包含有機(jī)氣凝膠或干凝膠的動(dòng)態(tài)抽真空設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電動(dòng)操作的動(dòng)態(tài)抽真空設(shè)備，其包括連續(xù)抽真空區(qū)域和通過(guò)所述連續(xù)抽真空區(qū)域與環(huán)境溫度隔熱的溫度可控的工作區(qū)域，以及用于積極保持真空的設(shè)備，以使所述設(shè)備的連續(xù)抽真空區(qū)域中的壓力時(shí)刻恒定在規(guī)定的壓力范圍內(nèi)，其中所述連續(xù)抽真空區(qū)域?yàn)樵谒鲈O(shè)備中由多孔和/或蜂窩狀隔熱材料所占據(jù)的總體積的至少20體積%，并且所述連續(xù)抽真空區(qū)域包含至少一種有機(jī)氣凝膠和/或有機(jī)干凝膠。
【專利說(shuō)明】包含有機(jī)氣凝膠或干凝膠的動(dòng)態(tài)抽真空設(shè)備
[0001]本發(fā)明涉及一種電動(dòng)操作的動(dòng)態(tài)抽真空設(shè)備，其包括連續(xù)抽真空區(qū)域和通過(guò)所述連續(xù)抽真空區(qū)域與環(huán)境溫度隔熱的溫度可控的使用區(qū)域(useful region)，以及用于積極保持真空的裝置，以使所述設(shè)備的連續(xù)抽真空區(qū)域中的壓力恒定在特定的壓力范圍內(nèi)，所述連續(xù)抽真空區(qū)域?yàn)樵谒鲈O(shè)備中由多孔(porous)和/或蜂窩狀(cellular)隔熱材料所占據(jù)的總體積的至少20體積％，并且所述連續(xù)抽真空區(qū)域包含至少一種有機(jī)氣凝膠和/或有機(jī)干凝膠。
[0002]本發(fā)明還涉及在電動(dòng)操作的動(dòng)態(tài)抽真空設(shè)備中在連續(xù)抽真空區(qū)域內(nèi)有機(jī)氣凝膠或有機(jī)干凝膠的用途，所述設(shè)備除了連續(xù)抽真空區(qū)域外，還具有通過(guò)所述連續(xù)抽真空區(qū)域與環(huán)境溫度隔熱的溫度可控的使用區(qū)域，以及用于積極保持真空的裝置，以使所述設(shè)備的連續(xù)抽真空區(qū)域中的壓力恒定在特定的壓力范圍內(nèi)，所述連續(xù)抽真空區(qū)域?yàn)樵谒鲈O(shè)備中由多孔和/或蜂窩狀隔熱材料所占據(jù)的總體積的至少30體積％。
[0003]隔熱對(duì)于節(jié)約能源具有重大的意義。針對(duì)不斷上漲的能源成本、減少CO2排放量的驅(qū)使、以及未來(lái)對(duì)隔熱和保冷的需求日益增加的背景，隔熱正變得越來(lái)越重要。對(duì)于最優(yōu)化隔熱的日益增加的需求既包括建筑隔熱，也包括機(jī)動(dòng)、物流和固定行業(yè)中的保冷。
[0004]隔熱設(shè)備包括一個(gè)特定的使用區(qū)域，所述區(qū)域通過(guò)適當(dāng)?shù)母魺崤c環(huán)境劃界，使用區(qū)域的溫度高于或低于外部溫度。這些隔熱設(shè)備包括例如制冷機(jī)、冷凍機(jī)、冷藏庫(kù)、冷藏箱、冷藏盒、冷藏車或熱水箱。
[0005]在現(xiàn)有技術(shù)中，使用空間通過(guò)隔熱材料與環(huán)境隔熱。
[0006]對(duì)于隔熱，大量隔熱材料為人們所熟知，并且由于閉孔泡沫的特別低的熱導(dǎo)率使其發(fā)揮著重大作用。在這些材料中閉孔硬質(zhì)聚氨酯(PUR)泡沫的熱導(dǎo)率最低。所述硬質(zhì)TOR泡沫通常用物理發(fā)泡劑(例如鏈烷烴或氟化烴)發(fā)泡，所述物理發(fā)泡劑本身具有比空氣更低的熱導(dǎo)率并殘留在泡沫的泡孔中。在泡沫中主要(prevailing)壓力相當(dāng)于外界壓力。
[0007]近來(lái)，由PUR制備的真空開(kāi)孔泡沫或開(kāi)介孔粉床(例如二氧化硅氣凝膠(Aerosil))還以真空隔熱板(VIPs)的形式使用。VIPs在后續(xù)的隔熱設(shè)備中在其他另外的步驟中以面板形式與常規(guī)隔熱材料一起使用。例如，VIPs現(xiàn)今通過(guò)粘合以及PUR模內(nèi)發(fā)泡從而整合至制冷機(jī)中，因此有助于降低能量消耗。VIPs的最大缺點(diǎn)是制造VIPs以及將其并入系統(tǒng)的額外的復(fù)雜性。因?yàn)閂IPs通常僅構(gòu)成整體隔熱的一部分，所以需要達(dá)到低的對(duì)比壓力以獲得相應(yīng)低的熱導(dǎo)率。為了使所述對(duì)比壓力在系統(tǒng)的壽命期間盡可能維持穩(wěn)定，對(duì)外殼材料的密度要求極高?，F(xiàn)今，通常在此處使用金屬化的鋁多層箔或鋁復(fù)合箔。
