MXPA99008932A - Xerogeles basados en poliisocianatos - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un proceso para elaborar xerogeles basados enpoliisocianato mediante la trimerización de un poliisocianato orgánico en un solvente orgánico en presencia de un copolímero que contiene un grupo reactivo de isocianato, gelificación y secado del sol-gel obtenido.

Description

XEROGELES BASADOS EN POLI I SOC IANATOS DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con xerogeles basados en poliisocianatos y con los métodos para su preparación. Los xerogeles basados en la química de poliisocianatos están descritos en DE 19505046. Se preparan mezclando un poliisocianato y un catalizador en un solvente adecuado y manteniendo dicha mezcla en estado quiescente o de reposo durante un periodo suficientemente prolongado como para formar un gel polimérico y a continuación se elimina el solvente del gel por medio de secado por evaporación. Las densidades de los xerogeles obtenidos son bastantes altas debido al encogimiento en el volumen durante el secado. Además, los tiempos de secado son prolongados. Por ello, uno de los objetivos de la presente invención es proveer un método para preparar xerogeles orgánicos basados en poliisocianatos de densidad menor, encogimiento reducido con retención de la forma bidimensional y que presenta un tiempo de secado rápido.

Por consiguie te, la presente invención provee un método para preparar un xerogel orgánico basado en poliisocianatos que comprende los pasos de: a) mezclar un poliisocianato orgánico y un catalizador de t r imer i z ación de isocianato en un solvente adecuado, b) mantener dicha mezcla en un estado quiescente o de reposo durante un periodo de tiempo suficientemente prolongado como para permitir la f o rmación de un gel polimérico y c) secar el gel obtenido, en el cual se mezcla un (co)polimero que contiene por lo menos un grupo i s oc i ana t o -r eac t i vo con los otros ingredientes en el paso a) . El grupo i s o cian t o - r e a c t i vo presente en el copolimero es un grupo OH, COOH, NH2 o NHR, se prefiere que sea un grupo OH. Los ejemplos de las clases adecuadas de ( co ) o 1 ime r o s que se pueden emplear en la presente invención son: po 1 iacr i 1 a t o s , po 1 i e s t i r eno s , policetonas, resinas de bifenol A, resinas de hidrocarburos, poliésteres, resinas de polialdehido-cetona, resoles, novolaks, resinas fenólicas neutras, p o 1 ime t a c r i 1 a t o s , poliacrilonitrilo, pol i vinilace ta t o , derivados de PET, polia idas, celulosa, poliéteres, polietileno y polipropileno modificado, p o 1 ibu t adi eno s y resinas de alquilo.

