Geles porosos a base de poliurea aromática.

Gel poroso que contiene los siguientes componentes, en forma reaccionada:

(a1) por lo menos un isocianato polifuncional,

(a2) por lo menos una amina aromática polifuncional seleccionada de 4,4'-diaminodifenilmetano, 2,4'-diaminodifenilmetano, 2,2'-diaminodifenilmetano y diaminodifenilmetano oligomérico, y

(a3) por lo menos una polialquilenpoliamina.

Geles porosos a base de poliurea aromática La invención se refiere a un gel poroso que contiene los siguientes componentes, en forma reaccionada:

(a1) por lo menos un isocianato polifuncional,

(a2) por lo menos una amina aromática polifuncional y

(a3) por lo menos una polialquilenpoliamina.

La invención se refiere además a un procedimiento para preparar geles porosos, a los geles porosos que pueden obtenerse de esta manera así como al uso de los geles porosos como material aislante y en paneles de aislamiento de vacío.

Los geles porosos con poros en el intervalo de tamaño de algunos micrómetros, o claramente inferior y una alta porosidad de por lo menos el 70 % son aislantes térmicos particularmente buenos sobre la base de consideraciones teóricas.

Tales geles porosos con un diámetro de poro medio pequeño pueden encontrarse, por ejemplo, como xerogeles orgánicos. En la bibliografía, el término xerogel no se usa uniformemente. En general, por un xerogel se entiende un material poroso que se ha preparado mediante un procedimiento de sol-gel, habiéndose eliminado la fase líquida mediante secado por debajo de la temperatura crítica y por debajo de la presión crítica de la fase líquida (“condiciones subcríticas”) . Por el contrario, a este respecto se habla generalmente de aerogeles, cuando la eliminación de la fase fluida del gel se realizó en condiciones supercríticas.

En el procedimiento de sol-gel, en primer lugar se prepara un sol a base de un precursor de gel orgánico reactivo y después se gelifica el sol mediante una reacción de reticulación dando un gel. Con el fin de obtener un material poroso, por ejemplo un xerogel, ha de eliminarse el líquido. Esta etapa se denomina en adelante, de manera simplificada, secado.

El documento WO-95/02009 describe xerogeles a base de isocianato que son especialmente adecuados para aplicaciones en el campo del aislamiento de vacío. La publicación da a conocer además un procedimiento basado en sol-gel para preparar xerogeles, usándose poliisicianatos conocidos, entre otros, poliisocianatos aromáticos así como un disolvente no reactivo. Como compuestos adicionales con átomos de H activos se usan poliaminas alifáticas o aromáticas o polioles. Los ejemplos que se dan a conocer en la publicación comprenden aquellos en los que se hace reaccionar un poliisocianato con diaminodietiltolueno. Los xerogeles que se dan a conocer presentan generalmente tamaños de poro medios en el intervalo de 50 !m. En un ejemplo se menciona un diámetro de poro medio de 10 !m.

Por el documento WO2008/138978 se conocen xerogeles que contienen del 30 al 90 % en peso de por lo menos un isocianato polifuncional y del 10 al 70 % en peso de por lo menos una amina aromática polifuncional, cuyo diámetro de poro medio ponderado en volumen asciende como máximo a 5 micrómetros.

Las propiedades del material, especialmente la estabilidad mecánica de los geles porosos conocidos a base de poliurea, sin embargo, no son suficientes para todas las aplicaciones. Además, las formulaciones en las que se basan muestran durante el secado en condiciones subcríticas, una contracción con reducción de la porosidad y muestran una baja velocidad de gelificación.

Por lo tanto, existía el objetivo de proporcionar un gel poroso que no presente, o sólo en pequeña medida, las desventajas mencionadas anteriormente. Además, los geles poroso deberán presentar una conductividad térmica baja también a presiones por encima del intervalo de vacío, especialmente en un intervalo de presión de aproximadamente 10-4 MPa a aproximadamente 0, 01 MPa. Esto es deseable dado que en paneles de vacío, en el transcurso del tiempo, se produce un aumento de presión. En particular, el gel poroso deberá presentar una alta porosidad y una estabilidad mecánica suficientemente alta. Además, los geles porosos deberán presentar una inflamabilidad baja y una estabilidad térmica alta.

