[发明专利]制造由多孔材料制成的多个物体的方法

说明书

本发明涉及一种制造由多孔材料制成的多个物体(12)的方法，所述多孔材料衍生自溶胶‑凝胶法中的多孔材料的前体。所述方法包括(i)将多孔材料的前体填充到限定物体(12)形状的模具(10)中，其中所述前体包括至少两种反应性组分(CA、CB)和溶剂(S)，并形成凝胶体，(ii)重复步骤(i)以形成多个凝胶体(12)，(iii)在由多孔材料的前体形成凝胶体(12)的预定时间后，从模具(10)中移出凝胶体(12)，(iv)将凝胶体(12)彼此相邻布置，(v)在两个相邻的凝胶体(12)之间提供间隔件(14)，以便在它们之间提供间隙，和(vi)从凝胶体(12)中除去溶剂(S)。

技术领域

本发明涉及一种制造由多孔材料制成的多个物体的方法，所述多孔材料衍生自溶胶-凝胶法中的多孔材料的前体。

背景技术

基于理论上的考虑，具有在几微米或明显低于几微米的尺寸范围内的孔和至少70％的高孔隙率的多孔材料，例如聚合物泡沫，是特别好的绝热材料。

这样的具有小的平均孔径的多孔材料例如为有机气凝胶或干凝胶，其通过溶胶-凝胶法和随后的干燥制备。在溶胶-凝胶法中，首先产生基于反应性有机凝胶前体的溶胶，然后通过交联反应使溶胶凝胶化以形成凝胶。为了从凝胶获得多孔材料，例如气凝胶或干凝胶，必须除去液体。为简单起见，下文将该步骤称为干燥。例如，在气凝胶的情况下，孔会塌陷，这通常需要特殊的干燥方法，如用二氧化碳进行超临界干燥。

特别地，在制备多孔材料的方法过程中，提供了包含反应性前体和溶剂的混合物。为了限定多孔材料的形状，可以基本上使用混合物填入其中的模具。在凝胶化后并在干燥前或干燥后，根据工艺和材料，必须将由此形成的由多孔材料制成的物体从模具中移出。

WO 2016/150684 A1公开了一种制备多孔材料的方法，至少提供包含含有适于形成有机凝胶的组分的组合物(A)和溶剂(B)的混合物(I)，使组合物(A)中各组分在溶剂(B)的存在下反应形成凝胶，并干燥步骤b)中获得的凝胶，其中组合物(A)包含催化剂体系(CS)，该催化剂体系(CS)包含选自碱金属和碱土金属、铵、饱和或不饱和一元羧酸的离子液体盐的催化剂组分(C1)和羧酸作为催化剂组分(C2)。本发明还涉及可以这种方式获得的多孔材料以及该多孔材料作为绝热材料和在真空绝热板中的用途，特别是在内部或外部绝热系统以及水箱或制冰机保温系统中的用途。

US 2005/0159497 A1公开了用于快速制备整体气凝胶(包括含有化学传感剂的气凝胶)的方法和装置。该方法包括在密封容器中提供凝胶前体溶液或预制凝胶，并且凝胶或凝胶前体至少部分填充容器的内部容积，且密封容器位于热压机的相对板之间；通过热压机板加热并对密封容器施加约束力(其中约束力足以使容器的大量排气最小化)；然后在有效形成气凝胶的条件下可控地释放施加的约束力。用于实践该方法的优选装置是具有上压板和下压板以及位于上板和下板之间的模具的热压机形式。还记载了掺杂的气凝胶整料及其作为化学传感器的用途。

发明内容

与使用模具相关的一个特殊问题是，流动相(如CO₂)必须到达凝胶表面才能从凝胶中除去溶剂。在除去溶剂的过程中，优选在凝胶的各个侧面将溶剂扩散到周围大气中，以便尽可能快地进行干燥。干燥时间随着凝胶中任意点与周围大气之间的最大距离呈指数增长，这受到凝胶厚度和凝胶表面对流动相的可及性的影响。由于具有流动相不可渗透的表面的常规模具由于流动相对凝胶各个侧面的可及性降低而不能使溶剂从凝胶体中最佳地除去，因此在特别厚的凝胶的情况下，将凝胶体从模具中移出并单独进行干燥可能是有利的。但是，在一些情况下，凝胶体的形状不稳定，并且需要在干燥过程中得到支撑。如果同时干燥多个凝胶体，则需要将它们彼此隔开，以使流动相能够从各个侧面进入所有凝胶体。

因此，本发明的一个目的是避免上述缺点。具体而言，应提供一种制造由多孔材料制成的物体的方法，其能够使凝胶体保持在其期望的形状，并具有时效性地除去凝胶中的溶剂。