Una clase particularmente preferida de ( co ) po 1 ime ro s son aquellos que se derivan de monómeros etilénicamente insaturados; se prefieren los estirenos, el ácido acrilico y los derivados éster del ácido acrilico como los esteres de me t i 1 ac r i la t o , esteres de hidr oxi acr ila t o s y esteres de acrilatos parcialmente fluorados. Otra clase preferida de ( co ) po 1 ime r o s son aquellos que se obtienen por condensación de aldehidos (preferentemente formaldehido) y/o cetonas tales como resinas fenólicas, en particular resinas fenólicas neutras, resinas de polialdehido-cetona, policetonas, novolaks y resoles. El (co) polímero que se puede utilizar en la presente invención posee un valor de OH entre 30 y 800 mg KOH/g, con preferencia entre 100 y 500 mg KOH/g y una temperatura de transición vitrea entre -50 y ~150 ° C , con preferencia entre 0 y 80°C. El peso molecular _ del (co)polímero se__ encuentra preferentemente entre 500 y 10.000, con mayor preferencia entre 4000 y 6000. El (co)polímero posee preferenteme te un rango de fusión de 60 a 160 °C. Los resultados óptimos se obtienen en general cuando la aromaticidad del (co)polímero es de por lo menos 15%; la aromaticidad se alcula como 7200 x la cantidad de grupos aromáticos en el polímero/número de peso molecular promedio. Los ( co ) polímeros preferidos para la presente invención son los copolímeros de estireno e h i dr ox i acr i la t o , y optativamente también acrilato. Dichos copolímeros se encuentran disponibles comercialmente, por ejemplo, como Reactol 180, Reactol 255 y Reactol 100 (todos de Laster International) . Otros (co)polímeros preferidos que se encuentran disponibles comercialmente de Laster Intern tional son el K 1717 (una policetona) , Biresol (una resina de bifenol A) , K 2090 (un poliéster) , K 1717B (una resina de a 1 deh í do - c e t ona ) y K 1111 (una resina fenólica neutra) . La cantidad de ( co ) po 1 i me r os que se emplean en el presente proceso es tal que la relación entre los grupos funcionales en el poliisocianato (NCO) y en el (co) polímero (OH) se encuentra entre 1:1 y 10:1, con preferencia entre 3:1 y 7:1. El uso de los ( co ) p o 1 i me r o s anteriores en el proceso de preparación permite obtener xerogeles de menor densidad. Las densidades de los xerogeles obtenidos mediante el uso del proceso de la presente invención se encuentran en general en el rango de 1 a 1000 kg/m3, con mayor preferencia en el rango de 10 a 800 kg/m3 y con mayor preferencia aún en el rango de 20 a 400 kg/m3 o aún de 100 a 300 kg/m3. Los xerogeles preparados de acuerdo con el proceso de la presente invención constan de partículas aglomeradas con un diámetro de 0,1 a 10 µm, en general de 1 a 3 µm . Las áreas de superficie de los xerogeles preparados de acuerdo con el proceso de la presente invención se encuentran en general en el rango de 1 a 500 m2/g, con mayor preferencia en el rango de 5 a 100 m2/g. Los poliisocianatos que se pueden emplear en el presente método para preparar los xerogeles basados en poliisocianatos incluyen poliisocianatos alifáticos, ciclo lifáticos, aralifáticos y aromáticos conocidos en el arte por su uso exclusivo en la producción de materiales -da - _poliure-tano/poliisocianurato. Son de particular importancia los poliisocianatos aromáticos t_aies_ como diisocianato de difenilmetano y tolueno en sus formas pura, modificada y cruda, en particular el diisocianato de difenilmetano (MDI) en la forma de sus isómeros 2,4'-, 2,2'- y 4,4'- ( DI puro) y mezclas de las mismas conocidas en el arte como MDI (poliisocianatos de polifenilen p o 1 ime t i 1 e no ) "crudo" o polimérico que poseen una funcionalidad isocianato mayor que 2 y las denominadas variantes de MDI (MDI modificado por la introducción de residuos de uretano, alofanato, urea, biuret, carbodiimida, uretonimina o i s o c i anur a t o ) . El poliisocianato se u ti liza en cantidades que varían de 0,5 a 30% en peso, con preferencia de 1,5 a "20 en peso y con mayor preferencia de 3 a 15% en peso basado en la mezcla de reacción total. Los catalizadores de t r ime r i z a c i ón que se pueden emplear en el presente método de preparación incluyen cualquier catalizador de t r ime r i z a c i ó n de isocianato conocido en el arte, como hidróxidos de amonio cuaternario, hidróxidos de metales alcalinos y metales alcalino tórreos, alcóxidos y c a rb ox i 1 a t o s , por ejemplo, acetato de potasio y 2-etilhexoato de potasio, ciertas aminas terciarias y carboxilatos de metales no básicos, por ejemplo octoato de plomo, y derivados de triazina simétrico. Los catalizadores de t r ime r i z c i ón específicamente preferidos que se pueden emplea en el presente método son Policat 41, disponible de Abbott Laboratories, y DABCO TMR, TMR-2, TMR-4 y T 45 disponible de Air Products, y sales de potasio como octoato de potasio y hexanoato de potasio. Además del catalizador de t r ime r i zaci ón se puede utilizar un catalizador de uretano conocido en el arte. La relación de peso entre po 1 i i s o ci ana t o / ca t a 1 i z ador varia entre 5 y 1000, con preferencia entre 5 y 500, con mayor preferencia entre 10 y 80. La relación de peso preferida entre pol i i s oci ana t o / ca t a 1 i z ador depende de la cantidad de poliisocianato utilizada, la temperatura de r ea cci ón / cu r ado , del solvente utilizado, de los aditivos empleados. El solvente que se puede utilizar en el método de preparación acorde con la presente invención debe ser un solvente apto para el ( co ) po 1 i me r o , el catalizador y el poliisocianato monomérico (no reaccionado) así como para el poliisocianato polimérico (reaccionado) . El poder del solvente debe ser tal que permita la formación de una solución homogénea con los compuestos que no reaccionaron y la disolución del producto de la reacción o por lo menos que impida la floculación del producto de la reacción. Los solventes con un parámetro de solubilidad d entre 0 y 25 MPa+ y con un parámetro de unión de hidrógeno dH entre 0 y 15 MPa+ son los más adecuados. Se utilizan con preferencia solventes volátiles que poseen un punto de ebullición inferior a 150 °C a temperatura ambiente. Los solventes adecuados para su uso en el método acorde con la presente invención incluyen hidrocarburos, éteres de dialquilo, éteres cíclicos, cetonas, a 1 qu i 1 a 1 c ano a t o s , hidrofluorocarburos alifáticos y cicloalifáticos, hidrocloro-f luo ro ca rbur o s , c 1 o r o f luor oca rbur o s , hidrocloro-carburos, éteres que contienen flúor y aromáticos halogenados. También se pueden emplear las mezclas de dichos compuestos. Los solventes hi dr o c a rb onado s adecuados incluyen los hidrocarburos inferiores alifáticos o cíclicos, tales como etano, propano, n-butano, isobutano, n-pentano, isopentano, c i c 1 op en t a n o , neopentano, hexano y ciclohexano. Los éteres de dialquilo adecuados que se pueden emplear como solvente incluyen los compuestos que poseen de 2 a 6 átomos de carbono. Como ejemplos de éteres adecuados se pueden mencionar: dimetiléter, me t i 