Procedimiento para la preparación de un recubrimiento nanoporoso a base de poliuretano.

Procedimiento para la preparación de una espuma nanoporosa en el que:

se proporciona un componente monomérico

(A), que comprende un isocianato polifuncional (A1) y un disolvente (C), y

se pone en contacto el componente monomérico (A) con vapor de agua,

en el que el componente monomérico (A), antes de ponerse en contacto con vapor de agua, se aplica sobre un soporte (B).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/065261.

Solicitante: BASF SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: 67056 LUDWIGSHAFEN ALEMANIA.

Inventor/es: PRISSOK, FRANK, FRICKE,MARC, SCHLIEBE,STEFAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos > C08G18/08 (Procesos de preparación)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos > C08G18/10 (Procesos de prepolimerización que incluyen reacción de isocianatos o isotiocianatos con compuestos que tienen hidrógeno activo en un primer paso de reacción)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS;... > Producción de sustancias macromoleculares para producir... > C08J9/40 (Impregnación)

PDF original: ES-2533235_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la preparación de un recubrimiento nanoporoso a base de poliuretano

La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de una espuma nanoporosa en el que se proporciona un componente monomérico (A), que comprende un isocianato polifuncional (A1) y un disolvente (C), y se pone en contacto el componente monomérico (A) con vapor de agua. Además, la presente invención comprende una espuma nanoporosa, que puede obtenerse de acuerdo con un procedimiento de este tipo así como a un material compuesto de nanoespuma, que puede obtenerse aplicándose el componente monomérico (A) antes de ponerse en contacto con vapor de agua sobre un soporte (B). El material compuesto de nanoespuma puede usarse como material aislante para el aislamiento térmico o acústico, como material de filtro o como soporte de catalizador.

Habitualmente los materiales nanoesponjosos orgánicos o los denominados xerogeles y aerogeles se producen mediante el procedimiento de sol-gel. A este respecto se produce en primer lugar un sol a base de una etapa previa de gel orgánica reactiva y disolvente y después se gelifica el sol mediante una reacción de reticulación para dar un gel. Para obtener a partir del gel un material poroso, debe eliminarse el disolvente. A este respecto, la eliminación del disolvente puede llevarse a cabo en condiciones supercríticas, mediante lo cual se obtienen los denominados aerogeles, o por debajo de la presión crítica, mediante lo cual se obtienen los denominados xerogeles. La eliminación por encima de la presión crítica tiene la desventaja de que esto es muy costoso desde el punto de vista de los aparatos, mientras que la eliminación del disolvente en condiciones subcríticas mediante fuerzas capilares ejerce una intensa fuerza sobre las estructuras reticulantes del gel, por lo cual éstas se destruyen parcialmente y se encoje el gel al disminuir la porosidad.

Los xerogeles orgánicos conocidos están construidos por ejemplo a base de resinas de fenol-aldehido o a base de poliuretano y/o pollurea.

Por el documento W27/146945 se conocen además materiales compuestos de espuma de aerogel. Los denominados materiales compuestos de material esponjo de aerogel comprenden en particular aerogeles inorgánicos, que se endurecen en materiales esponjosos tal como, por ejemplo, aquellos de poliuretano, a lo que le sigue una etapa de secado supercrítlca. La publicación menciona el posible uso de aerogeles orgánicos al igual que la aplicación de secado supercrítlco. La publicación usa una matriz de material esponjoso para reducir la fragilidad inherente de los aerogeles (Inorgánicos) y para mejorar al mismo tiempo otras propiedades de tipo mecánico tal como la flexibilidad.

Los xerogeles a base de poliurea o poliuretano son en sí conocidos y con frecuencia superan a los aerogeles inorgánicos en las propiedades mecánicas.

De este modo, el documento W28/138978 describe que, con xerogeles a base de poliurea aromática con diaminodlfenllmetano y isocianatos polifuncionales, pueden obtenerse xerogeles con baja conductividad térmica y pequeño tamaño de poro medio.

En el documento WO /24799 se producen espumas nanoporosas a partir de poliisocianatos disueltos en acetona sin usar vapor de agua.

El documento DE 1 25 25 97 describe un procedimiento para la preparación de productos de adición de poliisocianato nanoporosos mediante reacción de isocianatos en presencia de disolventes con poliesterpolioles sin usar vapor de agua.

La conductividad térmica de los xerogeles conocidos no es sin embargo suficiente para todas las aplicaciones. Para aplicaciones en el intervalo de presiones por encima del intervalo del vacio, por ejemplo en el intervalo de presiones de aproximadamente ,1 kPa (1 mbar) a aproximadamente 1 kPa (1 mbar), sin embargo en particular a presión normal, no es satisfactoria en general la conductividad térmica. Además, las propiedades de los materiales, por ejemplo la estabilidad mecánica del xerogel, la porosidad y en particular la densidad, no son suficientes.

Era objetivo de la presente invención proporcionar un procedimiento de preparación alternativo para materiales nanoesponjosos orgánicos, que pudiera llevarse a cabo de forma económica y sencilla.

El presente objetivo se consiguió mediante un procedimiento para la preparación de una espuma nanoporosa proporcionándose un componente monomérico (A), que comprende un isocianato polifuncional (A1) y un disolvente (C), y poniéndose en contacto el componente monomérico (A) con vapor de agua.