Un objetivo adicional consistía en proporcionar un procedimiento que ponga a disposición un gel poroso con bajo tamaño de poro, alta porosidad y al mismo tiempo alta estabilidad mecánica. Además, el procedimiento para preparar los geles poroso deberán proporcionar geles porosos con una conductividad térmica baja y llevar a una baja contracción durante la eliminación del disolvente en condiciones subcríticas.

Por consiguiente, se encontraron los geles porosos de acuerdo con la invención y el procedimiento de acuerdo con la invención para preparar geles porosos.

Formas de realización preferidas pueden desprenderse de las reivindicaciones y de la descripción. Las combinaciones de formas de realización preferidas no abandonan el contexto de esta invención.

Geles porosos

De acuerdo con la invención, el gel poroso contiene los siguientes componentes en forma reaccionada:

(a1) por lo menos un isocianato polifuncional,

(a2) por lo menos una amina aromática polifuncional y

(a3) por lo menos una polialquilenpoliamina.

En el contexto de la presente invención, un gel poroso es un material que es poroso y se obtiene por medio de un procedimiento de sol-gel. En el contexto de la presente invención, el gel poroso de acuerdo con la invención se encuentra como xerogel o aerogel. En el contexto de la presente invención, el gel poroso de acuerdo con la invención se encuentra preferentemente como xerogel.

En el contexto de la presente invención, por un xerogel se entiende un gel poroso con una porosidad de por lo menos el 70 % en volumen y un diámetro de poro medio ponderado en volumen de como máximo 50 micrómetros, que se preparó mediante método de sol-gel, separándose la fase líquida del gel mediante secado por debajo de la temperatura crítica y por debajo de la presión crítica de la fase líquida (“condiciones subcríticas”) .

Por el contrario por un aerogel se entiende un gel poroso correspondiente cuando la eliminación de la fase fluida del gel se realizó en condiciones supercríticas.

Durante la eliminación de la fase fluida del gel, actúan fuerzas capilares que influyen en la estructura de poro del gel poroso resultante. Durante la eliminación de la fase fluida del gel en condiciones supercríticas, estas fuerzas capilares son muy pequeñas. Durante la eliminación de la fase fluida del gel en el caso de condiciones subcríticas, las fuerzas capilares, dependiendo de la estabilidad y del tipo del gel y la polaridad del disolvente a eliminar, provocan una contracción del gel con modificación de la estructura de poro.

En una forma de realización preferida, el gel poroso de acuerdo con la invención contiene del 30 al 90 % en peso del componente (a1) compuesto por lo menos por un isocianato polifuncional y del 9, 99 al 66 % en peso del componente (a2) compuesto por lo menos por una amina aromática polifuncional así como (a3) del 0, 01 al 4 % en peso de por lo menos una polialquilenopoliamina, dando como resultado la suma de los porcentajes en peso de los componentes (a1) a (a3) , con respecto al peso total de los componentes (a1) , (a2) y (a3) el 100 % en peso.

Los componentes (a1) , (a2) y (a3) se encuentran en forma reaccionada en el gel poroso. Por forma reaccionada se entiende como una forma polimérica y/o unida a polímero.

El gel poroso contiene preferentemente del 38 al 80 % en peso del componente (a1) y del 19 al 58 % en peso del componente (a2) así como del 1 al 4 % en peso del componente (a3) , con respecto al peso total de los componentes (a1) , (a2) y (a3) . Los porcentajes en peso reflejan siempre la cantidad usada de los componentes, que se encuentran en forma reaccionada en el gel poroso.

