尺或更深)中的應(yīng)用時(shí)所需的高壓縮強(qiáng)度。

近年來(lái)，用于制造泡沫材料的基礎(chǔ)材料的成本顯著增加，這鼓勵(lì)了對(duì)填 料材料的開(kāi)發(fā)和使用以減少基礎(chǔ)材料的用量和成品材料的重量。所提出填 料材料和絕緣材料中的一種采用中空微球。本文所用的術(shù)語(yǔ)″復(fù)合″是指在聚 合物基質(zhì)中使用中空球或其它材料以得到蜂窩狀材料。

具有包封液體發(fā)泡劑的合成熱塑性樹(shù)脂殼的膨脹微球是已知的。參見(jiàn)， 美國(guó)專(zhuān)利No.4,829,094、4,843,104和4,902,722。美國(guó)專(zhuān)利No.4,829,094和 4,843,104涉及具有包含自由流動(dòng)微球的低密度填料的復(fù)合-聚合物泡沫材料 組合物。

美國(guó)專(zhuān)利No.4,916,173涉及一種用于可研磨成形原料應(yīng)用(millable modeling?stock?application)的聚氨酯(PU)復(fù)合泡沫材料組合物。這些PU復(fù)合 泡沫材料組合物具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和低熱膨脹系數(shù)，并由高分子異氰 酸酯，基于胺的多元醇，聚醚三元醇，分子篩材料和中空微球制成。該泡 沫材料被描述為固體聚合物基質(zhì)。這些組合物基于聚亞甲基聚(苯基異氰酸 酯)并得到可適用于成形原料應(yīng)用，但不適用于要求更高的深海管道絕緣的 低物理性能(即拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率，等)。

固體聚合物基質(zhì)在美國(guó)專(zhuān)利No.4,959,395中提及。該專(zhuān)利涉及環(huán)烯烴單體 通過(guò)開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)進(jìn)行的本體聚合反應(yīng)，其中微包封發(fā)泡劑在注模步驟過(guò) 程中有助于填充模具，使得正在模塑的制品的表面保持與模具表面的接觸。

美國(guó)專(zhuān)利No.4,303,729和4,303,736涉及中空塑料微球作為填料材料在塑 料中的使用。這兩項(xiàng)專(zhuān)利所描述的微球一般是大直徑微球，即200～10,000 微米。這些微球可由低導(dǎo)熱率塑料組合物制成并用低導(dǎo)熱率氣體吹制以制 成改進(jìn)的絕緣材料和復(fù)合材料。

具有總組合物重量2至5％的加載量的中空微球在美國(guó)專(zhuān)利No.4,038,238 中提及。低密度聚氨酯由包含輕質(zhì)中空球或微球和液體減粘劑的快速硬化 的形成聚氨酯的組合物制成。

包含玻璃微球的剛性復(fù)合泡沫材料在美國(guó)專(zhuān)利No.4,082,702中提及。這些 泡沫材料通過(guò)將有機(jī)多元醇、多異氰酸酯、用于多元醇和多異氰酸酯反應(yīng) 的催化劑、微球、和具有雙模泡孔結(jié)構(gòu)的阻燃劑泡沫材料混合而得到。