XEROGELES SOBRE LA BASE DE POLIUREA AROMÁTICA.

Xerogel que contiene - de 30 a 90 % en peso de un componente monómero (a1) de,

al menos, un isocianato polifuncional y - de 10 a 70 % en peso de un componente monómero (a2) de, al menos, una amina aromática polifuncional, de la cual, al menos una está seleccionada entre 4,4''- diaminodifenilmetano, 2,4''-diaminodifenilmetano, 2,2''-diaminodifenilmetano y diaminodifenilmetano oligómero, en donde la suma de los % en peso de los componentes monómeros (a), (b) y (c) alcanza el 100 % en peso y en donde los componentes monómeros en el xerogel se encuentran en forma polímera y el diámetro medio de poros, ponderado en volumen del xerogel, es de, como máximo, de 5 μm

La presente invención comprende xerogel que contiene

- de 30 a 90 % en peso de un componente monómero (a1) de, al menos, un isocianato polifuncional y 5

- de 10 a 70 % en peso de un componente monómero (a2) de, al menos, una amina aromática polifuncional, en donde al menos una está seleccionada entre 4,4'-diaminodifenilmetano, 2,4'-diaminodifenilmetano, 2,2'-diaminodifenilmetano y diaminodifenilmetano oligómero,

en donde la suma de los % en peso de los componentes monómeros (a), (b) y (c) alcanza 10 el 100 % en peso y en donde los componentes monómeros en el xerogel se encuentran en forma polímera y el diámetro medio de poros, ponderado en volumen, del xerogel es de, como máximo, de 5 μm.

Además, la presente invención comprende el procedimiento para la obtención de xerogeles, los xerogeles obtenidos de ese modo, así como la utilización de los xerogeles como materiales 15 aislantes y paneles de aislamiento al vacío.

Los materiales porosos, por ejemplo, las espumas de polímero, con poros de un tamaño en un rango claramente inferior a 1 μm y una porosidad elevada de, al menos, 70 %, son muy buenos aislantes térmicos según consideraciones teóricas.

Dichos materiales porosos con un reducido diámetro medio de poros pueden encontrarse, por 20 ejemplo, como xerogeles orgánicos. En la literatura, el término xerogel no se utiliza siempre de manera uniforme. En general, se entiende por xerogel un material poroso obtenido en un procedimiento sol-gel, en donde la fase líquida es extraída del gel a través del secado debajo de la temperatura crítica y debajo de la presión crítica de la fase líquida ("condiciones subcríticas"). A diferencia de ello, en general se habla de aerogeles si la extracción de la fase líquida del gel se realizó 25 en condiciones supercríticas.

En el caso del procedimiento sol-gel, se obtiene primero un sol sobre la base de un precursor orgánico reactivo del gel y luego el sol se gelifica a través de una reacción reticulante, con lo cual se obtiene un gel. Para obtener un material poroso a partir del gel, por ejemplo, un xerogel, se debe extraer el líquido. A los fines de una simplificación, este paso se denomina en adelante secado. 30

La memoria WO-95/02009 publica xerogeles basados en isocianato, especialmente adecuados para la utilización en el sector del aislamiento al vacío. La memoria de publicación presenta, asimismo, un procedimiento para la obtención de xerogeles basado en sol-gel, en donde se utilizan poliisocianatos conocidos, entre otro, aromáticos, así como un disolvente no reactivo. Como otros compuestos con átomos H activos se utilizan poliaminas o polioles alifáticos y aromáticos. Los 35 ejemplos publicados en la memoria de publicación comprenden aquellos en los que un poliisocianato se convierte con diaminodietiltolueno. Los xerogeles presentados en general tienen un tamaño de poros en el rango de los 50 μm. En un ejemplo, se menciona un diámetro medio de poros de 10 μm.

Sin embargo, la conductividad térmica de los xerogeles publicados no es suficiente para todas las utilizaciones. Para aplicaciones en el rango de presión por encima del rango del vacío, 40 especialmente, en el rango de presión de alrededor de 1 a 100 mbar, la conductividad térmica en general es de una altura poco satisfactoria. Asimismo, las características del material, especialmente, la estabilidad mecánica del xerogel y la porosidad, no son suficientes para todas las aplicaciones.

