制备成型件的方法
本发明涉及包括型材和至少在某种程度上被型材包围的绝热芯的 复合元件，其中绝热芯由有机多孔材料组成，所述有机多孔材料根据 DIN 12667测定的热导率范围为从13至30mW/m*K且根据DIN 53421 测定的抗压强度大于0.20N/mm2，涉及制备此类复合元件的方法以及 此类复合元件用于制备窗、门、冰箱和卧式冷冻柜或用作立面建筑的 构件的用途。
现有技术提供了多种用于优化复合型材的传热性能的措施，主要 包括对空心腔或泡沫填充的空心腔的整合。因此，此类绝热构件的制 备技术通常是复杂的，因为当使用泡沫的时候，存在一个问题，即必 须使用困难的工艺将泡沫插入空心腔中或绝热构件中整个可用空间的 仅仅一部分可被用于泡沫填充工艺。由于日益增长的对型材的绝热性 能方面的迫切需求，单独的腔室变得更小了并且腔壁变得更薄了，因 此伴随着最终与模具(tooling)以及挤出技术相关的困难和花费。为 了符合特别是与房屋建筑的保温方面相关的要求(也变得越来越严格)， 绝热材料和复合元件的加工受到愈发严格的要求。
例如，DE 28 44 006 A1公开了一种用于挤出塑料型材的方法，所 述塑料型材具有由发泡塑料制成的芯，该芯的每一面都被由塑料制成 的外罩所包围，其中使用单独操作将用于外罩的材料引入挤出机模 (extuder die)中，同时将芯材料引入模塑外罩的腔中，其中在芯材 料的发泡期间通过挤出机模将引入外罩的腔中的气体驱散。
WO 99/16996 A1公开了一种用于制备窗或门的框架型材的方法， 其中首先由一种热塑性材料制备外部型材，然后将基于聚氨酯的可发 泡混合物引入型材中，并且，伴随着混合物发泡的完成，在外部型材 和泡沫之间生成牢固的结合(secure bond)。所述文件也公开了一种 方法，其中外部型材首先成型，随后，预制的即时发泡(ready-foamed) 芯被插入其中。
DE 199 61 306 A1也公开了一种通过挤出制备型材的方法。此型 材包括外壳和发泡的内芯。在此方法中，首先外部型材壳被挤出，然 后用可发泡材料填充。
DE 1 959 464也公开了一种用于持续挤出具有由热塑性材料制成 的外罩且具有泡沫芯的连续型材的方法，其中首先由热塑性材料通过 挤出来制备外罩，然后此外罩用可发泡的材料填充。
EP 2 072 743 A2公开了一种用泡沫来填充空心窗框或空心门框的 方法。为此，通过挤出制备的塑料型材可组合产生成品窗框或成品门 框，然后通过引入可发泡的材料用泡沫填充。
现有技术也公开了用于制备此类具有发泡芯的型材的方法，其中 即时发泡的插件通过挤出被插入所制备的型材中，例如DE 202009003392 U1或WO 02/090703 A2中所记载的。
DE 10 2009 037 851 A1公开了用于窗构件、门构件以及用于立面 构件的型材中的隔热的绝热构件，一种用于窗构件、门构件以及用于 立面构件的型材及其制备方法。
EP 2 062 717 A1也公开了一种在共挤出方法中制备具有发泡芯的 塑料型材的方法，其中可发泡材料—尤其是固态可发泡材料—被共挤 出进入空心塑料型材的腔中并在其中发泡。
然而，随着对绝热方面的需求变得更加严格，使用其他具有更大 绝热效果的绝热材料也是必要的。例如，对于窗户而言，没有型材厚 度可增长的进一步空间，并且必须在不引起任何厚度变化的情况下减 少热导率以改进绝热。
因此现有技术中除了聚氨酯泡沫之外使用的其他绝热材料为有机 气凝胶和干凝胶，其具有用作绝热材料的良好的性能分布。例如，WO 2012/059388 A1公开了气凝胶和干凝胶，以及气凝胶和干凝胶作为绝 热材料和在真空绝热板中的用途。说明书也公开了一种用于制备气凝 胶和干凝胶形式的多孔材料的方法，其中使至少一种多官能的异氰酸 酯与包括至少一种多官能取代的芳族胺的胺组分反应。
该文件中公开的材料具有良好的绝热性能。然而，制备方法制备 了片材形式的材料，因此不可能使用现有技术中已知的方法以使其纳 入型材的空心腔中。
因此，从现有技术出发，本发明的一个目的是提供构件，尤其是 用于窗构造的构件，其具有良好的绝热性能并能够通过使用简单的工 艺技术制备。
本发明通过包括型材和至少在某种程度上被型材包围的绝热芯的 复合元件来实现所述目的，其中所述绝热芯由有机多孔材料制成，所 述有机多孔材料根据DIN 12667测定的热导率范围为从13至 30mW/m*K，根据DIN 53421测定的抗压强度大于0.20N/mm2。
本发明的复合元件包括型材和至少在某种程度上被型材包围的绝 热芯。针对本发明的目的，此处的型材为固体结构，其具有沿着型材 延伸的开孔(cutouts)或空心腔。在本发明中，绝热芯位于复合元件 的这些开孔或空心腔内。因此，型材至少在某种程度上包围绝热芯， 并优选完全包围。因此，绝热芯沿着型材延伸。
在本发明中，绝热芯由有机多孔材料组成，所述有机多孔材料根 据DIN 12667测定的热导率范围为从13至30mW/m*K，根据DIN 53421测定的抗压强度大于0.20N/mm2。
合适的材料原则上是已知的。例如，有机气凝胶和干凝胶具有这 些性质。
因此，本发明的一个优选的实施方案提供了上述包括型材和至少 在某种程度上被型材包围的绝热芯的复合元件，其中有机多孔材料为 一种选自有机干凝胶和有机气凝胶及其两种以上结合的材料。
本发明的复合元件具有出乎意料的良好的绝热性能。由于使用低 导热性的有机多孔材料，尽管由于绝热材料的施工技术规定的低厚度， 此处也可以实现满足不断增长的对隔热方面迫切需求的良好性能。
本发明的复合元件特别适合用于制备要求低U值(传热系数)的 建筑构件，实例为窗和门。
此外，本发明的复合元件可容易地以低成本制备。
本发明还提供了一种用于制备包括型材和至少在某种程度上被所 述型材包围的绝热芯的复合元件的连续方法，其中所述绝热芯由有机 多孔材料制成，所述有机多孔材料根据DIN 12667测定的热导率范围 为从13至30mW/m*K，根据DIN 53421测定的抗压强度大于 0.20N/mm2，其中所述型材围绕绝热芯构造。
本发明使用的有机多孔材料根据DIN 12667测定的热导率范围为 从13至30mW/m*K，特别是13.5至25mW/m*K，更优选14至 22mW/m*K，特别优选14.5至20mW/m*K。
本发明特别优选的是使用有机气凝胶作为有机多孔材料，所述有 机气凝胶的热导率范围为从14至22mW/m*K，特别优选14.5至20 mW/m*K。
本发明中使用的有机多孔材料还具有根据DIN 53421测定的抗压 强度为大于0.20N/mm2，特别是大于0.25N/mm2，更优选大于0.30 N/mm2并且尤其优选大于0.35N/mm2。
所述材料的高抗压强度是刚度的一种衡量并允许材料的生产和储 存，并且这促进了复合元件在制备期间的加工。此外，所述材料还具 有结构上的意义。
通常用于绝热的标准硬质泡沫例如具有的热导率范围为从20至 25mW/m*K，抗压强度只为约0.15N/mm2。尽管该类材料的抗压强度 可通过增加厚度来提高，但是同时也会提高热导率并且绝热性能将因 此而变的更差。