1 e t i lé ter , dietiléter, me t i lp r opi 1 é t e r , me t i 1 i s opr op i 1 é t e r , etilpro-piléter, e t i 1 i s op r opi lé t er , dip r opi 1 é t e r , propil-i s op rop i 1 é t e r , di s op r op i 1 é t e r , me t i lbu t i 1 é t e r , me t i 1 i s obu t i 1 é t e r , metil t-butiléter, etilbu-tiléter, e t i 1 i s obu t i 1 é t er y etil t-butiléter. Los éteres cíclicos adecuados incluyen tetrahidrofurano . Las di a 1 qu i 1 c e t on a s adecuadas que se pueden emplear como solventes incluyen acetona, ciclohexanona, metil t-butilcetona y metiletil-cetona. Los al qui lal canoa t o s adecuados que se pueden emplear como solvente incluyen me t i 1 o rmi a t o , me t i 1 a c e t a t o , e t i 1 f o rmi a t o , butil-acetato y etilacetato. Los hi dr o f 1 uo r o ca rbu r o s adecuados que se pueden emplear como solvente incluyen hidrof luo-roalcanos inferiores, por ejemplo di f 1 uo r orne t ano , 1,2-difluoroetano, 11,1,4,4,4-hexafluorobutano, pentafluoroetano, 1,1,1,2-tetrafluoroetano, 1 , 1 , 2 , 2 - t e t r a f 1 uor oe t ano , pen t a f 1 uo r obu t a no y sus isómeros, t e t r a f luor op r opano y sus isómeros y pen t a f 1 uo r op ropano y sus isómeros. También se pueden emplear los ( ci c 1 o ) a 1 cano s sustancialmente fluorados o perfluorados que poseen de 2 a 10 átomos de carbono. Los h i dr o c 1 o r o f 1 uo r o ca rb u r o s adecuados que se pueden emplear como solvente incluyen cl orodi fl uo r orne taño , 1 , 1 - d i c 1 o r o - 2 , 2 , 2 - t r i f 1 u o -roetano, 1 , 1 - d i cl o r o - 1 - f 1 uo r o e t an e , l-cloro-1,1-di f 1 uo roe taño , 1 - cl or o - 2 - f 1 uo r oe t ano y 1,1,1,2-t e t r a f luor o -2 - cl oroe t ano . Los c 1 o r o f 1 u o r o c a rbur o s adecuados que se pueden emplear como solvente incluyen d i cl o r o f 1 uo r orne t ano , di cl o r odi f 1 u o r orne t a n o , triclo-r o t r i f 1 uo oe t ano y t e t r a f 1 uo r odi c 1 o r o e t a n o . Los hi dr ocl oroca rbur os adecuados que se pueden utilizar como solvente incluyen 1- y 2-cloropropano y diclorometano Los aromáticos halogenados adecuados incluyen mono c 1 o r oben z e n o y d i c 1 o r ob ene e n o . Los éteres que contienen flúor adecuados que se pueden emplear como solvente incluyen bi-(trifluorometil) éter, trifluorometil-difluoro-metiléter, me t i 1 f 1 uo r orne t i 1 é t e r , metiltrif luo-rometiléter, b i ( di f luor orne t i 1 ) é t e r , f 1 uo r orne t i 1 di -f 1 uo roe t ilé t e r , me t i ldi f 1 uor orne t ilé t er , bi- (f luorometil) éter, 2 ,2 ,2-trifluoroetil difl úb r om é t i 1 éter, p e n t a f 1 uo r oe t i 11 r i f 1 uo r orne t i 1 é t e r , penta-fluoroetildifluorometiléter, 1, 1, 2, 2-tetrafluoroetil di flúor orne til éter, 1 , 2 , 2 , 2 - t e t r a f 1 uor oe 111-f luo r orne t i 1 e t er , 1 , 2 , 2 - t r i f luo r oe t il di f luo r orne t i 1 éter, 1 , 1 di f luo oe tilme t i 1 e t e r , 1,1,1,3,3,3-hexafluoroprop-2-il-fluorometileter . Los solventes preferidos para su empleo en el método acorde con la presente invención son acetona, ciclohexanona, me t i 1 e tilcetona , metil t-butilcetona y bu t i lace tato . El poliisocianato, el (co)polímero, el catalizador y el solvente se mezclan por agitación simple del vaso de reacción o mediante agitación lenta de la mezcla o por mezclado fuerte, con mezcladores estáticos en línea o deposición continua en moldes de preformado. Como alternativa, el p o 1 i i so ci ana t o , el (co)polímero y el solvente se mezclan primero y a continuación se añade el catalizador a la mezcla. También se puede agregar algo del catalizador después de la gelificación para mejorar el postcurado. La mezcla puede tener lugar a temperatura ambiente o a temperaturas algo más altas. El contenido de sólidos de la mezcla de reacción se encuentra, con preferencia, entre 2 y 30% en peso, con mayor preferencia entre 5 y 20% en peso. El uso de los ( co ) po 1 í me r o s especificados anteriormente en el proceso de elaboración de xerogeles permite utilizar un contenido de sólidos más alto, y aún obtener xerogeles de densidad menor con menos encogimiento de volumen, donde el secado rápido mantiene la forma bidimensional. Después la mezcla se deja en reposo durante un cierto periodo de tiempo para formar un gel polimérico. Este periodo varia de 5 segundos a varias semanas dependiendo del sistema y la densidad y el tamaño de huecos buscados. Se pueden emplear temperaturas en el rango de -55 °C a 50 °C, con preferencia de O a 45 °C. Si bien la mezcla se gelifica en el transcurso de unas pocas horas, se ha encontrado que resulta ventajoso curar los geles durante un mínimo de 24 horas con el fin de obtener un gel sólido que pueda ser manejado con facilidad en el procesamiento subsiguiente. Se puede incluir un ciclo de postcurado a temperaturas elevadas. El solvente se elimina del gel obtenido ya sea por secado al aire (secado por evaporación) (aire frío o caliente) , por secado bajo vacío (por ejemplo, en un horno o sobre un Buchner) , por secado en microondas, por secado con radiofrecuencia, por sublimación, por secado con congelamiento o cualquier combinación de los métodos mencionados. El paso -de secado puede demorar de 10 minutos a unos pocos días, pero en general es menor que 6 horas. Durante el secado, al xerogel se le puede dar la forma adecuada aplicando presión mecánica al gel. Con el fin de mejorar aún más la integridad estructural y el manejo de los xerogeles se puede incorporar un material de refuerzo en el proceso sol-gel, con preferencia en cantidades entre 0,05 y 30% e fT peso de polímero. Los ejemplos de materiales de refuerzo adecuados incluyen fibra de vidrio, estera de vidrio, felpa, lana de vidrio, fibra de carbón, fibra de boro, fibra de cerámica, fibra de rayón, fibra de nylon, fibra de olefina, fibra de alúmina, fibra de asbestos, fibra de circonio, alúmina, arcilla, mica, sílicas, carbonato de calcio, talco, óxido de zinc, sulfatos de bario, madera y harina de conchas, poliestireno, Tyvec (disponible de Dupont) . Otros aditivos adecuados que se~ pueden utilizar en el proceso de la presente invención y otros métodos de procesamiento adecuados se describen en las publicaciones WO 95/03358, WO 96/36654 y WO 96/37359, cuyos contenidos se incorporan por completo a la presente a modo de referencia. Los xerogeles obtenidos pueden utilizarte para aislamiento térmico, por ejemplo en la construcción, o en aplicaciones de aislamiento de sonido y/o aparatos. La presente invención es ilustrada, pero no limitada, por los siguientes ejemplos en los cuales se emplearon los siguientes ingredientes: Reactol 180: un ( h i dr ox i ) a c r i 1 a t o / co -polímero de estireno disponible de La ter International, que posee un valor de OH de 180 mg KOH/g . K 1717: una resina de policetona con un valor de OH de 270 mg KOH/g, disponible de Lawter International . K 2090: una resina de poliéster con un valor de OH de 320 mg KOH/g, disponible de Lawter International . SUPRASEC X2185: un isocianato polimérico disponible de Imperial Chemical Industries.