[0008]另一個(gè)技術(shù)方案是將提供隔熱的整體體積抽真空或局部抽真空，并且所述抽真空在原則上可動(dòng)態(tài)或靜態(tài)實(shí)現(xiàn)。與結(jié)合VIPs或用傳統(tǒng)隔熱材料將其包覆相比，其重大優(yōu)勢(shì)在于將構(gòu)成隔熱材料的總體積置于對(duì)比壓力下并因此所需的對(duì)比壓力與常規(guī)VIPs相比相對(duì)較小，或者可用相同的對(duì)比壓力獲得更高的隔熱效果。這種抽真空設(shè)備本身通常為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。
[0009]US1898977記載了一種真空隔熱的制冷機(jī)。所述隔熱材料為細(xì)填料和由此產(chǎn)生的尺寸極小的腔，理想上所述尺寸比氣體分子的平均自由程長(zhǎng)度小得多。為了避免在角落處熱導(dǎo)率的損失，外壁和內(nèi)壁之間的金屬層應(yīng)當(dāng)通過(guò)熱導(dǎo)率低的材料橋接。提及硅藻土(silocel )、軟木和紙作為隔熱材料。
[0010]EP O 587 546 Al記載了一種提供有固定安裝真空泵的真空制冷機(jī)。所述真空泵將置于可被密閉而不透氣的外殼內(nèi)的隔熱材料抽真空。由于抽真空時(shí)間較長(zhǎng)，預(yù)計(jì)一旦將機(jī)柜安裝在用戶場(chǎng)地，就啟動(dòng)泵。在制備過(guò)程中對(duì)裝置抽真空將延長(zhǎng)裝置生產(chǎn)的循環(huán)時(shí)間，因此所述生產(chǎn)過(guò)程會(huì)不經(jīng)濟(jì)。所述泵為一種特定的能量消耗極小的泵，并因此由于改進(jìn)隔熱性能所節(jié)約的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)操作真空泵所需的能量。由于固有能量消耗過(guò)高，因此常規(guī)的真空泵并不適合。
[0011]所述隔熱材料為純粹地水發(fā)泡的閉孔PUR泡沫。在這種情況下，泡沫泡孔首先含有二氧化碳，其擴(kuò)散速率比空氣高五倍。目的是達(dá)到小于0.1毫巴的對(duì)比壓力。
[0012]該方法的重大技術(shù)缺陷在于需要極長(zhǎng)的抽真空時(shí)間。這由泡沫的閉孔性質(zhì)引起。此外，必須達(dá)到極低的壓力來(lái)充分降低熱導(dǎo)率。這與常規(guī)硬質(zhì)泡沫的高孔徑相關(guān)。
[0013]EP O 587 548 Al記載了類似的主題，此處重點(diǎn)在于隔熱材料的閉孔性質(zhì)。已記載了開(kāi)孔泡沫不利，因?yàn)榇颂幉豢赡茉诿芏鹊偷耐瑫r(shí)獲得足夠的機(jī)械強(qiáng)度。
[0014]EP I 335 171 Al記載了一種真空制冷機(jī)，其中抽真空時(shí)間通過(guò)安裝具有網(wǎng)絡(luò)通道的隔熱材料來(lái)縮短。例如，后側(cè)壁通過(guò)蜘蛛網(wǎng)狀排布的吸入通道來(lái)抽真空。所提及的隔熱材料為開(kāi)孔聚氨酯和聚苯乙烯。此外，還涉及到用現(xiàn)有材料抽真空時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題。
[0015]W02005/093349記載了一種填充粉末作為隔熱材料的真空制冷機(jī)。其指出，原則上可靜態(tài)或動(dòng)態(tài)施加真空。所述制冷機(jī)無(wú)需真空泵，因?yàn)樵摴δ芗僭O(shè)可通過(guò)壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)。
[0016]W02004/010042記載了一種包括粉床的真空制冷機(jī)。一種填充方式是通過(guò)外殼后側(cè)的開(kāi)口進(jìn)行。提及了對(duì)隨后密封的不同變型。
[0017]W02010/127947記載了完全真空門(mén)元件。所提及的填充材料為開(kāi)孔TOR、聚苯乙烯
或硅粉。
[0018]但是，在現(xiàn)有技術(shù)中所述的設(shè)備具有至今妨礙其在工業(yè)上實(shí)施的根本性缺點(diǎn)。原因在于所用的隔熱材料。至今所用的隔熱材料一在其為完全開(kāi)孔的情況下一不具有使抽真空時(shí)間足夠短的合適的孔結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)榧词雇耆_(kāi)孔泡沫在孔窗(cell window)中的孔尺寸小并且泡沫在很大程度上不同于理想形式的簡(jiǎn)單的熱固性塑料泡沫的情況下，也會(huì)需要長(zhǎng)的抽真空時(shí)間。此外，已知的隔熱性能良好的隔熱材料僅以板或粉末的形式(在某些情況下還以壓縮形式)可得。隨后使成形體與裝置所需幾何形狀相匹配，如果可能的話，這僅在極大成本和不便利以及大量的浪費(fèi)下才能發(fā)生。對(duì)于粉床而言，通常不可能完全充滿復(fù)雜的幾何形狀(例如底切)或不可能實(shí)現(xiàn)完全界定的密閉。