针对本发明的目的，干凝胶为一种多孔材料，其孔隙率为至少70 体积％并且体积-平均孔径为至多50微米，并且其已通过溶胶-凝胶方 法(sol-gel process)制备，其中液相由凝胶在低于液相的临界温度且 低于液相的临界压力(“亚临界条件”)下通过干燥去除。
因此，针对本发明的目的，气凝胶为一种多孔材料，其孔隙率为 至少70体积％并且体积-平均孔径为至多50微米，并且其已通过溶胶 -凝胶方法制备，其中液相已由凝胶在高于所述液相的临界温度和高于 所述液相的临界压力(“超临界条件”)下通过干燥去除。
平均孔径是根据DIN 66133通过压汞法测量并且针对本发明目的 而言原则上为体积平均的。
优选地，多孔材料的体积-平均孔径为至多20微米。特别优选地， 多孔材料的体积-平均孔径为至多10微米，并且非常特别优选地为至 多5微米，并且特别是至多3微米。
尽管从低热导率的角度来看，具有高孔隙率的最小孔径是可取的， 但是制备方法对体积-平均孔径规定了一个实际的下限。体积-平均的孔 径一般为至少50nm，优选至少100nm。在许多情况下，体积-平均的 孔径为至少200nm，特别是至少300nm。
因此，本发明的一个优选的实施方案提供了一种包括型材和至少 在某种程度上被所述型材包围的绝热芯的复合元件，其中所述绝热芯 由有机多孔材料构成，所述有机多孔材料根据DIN 12667测定的热导 率范围为从13至30mW/m*K，根据DIN 53421测定的抗压强度大于 0.20N/mm2，并且其为一种选自有机干凝胶和有机气凝胶及其两种以 上的结合的材料。
优选用于本发明的目的有机干凝胶和气凝胶描述如下。
优选有机气凝胶或干凝胶是基于异氰酸酯以及任选地基于其他对 异氰酸酯具有反应性的组分。例如，有机气凝胶或干凝胶可基于异氰 酸酯以及基于OH-官能的和/或NH-官能的化合物。
例如，本发明优选基于聚氨酯、聚异氰酸脲酯或聚脲的有机干凝 胶或者基于聚氨酯、聚异氰酸脲酯或聚脲的有机气凝胶。
因此，本发明的一个优选实施方案提供了一种包括型材和至少在 某种程度上被所述型材包围的绝热芯的复合元件，如上所述，其中所 述有机多孔材料为选自下述的一种材料：基于聚氨酯、聚异氰酸脲酯 或聚脲的有机干凝胶；基于聚氨酯、聚异氰酸脲酯或聚脲的有机气凝 胶；及其两种以上的结合。
特别优选的是有机气凝胶或干凝胶是基于异氰酸酯以及基于对异 氰酸酯具有反应性的组分，其中使用至少一种多官能的芳族胺作为对 异氰酸酯具有反应性的组分。优选的是有机干凝胶或气凝胶是基于聚 脲和/或聚异氰脲酸酯。
“基于聚脲”意指在有机干凝胶或气凝胶中至少50mol％、优选 至少70mol％，特别是至少90mol％的单体单元的连接采取尿烷连接 的形式。“基于聚脲”意指在有机干凝胶或气凝胶中至少50mol％、 优选至少70mol％，特别是至少90mol％的单体单元的连接采取脲连 接的形式。“基于聚异氰酸脲酯”意指在有机干凝胶或气凝胶中至少 50mol％、优选至少70mol％，特别是至少90mol％的单体单元的连 接采取异氰脲酸酯连接的形式。“基于聚脲和/或聚异氰酸脲酯”意指 在有机干凝胶或气凝胶中至少50mol％、优选至少70mol％，特别是 至少90mol％的单体单元的连接采取脲连接和/或异氰脲酸酯连接的形 式。
在此本发明的复合元件也可包含各种气凝胶和干凝胶的组合。针 对本发明的目的，复合元件也可以包括多个绝热芯。针对本发明的目 的，复合元件除了有机多孔材料之外还可以包括另一种绝热材料，例 如聚氨酯。
下文中使用的术语有机多孔材料指的是本发明中使用的有机气凝 胶或干凝胶。
优选的是，使用的有机多孔材料在包含下述步骤的方法中获得：
(a)使至少一种多官能的异氰酸酯(a1)以及至少一种多官能的 芳族胺(a2)任选地在水作为组分(a3)的存在下以及任选在至少一 种催化剂(a4)的存在下于溶剂中反应；
(b)去除溶剂以得到气凝胶或干凝胶。
优选用于步骤(a)目的的组分(a1)至(a4)和数量比例解释如 下。
在下文中使用的术语组分(a1)为所有多官能的异氰酸酯(a1)。 相应地，在下文中使用的术语组分(a2)为所有多官能的芳族胺(a2)。 对于本领域普通技术人员而言显而易见的是提到的单体组分在有机多 孔材料中以反应的形式存在。
针对本发明的目的，化合物的官能度意指每个分子中活性基团的 数目。在单体组分(a1)的情况下，官能度为每个分子中异氰酸酯的 数目。在单体组分(a2)的氨基基团的情况下，官能度为每个分子中 活性氨基基团的数目。在此多官能的化合物的官能度至少为2。
如果具有不同官能度的化合物的混合物用作组分(a1)或(a2)， 那么所述组分的官能度在各自情况下可由各个化合物的数均官能度获 得。多官能的化合物在每个分子中包括至少两个前述官能团。
组分(a1)
优选使用至少一种多官能的异氰酸酯作为组分(a1)。
针对本发明的方法的目的，组分(a1)的使用量优选为至少20重 量％，特别是至少30重量％，尤其优选至少40重量％，非常特别优 选至少55重量％，特别是至少68重量％，在各自情况下基于组分(a1)、 (a2)和——如果相关——(a3)的总重量计，总重量以100重量％ 计。针对本发明的方法的目的，组分(a1)的使用量还优选为至多99.8 重量％，特别是至多99.3重量％，特别优选至多97.5重量％，各自基 于组分(a1)、(a2)和——如果相关——(a3)的总重量计，总重 量以100重量％计。
可使用的多官能的异氰酸酯为芳族、脂族、脂环族和/或芳脂族异 氰酸酯。此类多官能的异氰酸酯本身是已知的或可通过本身已知的方 法制备。具体而言，多官能的异氰酸酯也以混合物的形式使用，并且 在此情况下组分(a1)还包括各种多官能的异氰酸酯。可用作单体单 元(a1)的多官能的异氰酸酯在每个单体组分的分子中具有两个以上 的异氰酸酯基团(其中术语二异氰酸酯在下文用于前者)。
特别适用的化合物是二苯基甲烷2,4’-、2,2’-和/或4,4’-二异氰酸酯 (MDI)、萘基1,5-二异氰酸酯(NDI)、甲苯2,4-和/或2,6-二异氰酸 酯(TDI)、3,3’-二甲基二苯基二异氰酸酯、1,2-二苯乙烷二异氰酸酯 和/或对亚苯基二异氰酸酯(PPDI)、三、四、五、六、七和/或八亚 甲基二异氰酸酯、2-甲基五亚甲基1,5-二异氰酸酯、2-乙基亚丁基1,4- 二异氰酸酯、五亚甲基1,5-二异氰酸酯、亚丁基1,4-二异氰酸酯、1- 异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷(异佛尔酮二异氰 酸酯，IPDI)、1,4-和/或1,3-二(异氰酸根合甲基)环己烷(HXDI)、 环己烷1,4-二异氰酸酯、1-甲基环己烷-2,4-和/或-2,6-二异氰酸酯和二 环己基甲烷4,4’-、2,4’-和/或2,2’-二异氰酸酯。
优选芳族异氰酸酯作为多官能的异氰酸酯(a1)。这尤其适用于 水用作组分(a3)时。
下面为组分(a1)的多官能的异氰酸酯的特别优选的实施方案：
i)多官能的异氰酸酯，基于甲苯二异氰酸酯(TDI)，特别是2,4-TDI 或2,6-TDI或2,4-和2,6-TDI的混合物；
ii)多官能的异氰酸酯，基于二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，特 别是2,2‘-MDI或2,4‘-MDI或4,4‘-MDI或低聚MDI(其也被称作 聚苯基聚亚甲基异氰酸酯)，或两种或三种前述二苯基甲烷二异 氰酸酯的混合物，或粗MDI(其在制备MDI的过程中生成)， 或至少一种MDI的低聚物和至少一种前述的低分子量MDI衍生 物的混合物；