SUPRASEC ONE: un isocianato polimérico disponible de Imperial Chemical Industries. Dabco TMR: un catalizador de t r ime r i z a ci ón disponible de Air Products. Policat 41: un catalizador de t r ime r i z ac ion disponible de Air Products. acetona: grado destilación, Ra t hbu r n - g 1 a s s . SUPRASEC es una marca comercial de Imperial Chemical Industries.

EJEMPLO 1 En un recipiente, se disolvieron 4,74 gramos de Reactol 180 en 208,7 gramos de acetona. En esta mezcla se incorporaron 6,26 gramos de SUPRASEC X2185 hasta que se obtuvo una solución homogénea. A esta solución se le inyectaron 0,313 mi de Dabco TMR por medio de una jeringa. El recipiente se cerró herméticamente y se agitó vigorosamente para asegurar una buena distribución del catalizador en todo el líquido. Luego se aisló la solución a condiciones ambientales durante 1 hora para permitir la formación de un sol gel. Una vez completada la reacción, el sol gel se retiro del recipiente y se llevó a atmósfera ambiental. Esto permitió que la acetona se evaporara espontáneamente. Este proceso demoró 1 día para una muestra de 3,5 cm de espesor. El espécimen seco fue tratado entonces durante cuatro horas en un horno de vació a 90 °C para permitir la evaporación de cantidades residuales de acetona. El monolito de xerogel obtenido posee las siguientes propiedades: densidad 303 kg/m3, área de superficie 11 m2/g, lambda inicial 11 mW/mK, lambda aire 32 mW/mK, presión crítica 20 mBar. La densidad (densidad envolvente) se midió en un equipo Mi crome re t i c s Geopyc 1360. El área de superficie se midió en un equipo i c r orne r e t i c s Gemini (BET adsorción de N2 ) . El valor de lambda se midió de acuerdo con las normas ASTM C519; el valor de lambda inicial a una presión inferior a 0,1 mbar, el valor de lambda aire a presión atmosférica. La presión crítica es la presión a la cual la curva lambda/log de la presión se desvía de una línea recta.