[0019]已知的開(kāi)孔隔熱材料還具有在制備過(guò)程中形成表皮的缺點(diǎn)。這削弱了真空性，特別是在相對(duì)較大的連續(xù)抽真空區(qū)域的情況下，因?yàn)樵摫砥ぷ柚沽颂畛渑菘椎臍怏w被抽出。
[0020]由于缺乏合適的隔熱材料，因此上述冷卻設(shè)備的工業(yè)實(shí)施至今未成功。
[0021]一種改善的真空隔熱設(shè)備(例如真空制冷機(jī))應(yīng)當(dāng)具有短的抽真空時(shí)間和相應(yīng)較短的抽吸時(shí)間和較短的泵循環(huán)時(shí)間，以及對(duì)待連續(xù)抽真空的區(qū)域的殼體較低的需求。
[0022]在所述連續(xù)抽真空區(qū)域中存在的隔熱材料應(yīng)當(dāng)同時(shí)具有以下性能:
[0023]-在設(shè)備中在產(chǎn)生隔熱的過(guò)程中材料消耗低
[0024]-在I至10毫巴的壓力范圍內(nèi)熱導(dǎo)率大幅降低[0025]-無(wú)需后處理步驟可建立復(fù)雜的三維幾何結(jié)構(gòu)
[0026]-通常低的水蒸汽吸收能力和低的氣體吸收能力，其對(duì)于真空的動(dòng)態(tài)保持特別重要。
[0027]本發(fā)明的一個(gè)目的是探索一種避免上述缺點(diǎn)或使其程度降低的抽真空隔熱設(shè)備。更具體地，在整個(gè)待抽真空體積內(nèi)建立所需壓差的時(shí)間(對(duì)于降低到指定的壓力的抽真空時(shí)間)應(yīng)當(dāng)比現(xiàn)有技術(shù)短。所用的隔熱材料應(yīng)當(dāng)具有上述性能。
[0028]因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的設(shè)備和本發(fā)明的用途。
[0029]優(yōu)選的實(shí)施方案可從權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)中推出。優(yōu)選實(shí)施方案的結(jié)合未超出本發(fā)明的范圍。
[0030]本發(fā)明的設(shè)備包括連續(xù)抽真空區(qū)域，和通過(guò)所述連續(xù)抽真空區(qū)域與環(huán)境溫度隔熱的溫度可控的使用區(qū)域，以及用于積極保持真空的裝置，以使所述設(shè)備的連續(xù)抽真空區(qū)域中的壓力恒定在特定的壓力范圍內(nèi)，所述連續(xù)抽真空區(qū)域?yàn)樵谒鲈O(shè)備中由多孔和/或蜂窩狀隔熱材料所占據(jù)的總體積的至少20體積％，并且所述連續(xù)抽真空區(qū)域包含至少一種有機(jī)氣凝膠和/或有機(jī)干凝膠。
[0031]術(shù)語(yǔ)“連續(xù)抽真空區(qū)域”原則上應(yīng)當(dāng)解釋為“至少一個(gè)連續(xù)抽真空區(qū)域”。因此，本發(fā)明的設(shè)備還可包括幾個(gè)上述定義的連續(xù)抽真空區(qū)域，在這種情況下將含有氣凝膠和/或干凝膠的各個(gè)區(qū)域單獨(dú)(分別)連續(xù)抽真空。當(dāng)然，幾個(gè)這種區(qū)域可用一個(gè)抽真空設(shè)備處理。本發(fā)明的關(guān)鍵是不論如何上述區(qū)域之一總是為在所述設(shè)備中由多孔和/或蜂窩狀隔熱材料所占據(jù)的總體積的至少30體積％。任選對(duì)于兩個(gè)或兩個(gè)以上均含有氣凝膠和/或干凝膠的連續(xù)抽真空區(qū)域還可單獨(dú)滿足該標(biāo)準(zhǔn)。
[0032]有機(jī)氣凝膠和有機(jī)干凝膠本身是已知的。在本文獻(xiàn)中，干凝膠理解為意指通過(guò)溶膠凝膠法所制備的多孔材料，通過(guò)在低于液相的臨界溫度和臨界壓力下(“次臨界條件”)干燥所述液相而從凝膠中移除液相。與此相對(duì)，當(dāng)從凝膠中移除液相是在超臨界條件下進(jìn)行時(shí)，稱為氣凝膠。
[0033]在溶膠凝膠法中，首先制備基于活性有機(jī)凝膠前驅(qū)體的溶膠，然后通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)使溶膠凝膠化從而得到凝膠。為了從凝膠獲得多孔材料(例如干凝膠)，必須移除液體。在下文中將該步驟簡(jiǎn)化為干燥。