iii)实施方案i)的至少一种芳族异氰酸酯以及实施方案ii)的至 少一种芳族异氰酸酯的混合物。
低聚二苯基甲烷二异氰酸酯特别优选作为多官能的异氰酸酯。低 聚二苯基甲烷二异氰酸酯(下面称作低聚MDI)包括多个低聚缩合物 以及因此二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的衍生物的混合物。多官能 的异氰酸酯也可优选由单聚芳族二异氰酸酯和低聚MDI的混合物组成。
低聚MDI包括一种以上的官能度大于2(特别是3或4或5)的 MDI的多核缩合物。低聚MDI是已知的并常被称作聚苯基聚亚甲基 异氰酸酯或者聚合的MDI。低聚MDI通常由具有不同官能度的MDI 类的异氰酸酯组成。低聚MDI通常以与单体MDI的混合物使用。
包括低聚MDI的异氰酸酯的(平均)官能度可在从约2.2至约5 的范围内变化，尤其从2.4至3.5，特别是从2.5至3。此类具有不同官 能度的MDI类多官能的异氰酸酯的混合物具体为粗MDI，其在MDI 制备期间产生，通常被盐酸催化，为粗MDI制备的中间产物的形式。
多官能的异氰酸酯和多种基于MDI的多官能的异氰酸酯的混合物 是已知的并且例如由BASF Polyurethanes GmbH销售，商品名为 ![]()
优选的是，组分(a1)的官能度至少为2，特别是至少为2.2，并 且特别优选至少为2.4。组分(a1)的官能度优选从2.2至4以及特别 优选从2.4至3。
组分(a1)的异氰酸酯基团的含量优选为从5至10mmol/g，特别 是从6至9mmol/g，特别优选从7至8.5mmol/g。本领域中的普通技 术人员意识到异氰酸酯基团的含量(以mmol/g计)与称作当量(以克 /等量计)的特性具有倒数关系。以mmol/g计的异氰酸酯基团的含量 根据ASTM D5155-96 A由以重量％计的含量获得。
在一个优选的实施方案中，组分(a1)由至少一种选自二苯基甲 烷4,4’-二异氰酸酯、二苯基甲烷2,4’-二异氰酸酯、二苯基甲烷2,2’- 二异氰酸酯以及低聚二苯基甲烷二异氰酸酯的多官能的异氰酸酯。针 对该优选的实施方案的目的，组分(a1)特别优选包括低聚二苯基甲 烷二异氰酸酯并具有至少2.4的官能度。
使用的组分(a1)的黏度可在宽范围内变化。优选的是组分(a1) 的黏度为从100至3000mPa.s，特别是从200至2500mPa.s。
组分(a2)
本发明使用至少一种多官能的OH-官能或NH-官能的化合物作为 组分(a2)。
针对本发明优选的方法的目的，组分(a2)为至少一种多官能的 芳族胺。
组分(a2)在某种程度上可原位制备。在此类型的实施方案中， 用于步骤(a)目的的反应在水(a3)的存在下进行。水与异氰酸酯基 团反应生成氨基基团并伴随着二氧化碳的释放。因此，多官能的胺在 某种程度上作为中间产物原位制备。在反应的过程中，它们与异氰酸 酯基团反应以形成脲连接键。
在此优选的实施方案中，所述反应在水(a3)以及多官能的芳族 胺作为组分(a2)的存在下以及任选地在催化剂(a4)的存在下进行。
在另一个实施方案中，也优选的是，组分(a1)和多官能的芳族 胺作为组分(a2)的反应任选地在催化剂(a4)的存在下进行。此处 不存在水(a3)。
多官能的芳族胺本身为本领域普通技术人员已知。多官能胺为每 个分子具有至少两个对异氰酸酯有反应性的氨基基团的胺。此处对异 氰酸酯有反应性的基团为伯胺基团和仲胺基团，以及此处伯胺基团的 反应性通常显著高于仲胺基团的反应性。
多官能的芳族胺优选为具有两个伯胺基团的双核芳族化合物(双 官能的芳族胺)、相应地具有多于两个伯胺基团的三核或多核芳族化 合物，或前述化合物的混合物。特别优选的组分(a2)的多官能的芳 族胺为二氨基二苯基甲烷的异构体以及衍生物。
提到的双官能的双核芳族胺特别优选为通式I的那些化合物，
![]()
其中R1和R2可相同或不同并可互相独立地选自氢和具有1至6 个碳原子的直链或支链烷基基团，并且其中所有的取代基Q1至Q5和 Q1’至Q5’都相同或不同并且互相独立地选自氢、伯胺基以及具有1至 12个碳原子的直链或支链烷基基团，其中烷基基团可具有其他的官能 团，条件是通式I的化合物包括至少两种伯胺基团，其中Q1、Q3和 Q5的至少一个为伯胺基团，并且Q1’、Q3’和Q5’的至少一个为伯胺基团。
在一个实施方案中，用于通式I的取代基Q目的的烷基基团选自 甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基和叔丁基。此类化合 物在下文中称作取代的芳族胺(a2-s)。然而，也可优选的是所有的取 代基Q皆为氢，在该意义上它们不是上述定义的氨基(使用的术语为 未取代的多官能的芳族胺)。
优选的是，针对通式I目的的R1和R2相同或不同并可互相独立 地选自氢、伯胺基团和具有1至6个碳原子的直链或支链烷基基团。 优选的是，R1和R2选自氢和甲基。特别优选的是，R1＝R2＝H。
其他合适的多官能的芳族胺(a2)具体为甲苯二胺的异构体和衍 生物。特别优选的针对组分(a2)目的的甲苯二胺的异构体和衍生物 为甲苯2,4-二胺和/或甲苯2,6-二胺，以及二乙基甲苯二胺，特别是3,5- 二乙基甲苯-2,4-二胺和/或3,5-二乙基甲苯-2,6-二胺。
非常特别优选的是，组分(a2)包括至少一种选自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 二氨基二苯基甲烷的多官能的芳族胺。
低聚二氨基二苯基甲烷包括一种以上的苯胺和甲醛的多核亚甲基 -桥接缩合物。低聚MDA包括至少一种，但是通常多种官能度大于2， 特别是3或4或5的MDA的低聚物。低聚MDA是已知的或可通过本 身已知的方法制备。低聚MDA通常以与单体MDA的混合物的形式使 用。
组分(a2)的多官能胺(包括低聚MDA)的(平均)官能度可在 从约2.3至约5的范围内变化，尤其是从2.3至3.5，并且特别是从2.3 至3。一种具有不同官能度的MDA类多官能胺的此混合物具体而言是 粗MDA，其具体是在苯胺与甲醛缩合期间作为粗MDI制备中的中间 产品而制备，其通常被盐酸催化。
特别优选的是，至少一种多官能的芳族胺包括二氨基二苯基甲烷 或二氨基二苯基甲烷的衍生物。特别优选的是，至少一种多官能的芳 族胺包括低聚二氨基二苯基甲烷。特别优选的是，组分(a2)包括低 聚二氨基二苯基甲烷作为化合物(a2)，并且其总官能度至少为2.1。 具体而言，组分(a2)包括低聚二氨基二苯基甲烷并且其官能度至少 为2.4。
针对本发明的目的，可以通过使用针对组分(a2)目的的取代的 多官能的芳族胺控制伯胺基团的反应性。提及的、并在下文阐述的、 下文称作(a2-s)的取代的多官能的芳族胺可以单独使用或以与前述(未 取代的)二氨基二苯基甲烷(其中式I中所有的Q皆为氢，在该意义 上它们不是NH2)的混合物的形式使用。