EJEMPLO 2 En un recipiente, se disolvieron 3,44 gramos de Reactol 180 en 208,6 gramos de acetona. En esta mezcla se incorporaron 7,56 gramos de SUPRASEC X2185 hasta que se obtuvo una solución homogénea. A esta solución se le inyectaron 0,378 mi de Dabco TMR por medio de una jeringa. El recipiente se cerro herméticamente y se agitó vigorosamente para asegurar una buena distribución del catalizador en todo el líquido. Luego se aisló la solución bajo condiciones ambientales y el gel se formó en 25 minutos. Una vez completada la reacción, el sol gel se retiró del recipiente y se llevó a atmósfera ambiental. Esto permitió que la acetona se evaporara espontáneamente. Este proceso demoró 1 día para una muestra de 3,5 cm de espesor. El espécimen seco fue tratado entonces durante cuatro horas en un horno de vació a 90 ° C para permitir la evaporación de cantidades residuales de acetona. El xerogel obtenido posee las siguientes propiedades: densidad 109 kg/m3, área de superficie 5 m2/g, lambda inicial 5 mW/mK, el valor de lambda aire 38 mW/mK, presión critica 2 mBar.

EJEMPLO 3 En un recipiente, se disolvieron 6,63 gramos de Reactol 180 en 204,4 gramos de acetona. En esta mezcla se incorporaron 8,77 gramos de SUPRASEC X2185 hasta que se obtuvo una solución homogénea. A esta solución se le inyectaron 0,219 mi de Dabco TMR por medio de una jeringa. El recipiente se cerró herméticamente y se agitó vigorosamente para asegurar una buena distribución del catalizador en todo el líquido. Luego se aisló la solución bajo condiciones ambientales durante 20 minutos para permitir la formación de un sol gel. Una vez completada la reacción, el sol gel se retiró del recipiente y se llevó a atmósfera ambiental. Esto permitió que la acetona se evaporara espontáneamente. Este proceso demoró 1 día para una muestra de 3,5 cm de espesor. El espécimen seco fue tratado entonces durante cuatro horas en un horno de vació a 90 °C para permitir la evaporación de cantidades residuales de acetona. El xerogel obtenido posee las siguientes propiedades: densidad 256 kg/m3, área de superficie 26 m2/g, lambda inicial 16 mW/m:K, lambda aire 32 mW/mK, presión crítica 30 mBar.