[0034]W0-2008/138978公開(kāi)了包含30重量％至90重量％至少一種多官能異氰酸酯和10重量％至70重量％至少一種多官能芳族胺的干凝膠，所述干凝膠的體積加權(quán)平均孔徑至多為5微米。
[0035]連續(xù)抽真空區(qū)域?yàn)樵诒景l(fā)明的可連續(xù)抽真空設(shè)備中空間界定的區(qū)域，即由于在整個(gè)區(qū)域的一處施加真空而產(chǎn)生對(duì)比壓力。
[0036]術(shù)語(yǔ)“連續(xù)抽真空”意指抽真空后所述區(qū)域中的壓力相對(duì)于環(huán)境壓力恒定降低，SP所述區(qū)域就氣體擴(kuò)散(空氣成分的擴(kuò)散)而言與環(huán)境密閉。本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉壓差通常僅可維持有限的時(shí)間。在抽真空后(即在建立對(duì)比壓力后)，需要將對(duì)比壓力保持至少I小時(shí)，尤其至少4小時(shí)，更優(yōu)選至少24小時(shí)的時(shí)間以滿足“真空”和“密閉”的標(biāo)準(zhǔn)。
[0037]溫度可控的使用區(qū)域?yàn)樵O(shè)備中相對(duì)于環(huán)境溫度的溫度持續(xù)降低或升高的區(qū)域。
[0038]在所述設(shè)備中由多孔和/或蜂窩狀隔熱材料所占據(jù)的總體積等同于在所述設(shè)備中所有多孔和/或蜂窩狀隔熱材料的體積并包括孔(pore)或泡孔(cell)。多孔和/或蜂窩狀隔熱材料為具有完全或部分由隔熱材料包圍的含有泡孔或孔的物質(zhì)，即所述材料包括第一固相和充滿氣體的第二相(任選在對(duì)比壓力或真空下)。所述孔或泡孔降低了所述隔熱材料的熱導(dǎo)率。多孔和/或蜂窩狀隔熱材料可具有開(kāi)孔或閉孔?；旌闲问揭彩强赡艿?。該定義包括具有孔和/或泡孔并且為了隔熱目的而引入至設(shè)備中的所有材料，不僅為根據(jù)本發(fā)明所存在的有機(jī)氣凝膠和/或干凝膠，還特別為泡沫，例如聚氨酯泡沫或基于聚苯乙烯的泡沫。
[0039]根據(jù)本發(fā)明所涵蓋的包含有機(jī)氣凝膠或干凝膠的連續(xù)抽真空區(qū)域的體積優(yōu)選為至少30體積％,特別至少40體積％,更優(yōu)選至少50體積％,特別至少60體積％,最優(yōu)選至少70體積％，基于在設(shè)備中由多孔和/或蜂窩狀隔熱材料所占據(jù)的總體積計(jì)。
[0040]真空理解為意指相對(duì)于環(huán)境壓力的對(duì)比壓力。因此真空為相對(duì)于環(huán)境壓力產(chǎn)生對(duì)比壓力。在本發(fā)明的上下文中，干凝膠理解為意指通過(guò)溶膠凝膠法制備的孔隙率至少70體積％和體積平均孔徑至多50微米的多孔材料，其中液相已通過(guò)在低于所述液相的臨界溫度和臨界壓力(“次臨界條件”)下干燥而從凝膠中移除。
[0041]相應(yīng)地，在本發(fā)明上下文中氣凝膠理解為意指通過(guò)溶膠凝膠法制備的孔隙率至少70體積％和體積平均孔徑至多50微米的多孔材料，其中液相已通過(guò)在高于所述液相的臨界溫度和臨界壓力(“超臨界條件”)下干燥而從凝膠中移除。
[0042]平均孔徑根據(jù)DIN66133用壓汞法測(cè)定，在本發(fā)明的上下文中，平均孔徑通常為體積加權(quán)平均值。根據(jù)DIN66133的壓汞測(cè)定法為孔隙度測(cè)定法并用孔隙度計(jì)進(jìn)行。這包括將汞注入多孔材料樣品中。與大孔相比，小孔需要更大的壓力來(lái)充滿汞，相應(yīng)的壓力/體積圖可用來(lái)測(cè)定孔徑分布和體積加權(quán)平均孔徑。
[0043]多孔材料的體積加權(quán)平均孔徑優(yōu)選為至多20微米。多孔材料的體積加權(quán)平均孔徑更優(yōu)選為至多10微米，甚至更優(yōu)選至多5微米并且特別至多3微米。
[0044]對(duì)于低熱導(dǎo)率而言，孔徑最小并且孔隙率高是所需的。但是對(duì)于產(chǎn)品而言，體積加權(quán)平均孔徑具有實(shí)際下限。通常，體積加權(quán)平均孔徑為至少50nm，優(yōu)選至少lOOnm。在許多情況下，體積加權(quán)平均孔徑為至少200nm,特別至少300nm。
[0045]本發(fā)明的設(shè)備為電動(dòng)操作的。本發(fā)明設(shè)備的使用區(qū)域的溫度優(yōu)選通過(guò)積極的(active)能量輸入來(lái)控制。積極保持真空的裝置優(yōu)選為尤其是電動(dòng)操作的壓縮機(jī)和/或栗。