在此实施方案中，用于上述式I目的的Q2、Q4、Q2’和Q4’(包括 附随的定义)优选选择为使通式I的化合物在相对于结合至芳环上的 至少一个伯胺基团的α-位上具有至少一种具有1至12个碳原子的直链 或支链烷基，其中所述烷基可带有其他的官能团。优选的是，在此实 施方案中的Q2、Q4、Q2’和Q4’可选择为使取代的芳族胺(a2-s)包括 至少两个伯胺基团，其在α-位分别具有一个或两个具有1至12个碳原 子的直链或支链烷基基团，其中这些烷基可具有其他官能团。在这个 意义上，Q2、Q4、Q2’和Q4’中的一个或多个可选择为使它们为具有1 至12个碳原子的直链或支链烷基，其中这些烷基具有其他的官能团， 然后优选氨基基团和/或羟基基团和/或卤原子作为这些官能团。
优选的是，这些胺类(a2-s)选自3,3’,5,5’-四烷基-4,4’-二氨基二 苯基甲烷、3,3’,5,5’-四烷基-2,2’-二氨基二苯基甲烷以及3,3’,5,5’-四烷 基-2,4’-二氨基二苯基甲烷，其中在3、3’、5和5’位的烷基可相同或不 同并互相独立地选自具有1至12个碳原子的直链或支链烷基，其中这 些基团可具有其他官能团。优选前述烷基基团：甲基、乙基、正丙基、 异丙基、正丁基、仲丁基或叔丁基(在各自情况下未被取代)。
在一个实施方案中，取代基Q的一个以上的烷基中的一个、多个 或所有的氢原子可已经被卤原子取代，特别是被氯取代。作为替代， 取代基Q的一个以上的烷基中的一个、多个或所有的氢原子可被NH2或OH取代。然而，优选的是，用于通式I目的的烷基由碳和氢组成。
在一个特别优选的实施方案中，组分(a2-s)包括3,3’,5,5’-四烷基 -4,4’-二氨基二苯基甲烷，其中烷基可相同或不同并且独立地选自具有 1至12个碳原子的直链或支链烷基，其中这些烷基任选可带有官能团。 前述烷基优选选自未被取代的烷基，特别是甲基、乙基、正丙基、异 丙基、正丁基、仲丁基或叔丁基，特别优选选自甲基和乙基。非常特 别优选3,3’,5,5’-四乙基-4,4’-二氨基二苯基甲烷，和/或3,3’,5,5’-四甲基 -4,4’-二氨基二苯基甲烷。
前述的组分(a2)的多官能胺本身对于本技术领域中的普通技术 人员是已知的或可通过已知方法制备。一种已知方法为苯胺或——分 别地，苯胺的衍生物——与甲醛在酸催化剂下的反应。
如上述解释，水作为组分(a3)可在某种程度上代替多官能的芳 族胺，其中其与提前计算的量的额外的组分(a1)的多官能芳族异氰 酸酯原位反应以生成相应的多官能的芳族胺。
术语有机凝胶前体(A)在下面中用于组分(a1)至(a3)。
催化剂(a4)
在一个优选的实施方案中，本发明的方法优选在至少一种催化剂 作为组分(a4)的存在下进行。
原则上可使用本技术领域普通技术人员已知的加速异氰酸酯的三 聚反应(这些已知为三聚作用催化剂)、和/或加速异氰酸酯与氨基(这 些已知为凝胶催化剂)的反应和/或——在使用水的情况下——加速异 氰酸酯与水的反应(这些已知为发泡催化剂)的任何催化剂。
相应的催化剂本身是已知的，且可以不同的方式在前述三种反应 中施用。因此它们可根据性能而被分配给前述类型的一种或多种。此 外，本技术领域普通技术人员意识到也可发生除上述反应之外的反应。
相应的催化剂可尤其以基于它们的凝胶与发泡的比例为特征，举 例来说已知于聚氨酯[Polyurethanes]，第3版，G.Oertel,Hanser Verlag， Munich，1993，104页至110页。
在不使用组分(a3)(即不使用水)的情况下，优选的催化剂对 三聚合反应方法具有显著活性。这对于网状结构的均匀性具有有利的 作用，从而产生了特别有利的机械性能。
在使用水作为组分(a3)的情况下，优选的催化剂(a4)具有平 衡的凝胶与发泡的比例，使得组分(a1)与水的反应不会被过度加快， 对网状结构产生不利影响，并且同时获得短的凝胶时间，因此脱模时 间有利地减小。优选的催化剂同时对三聚合反应具有显著的活性。这 对于网状结构的均匀性具有有利的影响，从而产生特别有利的机械性 质。
所述催化剂可为单体单元(可结合的催化剂)或可为不可结合的。
使用最小有效量的组分(a4)是有利的。优选组分(a4)的使用 量为0.01至5重量份，特别是0.1至3重量份，特别优选0.2至2.5重 量份，基于总计100重量份的组分(a1)、(a2)和(a3)计。
优选用于组分(a4)目的的催化剂选自伯胺、仲胺和叔胺，三嗪 衍生物，有机金属化合物，金属螯合物，季铵盐，氢氧化铵，以及碱 金属和碱土金属的氢氧化物、醇化物和羧酸盐。
合适的催化剂具体为强碱，例如季铵氢氧化物，例如在烷基部分 具有1至4个碳原子的四烷基氢氧化铵和苄基三甲基氢氧化铵；碱金 属氢氧化物，例如氢氧化钾或氢氧化钠；以及碱金属醇化物，例如甲 醇钠、乙醇钾和乙醇钠，以及异丙醇钾。
其他合适的催化剂具体为羧酸的碱金属盐，例如甲酸钾、乙酸钠、 乙酸钾、2-乙基己酸钾、己二酸钾和苯酸钠，以及具有8至20个(特 别是10至20个)碳原子和任选地具有OH侧基的长链脂肪酸的碱金 属盐。
其他合适的催化剂具体为N-羟基烷基季铵羧酸盐，例如三羟甲基 丙基甲酸铵。
合适的有机磷化合物——具体而言，环磷烯(phospholene)氧化 物——的实例为1-甲基环磷烯氧化物、3-甲基-1-苯基环磷烯氧化物、 1-苯基环磷烯氧化物、3-甲基-1-苄基环磷烯氧化物。
有机金属化合物尤其作为凝胶催化剂本身对本领域普通技术人员 来说是已知的并且也适合作为催化剂(a4)。诸如2-乙基己酸锡和二 月桂酸二丁基锡之类的有机锡化合物优选用于组分(a4)的目的。还 优选乙酰丙酮金属盐，特别是乙酰丙酮锌。
季铵作为凝胶催化剂和三聚反应催化剂本身对于本领域普通技术 人员来说是已知的。季铵特别优选被作为催化剂(a4)。优选的季铵 具体为N,N-二甲基苄基胺；N,N’-二甲基哌嗪；N,N-二甲基环己胺； N,N’,N”-三(二烷基氨基烷基)-s-六氢化三嗪，例如N,N’,N”-三(二甲氨 丙基)-s-六氢化三嗪；三(二甲氨甲基)苯酚；二(2-二甲氨乙基)醚； N,N,N,N,N-五甲基二亚乙基三胺；甲基咪唑；二甲基咪唑；氨基丙基 咪唑；二甲基苄基胺；1,6-二氮杂二环[5.4.0]-十一-7-烯；三乙胺；三亚 乙基二胺(IUPAC：1,4-二氮杂二环[2,2,2]辛烷)；二甲基氨基乙醇胺； 二甲氨基丙胺；N,N-二甲氨基乙氧基乙醇；N,N,N-三甲氨基乙基乙醇 胺；三乙醇胺；二乙醇胺；三异丙醇胺；以及二异丙醇胺；甲基二乙 醇胺；丁基二乙醇胺；以及羟乙基苯胺。
特别优选用于组分(a4)目的的催化剂选自N,N-二甲基环己胺、 双(2-二甲胺基乙基)醚、N,N,N,N,N-五甲基二亚乙基三胺、甲基咪唑、 二甲基咪唑、胺基丙基咪唑、二甲基苄胺、1,6-二氮杂二环[5.4.0]-十一 -7-烯、三二甲胺基丙基六氢三嗪、三乙胺、三(二甲胺基甲基)苯酚、 三亚乙基二胺(二氮杂二环[2,2,2]辛烷)、二甲胺基乙醇胺、二甲氨基 丙胺、N,N-二甲胺基乙氧基乙醇、N,N,N-三甲胺基乙基乙醇胺、三乙 醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、二异丙醇胺、甲基二乙醇胺、丁基二 乙醇胺、羟基乙基苯胺、乙酰丙酮金属盐、乙基己酸铵以及金属离子 的乙基己酸盐。
