气凝胶 - 泡沫体复合材料 相关申请的交叉引用
本申请要求 2010 年 6 月 21 日提交的韩国专利申请 No.10-2010-0058799 的优先 权， 以及根据 35U.S.C.§119 由其产生的所有权益， 其内容全部在此引入作为参考。
技术领域
本公开内容涉及气凝胶 - 泡沫体复合材料。 背景技术 气凝胶是具有纳米尺寸的三维网状结构的微孔材料。 气凝胶可具有绝热和吸声性 质， 并且气凝胶可用于多种不同的应用。 特别地， 气凝胶可有效地应用于冷却设备如冰箱和 冷冻机， 并且可用作航空航天应用中的绝热材料和用于房屋建筑。
气凝胶根据材料可分为无机气凝胶或有机气凝胶。 无机气凝胶的实例是二氧化硅 气凝胶。有机气凝胶其中包括有机连接基团， 并因此可比无机气凝胶更柔性。
通常， 以单块、 膜、 或颗粒形式制造的气凝胶具有高脆性并且可通过小的冲击而崩 溃。
因此， 仍需要改善的气凝胶材料。
发明内容 本公开内容的一个实施方式提供具有优异的机械性质和柔性的气凝胶 - 泡沫体 复合材料。
本公开内容的另一实施方式提供制造所述气凝胶 - 泡沫体复合材料的方法。
根据本公开内容的一个实施方式， 提供气凝胶 - 泡沫体复合材料， 其包括开孔泡 沫体 ； 和置于所述开孔泡沫体中的气凝胶基体聚合物， 其中所述气凝胶 - 泡沫体复合材料 具有约 15 兆帕 (MPa) 或更大、 和特别地约 19MPa 或更大的抗压强度。
所述开孔泡沫体可具有约 90％或更大的孔隙率， 和可包括选自聚氨酯、 聚氯乙烯、 聚碳酸酯、 聚酯、 聚 ( 甲基 ) 丙烯酸甲酯、 聚脲、 聚醚、 聚异氰尿酸酯、 或其组合的聚合物。
所述开孔泡沫体可包括包含碳酸酯基团的聚氨酯泡沫体， 或包括包含碳酸酯基团 的第一结构单元、 包含尿烷基团的第二结构单元、 和包含脲基团的第三结构单元。 所述聚合 物可包括约 5 ～约 30 重量％的量的包含碳酸酯基团的结构单元。
所述气凝胶 - 泡沫体复合材料可具有约 25mW/mK 或更小的热导率。所述气凝胶 基体聚合物包括第一聚合物、 第二聚合物、 第三聚合物、 第四聚合物、 第五聚合物、 第六聚合 物、 第七聚合物、 第八聚合物、 或其组合， 其中
所述第一聚合物为具有至少一个羟基的第一芳基化合物、 第一醛化合物和多元醇 化合物的聚合产物 ；
所述第二聚合物为取代或未取代的二 ( 甲基 ) 丙烯酰胺、 取代或未取代的三 ( 甲 基 ) 丙烯酰胺、 或其组合的聚合产物 ；
所述第三聚合物为取代或未取代的烷基纤维素化合物与取代或未取代的二异氰 酸酯化合物的交联产物 ；
所述第四聚合物为包括至少两个羟基的第二芳基化合物、 包括至少两个氨基的胺 化合物和第二醛化合物的苯并
嗪聚合产物 ；所述第五聚合物为下列的聚合产物 ： 包括至少两个羟基和至少两个通过连接物彼 此连接的芳基的第三芳基化合物、 包括至少两个羟基和至少两个彼此稠合的芳基的第四芳 基化合物或其组合， 和羟基取代苯， 及第三醛化合物 ；
所述第六聚合物为取代或未取代的马来酰亚胺化合物和与取代或未取代的马来 酰亚胺化合物反应性的具有至少两个双键的化合物的聚合产物 ；
所述第七聚合物为下列的聚合产物 ： 包括至少两个不饱和官能团的芳族化合物， 和与所述至少两个不饱和官能团反应性的包括至少两个 ( 甲基 ) 丙烯酰基基团的单体 ； 和 任选地
所述第八聚合物为第二羟基取代苯和第四醛化合物的聚合产物。
根据本公开内容的另一实施方式， 提供气凝胶 - 泡沫体复合材料， 其包括开孔 泡沫体和置于所述开孔泡沫体中的气凝胶基体， 其中所述开孔泡沫体为包括碳酸酯基团 (-OC(O)O-) 的聚氨酯泡沫体。
还公开制备气凝胶泡沫体复合材料的方法， 所述方法包括 ：
提供开孔泡沫体 ；
将用于气凝胶基体聚合物的组合物置于所述开孔泡沫体中 ；
使所述用于气凝胶基体聚合物的组合物聚合以制备湿凝胶 ； 和
使所述凝胶干燥，
其中所述气凝胶基体聚合物包括第一聚合物、 第二聚合物、 第三聚合物、 第四聚合 物、 第五聚合物、 第六聚合物、 第七聚合物、 和任选的第八聚合物、 或其组合， 其中
所述第一聚合物为下列的聚合产物 ：
包括至少一个羟基的第一芳基化合物，
第一醛化合物， 和
多元醇化合物 ；