[0046]在本發(fā)明的第一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的設(shè)備為制冷裝置，更優(yōu)選為制冷機(jī)、冷凍機(jī)、冷藏庫(kù)、電動(dòng)操作的冷藏容器或冷藏車。制冷裝置為這樣一種設(shè)備，使用該設(shè)備通過(guò)輸入能量而將特定使用空間降溫以致使用空間比環(huán)境溫度更冷(具有更低的溫度)。
[0047]在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的設(shè)備為用于加熱材料的設(shè)備，特別是熱水箱。
[0048]動(dòng)態(tài)抽真空設(shè)備為如上所述的抽真空設(shè)備，其中將真空恒定在特定的壓力范圍內(nèi)從而積極保持真空?！胺e極”在本文中意指:通過(guò)裝置的反復(fù)操作保持真空。此處真空一方面通過(guò)所述區(qū)域的密閉性質(zhì)來(lái)保持，還通過(guò)反復(fù)降低壓力來(lái)保持。反復(fù)降低壓力可永久或以一種定期反復(fù)的方式進(jìn)行，優(yōu)選以一種定期反復(fù)的方式進(jìn)行。與此相反，完全抽真空設(shè)備為如上所述的設(shè)備，其中真空來(lái)自單獨(dú)施加并通過(guò)所述區(qū)域的密閉性質(zhì)來(lái)單獨(dú)維持。
[0049]上述設(shè)備本身為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。根據(jù)本發(fā)明所用的有機(jī)氣凝膠或有機(jī)干凝膠可有利地在所有的設(shè)備中使用，所述設(shè)備除連續(xù)抽真空區(qū)域之外，還具有通過(guò)連續(xù)抽真空區(qū)域與環(huán)境溫度隔熱的溫度可控的使用區(qū)域，所述連續(xù)抽真空區(qū)域?yàn)樵谠O(shè)備中由隔熱材料所占據(jù)的總體積的至少20體積％。對(duì)隔熱設(shè)備本身的技術(shù)設(shè)計(jì)而言無(wú)特別的限制。
[0050]特別優(yōu)選的設(shè)備為動(dòng)態(tài)抽真空制冷裝置，特別是制冷機(jī)。
[0051]合適的動(dòng)態(tài)抽真空電動(dòng)操作制冷機(jī)或冷凍機(jī)具有一個(gè)或多個(gè)密閉隔熱區(qū)域，其為填充在所述制冷機(jī)或冷凍機(jī)中的外殼、壁和/或門(mén)，空間通過(guò)抽真空管道與真空產(chǎn)生設(shè)備連接并且所述真空產(chǎn)生設(shè)備為所述制冷機(jī)或冷凍機(jī)中的固定安裝裝置。這種制冷機(jī)或冷凍機(jī)已知于例如 US-A 18 98 977 和 FR-A-26 28 179 以及 EP-A 0587546 中。
[0052]建立靜態(tài)或動(dòng)態(tài)真空的精密的技術(shù)設(shè)計(jì)與本發(fā)明不相關(guān)。相反，當(dāng)將包括隔熱材料的大體積連續(xù)抽真空時(shí)，可有利地使用根據(jù)本發(fā)明所用的多孔材料作為隔熱材料。例如，如在EP-A 0587546中所描述的機(jī)柜在制造過(guò)程中可裝有真空泵，該真空泵與機(jī)柜的壁和門(mén)內(nèi)的密閉不透氣的空間相連，所述空間填充有本發(fā)明的隔熱材料。當(dāng)使用者開(kāi)啟機(jī)柜時(shí)，泵被啟動(dòng)，然后在長(zhǎng)使用時(shí)間內(nèi)逐步產(chǎn)生極低的壓力，這意指隔熱的效果從一個(gè)星期至幾個(gè)月逐步提高?；蛘?，在該設(shè)備中使用的壓縮機(jī)可用來(lái)維持抽真空區(qū)域中的對(duì)比壓力，如W02005/093349 中所記載。
[0053]在本發(fā)明的上下文中優(yōu)選的有機(jī)干凝膠和氣凝膠在如下文所述。
[0054]有機(jī)氣凝膠或干凝膠優(yōu)選基于異氰酸酯和任選其他對(duì)異氰酸酯呈活性的組分。
[0055]有機(jī)氣凝膠或干凝膠更優(yōu)選基于異氰酸酯和對(duì)異氰酸酯呈活性的組分，所用的對(duì)異氰酸酯呈活性的組分為至少一種多官能芳族胺。有機(jī)氣凝膠和/或干凝膠優(yōu)選基于聚脲和/或聚異氰脲酸酯。
[0056]“基于聚脲”意指在有機(jī)干凝膠或氣凝膠中至少50mol%、優(yōu)選至少70mol%、特別至少90mol%的單體單元的鍵以脲鍵(urea linkage)存在?！盎诰郛惽桦逅狨ァ币庵冈谟袡C(jī)干凝膠或氣凝膠中至少50mol%、優(yōu)選至少70mol%、特別至少90mol%的單體單元的鍵以異氰脲酸酯鍵(i socyanurate I inkage )存在?！盎诰垭搴?或聚異氰脲酸酯”意指在有機(jī)干凝膠或氣凝膠中至少50mol%、優(yōu)選至少70mol%、特別至少90mol%的單體單元的鍵以脲鍵和/或異氰脲酸酯鍵存在。