优选用于本发明目的的催化剂(a4)的使用产生了具有改进的机 械性能——具体而言改进的抗压强度——的多孔材料。此外，催化剂 (a4)的使用减少了凝胶时间，例如加速凝胶反应，而对其他性质未 有不利作用。
溶剂
本发明中使用的有机气凝胶或干凝胶在溶剂的存在下制备。
针对本发明的目的，术语溶剂包括液体稀释剂，即，不论是狭义 上的溶剂还是分散介质。所述混合物具体为真溶液、胶体溶液或如乳 液或混悬液之类的分散体。混合物优选为真溶液。所述溶剂为在步骤 (a)条件下为液体的化合物，优选有机溶剂。
使用的溶剂原则上包括有机化合物或多种化合物的混合物，其中 所述溶剂在提供所述混合物的温度条件和压力条件(简称：溶液条件) 下为液体。溶剂的组成选择为使所述溶剂能够溶解或分散(优选溶解) 有机凝胶前体。针对上述用于制备有机气凝胶或干凝胶的优选方法的 目的，优选的溶剂为用于有机凝胶前体(A)的溶剂，即在反应条件下 完全溶解有机凝胶前体(A)的溶剂。
所述反应在所述溶剂的存在下的最初反应产物为凝胶，即通过溶 剂溶胀的一种粘弹性化学网状物。对于形成的网状物为良好溶胀剂 (swelling agent)的溶剂通常产生具有细孔和小平均孔径的网状物， 反之对于所得凝胶为差溶胀剂的溶剂通常产生具有大的平均孔径的粗 孔网状物。
因此溶剂的选择影响所需孔径分布和所需孔隙率。溶剂的选择通 常还以这样的方式进行，以极大地避免在本发明方法的步骤(a)期间 或之后由于沉淀反应产物的形成造成的沉淀或絮凝。
当选择合适的溶剂时，沉淀反应产物的比例通常小于1重量％， 基于所述混合物的总重量计。沉淀产物在特定溶剂中形成的量可重量 分析地测定，通过将所述反应混合物在凝胶点之前通过一种合适的过 滤器过滤。
可使用的溶剂为那些现有技术中已知用于异氰酸酯类聚合物的溶 剂。此处优选的溶剂为那些用于组分(a1)、(a2)和——如果相关—— (a3)的溶剂，即在反应条件下基本上完全溶解组分(a1)、(a2) 和——如果相关——(a3)的成分的那些溶剂。可优选的是所述溶剂 对于组分(a1)是惰性的，即对其没有反应性。
可使用的溶剂的实例为酮；醛；链烷酸烷基酯(alkyl alkanoates)； 酰胺，例如甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮；亚砜，例如二甲基亚砜；脂族 和脂环族卤代烃；卤代芳族化合物；以及含氟的醚。也可以使用由两 种以上的上述化合物制成的混合物。
也可使用缩醛作为溶剂，具体为二乙氧基甲烷、二甲氧基甲烷以 及1,3-二氧戊环。
二烷基醚和环醚也适合作为溶剂。优选的二烷基醚具体为那些具 有2至6个碳原子的醚，具体为甲基乙基醚、二乙醚、甲基丙基醚、 甲基异丙基醚、丙基乙基醚、乙基异丙基醚、二丙基醚、丙基异丙基 醚、二异丙基醚、甲基丁基醚、甲基异丁基醚、甲基叔丁基醚、乙基- 正丁基醚、乙基异丁基醚和乙基叔丁基醚。特别优选的环醚为四氢呋 喃、二氧六环和四氢吡喃。
其他优选的溶剂为链烷酸烷酯，特别是甲酸甲酯、乙酸甲酯、甲 酸乙酯、乙酸丁酯和乙酸乙酯。优选的卤代溶剂记载于WO 00/24799， 第4页第12行至第5页第4行。
醛和/或酮为优选的溶剂。适合作为溶剂的醛或酮具体为那些对应 于通式R2-(CO)-R1的溶剂，其中R1和R2为氢或具有1、2、3或4个 碳原子的烷基。合适的醛或酮具体为乙醛、丙醛、正丁醛、异丁醛、 2-乙基丁醛、戊醛、异戊醛(isopentaldehyde)、2-甲基戊醛、2-乙基 己醛、丙烯醛、甲基丙烯醛、丁烯醛、糠醛、丙烯醛二聚物、甲基丙 烯醛二聚物、1,2,3,6-四氢苯甲醛、6-甲基-3-环己烯醛、氰基乙醛 (cyanacetaldehyde)、乙醛酸乙酯、苯甲醛、丙酮、二乙基酮、甲基 乙基酮、甲基异丁基酮、甲基正丁基酮、乙基异丙基酮、2-乙酰基呋 喃、2-甲氧基-4-甲基-2-戊酮、环己酮和乙酰苯。也可使用混合物形式 的上述醛和酮。特别优选每个取代基具有含有最高达3个碳原子的烷 基的酮和醛作为溶剂。非常特别优选通式为R1(CO)R2的酮，其中R1和R2互相独立地选自具有1至3个碳原子的烷基。在一个第一优选的 实施方案中，酮为丙酮。在另一个优选的实施方案中，两个取代基R1和/或R2的至少一个包括具有至少2个碳原子的烷基，特别是甲基乙基 酮。前述特别优选的酮的使用结合本发明的方法产生具有特别小的平 均孔径的多孔材料。没有任何限制的意图，现认为由于上述特别优选 的酮的相对高的亲和性而使得到的凝胶的孔结构特别细。
在许多情况下，特别合适的溶剂是通过使用两种以上的选自上述 溶剂且彼此完全混溶的化合物的混合物得到的。
优选的是组分(a1)、(a2)和——如果相关——(a3)以及—— 如果相关——(a4)，并且所述溶剂在本发明的方法的步骤(a)的反 应之前以合适的形式提供。
可优选的是一方面组分(a1)以及另一方面(a2)和——如果相 关——(a3)以及——如果相关——(a4)在各自的情况下在合适分 量的溶剂中单独提供。单独提供使得在混合工序之前或期间对胶凝反 应进行理想的监测或控制。
在使用水作为组分(a3)的情况下，特别优选提供独立于组分(a1) 的组分(a3)。这避免了在不存在组分(a2)的情况下水与组分(a1) 反应并形成网络。另外，水与组分(a1)的预混导致了在孔结构的均 匀性和所得材料的热导率方面较为不利的性质。
在步骤(a)实施之前提供的混合物(s)也包括本技术领域中已 知的常规助剂作为其他组分。可能提到例如表面活性物质、成核剂、 氧化稳定剂、润滑剂和脱模助剂、染料和填料、例如关于水解、光、 热或褪色的稳定剂，有机和/或无机填料、增强剂和杀虫剂。
关于上述助剂和添加剂的其他详情可参见技术文献，例如，Plastics Additives Handbook，第五版，H.Zweifel,ed.Hanser Publishers， Munich，2001，第1页和41-43页。
为了实施所述方法的步骤(a)中的反应，在步骤(a)的反应前 首先必须产生所提供组分的均匀混合物。
用于步骤(a)目的的反应组分可以用常规方式提供。为了获得良 好的快速的混合，优选使搅拌器或其他混合设备用于此目的。为了避 免混合过程中的缺陷，制备均匀混合物需要的时间段应小于凝胶反应 引起至少一部分凝胶形成的时间段。其他混合条件通常是非关键的， 并且例如混合过程可在0至100℃且在0.1至10bar(绝对压力)下 进行，尤其是在例如室温和大气压下进行。一旦均匀的混合物已制得 后，优选立即关闭混合设备。
胶凝反应包括一个加聚反应，特别是异氰酸酯基团和胺或羟基基 团的加聚反应。
针对本发明的目的，所述凝胶为一种基于聚合物与液体接触的交 联体系(使用的术语为液凝胶(solvogel或lyogel)，或者如果使用水 作为液体：水凝胶(aquagel或hydrogel))。此处的聚合物相形成了 一种连续的三维网络。
针对所述方法的步骤(a)的目的，所述凝胶通常通过静置制备， 即简单地通过使包含混合物的容器、反应釜或反应器(下文称作凝胶 设备)静置。可优选的是在胶凝过程(凝胶形成)中所述混合物不再 经历进一步的搅拌或混合，因为这可能会抑制凝胶的形成。现已证明 在胶凝过程中覆盖所述混合物或密封凝胶设备是有利的。
所述凝胶方法本身对于所属领域普通技术人员是已知的并记载于 例如WO 2009/027310中的第21页19行至23页13行。