所述第二聚合物为取代或未取代的二 ( 甲基 ) 丙烯酰胺、 取代或未取代的三 ( 甲 基 ) 丙烯酰胺、 或其组合的聚合产物 ；
所述第三聚合物为取代或未取代的烷基纤维素化合物与取代或未取代的二异氰 酸酯化合物的交联产物 ；
所述第四聚合物为下列的聚苯并嗪聚合产物 ：包括至少两个羟基的第二芳基化合物， 包括至少两个氨基的胺化合物， 和 第二醛化合物 ； 所述第五聚合物为下列的聚合产物 ： 包括至少两个羟基和至少两个通过连接物彼此连接的芳基的第三芳基化合物、 包括至少两个羟基和至少两个彼此稠合的芳基的第四芳基化合物， 或其组合， 羟基取代苯， 和第三醛化合物 ； 所述第六聚合物为下列的聚合产物 ： 取代或未取代的马来酰亚胺化合物， 和 与取代或未取代的马来酰亚胺化合物反应性的具有至少两个双键的化合物 ； 所述第七聚合物为下列的聚合产物 ： 包括至少两个不饱和官能团的芳族化合物， 和 与所述至少两个不饱和官能团反应性的包括至少两个 ( 甲基 ) 丙烯酰基基团的单 任选的第八聚合物为下列的聚合产物 ： 第二羟基取代苯， 和 第四醛化合物。体； 和
附图说明 通过参考附图进一步详细描述其示例性实施方式， 本公开内容的以上和其它实施 方式、 优点和特征将变得更明晰， 其中 ：
图 1 是显示制造气凝胶的方法的实施方式的图。具体实施方式
在下文中在以下详细描述中并参考附图将更充分地描述本公开内容， 其中公开了 本公开内容的一些但不是全部实施方式。然而， 本公开内容可以许多不同的形式体现并且 不解释为限于本文所述的示例性实施方式 ； 相反， 提供这些实施方式使得本公开内容彻底 和完整， 并且将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。相同的附图标记和变量始终表 示相同的元件。
本文中使用的术语仅为了描述具体实施方式的目的， 并不意在是限制性的。如本 文中使用的单数形式 “一个” 、 “一种” 和 “该” 也意在包括复数形式， 除非上下文中另外清楚 地说明。进一步理解， 术语 “包括” 和/或 “包含” 或 “含有” 当在本说明书中使用时表示存 在所述特征、 区域、 整体、 步骤、 操作、 元件和 / 或组分， 但是不排除存在或添加一种或多种 其它的特征、 区域、 整体、 步骤、 操作、 元件、 组分和 / 或其集合。
除非另有说明， 本文中使用的所有的术语 ( 包括技术和科学术语 ) 具有与本发明 所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。
如本文中使用的 “取代” 表示用一个或多个取代基 ( 例如 1 ～ 4 个取代基 ) 而不是 氢原子代替化合物中的一个或多个氢 ( 例如， 1、 2、 3、 4、 5 或 6 个氢 )， 所述取代基独立地选 自 C1 ～ C30 烷基、 C2 ～ C30 炔基、 C6 ～ C30 芳基、 C7 ～ C30 烷基芳基 ( 例如， 4- 甲基亚苯 基 )、 C1 ～ C4 烷氧基 ( 例如， -OCH3 基团 )、 C1 ～ C30 杂烷基、 C3 ～ C30 杂烷基芳基、 C3 ～ C30 环烷基、 C3 ～ C15 环烯基、 C6 ～ C30 环炔基、 C2 ～ C30 杂环烷基、 卤素 (F、 Cl、 Br 或 I)、 羟基 (-OH)、 C1 ～ C15 烷氧基、 硝基 (-NO2)、 氰基 (-CN)、 氨基 (-NH2)、 叠氮基 (-N3)、 脒基 (-C( ＝ NH)NH2)、 肼基 (-NHNH2)、 亚联氨基 ( ＝ NNH2)、 醛基 (-C( ＝ O)H)、 氨基甲酰基 (-C(O) NH2)、 硫醇基 (-SH)、 羧酸 C1 ～ C6 烷基酯基团 (-C( ＝ O)OR， 其中 R 为 C1 ～ C6 烷基 )、 羧 基 (-C( ＝ O)OH)、 其中 M 为有机或无机阳离子的羧酸盐 (-C( ＝ O)OM)、 磺酸基团 (-SO3H)、磺酸一元盐 (-SO3M， 其中 M 为有机或无机阳离子 )、 膦酸基团 (-PO3H2)、 膦酸一元或二元盐 (-PO3MH 或 -PO3M2， 其中 M 为有机或无机阳离子 )、 或其组合。