[0057]根據(jù)本發(fā)明所用的有機(jī)氣凝膠或干凝膠在下文中稱為有機(jī)多孔材料。
[0058]優(yōu)選地，所用的有機(jī)多孔材料在包括以下步驟的方法中獲得:
[0059]Ca)至少一種多官能異氰酸酯(al)與至少一種多官能芳族胺(a2)在溶劑中任選在作為組分(a3)的水的存在下以及任選在至少一種催化劑(a4)的存在下反應(yīng)；
[0060](b)移除溶劑以獲得氣凝膠或干凝膠。
[0061]在步驟(a)中優(yōu)選使用的組分(al)至(a4)以及比例在下文中加以闡述。
[0062]多官能異氰酸酯(al)在下文中統(tǒng)稱為組分(al)。相應(yīng)地，多官能芳族胺(a2)在下文中統(tǒng)稱為組分(a2)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是所提及的單體組分在有機(jī)多孔材料中以已轉(zhuǎn)化形式存在。
[0063]在本發(fā)明上下文中，化合物的官能度應(yīng)理解為意指每分子活性基團(tuán)的數(shù)目。對(duì)于單體組分(al)而言，官能度為每分子異氰酸酯基的數(shù)目。對(duì)于單體組分(a2)的氨基而言，官能度意指每分子活性氨基的數(shù)目。多官能化合物的官能度至少為2。
[0064]如果將官能度不同的化合物的混合物用作組分(a I)或(a2 )，則這些化合物的官能度各自由各個(gè)化合物的加權(quán)平均官能度來(lái)計(jì)算。多官能化合物每分子包括至少兩個(gè)上述官能團(tuán)。
[0065]組分(al)
[0066]優(yōu)選使用至少一種多官能異氰酸酯作為組分(al)。
[0067]在本發(fā)明的方法中，組分(al)的用量?jī)?yōu)選為至少20重量％，特別至少30重量％，更優(yōu)選至少40重量％，甚至更優(yōu)選至少55重量％，特別至少68重量％，各自基于組分(al)、(a2)和任選(a3)的總重量100重量％計(jì)。在本發(fā)明的方法中，組分(al)的用量還優(yōu)選至多99.8重量％，特別至多99.3重量％，更優(yōu)選至多97.5重量％，各自基于組分(81)、(&2)和任選(a3)的總重量100重量％計(jì)。
[0068]可用的多官能異氰酸酯為芳族、脂族、脂環(huán)族和/或芳脂族異氰酸酯。這些多官能異氰酸酯本身已知或可通過(guò)本身已知的方法制備。所述多官能異氰酸酯還可特別以混合物的形式使用，因此在該情況下組分(al)包含不同的多官能異氰酸酯。用作單體單元(al)的多官能異氰酸酯每分子單體組分具有兩個(gè)(在下文中稱為二異氰酸酯)或兩個(gè)以上異氰酸酷基。
[0069]特別合適的為二苯基甲烷2，2，_、2，4，-和/或4，4，- 二異氰酸酯(MDI)U, 5_萘二異氰酸酯(NDI)、甲苯2，4-和/或2，6- 二異氰酸酯(TDI)、3，3’ - 二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯、1，2-二苯乙烷二異氰酸酯和/或?qū)Ρ蕉惽杷狨?proi)、亞丙基二異氰酸酯、亞丁基二異氰酸酯、亞戊基二異氰酸酯、亞己基二異氰酸酯、亞庚基二異氰酸酯和/或亞辛基二異氰酸酯、2-甲基亞戊基1，5-二異氰酸酯、二乙基亞丁基1，4-二異氰酸酯、亞戊基1，5-二異氰酸酯、亞丁基1，4- 二異氰酸酯、1-異氰酸基_3，3，5-三甲基-5-異氰酸基甲基環(huán)己烷(異佛爾酮二異氰酸酯，0^1)、1，4-和/或1，3-雙(異氰酸基甲基)環(huán)己烷(HXDI)、環(huán)己烷1，4- 二異氰酸酯、1-甲基 環(huán)己烷2，4-和/或2，6- 二異氰酸酯以及二環(huán)己基甲烷4，4’ -、2，4’ -和/或2，2’ - 二異氰酸酯。
[0070]優(yōu)選的多官能異氰酸酯(al)為芳族異氰酸酯。尤其是當(dāng)將水用作組分(a3)時(shí)。
[0071]特別優(yōu)選的組分(al)的多官能異氰酸酯為以下實(shí)施方案:
[0072]i)基于甲苯二異氰酸酯(TDI)的多官能異氰酸酯，特別是2，4-TDI或2，6-TDI或2，4-TDI 和 2，6-TDI 混合物；
[0073]ii)基于二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)的多官能異氰酸酯，特別是2，2’ -MDI或2，4’ -MDI或4，4’ -MDI或低聚MDI (還稱為多苯基多亞甲基異氰酸酯)，或兩種或三種上述二苯基甲烷二異氰酸酯的混合物，或在MDI的制備過(guò)程中所獲得的粗MDI，或至少一種MDI低聚物和至少一種上述低分子量的MDI衍生物的混合物。
[0074]iii)至少一種實(shí)施方案i)的芳族異氰酸酯和至少一種實(shí)施方案ii)的芳族異氰酸酯的混合物。