针对所述方法的目的，在步骤(b)(干燥)中去除溶剂。一般而 言，可以在超临界状态下进行干燥过程，优选在用CO2或其他适用于 超临界干燥目的的溶剂替换该溶剂之后进行。此种干燥方法本身对本 领域普通技术人员是已知的。超临界条件的表述意指要求去除的液相 以超临界状态存在时的温度和压力。因此可减少在溶剂去除期间凝胶 产物的收缩。从超临界干燥过程中得到的材料称作气凝胶。
然而，考虑到该方法的简单施用，优选通过在低于包括凝胶内含 有的液体的临界温度和临界压力的温度和压力下将凝胶中含有的液体 转化为气态来干燥所得凝胶。从亚临界的干燥方法中得到的材料称作 干凝胶。
优选的是，所得凝胶通过在低于所述溶剂的临界温度和临界压力 的温度和压力下将所述溶剂转化为气态而干燥。因此，优选的是，所 述干燥过程通过去除在反应期间存在而未被其他溶剂提前替换的溶剂 来进行。合适的方法同样对于本领域普通技术人员是已知的并记载于 WO-2009/027310的第26页第22行至第28页第36行。
上述方法得到了具有良好性能的有机多孔材料用作绝热材料。
优选的是，在本发明的复合元件中用作绝热芯的有机多孔材料的 密度范围为从70至300kg/m3，特别是范围从75至250kg/m3，更优 选范围从85至220kg/m3，特别优选范围从90至200kg/m3。
因此，本发明的一个优选的实施方案提供了一种包括型材和至少 在某种程度上被该型材包围的绝热芯的复合元件，如上所述，其中有 机多孔材料的密度范围为从70至300kg/m3。
优选的有机多孔材料还具有耐热性，其允许型材围绕绝热芯连续 构造，即例如在型材的挤出过程中是稳定的。因此优选的有机多孔材 料的耐热性大于160℃。
因此，本发明的一个优选的实施方案提供了一种包括型材和至少 在某种程度上被型材包围的绝热芯的复合元件，如上所述，其中有机 多孔材料的耐热性大于160℃。
本发明中优选使用的有机气凝胶和干凝胶具有的性能分布首先确 保了所述复合元件提供良好的绝热性能，其次，凭借稳定性，使得复 合元件容易制备。
因此，本发明中尤其可行的是制备具有所需大小和形状的绝热芯， 然后围绕绝热芯构造所述型材。这就避免了需要制备所述绝热材料然 后插入空心型材的复杂步骤。
绝热芯通常可具有对本领域普通技术人员来说似乎适用于所需施 用的任何需要的形状。所述绝热芯的横截面可为圆形的和/或多边形的。 该芯的形状还可为均匀的或非均匀的，以及例如其可具有开孔、槽、 脊等，并且这些切削作用可平行或垂直于制备方向进行。
绝热芯的大小通常为5至250mm，优选10至150mm，特别优选 15至100mm，具体为20至80mm，并且在不规则形状的芯的情况下， 这些尺寸描述了在任何方向上的最大距离。
在一个优选的实施方案中，本发明制备的复合元件确切地包括一 种由有机多孔材料制成的绝热芯。在本发明中，复合元件也可以具有 两个、三个或四个由有机多孔材料制成的芯。当本发明制备的复合元 件中存在两个、三个或四个芯时，这些芯可具有相同或不同的形状。 在本发明中，复合元件也可以具有至少一种由有机多孔材料制成的绝 热芯和至少一种由其他材料(例如聚氨酯泡沫)制成的其他绝热芯。
本发明的复合元件包括一种型材，其中该型材原则上由任何可能 的合适的材料组成，特别是由热塑可加工性材料组成，或者由铝组成。
所述型材在某种程度上或完全(优选完全)包围所述绝热芯。在 一个优选的实施方案中，所述型材还包括附着在芯上的嵌条。
型材本身或型材和任何属于型材的嵌条的厚度一般为1至20mm， 优选2至15mm，特别优选3至10mm，并且此处的型材和嵌条可具有 相同或不同的厚度。在一个优选的实施方案中，在型材不同位点处的 外罩或嵌条具有不同的厚度；这些厚度在纵向上相同但是在横向上可 变化。例如这取决于该型材的形状，其反过来取决于后续的使用。
本发明制备的复合元件的型材优选包括至少一种热塑材料。合适 的热塑材料本身为本领域普通技术人员已知并且例如为选自下述材料 的那些：聚烯烃，例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物(ABS)、聚甲基 甲基丙烯酸酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯 (PS)或聚氯乙烯(PVC)；缩聚物，比如聚酰胺(PA)如PA6或 PA6,6、聚乳酸酯(polylactate，PLA)、聚碳酸酯(PC)、聚酯例如聚 对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；聚醚醚酮(PEEK)；聚加合物，比如热 塑性聚氨酯、木塑性复合物及其混合物。在一个特别优选的实施方案 中，本发明制备的该型材的外罩包括聚氯乙烯(PVC)。聚氯乙烯(PVC) 及其通过氯乙烯的聚合的制备本身对于本领域普通技术人员是已知的。
因此，本发明的一个优选的实施方案提供了一种复合元件，所述 复合元件如上所述包括型材和至少在某种程度上被型材包围的芯，其 中该型材由聚氯乙烯或铝组成。
本发明的一个特别优选的实施方案提供了一种包括型材和至少在 某种程度上被该型材包围的绝热芯的复合元件，如上所述，其中所述 型材由聚氯乙烯组成。
在一个优选的实施方案中，所述型材包括一种熔点低于220℃的 热塑材料。
针对本发明的目的，本发明的复合元件可以用各种方式制备，例 如连续制备或分批制备，本发明优选连续制备。
针对本发明的目的，原则上许多方法可以用以制备本发明的复合 元件，只要它们保证绝热芯可精确地被引入型材中。
此处优选的是型材围绕绝热芯构造。这简化了本发明的复合元件 的制备方法，因为这促进了型材内空心结构的成型，因为绝热芯规定 了空心结构的形状。
因此，本发明还提供了一种用于制备一种包括型材和至少在某种 程度上被型材包围的绝热芯的复合元件的连续方法，其中所述绝热芯 由有机多孔材料组成，所述有机多孔材料根据DIN 12667测定的热导 率的范围为从13至30mW/m*K，根据DIN 53421测定的抗压强度为 大于0.20N/mm2，其中所述型材围绕绝热芯构造。
因此，在本发明中绝热芯可以制备成所需形状并储存，并且随后 再进行加工。
此处的型材可以用各种不同的方式构造，例如借助挤出机，特别 优选借助环形挤出机。
因此，本发明的一个优选的实施方案提供了制备一种包括型材和 至少在某种程度上被型材包围的绝热芯的复合元件的方法，如上所述， 其中该型材借助环形挤出机围绕绝热芯连续构造。
本发明一个其他的实施方案也提供了一种用于制备一种包括型材 和至少在某种程度上被型材包围的绝热芯的复合元件的方法，如上所 述，其中该型材围绕绝热芯由多个部件构造。
例如，在本发明中，此处所述型材可以围绕绝热芯由多个预成型 件构造，但是同样可以对部件预成型，插入绝热芯，然后例如借助使 型材闭合。
如果所述型材由多个围绕绝热芯的预成型部件构造，则该型材的 各个部件可以用不同方式彼此连接，例如通过粘接或通过焊接或通过 推入-配合连接(push-fit connections)(“裁剪”)。
因此，所述型材可从热塑性可加工材料构造，例如聚氯乙烯。
因此，本发明一个优选的实施方案提供了制备一种包括型材和至 少在某种程度上被型材包围的绝热芯的复合元件的方法，如上所述， 其中该型材由聚氯乙烯组成。