En el contexto de la presente invención, por funcionalidad de un compuesto se entenderá el número de grupos reactivos por molécula. En el caso del componente (a1) , la funcionalidad es el número de grupos isocianato por molécula. En el caso de los grupos amino del componente (a2) , la funcionalidad designa el número de grupos amino reactivos por molécula. Un compuesto polifuncional presenta una funcionalidad de por lo menos 2.

En caso de como componentes (a1) o (a2) se usen mezclas de compuestos con diferente funcionalidad, la funcionalidad de los componentes resulta de la media ponderada en número de la funcionalidad de los compuestos individuales. Un compuesto polifuncional contiene por lo menos dos de los grupos funcionales mencionados anteriormente por molécula.

El diámetro de poro medio se determina por medio de medición de intrusión de mercurio según la norma DIN 66133 y siempre es un valor medio ponderado en volumen en el contexto de la presente invención. La medición de intrusión de mercurio... [Seguir leyendo]

1. Gel poroso que contiene los siguientes componentes, en forma reaccionada:

(a1) por lo menos un isocianato polifuncional, (a2) por lo menos una amina aromática polifuncional seleccionada de 4, 4’-diaminodifenilmetano, 2, 4’diaminodifenilmetano, 2, 2’-diaminodifenilmetano y diaminodifenilmetano oligomérico, y (a3) por lo menos una polialquilenpoliamina.

2. Gel poroso de acuerdo con la reivindicación 1, que contiene los siguientes componentes, en forma reaccionada:

(a1) del 30 al 90 % en peso de por lo menos un isocianato polifuncional, (a2) del 9, 99 al 66 % en peso de por lo menos una amina aromática polifuncional y (a3) del 0, 01 al 4 % en peso de por lo menos una polialquilenpoliamina,

dando como resultado la suma de los porcentajes en peso de los componentes (a1) a (a3) , con respecto al peso total de los componentes (a1) , (a2) y (a3) el 100 % en peso.

3. Gel poroso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el componente (a3) es una polialquilenpoliamina altamente ramificada.

4. Gel poroso de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el gel poroso es un xerogel.

5. Gel poroso de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el componente (a3) es una polietilenimina.

6. Gel poroso de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el componente (a2) contiene diaminodifenilmetano oligomérico y presenta una funcionalidad de por lo menos 2, 3.

7. Gel poroso de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el componente (a1) consiste en por lo menos un isocianato polifuncional seleccionado de 4, 4’-diisocianato de difenilmetano, 2, 4’-diisocianato de difenilmetano, 2, 2’-diisocianato de difenilmetano y diisocianato de difenilmetano oligomérico.

8. Gel poroso de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el componente (a1) contiene diisocianato de difenilmetano oligomérico y presenta una funcionalidad de por lo menos 2, 5.

9. Gel poroso de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el componente (a1) contiene diisocianato de difenilmetano oligomérico y el componente (a2) contiene diaminodifenilmetano oligomérico y la suma de la funcionalidad del componente (a1) y la funcionalidad del componente (a2) asciende a por lo menos 5, 5.

10. Gel poroso de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el diámetro de poro medio ponderado en volumen del material poroso asciende como máximo a 3 !m.

11. Procedimiento para preparar geles porosos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende

(a) proporcionar el componente (a1) y, por separado del mismo, los componentes (a2) y (a3) tal como se define en una o varias de las reivindicaciones 1 a 10, en cada caso en un disolvente (C) ;

(b) hacer reaccionar los componentes (a1) a (a3) en presencia del disolvente (C) dando un gel;

(c) secar el gel obtenido en la etapa anterior.

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el secado del gel obtenido tiene lugar convirtiendo el disolvente (C) en el estado gaseoso a una temperatura y una presión por debajo de la temperatura crítica y de la presión crítica del disolvente (C) .

13. Gel poroso que puede obtenerse de acuerdo con las reivindicaciones 11 o 12.

14. Uso de geles porosos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 10, o de geles porosos de acuerdo con la reivindicación 13 como material aislante.

15. Uso de geles porosos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 10, o de geles porosos de acuerdo con la reivindicación 13, para paneles de aislamiento de vacío.