[0075]特別優(yōu)選的多官能異氰酸酯為低聚二苯基甲烷二異氰酸酯。低聚二苯基甲烷二異氰酸酯(在下文中稱為低聚MDI)是多種低聚縮合產(chǎn)物和由此二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)的衍生物的混合物。所述多官能異氰酸酯還可優(yōu)選由單體芳族二異氰酸酯和低聚MDI的混合物組成。
[0076]低聚MDI包含一種或多種官能度大于2 (特別3或4或5)的MDI的多環(huán)縮合產(chǎn)物。低聚MDI為已知的并且通常稱為多苯基多亞甲基異氰酸酯或聚合MDI。低聚MDI通常由官能度不同的MDI基異氰酸酯的混合物形成。通常，低聚MDI以與單體MDI的混合物形式使用。
[0077]包含低聚MDI的異氰酸酯的(平均)官能度可在約2.2至約5，特別2.4至3.5，特別2.5至3的范圍內(nèi)變化。這種官能度不同的MDI基多官能異氰酸酯的混合物特別為粗MDI，其通常在由鹽酸催化的MDI制備中作為粗MDI制備的中間產(chǎn)物產(chǎn)生。
[0078]多官能異氰酸酯或多種基于MDI的多官能異氰酸酯的混合物為已知的并例如由BASF Polyurethanes GmbH 作為 Llipranat?售出。
[0079]組分(al)的官能度優(yōu)選為至少2，特別至少2.2以及更優(yōu)選至少2.4。組分(al)的官能度優(yōu)選為2.2至4以及更優(yōu)選2.4至3。
[0080]組分(al)的異氰酸酯基的含量?jī)?yōu)選為5至10mmol/g,特別6至9mmol/g,特別優(yōu)選7至8.5mmol/g。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道以mmol/g計(jì)的異氰酸酯基的含量與以g/當(dāng)量計(jì)的稱為當(dāng)量為互反關(guān)系。以mmol/g計(jì)的異氰酸酯基的含量根據(jù)ASTM D-5155-96A由以重
量％計(jì)的含量計(jì)算。
[0081 ] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，組分(al)由至少一種選自二苯基甲烷4，4’ - 二異氰酸酯、二苯甲烷2，4’ - 二異氰酸酯、二苯甲烷2，2’ - 二異氰酸酯以及低聚二苯基甲烷二異氰酸酯的多官能異氰酸酯組成。在該優(yōu)選實(shí)施方案的情況下，組分(al)更優(yōu)選包含低聚二苯基甲烷二異氰酸酯并且具有至少2.4的官能度。
[0082]所用組分(al)的粘度為可在寬范圍內(nèi)變化。組分(al)的粘度優(yōu)選為100至3000mPa.s，特別優(yōu)選 200 至 2500mPa.S。
[0083]組分(a2)
[0084]在本發(fā)明的優(yōu)選方法中，組分(a2)為至少一種多官能芳族胺。
[0085]組分(a2)在某些情況下可原位制備。在這種實(shí)施方案中，步驟(a)的反應(yīng)在水(a3)的存在下進(jìn)行。水與異氰酸酯基反應(yīng)從而產(chǎn)生氨基同時(shí)釋放C02。因此，多官能胺在某些情況下作為中間產(chǎn)物(原位)產(chǎn)生。其在與異氰酸酯基的反應(yīng)中轉(zhuǎn)化成脲鍵。
[0086]在該優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述反應(yīng)在水(a3)和作為組分(a2)的多官能芳族胺的存在下，以及任選在催化劑(a4)的存在下進(jìn)行。
[0087]在另一個(gè)同樣優(yōu)選的實(shí)施方案中，組分(al)和作為組分(a2)的多官能芳族胺的反應(yīng)任選在催化劑(a4)的存在下進(jìn)行。在這種情況下，不存在水。
[0088]多官能芳族胺本身是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。多官能胺理解為意指每分子具有至少兩個(gè)對(duì)異氰酸酯呈活性的氨基的胺。對(duì)異氰酸酯呈活性的氨基為伯氨基和仲氨基，伯氨基的活性通常更高于仲氨基。
[0089]多官能芳族胺優(yōu)選為具有兩個(gè)伯氨基的雙環(huán)芳族化合物(雙官能芳族胺)，相應(yīng)地具有兩個(gè)以上伯氨基的三環(huán)或多環(huán)芳族化合物，或上述化合物的混合物。組分(a2)的優(yōu)選多官能芳族胺特別為二氨基二苯基甲烷的異構(gòu)體和衍生物。
[0090]所述雙官能雙環(huán)芳族胺特別優(yōu)選為通式I的那些，
[0091]
