[發明專利]基于聚硅氧烷的氣凝膠

在審

• 申請號: 201780037114.5
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN109415514A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: S·巴薩格納斯圖龍;I·米格爾加西亞;E·托里斯卡諾;F·薩爾希;B·德爾薩斯-奧羅斯科
• 申請（專利權）人: 漢高股份有限及兩合公司;漢高知識產權控股有限責任公司
• 主分類號: C08G77/14
• 分類號: C08G77/14;C08G77/16;C08G77/458;C08L83/10;C08L83/14;C08K3/00;C08K7/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 彭麗丹;過曉東

本發明涉及通過使官能化的聚(二甲基硅氧烷)低聚物與脂族或芳族異氰酸酯化合物在催化劑和溶劑的存在下反應而獲得的基于聚硅氧烷的氣凝膠。根據本發明的基于聚硅氧烷的氣凝膠提供高隔熱材料，同時保持良好的機械性能和行為。

技術領域

本發明涉及基于聚硅氧烷的氣凝膠，其通過使官能化的聚(二甲基硅氧烷)低聚物與脂族或芳族異氰酸酯化合物在溶劑和催化劑的存在下反應。根據本發明的基于聚硅氧烷的氣凝膠提供高隔熱材料，同時保持良好的機械性能。

背景技術

氣凝膠是三維的低密度固體網絡結構，其通常用超臨界流體通過將填充孔隙的溶劑與氣體交換來干燥濕凝膠而得到。通過這些方式，由于蒸發而由溶劑施加的毛細管力被最小化，并且實現了在納米范圍上具有大的內部空隙空間的結構。這些材料的高孔隙率和小孔徑是其導熱率非常低的原因，這使得氣凝膠成為絕熱應用的極具吸引力的材料。

在許多不同的應用中，絕熱是重要的，以便節省能量并降低成本。這種應用的例子是建筑，運輸和工業。對于某些應用，可以使用厚的絕緣板來減少熱傳遞。然而，由于尺寸限制，其他應用可能需要更薄的絕緣板和/或層。對于薄的絕緣板/層，材料的導熱率必須非常低，以便獲得與較厚的絕緣板和/或層相同的絕緣性能。另外，在某些情況下并且取決于應用，還可能需要高機械性能。

與市場上常見的熱絕緣體相比，氣凝膠由于其納米結構和氣相對導熱性的貢獻降低，是具有非常低的導熱率的輕質材料。因此，可以在獲得類似的絕緣特性的同時減小絕緣層的厚度。

大多數已知的氣凝膠是主要基于二氧化硅的無機氣凝膠。盡管它們具有高的絕熱性能，但由于其脆性和差的機械性能，已經觀察到緩慢的商業化。這種脆性可以通過不同的方法克服。例如，通過用有機聚合物交聯氣凝膠或通過在預制的濕凝膠納米結構的整個內部多孔表面上后凝膠化澆鑄薄的保形聚合物涂層。此外，無機氣凝膠易碎，多塵且容易氣載，因此不能承受機械應力。因此，有時它們被歸類為有害物質。另外，由于它們的脆性，它們不適用于需要機械性能的一些應用。

另一方面，文獻中也描述了不同的有機氣凝膠。這些材料通常基于不同性質的聚合物網絡，是通過在溶液中交聯單體以產生凝膠，隨后干燥以獲得多孔材料而形成的。有機氣凝膠堅固且機械穩定，這對于許多應用來說是優點。然而，這些材料中的一些也可能具有缺點。

文獻中描述的第一種有機氣凝膠基于酚醛樹脂，所述酚醛樹脂也可用于通過熱解制備碳氣凝膠。間苯二酚-甲醛氣凝膠是脆性的并且它們的固化過程需要很長時間(長達5天)，這導致工業規模生產的缺點。其他重要的有機氣凝膠是基于使用多官能異氰酸酯制備的材料，其具有更快的固化過程，并且它們的機械性能可以改變。機械性能取決于與異氰酸酯部分反應的官能團，以及單體和/或低聚物化學結構(即官能團數，芳族或脂族性質，空間位阻等)。此外，文獻中還報道了許多由生物聚合物如纖維素制成的氣凝膠。盡管這些材料更耐用并且具有更好的機械性能，但它們沒有顯示出高的絕熱性能。

最近有使用粘土作為二氧化硅替代物的方法，因為它們是廉價的二氧化硅源。此外，與常規無機填料相比，來自粘土獨特形態的大縱橫比增強了許多性能，如阻隔性，耐燃性，兩個方向上的機械性能增強，膜性能和聚合物共混物增容化。

因此，仍然需要具有改進的導熱率和機械性能的其它氣凝膠。

發明內容

本發明涉及基于聚硅氧烷的氣凝膠，其通過使官能化的聚(二甲基硅氧烷)低聚物與脂族或芳族異氰酸酯化合物在催化劑和溶劑的存在下反應獲得，其中所述官能化的聚(二甲基硅氧烷)低聚物選自以下組：

其中R¹選自C_mH_2m烷基或芳基，其中m為0-10，n為0-200的整數，p為1-20的整數。