Por ello, el objeto de la presente invención era presentar un material poroso con una conductividad térmica reducida. Además, los xerogeles también debían presentar una conductividad 45 térmica reducida en el rango de presión por encima del rango del vacío, especialmente, en el rango de presión de alrededor de 1 a 100 mbar. Esto es deseable, ya que en los paneles de vacío se produce un incremento de la presión con el paso del tiempo. Además, el material poroso debía presentar una porosidad elevada y una estabilidad mecánica lo suficientemente elevada. Además, los xerogeles debían presentar un grado reducido de inflamabilidad y una elevada resistencia a la temperatura. 50

Otro objeto era presentar un procedimiento que hiciera posible la obtención de un xerogel con un tamaño de poros reducido, una elevada porosidad y una elevada estabilidad mecánica. Además, el procedimiento para la obtención de xerogeles debía presentar materiales porosos con una conductividad térmica reducida, especialmente, en el rango de presión de 1 a 100 mbar.

Acorde a ello, se hallaron los xerogeles acordes a la invención, y un procedimiento para la obtención de xerogeles.

Los modos de ejecución preferidos se desprenden de las reivindicaciones y de la descripción. Las combinaciones de los modos de ejecución preferidos no se hallan fuera del marco de la presente invención. 5

Xerogel

Acorde a la invención, el xerogel contiene de 30 a 90 % en peso de un componente monómero (a1) de, al menos, un isocianato polifuncional y 10 a 70 % en peso de un componente monómero (a2) de, al menos, una amina aromática polifuncional, de la cual, al menos una está seleccionada entre 4,4'-diaminodifenilmetano, 2,4'-diaminodifenilmetano, 2,2'-diaminodifenilmetano y 10 diaminodifenilmetano oligómero. Los componentes monómeros (a1) y (a2) se encuentran en forma polímera en el xerogel. Acorde a la invención, el diámetro medio de poros ponderado en volumen del xerogel es de, como máximo, 5 μm.

Preferentemente, el xerogel contiene de 40 a 80 % en peso del componente monómero (a1) y de 20 a 70 % en peso del componente monómero (a2). De modo especialmente preferido, el xerogel 15 contiene de 50 a 70 % en peso del componente monómero (a1) y de 30 a 50 % en peso del componente monómero (a2).

En el marco de la presente invención, se entiende por xerogel un material poroso con una porosidad de, al menos, 70 % en volumen y un tamaño de poros medio en volumen de, como máximo, 50 micrómetros, obtenido en un procedimiento sol-gel, en donde la fase líquida es extraída del gel a 20 través del secado debajo de la temperatura crítica y debajo de la presión crítica de la fase líquida ("condiciones subcríticas").

En el marco de la presente invención, se entiende por funcionalidad de un compuesto la cantidad de grupos reactivos por molécula. En el caso del componente monómero (a1), la funcionalidad es la cantidad de grupos isocianato por molécula. En el caso del grupo amino del 25 componente monómero (a2), la funcionalidad es la cantidad de grupos amino por molécula. Un compuesto polifuncional presenta, a su vez, una funcionalidad de, al menos, 2.

En el caso de que como componente monómero (a1) o (a2) se utilicen mezclas de compuestos con diferente funcionalidad, la funcionalidad de los componentes se obtiene a partir de la funcionalidad media ponderada en cifras de los compuestos individuales. Un compuesto polifuncional 30 contiene, al menos, dos de los grupos funcionales mencionados anteriormente por molécula.

El diámetro medio de poros se determina mediante medición de la intrusión de mercurio según DIN 66133 y, en el marco de la presente invención, en principio es un valor medio ponderado en volumen. La medición de la intrusión de mercurio según DIN 66133 es un método porosimétrico y se lleva a cabo en un porosímetro. Para ello, el mercurio se introduce por presión en una muestra del 35 material poroso. Los poros reducidos requieren una mayor presión que los poros grandes para su llenado y a partir del diagrama correspondiente de presión/volumen se puede determinar la distribución del tamaño de poros y su diámetro medio de poros, ponderado en volumen.

Acorde a la invención, el diámetro medio de poros ponderado en peso del xerogel es de, como máximo, 5 μm. Preferentemente, el diámetro medio de poros ponderado en volumen del xerogel 40 es de, como máximo 3,5 μm, de modo especialmente preferido, como máximo, de 3 μm y, especialmente, como máximo, de 2,5 μm.

Desde el punto de vista de la conductividad térmica, es deseable un tamaño de poros lo más reducido posible, con una porosidad elevada. Sin embargo, condicionado por la fabricación, y para obtener un xerogel lo suficientemente estable mecánicamente, en la práctica se obtiene un límite 45 inferior del diámetro medio de poros ponderado en volumen. En general, el diámetro medio de poros ponderado en volumen...