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)操作的動(dòng)態(tài)抽真空設(shè)備，其包括連續(xù)抽真空區(qū)域和通過(guò)所述連續(xù)抽真空區(qū)域而與環(huán)境溫度隔熱的溫度可控的使用區(qū)域，以及用于積極保持真空的裝置，以使所述設(shè)備的連續(xù)抽真空區(qū)域中的壓力恒定在特定的壓力范圍內(nèi)，所述連續(xù)抽真空區(qū)域?yàn)樵谒鲈O(shè)備中由多孔和/或蜂窩狀隔熱材料所占據(jù)的總體積的至少20體積％，并且所述連續(xù)抽真空區(qū)域包含至少一種有機(jī)氣凝膠和/或有機(jī)干凝膠。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述設(shè)備為制冷單元。
3.權(quán)利要求1或2的設(shè)備，其中所述設(shè)備為制冷機(jī)。
4.權(quán)利要求1至3中一項(xiàng)或多項(xiàng)的設(shè)備，其中有機(jī)氣凝膠或干凝膠的體積加權(quán)平均孔徑為50至3000nm。
5.權(quán)利要求1至4中一項(xiàng)或多項(xiàng)的設(shè)備，其中使用有機(jī)干凝膠。
6.權(quán)利要求1至5中一項(xiàng)或多項(xiàng)的設(shè)備，其中有機(jī)氣凝膠或干凝膠基于異氰酸酯以及任選其他對(duì)異氰酸酯呈活性的組分。
7.權(quán)利要 求1至6中一項(xiàng)或多項(xiàng)的設(shè)備，其中有機(jī)氣凝膠或干凝膠基于異氰酸酯和對(duì)異氰酸酯呈活性的組分，其中所用的對(duì)異氰酸酯呈活性的組分為至少一種多官能芳族胺。
8.權(quán)利要求1至7中一項(xiàng)或多項(xiàng)的設(shè)備，其中有機(jī)多孔材料在包括以下步驟的方法中獲得:(a)至少一種多官能異 氰酸酯(al)與至少一種多官能芳族胺(a2)在溶劑中任選在作為組分(a3)的水的存在下以及任選在至少一種催化劑(a4)的存在下反應(yīng)；(b)移除所述溶劑以獲得氣凝膠或干凝膠。
9.權(quán)利要求8的設(shè)備，其中組分(al)包含低聚二苯基甲烷二異氰酸酯并且具有至少為2.4的官能度。
10.權(quán)利要求8或9的設(shè)備，其中至少一種多官能芳族胺具有通式I的結(jié)構(gòu)
11.權(quán)利要求8至10中一項(xiàng)或多項(xiàng)的設(shè)備，其中Q2、Q4、Q2’和Q4’以以下方式選擇:通式I的化合物在相對(duì)于至少一個(gè)連接至芳環(huán)上的伯氨基的α位上具有至少一個(gè)可帶有其它官能團(tuán)并且含I至12個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基。
12.權(quán)利要求8至11中一項(xiàng)或多項(xiàng)的設(shè)備，其中組分(a2)包含至少一種以下化合物:4，4’ - 二氨基二苯基甲烷、2，4’ - 二氨基二苯基甲烷、2，2’ - 二氨基二苯基甲烷以及低聚二氣基~苯基甲燒。
13.權(quán)利要求8至12中一項(xiàng)或多項(xiàng)的設(shè)備，其中所述反應(yīng)在催化劑的存在下進(jìn)行。
14.權(quán)利要求8至13中一項(xiàng)或多項(xiàng)的設(shè)備，其中所述反應(yīng)在水(a3)的存在下并任選在催化劑(a4)的存在下進(jìn)行。
15.權(quán)利要求8至14中一項(xiàng)或多項(xiàng)的設(shè)備，其中在步驟(a)中組分(al)與作為組分(a2)的多官能芳族胺的反應(yīng)在沒(méi)有水(a3)的存在下進(jìn)行。
16.如權(quán)利要求4至15所限定的有機(jī)氣凝膠或有機(jī)干凝膠在電動(dòng)操作的動(dòng)態(tài)抽真空設(shè)備的連續(xù)抽真空區(qū)域中的用途，所述設(shè)備除了具有所述連續(xù)抽真空區(qū)域，還具有通過(guò)所述連續(xù)抽真空區(qū)域而與環(huán)境溫度隔熱的溫度可控的使用區(qū)域，以及用于積極保持真空的裝置，以使所述設(shè)備的所述連續(xù)抽真空區(qū)域中的壓力恒定在特定的壓力范圍內(nèi)，所述連續(xù)抽真空區(qū)域?yàn)樵谒鲈O(shè)備中 由多孔和/或蜂窩狀隔熱材料所占據(jù)的總體積的至少20體積％。
【文檔編號(hào)】F25D23/06GK103477172SQ201280015956
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月31日
【發(fā)明者】M·弗力可, M·舒特, F·費(fèi)希納, J·克羅格曼 申請(qǐng)人:巴斯夫歐洲公司