在本发明中，复合元件优选借助环形挤出机制备。此处该方法包 括将绝热芯引入至附带用于制备环形型材的挤出模的挤出机中，从而 将绝热芯装入由至少一种热塑材料制成的型材中并因此得到复合元件。
此处绝热芯被引入一个带有可复制型材形状的冲模的挤出机中。 然后意在形成外罩的热塑性材料以熔融的形式施加到挤出机内的核上。 本发明中使用的此挤出机的实施方案是本技术领域中普通技术人员所 熟知的并例如记载于WO 2009/098068。
本发明的方法优选在型材的热塑性材料熔融的温度下进行，例如 从100至220℃，特别优选从130至190℃。
在挤出机的下游的热塑性材料的固化温度优选例如从25至180℃， 优选从50至150℃。
热塑材料的挤出本身对于本技术领域的普通技术人员是已知的并 记载于例如"Einführung in die Kunststoffverarbeitung"[塑料加工的 说明(Introduction to plastics processing)]，第五版，2006年9月； 87-180页；Walter Michaeli；Hanser Fachbuchverlag。
如果在本发明中将加强件引入至型材中，当被引入挤出机时，这 种加强件可具有其最后的形状，例如带状。在第二实施方案中，该加 强件在挤出机中与型材的外罩同时挤出。为此，该加强件的材料优选 借助挤出机以熔融状态引入。
在一个优选的实施方案中，加强件的尺寸取决于型材的尺寸并可 最大化该加强型材的稳定性。这样设计加强件是为了减少或至少不增 加型材内的热传输，例如在窗框或门框中。
在本发明中，型材也可以围绕绝热芯间断地构造，例如由多个预 成型部件构造；该型材的各个部件可以用不同方式彼此连接，例如通 过粘接或通过焊接或通过推入-配合连接(“裁剪”)。
针对本发明的目的，在一个可替代方法中，也可以首先制备完整 的型材，然后将绝热芯插入至预成型的空心腔中。在此实施方案中， 型材未围绕绝热芯构造。
在此种替代的方法中，可使用任何常规方法将绝热芯引入至型材 中，例如使用抽吸插入或压力插入，优选使用压力插入。
因此本发明的一个替代实施方案也提供了一种制备包括型材和至 少在某种程度上被型材包围的绝热芯的复合元件的方法，其中绝热芯 由有机多孔材料组成，该有机多孔材料根据DIN 12667测定的热导率 范围为从13至30mW/m*K，并且根据DIN 53421测定的抗压强度大 于0.20N/mm2；其中使用压力将绝热芯插入型材中。
本发明的复合元件对于相同的绝热厚度具有低的热导率，因而这 使得它们适合用于建筑构件，例如用于窗或门。
因此建筑物外壳的单独的建筑部件(墙、窗)可以符合U值限度 (U值＝热转移系数，单位W/m2*K)，其中这些部件提供良好的绝 热性。
因此，本发明还提供了有机多孔材料作为绝热材料在型材中的用 途，所述有机多孔材料根据DIN 12667测定的热导率范围为从13至 30mW/m*K，并且根据DIN 53421测定的抗压强度大于0.20N/mm2。
因此，本发明的一个优选的实施方案提供了有机多孔材料作为绝 热材料在型材中的用途，如上所述，其中该型材被用于制备窗、门、 冰箱和卧式冷冻柜或用作立面建筑的构件
本发明的另一实施方案也提供了本发明的复合元件或通过本发明 的方法得到的复合元件用于制备窗、门、冰箱和卧式冷冻柜或用作立 面建筑的构件的用途。
本发明的复合元件适合用于各种建筑构件的建造，例如窗户。
因此，具体而言，本发明的另一个实施方案也提供一种包括一种 复合元件的窗户，所述复合元件包括型材和至少在某种程度上被型材 包围的绝热芯，其中绝热芯由有机多孔材料组成，该有机多孔材料根 据DIN 12667测定的热导率范围为从13至30mW/m*K，并且根据DIN 53421测定的抗压强度大于0.20N/mm2。
下面列出了本发明的实施方案的实例，但是不限制本发明。具体而言， 本发明也包括从下述从属项得到并由此形成组合的实施方案。
1.一种包括型材和至少在某种程度上被型材包围的绝热芯的复合 元件，其中绝热芯由有机多孔材料组成，所述有机多孔材料根据DIN 12667测定的热导率范围为从13至30mW/m*K，并且根据DIN 53421 测定的抗压强度大于0.20N/mm2。
2.根据实施方案1所述的复合元件，其中有机多孔材料为选自有 机干凝胶和有机气凝胶中的一种及其两种以上的结合。
3.根据实施方案1或2所述的复合元件，其中有机多孔材料为选 自下述材料的一种：基于聚氨酯、聚异氰脲酸酯或聚脲的有机干凝胶； 基于聚氨酯、聚异氰脲酸酯或聚脲的有机气凝胶；及其两种以上的结 合。
4.根据实施方案1至3任一项所述的复合元件，其中有机多孔材 料的密度范围为从70至300kg/m3。
5.根据实施方案1至4任一项所述的复合元件，其中有机多孔材 料的耐热性大于160℃。
6.根据实施方案1至5任一项所述的复合元件，其中型材由聚氯 乙烯或铝组成。
7.一种制备复合元件的连续方法，所述复合元件包括型材和至少 在某种程度上被型材包围的绝热芯，其中绝热芯由有机多孔材料组成， 该有机多孔材料根据DIN 12667测定的热导率范围为从13至 30mW/m*K，并且根据DIN 53421测定的抗压强度大于0.20N/mm2， 其中所述型材围绕绝热芯构造。
8.根据实施方案7所述的方法，其中所述型材借助环形挤出机围 绕绝热芯连续地构造。
9.根据实施方案7所述的方法，其中所述型材由多个围绕绝热芯 的部件构造。
10.根据实施方案7至9任一项所述的方法，其中所述型材由聚氯 乙烯组成。
11.有机多孔材料作为绝热材料在型材中的用途，所述有机多孔材 料根据DIN 12667测定的热导率范围为从13至30mW/m*K，并且根 据DIN 53421测定的抗压强度大于0.20N/mm2。
12.根据实施方案11的用途，其中所述型材被用于制备窗、门、 冰箱和卧式冷冻柜，或用作立面建筑的构件。
13.根据实施方案1至6任一项所述的复合元件或者通过根据实施 方案7至10任一项所述的方法得到的复合元件用于制备窗、门、冰箱 和卧式冷冻柜或用作立面建筑的构件的用途。
14.一种包括型材和至少在某种程度上被型材包围的绝热芯的复合 元件，其中绝热芯由有机多孔材料组成，该有机多孔材料根据DIN 12667测定的热导率范围为从13至30mW/m*K，并且根据DIN 53421 测定的抗压强度大于0.20N/mm2，并且该有机多孔材料为一种选自有 机干凝胶、有机气凝胶及其两种以上结合的材料。
15.一种包括型材和至少在某种程度上被型材包围的绝热芯的复 合元件，其中绝热芯由有机多孔材料组成，该有机多孔材料根据DIN 12667测定的热导率范围为从13至30mW/m*K，并且根据DIN 53421 测定的抗压强度大于0.20N/mm2，并且该有机多孔材料为选自下述材 料的一种：基于聚氨酯、聚异氰脲酸酯或聚脲的有机干凝胶；基于聚 氨酯、聚异氰脲酸酯或聚脲的有机气凝胶；及其两种以上的结合。