EJEMPLO 4 En un recipiente, se disolvieron 4,81 gramos de Reactol 180 en 204,3 gramos de acetona. En esta mezcla se incorporaron 10, 6 gramos de SUPRASEC X2185 que se obtuvo una solución homogénea. A esta solución se le inyectaron 0,265 mi de Dabco TMR por medio de una jeringa. El recipiente se cerró herméticamente y se agitó vigorosamente para asegurar una buena distribución del catalizador en todo el líquido. Luego se aisló la solución bajo condiciones ambientales durante 10 minutos para permitir la formación de un sol gel. Una vez completada la reacción, el sol gel se retiró del recipiente y se llevó a atmósfera ambiental. Esto permitió que la acetona se evaporara espontáneamente. Este proceso demoró 1 día para una muestra de 3,5 cm de espesor. El espécimen seco fue tratado entonces durante cuatro horas en un horno de vació a 90 °C para permitir la evaporación de cantidades residuales de acetona. El xerogel obtenido posee las siguientes propiedades: densidad 174 kg/m3, área de superficie 9 m2/g, lambda inicial 7 mW/mK, lambda aire 31 mW/mK, presión crítica 8 mBa r .

EJEMPLO 5 En un recipiente, se disolvieron 3,77 gramos de Reactol 180 en 2C9,3 gramos de acetona. En esta mezcla se incorporaron 11,63 gramos de SUPRASEC X2185 hasta que se obtuvo una solución homogénea. A esta solución se le inyectaron 0,291 mi de Dabco TMR por medio de una jeringa. El recipiente se cerró herméticamente y se agitó vigorosamente para asegurar una buena distribución del catalizador en todo el líquido. Luego se aisló la solución bajo condiciones ambientales durante 5 minutos para permitir la formación de un sol gel. Una vez completada la reacción, el sol gel se retiro del recipiente y se llevo a atmósfera ambiental. Esto permitió que la acetona se evaporara espontáneamente. Este proceso demoró 1 día para una muestra de 3,5 cm de espesor. El espécimen seco fue tratado entonces durante cuatro horas en un horno de vació a 90 °C para permitir la evaporación de cantidades residuales de acetona. El xerogel obtenido posee las siguientes propiedades: densidad 94 kg/m3, área de superficie 6 m2/g, lambda inicial 5 mW/mK, lambda aire 37 mW/mK, presión crítica 2 mBa r .

EJEMPLO 6 En un recipiente, se disolvieron 13,55 gramos de Reactor 12C en 197,8 gramos de acetona. En esta mezcla se incorporaron 8,45 gramos de SUPRASEC X2185 hasta que se obtuvo una solución homogénea. A esta solución se le inyectaron 0,169 mi de Dabco TAR por medio de una jeringa. El recipiente se cerró herméticamente y se agitó vigorosamente para asegurar una buena distribución del catalizador en todo el líquido. Luego se aisló la solución bajo condiciones ambientales durante 20 minutos para permitir la formación de un sol gel. Una vez completada la reacción, el sol gel se retiró del recipiente y se llevó a atmósfera ambiental. Esto permitió que la acetona se evaporara espontáneamente. Este proceso demoró 1 día para una muestra de 3,5 cm de espesor. El espécimen seco fue tratado entonces durante cuatro horas en un horno de vació a 90 °C para permitir la evaporación de cantidades residuales de acetona.

EJEMPLO 7 _ En un recipiente, se disolvieron 7,66 "gramos de Reactol 180 en 197,7 gramos de acetona. En esta mezcla se incorporaron 14,33 gramos de SUPRASEC X2185 hasta que se obtuvo una solución homogénea. A esta solución se le inyectaron 0,287 mi de Dabco TMR por medio de una jeringa. El recipiente se cerró herméticamente y se agitó vigorosamente para asegurar una buena distribución del catalizador en todo el líquido. Luego se aisló la solución bajo condiciones ambientales durante 10 minutos para permitir la formación de un sol gel. Una vez completada la reacción, el sol gel se retiró del recipiente y se llevó a atmósfera ambiental. Esto permitió que la acetona se evaporara espontáneamente. Este proceso demoró 1 día para una muestra de 3,5 cm de espesor. El espécimen seco fue tratado entonces durante cuatro horas en un horno de vació a 90 °C para permitir la evaporación de cantidades residuales de acetona. El xerogel obtenido posee las siguientes propiedades: densidad 249 kg/m3, área de superficie 49 m2/g, lambda inicial 25 mW/mK, lambda aire 33 mW/mK, presión crítica 30 mBar.