1. Xerogel que contiene

- de 30 a 90 % en peso de un componente monómero (a1) de, al menos, un isocianato polifuncional y

- de 10 a 70 % en peso de un componente monómero (a2) de, al menos, una amina 5 aromática polifuncional, de la cual, al menos una está seleccionada entre 4,4'-diaminodifenilmetano, 2,4'-diaminodifenilmetano, 2,2'-diaminodifenilmetano y diaminodifenilmetano oligómero,

en donde la suma de los % en peso de los componentes monómeros (a), (b) y (c) alcanza el 100 % en peso y en donde los componentes monómeros en el xerogel se encuentran en 10 forma polímera y el diámetro medio de poros, ponderado en volumen del xerogel, es de, como máximo, de 5 μm.

2. Xerogel acorde a la reivindicación 1, que contiene de 40 a 80 % en peso del componente monómero (a1) y de 20 a 60 % en peso del componente monómero (a2).

3. Xerogel acorde a la reivindicación 1 o 2, en donde el componente monómero (a2) 15 consiste en, al menos, una amina aromática polifuncional seleccionada entre 4,4'-diaminodifenilmetano, 2,4'-diaminodifenilmetano, 2,2'-diaminodifenilmetano y diaminodifenilmetano oligómero.

4. Xerogel acorde a las reivindicaciones 1 a 3, que contiene de 50 a 70 % en peso del componente monómero (a1) y de 30 a 50 % en peso del componente monómero (a2). 20

5. Xerogel acorde a las reivindicaciones 1 a 4, en donde el componente monómero (a2) contiene diaminodifenilmetano y presenta una funcionalidad de, al menos, 2,5.

6. Xerogel acorde a las reivindicaciones 1 a 5, en donde el componente monómero (a1) consiste en, al menos, un isocianato polifuncional seleccionado entre 4,4'-diisocianato de difenilmetano, 2,4'-diisocianato de difenilmetano, 2,2'diisocianato de difenilmetano y diisocianato de 25 difenilmetano oligómero.

7. Xerogel acorde a las reivindicaciones 1 a 6, en donde el componente monómero (a1) contiene diisocianato de difenilmetano y presenta una funcionalidad de, al menos, 2,5.

8. Xerogel acorde a las reivindicaciones 1 a 7, en donde el componente monómero (a1) contiene diisocianato de difenilmetano y el componente (a2), diaminodifenilmetano oligómero, y la 30 suma de la funcionalidad del componente monómero (a1) y la funcionalidad del componente monómero (a2) es de, al menos, 5,5.

9. Xerogel acorde a las reivindicaciones 1 a 8, en donde el diámetro medio de poros ponderado en volumen del xerogel es de, como máximo, 3 μm.

10. Procedimiento para la obtención de xerogeles acordes a las reivindicaciones 1 a 9, que 35 comprende

(a) preparación de un precursor del gel (A) que contiene los componentes monómeros (a1) y (a2), como definido en las reivindicaciones 1 a 8, en un disolvente (C);

(b) conversión del precursor del gel (A) en presencia del disolvente (C), hasta obtener un gel; 40

(d) secado del gel obtenido en el paso previo, a través del paso del líquido que contiene el gel a un estado gaseoso, a una temperatura y una presión inferiores a la temperatura crítica y la presión crítica del líquido que contiene el gel.

11. Procedimiento para la obtención de xerogeles, acordes a la reivindicación 10, que comprende, además: 45

(c) modificación del gel obtenido mediante, al menos, un compuesto orgánico (D), que no había sido agregado ni en el paso (a) ni en el paso (b);

en donde los pasos se llevan a cabo en el siguiente orden: a-b-c-d.

12. Procedimiento acorde a las reivindicaciones 10 u 11, en donde el secado del gel, obtenido a través del paso del disolvente (C) al estado gaseoso, se lleva a cabo a una temperatura y una presión inferiores a la temperatura crítica y la presión crítica del disolvente (C).

13. Xerogel que se puede obtener acorde a las reivindicaciones 10 a 12.

14. Utilización de xerogeles acordes a las reivindicaciones 1 a 9, o de xerogeles acordes a 5 la reivindicación 13, como material aislante.

15. Utilización de xerogeles acordes a las reivindicaciones 1 a 9, o de xerogeles acordes a la reivindicación 13, como paneles de aislamiento al vacío.