A este respecto, en el contexto de la presente invención, por una espuma nanoporosa se entiende material poroso con una porosidad de al menos el 7 % en volumen y un tamaño de poro medio promedio en volumen de cómo máximo 5 micrómetros, preferentemente como máximo 1 micrómetros y al menos 5 nanómetros y de manera especialmente preferente de como máximo 5 micrómetros y al menos 1 nanómetros.

Para la preparación del componente monomérico (A) se mezclan isocianato polifuncional (A1) y disolvente (C).

Como isocianato polifuncional pueden usarse todos los isocianatos orgánicos conocidos con una funcionalidad

mayor que 1. Por ejemplo se tienen en cuenta isocianatos alifáticos, cicloalifáticos y aromáticos. Los isocianatos polifuncionales de este tipo son en sí conocidos o pueden producirse de acuerdo con métodos en sí conocidos. Los isocianatos polifuncionales pueden usarse en particular también como mezclas, de modo que el componente (A1) contiene en este caso distintos isocianatos polifuncionales.

Los Isocianatos adecuados comprenden por ejemplo 2,2-, 2,4- y/o 4,4-difenilmetandllsoc¡anato (MDI), homólogos de más núcleos del MDI, denominado MDI polimérico, 1,5-naftalendiisocianato (NDI), 2,4- y/o 2,6-tolullendllsocianato (TDI), 3,3-dimetildifen¡ld¡¡soc¡anato, 1,2-dlfeniletandiisoclanato y/o p-fenilendiisocianato (PPDI), tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta- y/u octametllendüsoclanato, 2-metilpentamet¡len-1,5-diisocianato, 2-etilbutilen-1,4-diisocianato, pentametilen-1,5-dl¡socianato, butilen-1,4-diisocianato, 1-isocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianatometil-ciclohexano (isoforon-diisocianato, IPDI), 1,4-y/o 1,3-bis(isocianatometil)ciclohexano (HXDI), 1,4-ciclohexandiisocianato, 1-metil- 2,4- y/o -2,6-ciclohexandiisocianato y/o 4,4-, 2,4- y 2,2-diciclohexilmetandiisocianato.

Preferentemente se usan como isocianatos polifuncionales prepolímeros que contienen grupos isocianato. Como prepolímero que contiene grupos isocianato puede usarse en el contexto de la invención el producto de reacción de poliisocianatos (a) con compuestos reactivos frente a isocianatos (b) así como opcionalmente agentes de extensión de cadena y/o agentes de reticulación (c), usándose el poliisocianato (a) en exceso.

Son especialmente adecuados como prepolímeros polifuncionales aquellos con un contenido de Isocianato inferior al 3 %, de manera especialmente preferente del 5 al 29 %, de manera muy especialmente preferente del 7 al 28 % y en particular del 1 al 25 %.

Como poliisocianatos (a) pueden usarse todos los isocianatos alifáticos, cicloalifáticos y aromáticos, conocidos por el estado de la técnica así como cualquier mezcla de los mismos. Preferentemente se usan los isocianatos mencionados anteriormente.

Preferentemente se usan 2,4-toluenodiisocianato, 2,6-toluenodiisocianato, 2,4-difenilmetandiisocianato y 4,4- difenilmetandiisocianato y homólogos de más núcleos del difenilmetandiisocianato (MDI polimérico) así como mezclas de estos Isocianatos, uretonimina en particular una mezcla de 2,4-difenilmetandiisocianato y 4,4- difenilmetandiisocianato como poliisocianato (a).

Los poliisocianatos (a) usados presentan preferentemente una funcionalidad isocianato media... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la preparación de una espuma nanoporosa en el que:

se proporciona un componente monomérico (A), que comprende un ¡socianato polifuncional (A1) y un disolvente (C), y

se pone en contacto el componente monoménco (A) con vapor de agua,

en el que el componente monomérico (A), antes de ponerse en contacto con vapor de agua, se aplica sobre un soporte (B).

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque como ¡socianato polifuncional (A1) se usa un prepolímero, que puede obtenerse mediante reacción o mezclado de poliisocianatos (a) con compuestos (b) reactivos frente a isocianatos, así como opcionalmente agentes de extensión de cadena y/o agentes de reticulación (c), en el que el poliisoclanato (a) se usa en exceso.

3. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el componente monomérico (A) presenta un contenido de ¡socianato inferior al 3 % en peso.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el disolvente (C) presenta un punto de ebullición inferior a 1 °C a presión atmosférica.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el soporte (B) es un material esponjoso macroporoso, de célula abierta, que se impregna con el componente monomérico (A).

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el soporte (B) presenta un tamaño de poro promedio en volumen de 2 a 1 micrómetros.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el soporte (B) contiene una resina de policondensación reactiva.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el material esponjoso macroporoso, de célula abierta (B) es un material esponjoso de melamina-formaldehído.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el soporte (B) es un vellón o un tejido.

1. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el vellón o el tejido son un vellón o un tejido a base de fibras de vidrio.

11. Material compuesto de nanoespuma, que puede obtenerse de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 1.

12. Uso de un material compuesto de nanoespuma de acuerdo con la reivindicación 11 como material aislante para el aislamiento térmico o acústico, como material de filtro o como soporte de catalizador.