EJEMPLO 8 En un recipiente, se disolvieron 5,34 gramos de Reactol 180 en 197,7 gramos de acetona. En esta mezcla se incorporaron 16, 66 gramos de SUPRASEC X2185 hasta que se obtuvo una solución homogénea. A esta solución se le inyectaron 0,333 mi de Dabco TAR por medio de una jeringa. El recipiente se cerró herméticamente y se agitó vigorosamente para ars egurar una buena distribución del catalizador en todo el líquido. Luego se aisló la solución bajo condiciones ambientales durante menos de 5 minutos para permitir la formación de un sol gel. Una vez completada la reacción, el sol gel se retiro del recipiente y se llevó a atmósfera ambiental. Esto permitió que la acetona se evaporara espontáneame te. Este proceso demoró 1 día para una muestra de 3,5 cm de espesor. El espécimen seco fue tratado entonces durante cuatro horas en un horno de vació a 90°C para permitir la e vap o r i z a c i ón de cantidades residuales de acetona. El xerogel obtenido posee las siguientes propiedades: densidad 197 kg/m3, área de superficie 9 m2/g, lambda inicial 6 mW/mK, lambda aire 31 mW/mK, presión crítica 8 mBa r .

EJEMPLO COMPARATIVO 9 En un recipiente, se mezclaron, 135 gramos de acetona con 15 gramos de SUPRASEC X2185 hasta que se obtuvo una solución homogénea. A esta solución se le inyectaron 0,3 mi de Dabco TMR por medio de una jeringa. El recipiente se cerró herméticamente y se agitó vigorosamente para asegurar una buena distribución del catalizador en todo el líquido. Luego se aisló la solución bajo condiciones ambientales durante 24 horas para permitir la formación de un sol gel. Una vez completada la reacción, el sol gel se retiró del recipiente y se llevó a atmósfera ambiental. Esto permitió que la acetona se evaporara espontáneamente. Este proceso demoró 1 día para una muestra de 3,5 cm de espesor. El espécimen seco fue tratado entonces durante cuatro horas en un horno de vació - a 90 °C para permitir la evaporación de cantidades residuales de acetona. El xerogel secado al aire posee una densidad de 178 kg/m3, área de superficie 3 m2/g, lambda inicial 5 mW/mK, lambda aire 3z5 mW/mK, presión crítica 2 mbar.

EJEMPLO COMPARATIVO 10 __ Se disolvieron 7 gramos de SUPRASEC X2185 en 93 gramos de acetona. A esta solución se le añadieron 0,175 g de Dabco TMR. El polímero comenzó a flocular y no fue posible obtener un sol-gel monolítico.- EJEMPLO COMPARATIVO 11 _ _ _ _ ^_ Se disolvieron 5 g de SUPRASEC X2185 en 95 g de acetona. A esta solución se le añadieron 5 g de Dabco _TMR . La mezcla de reacción se precipitó por completo y no se formó un sol-gel. ~ zr EJEMPLO 12 Se repitió el Ejemplo 2. Después de la formación del sol-gel el monolito de sol-gel fue colocado sobre un filtro de Buchner. El solvente se eliminó bajo vació moderado durante 1 hora para una muestra de 3,5 cm de espesor . El monolito resultante presentó las siguientes propiedades: densidad 170 kg/m3, lambda inicial 4 mW/mK, lambda aire 29 mW/mK, presión crítica 3 mbar.

EJEMPLO 13 Una mezcla de reacción que contenía 8,8 g de SUPRASEC X2185, 155 g de acetona, 2,86 g de Reactol R180, 0,22 g de Dabco TMR y lana de vidrio (0,5% en peso de sólidos) convertida en un sol-gel y a continuación fue sometida a secado al aire. La densidad del xerogel obtenido era de 220 kg/m3.