16.一种包括型材和至少在某种程度上被型材包围的绝热芯的复合 元件，其中绝热芯由有机多孔材料组成，该有机多孔材料根据DIN 12667测定的热导率范围为从13至30mW/m*K，并且根据DIN 53421 测定的抗压强度大于0.20N/mm2，并且该有机多孔材料为选自下述材 料的一种：基于聚氨酯、聚异氰脲酸酯或聚脲的有机干凝胶；基于聚 氨酯、聚异氰脲酸酯或聚脲的有机气凝胶；及其两种以上的结合。其 中该有机多孔材料的密度范围为70至300kg/m3。
17.一种包括型材和至少在某种程度上被型材包围的绝热芯的复 合元件，其中绝热芯由有机多孔材料组成，该有机多孔材料根据DIN 12667测定的热导率范围为从13至30mW/m*K，并且根据DIN 53421 测定的抗压强度大于0.20N/mm2，并且该有机多孔材料为选自下述材 料的一种：基于聚氨酯、聚异氰脲酸酯或聚脲的有机干凝胶；基于聚 氨酯、聚异氰脲酸酯或聚脲的有机气凝胶；及其两种以上的结合，其 中该有机多孔材料的耐热性大于160℃。
18.根据实施方案17所述的复合元件，其中该型材由聚氯乙烯或 铝组成。
19.一种包括型材和至少在某种程度上被型材包围的绝热芯的复合 元件，其中绝热芯由有机多孔材料组成，该有机多孔材料根据DIN 12667测定的热导率范围为从13至30mW/m*K，并且根据DIN 53421 测定的抗压强度大于0.20N/mm2，并且该有机多孔材料为选自下述材 料的一种：基于聚氨酯、聚异氰脲酸酯或聚脲的有机干凝胶；基于聚 氨酯、聚异氰脲酸酯或聚脲的有机气凝胶；及其两种以上的结合，并 且其中该型材由聚氯乙烯或铝组成。
20.一种制备复合元件的连续方法，所述复合元件包括型材和至少 在某种程度上被型材包围的绝热芯，其中绝热芯由有机多孔材料组成， 该有机多孔材料根据DIN 12667测定的热导率范围为从13至 30mW/m*K，并且根据DIN 53421测定的抗压强度大于0.20N/mm2， 其中所述型材借助环形挤出机围绕绝热芯连续地构造。
21.一种制备复合元件的连续方法，所述复合元件包括型材和至少 在某种程度上被型材包围的绝热芯，其中绝热芯由有机多孔材料组成， 该有机多孔材料根据DIN 12667测定的热导率范围为从13至 30mW/m*K，并且根据DIN 53421测定的抗压强度大于0.20N/mm2， 其中所述绝热芯在压力下被插入进型材中。
22.一种包括复合元件的窗户，所述复合元件包括型材和至少在某 种程度上被型材包围的绝热芯，其中绝热芯由有机多孔材料组成，该 有机多孔材料根据DIN 12667测定的热导率范围为从13至 30mW/m*K，并且根据DIN 53421测定的抗压强度大于0.20N/mm2。
23.根据权利要求14至19任一项所述的复合元件或通过根据实施 方案20至22任一项所述的方法得到的复合元件用于制备窗、门、冰 箱和卧式冷冻柜或用作立面建筑的构件的用途。
下述实施例有助于阐明本发明，但是对本发明的主题绝对没有任 何限制性的作用。
实施例
制备实施例：气凝胶
1.原料
使用下述化合物制备凝胶：
组分a1：低聚MDl(![]()
M200)，所述MDI根据 ASTMD5155-96A的NCO含量为30.9g/100g，官能度为3左右，根据DIN 53018在25℃下的黏度为2100mPa.s(下文中为“化合物M200”)。
组分a2：3,3',5,5'-四乙基-4,4'-二氨基二苯基甲烷(下文中为 “MDEA”)
催化剂：丁基二乙醇胺、甲基二乙醇胺
2.制备实施例1
在20℃下，在玻璃烧杯中，在搅拌下将80g化合物M200溶于220g 的2-丁酮中。在第二个玻璃烧杯中，将8g化合物MDEA和8g丁基二醇 胺以及1g水溶于220g的2-丁酮中。将步骤(a)中得到的两种溶液混合。 这得到了低粘度的澄清混合物。将该混合物在室温下静置24小时以发 生硬化。然后将凝胶从玻璃烧杯中取出并在高压灭菌器中通过使用超 临界CO2进行溶剂萃取而干燥。
将凝胶单块从玻璃烧杯中取出并转移至25升的高压灭菌器中。将 >99％的丙酮装入高压灭菌器中以使丙酮完全覆盖凝胶单块，然后将高 压灭菌器密封。此方法可阻止在凝胶单块与超临界CO2接触前凝胶单 块由于有机溶剂的挥发而造成的收缩。将凝胶单块在CO2蒸汽下干燥 24小时。压力(在干燥系统中)为115至120bar；温度为40℃。最后， 在40℃的温度下在约45分钟内以可控的方式将系统内的压力降低至大 气压。打开高压灭菌器，并取出干燥过的凝胶单块。
所得到的多孔材料具有150g/L的密度。
根据DIN EN 12667通过使用购自Hesto(Lambda Control A50)的 防护热板设备测定热导率λ。在10℃下的热导率为20.0mW/m*K。
根据DIN 53292测定的抗张强度为0.87N/mm2。
根据DIN 53292测定的弹性模量为15.3N/mm2。
3.制备实施例2
在20℃下，在玻璃烧杯中，在搅拌下将80g化合物M200溶于220g 的2-丁酮中。在第二个玻璃烧杯中，将8g化合物MDEA和8g丁基二醇 胺以及2g水溶于220g的2-丁酮中。将步骤(a)中得到的两种溶液混合。 这得到了低粘度的澄清混合物。将该混合物在室温下静置24小时以发 生硬化。然后将凝胶从玻璃烧杯中取出并在高压灭菌器中通过使用超 临界CO2进行溶剂萃取而干燥。
将凝胶单块从玻璃烧杯中取出并转移至25升的高压灭菌器中。将 >99％的丙酮装入高压灭菌器中以使丙酮完全覆盖凝胶单块，然后将高 压灭菌器密封。此方法可阻止在凝胶单块与超临界CO2接触前凝胶单 块由于有机溶剂的挥发而造成的收缩。将凝胶单块在CO2蒸汽下干燥 24小时。压力(在干燥系统中)为115至120bar；温度为40℃。最后， 在40℃的温度下在约45分钟内以可控的方式将系统内的压力降低至大 气压。打开高压灭菌器，并取出干燥过的凝胶单块。
所得到的多孔材料具有153g/L的密度。
根据DIN EN 12667通过使用购自Hesto(Lambda Control A50)的 防护热板设备测定热导率λ。在10℃下的热导率为21.0mW/m*K。
根据DIN 53421测定的抗压强度在压缩5.3％时为0.64N/mm2。
弹性模量为31N/mm2。
4.制备实施例3
在20℃下，在玻璃烧杯中，在搅拌下将80g化合物M200溶于250g 的乙酸乙酯中。在第二个玻璃烧杯中，将8g化合物MDEA和8g甲基二 乙醇胺溶于250g的乙酸乙酯中。将步骤(a)中得到的两种溶液混合。 这得到了低粘度的澄清混合物。将该混合物在室温下静置24小时以发 生硬化。然后将凝胶从玻璃烧杯中取出并在高压灭菌器中通过使用超 临界CO2进行溶剂萃取而干燥。
将凝胶单块从玻璃烧杯中取出并转移至25升的高压灭菌器中。将 >99％的丙酮装入高压灭菌器中以使丙酮完全覆盖凝胶单块，然后将高 压灭菌器密封。此方法可阻止在凝胶单块与超临界CO2接触前凝胶单 块由于有机溶剂的挥发而造成的收缩。将凝胶单块在CO2蒸汽下干燥 24小时。压力(在干燥系统中)为115至120bar；温度为40℃。最后， 在40℃的温度下在约45分钟内以可控的方式将系统内的压力降低至大 气压。打开高压灭菌器，并取出干燥过的凝胶单块。
所得到的多孔材料具有110g/L的密度。
根据DIN EN 12667通过使用购自Hesto(Lambda Control A50)的 防护热板设备测定热导率λ。在10℃下的热导率为20.0mW/m*K。
抗压强度在压缩10％时为0.52N/mm2。