Армированные композиции на основе органических волокон природного происхождения - заявка 2016141549 на патент на изобретение в РФ

1. Армированный композиционный материал на основе органических волокон природного происхождения, характеризующийся величиной функции лямбда, имеющей значение в интервале 15-35 мВт/м⋅К, при этом указанный композиционный материал содержит:
25-85 мас.% гидрофобных нанопористых частиц, в расчете на общую массу композиционного материала, и
по меньшей мере, 10 мас.% органических волокон природного происхождения, содержащих в своей структуре реакционноспособные по отношению к изоцианатам функциональные группы, в расчете на общую массу композиционного материала, и
1-15 мас.% связующего соединения,
в котором используемое связующее соединение представляет собой содержащее в своем составе полимочевину/полиуретан связующее соединение, изготовленное из эмульгируемого полиизоцианата, воды и поверхностно-активных веществ.
2. Композиционный материал по любому с п. 1, где композиционный материал содержит 25-85 мас.%, предпочтительно, 35-85 мас.%, более предпочтительно, 40-85 мас.% гидрофобных нанопористых частиц, в расчете на общую массу высушенного и подвергнутого отверждению композиционного материала.
3. Композиционный материал по любому из пп. 1-2, в котором композиционный материал содержит 10-70 мас.%, предпочтительно, 10-60 мас.%, и, более предпочтительно, 10-50 мас.% органических волокон природного происхождения, содержащих в свой структуре реакционноспособные по отношению к изоцианатам функциональные группы, в расчете на общий вес высушенного и подвергнутого отверждению композиционного материала.
4. Композиционный материал по любому из пп. 1-3, в котором композиционный материал содержит 1-15 мас.%, предпочтительно, 2-10 мас.%, и, более предпочтительно, 3-8 мас.% связующего соединения, в расчете на общую массу высушенного и подвергнутого отверждению композиционного материала.
5. Композиционный материал по любому из пп. 1-4, в котором нанопористые частицы представляют собой частицы аэрогеля на основе оксидов, предпочтительно, на основе диоксида кремния (SiO2) и/или на основе оксидов металлов, в которых металл выбирают, предпочтительно, из оксида алюминия, титана и/или оксидов циркония, которые необязательно являются органически модифицированными.
6. Композиционный материал по любому из пп. 1-5, в котором нанопористые частицы характеризуются следующими параметрами:
- пористость: 50-99%, в особенности, 70-99%, более предпочтительно, 80-99%;
- плотность: менее, чем 300 кг/м3, предпочтительно, 30-300 кг/м3, более предпочтительно, составляет менее, чем 180 кг/м3;
- диаметр частиц: 0,001-10 мм, предпочтительно, 0,01-4 мм;
- диаметр пор: 0,1-500 нм, в особенности, менее, чем 200 нм, более предпочтительно, менее, чем 100 нм, в частности, в интервале 1-100, предпочтительно, в интервале 10-50 нм.
7. Композиционный материал по любому из пп. 1-6, в котором нанопористые частицы представляют собой частицы аэрогеля, которые органически модифицированы гидрофобными функциональными группами, являются частицами на основе диоксида кремния (SiO2) и характеризуются величиной функции лямбда при атмосферном давлении, имеющей значение в интервале 9-12 мВт/м⋅К при 25°С, наряду с низкой плотностью, составляющей приблизительно 140 кг/м3.
8. Композиционный материал по любому из пп. 1-7, в котором нанопористые частицы характеризуются наличием гидрофобных функциональных групп на поверхности их пор, выбираемых из тризамещенных силильных функциональных групп, описываемых общей формулой --Si(R)3, предпочтительно, триалкил- и/или триарилсилильных функциональных групп, в которых каждый радикал R независимо представляет собой нереакционноспособный органический радикал, такой как С1-С18 алкильный радикал или С6-С14 арильный радикал, предпочтительно, С1-С6 алкильный или фенильный радикал, в частности, такой как метильный, этильный, циклогексильный или фенильный радикалы, фрагменты которых могут быть дополнительно замещены функциональными группами.
9. Композиционный материал по любому из пп. 1-8, в котором органические волокна природного происхождения выбирают из древесных или бамбуковых волокон.
10. Композиционный материал по любому из пп. 1-9, в котором связующее соединение содержит эмульгируемый полиизоцианат, который представляет собой продукт взаимодействия более чем 95 мас.% полиизоцианатов и менее чем 5 мас.% простых моноалкилэфиров и/или полиэтиленгликолей, в расчете на общую массу эмульгируемого полиизоцианата, и в котором полиизоцианат, предпочтительно, выбирают из ароматического диизоцианата или полиизоцианата, характеризующегося более высокой функциональностью, в частности, выбирают из сырьевой смеси связанных метиленовыми мостиками полифенилполиизоцианатов, содержащей диизоцианаты, триизоцианат и полиизоцианаты с более высокой функциональностью, или форполимеров с концевыми изоцианатными группами, получаемых в результате взаимодействия избытка диизоцианата, или характеризующегося большей функциональностью полиизоцианата со сложным полиэфиром с концевыми гидроксильными группами, или с простым полиэфиром с концевыми гидроксильными группами, и из продуктов, получаемых в результате взаимодействия избытка диизоцианата или характеризующегося большей функциональностью полиизоцианата с мономерным полиолом или смесью мономерных полиолов, таких как этиленгликоль, триметилолпропан или бутандиол.
11. Композиционный материал по любому из пп. 1-10, в котором связующее соединение содержит вплоть до 5 мас.% поверхностно-активных веществ, предпочтительно, менее 1 мас.% в расчете на общую массу поверхностно-активного вещества и воды, и при этом поверхностно-активные вещества, предпочтительно, представляют собой поверхностно-активные вещества на кремний-органической основе.
12. Способ изготовления композиционного материала по любому из пп. 1-11, включающий в себя, по меньшей мере, следующие этапы:
a) получение связующего соединения, содержащего воду, эмульгируемый полиизоцианат и поверхностно-активные вещества, а также
b) получение органических волокон природного происхождения, а затем
c) смешивание связующего соединения и органических волокон природного происхождения в целях получения смеси, содержащей органические волокна природного происхождения и связующее соединение, и далее
d) добавление гидрофобных нанопористых частиц к смеси, полученной на стадии с), и их перемешивание с получением гомогенной смеси, содержащей нанопористые частицы, органические волокна природного происхождения и связующее соединение, и затем
e) отверждение и высушивание смеси в пресс-форме с получением композиционного материала, армированного органическими волокнами природного происхождения.
13. Способ по п. 12, в котором стадию отверждения и высушивания осуществляют с помощью проведения термической обработки при температуре, по меньшей мере, 50°С, предпочтительно, приблизительно 110°С, и/или осуществляют с помощью альтернативного способа, такого как микроволновое излучение.
14. Способ по любому из пп. 12-13, в котором стадию отверждения и высушивания проводят в пресс-формах, удовлетворяющих требованиям для инкапсулирования трехмерных объектов.
15. Применение композиционного материала по любому из пп. 1-11 для целей теплоизоляции и/или акустической изоляции.
16. Применение по п. 15, где композиционный материал используют в качестве панели для акустической и/или тепловой изоляции или в качестве щита для тепловой и/или инкапсулирующей изоляции, пригодного для инкапсулирования сложных трехмерных объектов.
Наверх