EJEMPLO 14 _ Se preparó una solución catalizadora mezclando consecuti amente 0,271 mi de Policat 41 y 0,271 mi de Dabco TMR en 22,96 g de acetona (grado técnico) . La adición de los catalizadores se efectuó por medio de una jeringa micrométrica. Se preparó una segunda solución en dos pasos. Primero se disolvieron 2, 93 g de la resina de policetona K1717 en 70,0 g de acetona (grado técnico) y a continuación se añadieron 13,57 g de SUPRASEC DNR . Ambas soluciones se mezclaron vigorosamente y durante muy poco tiempo (unos pocos segundos) antes de mezclarse entre sí. La mezcla obtenida se dejó en reposo para su gelificación y curado durante 24 horas a temperatura ambiente.

El sol-gel obtenido se retiró del recipiente donde fue preparado y se seco mediante un proceso de evaporación natural. Se obtuvo un xerogel con una densidad de 181 kg/rrr EJEMPLO 15 Se preparó una solución catalizadora mezclando consecuti amente 0,326 mi de Policat 41 y 0,326 mi de Dabco TMR en 23,95 g de acetona (grado técnico) . La adición de los catalizadores se efectuó por medio de una jeringa mi c romé t r i ca . Se preparó una segunda solución en dos pasos. Primero se disolvieron 2,37 g de la resina de poliéster K2090- en 70,0 g de acetona (grado técnico) y a continuación se añadieron 13,03 g de SUPRASEC DNR.

Ambas soluciones se mezclaron vigorosamente y durante muy poco tiempo (unos pocos segundos) antes de mezclarte entre sí. La mezcla obtenida se dejo en reposo para su gelificación y curado durante 24 horas a temperatura ambiente. El sol-gel obtenido se retiro del recipiente donde fue preparado y se seco mediante un proceso de evaporación natural. - -Se obtuvo un xerogel con una densidad de 3.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Método para preparar un xerogel basado en poliisocianato que comprende las etapas de a) mezclar un poliisocianato orgánico, un copolímero que contiene al menos un grupo reactivo de isocianato y un catalizador de t r ime r i z a c ió n de isocianato en un solvente adecuado, b) mantener la mezcla en un estado quiesicente durante un periodo de tiempo suficientemente largo para formar un gel de polímero, y c) remover el solvente del gel obtenido mediante secado al aire, secado ba?o vacío, secado en microondas, secado por radiofrecuencia, sublimación, secado por congelamiento o cualquier combinación de los mismos, caracterizado porque el copolímero es derivado de los monómeros e t i 1 é n i came n t e insaturados o se obtuvieron mediante la condensación de aldehidos y/o cetonas.

2. El método de acuerdo a la reivindicación 1, en donde el grupo reactivo de isocianato es OH.

3. El método de acuerdo a la reivindicación 1 ó 2, en donde los monómeros se seleccionan del grupo que consiste de estireno, éster ácido acrílico y éster ácido h i dr ox i a cr í 1 i co .

4. El método de acuerdo a la reivindicación 1 ó 2 en donde el copolímero se selecciona del grupo que consiste de resinas fenólicas, resinas po 1 i aldehí do s cetonas, policetonas novolaks y resoles .

5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el copolímero es utilizado en una cantidad tal que la relación entre los grupos funcionales en el poliisocianato y los grupos funcionales en el copolímero es entre 1:1 y 10:1.

6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la densidad de xerogel es entre 100 y 300 kg/m3.

7. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el poliisocianato orgánico es diisocianato de difenil metano o poliisocianato de polifenil po lime t i 1 eno .

8. El método de acuerdo con cualquiera de las rei indicaciones precedentes en donde el poliisocianato orgánico es utilizado en cantidades que varían entre 1.5 a 20% por peso basadas en la mezcla de reacción total.

9. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el catalizador de isocianato de t r ime r i z a c i ó n es un derivado de triasina o una sal de amonio cuaternaria o un carboxilato de potasio.

10. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde la relación de peso del c a t a 1 i z a do r / po 1 i i s o c i a n a t o es entre 10 y 80.

11. El método de acuerdo con cualquiera de las - e i vindi ca c i one s precedentes en donde el solvente es acetona. _

12. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde los contenidos sólidos de las mezcla de reacción es entre 5 a 20% por peso.

13. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde la presión mecánica es aplicada al gel durante la etapa c) de secado .

14. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde la etapa c) de secado toma menos de 6 horas.

15. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde la etapa c) de secado involucra desagüe al vacío y/o secado por evaporación.

16. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el material de refuerzo es incorporado en el proceso sol-gel .

17. Xerogel basado en poliisocianato obtenible mediante el método como se definió en cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

18. El uso de un xerogel como se definió en la rei indicación 17 por el aislamiento térmico y/o aislamiento de sonido.