“烃” 表示具有至少一个碳原子和至少一个氢原子的有机化合物， 其任选地被所述 的一个或多个取代基取代。
“烷基” 表示具有所指示的碳原子数并具有一价的直链或支链的饱和脂族烃， 其任 选地被所述的一个或多个取代基取代。除非另有说明， 术语 “烷基” 是指 C1 ～ C30 直链或 支链烷基。
“亚烷基” 表示具有二价或更高价的直链或支链的饱和脂族烃基团， 其任选地被所 述的一个或多个取代基取代， ( 例如， 亚甲基 (-CH2-) 或亚丙基 (-(CH2)3-))。 除非另有说明， 术语 “亚烷基” 是指 C1 ～ C30 直链或支链亚烷基。
“烯基” 表示包括至少一个碳 - 碳双键且具有一价的直链或支链烃基团， 其任选地 被所述的一个或多个取代基取代。
“亚烯基” 表示具有二价或更高价的直链或支链烃基团， 其任选地被所述的一个或 多个取代基取代， 并且具有至少一个碳 - 碳双键， ( 例如， 亚乙烯基 (-HC ＝ CH-))。
“炔基” 表示具有至少一个碳 - 碳三键、 具有所指示的碳原子数且具有一价的直链 或支链烃基团 ( 例如， 乙炔基 )， 其任选地被所述的一个或多个取代基取代。
“亚炔基” 表示具有二价或更高价的直链或支链脂族烃基团， 其任选地被所述的一 个或多个取代基取代， 其具有一个或多个不饱和碳 - 碳键， 所述不饱和碳 - 碳键的至少一个 为三键， ( 例如， 亚乙炔基 )。
“芳基” 表示其中所有的环成员为碳并且至少一个环为芳族的环状基团， 所述基团 具有所指示的碳原子数， 其任选地被所述的一个或多个取代基取代， 并且具有一价， 条件是 不超过芳基的化合价。 可存在超过一个环， 和任何额外的环可独立地为芳族、 饱和或部分不 饱和的， 并且如果存在多个环， 其可为稠合的、 悬垂的、 螺环的或其组合。除非另有说明， 术 语 “芳基” 是指 C6 ～ C40 芳基。
“亚芳基” 是指具有二价或更高价的基团， 其通过从芳基的一个或多个环除去一个 或多个氢原子形成， 并且其任选地被所述的一个或多个取代基取代， 其中可从相同或不同 的环除去氢原子， ( 例如， 亚苯基或亚萘基 )。
“烷基芳基” 表示与连接到化合物的取代或未取代的芳基共价连接的烷基， 其任选 地被所述的一个或多个取代基取代， 并具有一价。
“烷基亚芳基” 表示与连接到化合物的取代或未取代的二价芳基共价连接的烷基， 其任选地被所述的一个或多个取代基取代。
“芳基烷基” 表示与连接到化合物的烷基共价连接的芳基 ( 例如， 苄基为 C7 芳基烷 基 )， 其任选地被所述的一个或多个取代基取代， 并具有一价。 “芳基亚烷基” 表示与连接到 化合物的亚烷基共价连接的芳基， 其任选地被所述的一个或多个取代基取代。
“芳基亚烷基芳基” 表示与连接到化合物的芳基共价连接的亚烷基共价连接的芳 基， 其任选地被所述的一个或多个取代基取代， 并具有一价。
“芳基亚烷基亚芳基亚烷基” 是指与共价连接到化合物的亚烷基共价连接的亚芳 基共价连接的亚烷基共价连接的芳基， 其任选地被所述的一个或多个取代基取代， 并具有 二价或更高价。“环烷基” 表示包括一个或多个其中所有的环成员为碳的饱和环的基团， 如环丙 基、 环丁基、 环戊基、 环己基、 环庚基、 环辛基、 金刚烷基， 并且具有一价， 其任选地被所述的 一个或多个取代基取代。环烷基不包括芳环或杂环。当指示碳原子数 ( 例如， C3 ～ C15 环 烷基 ) 时， 该数表示在一个或多个环中存在的环成员的数量。
“环烯基” 表示具有一个或多个环和在环中一个或多个碳 - 碳双键的基团， 其中所 有的环成员为碳， ( 例如， 环戊烯基和环己烯基 )， 其任选地被所述的一个或多个取代基取 代。
“环炔基” 表示具有至少一个碳 - 碳三键的稳定的脂族单环或多环基团， 其中所有 的环成员为碳， ( 例如， 环己炔基 )， 其任选地被所述的一个或多个取代基取代， 并且具有一 价。
“亚环烷基” 表示具有至少二价的基团， 其通过从环烷基的一个或多个环上除去一 个或多个氢原子而形成并且其任选地被所述的一个或多个取代基取代。
“亚环烯基” 表示具有至少二价且具有至少一个碳 - 碳双键的稳定的脂族单环或 多环基团， 其包括连接或桥连在一起的一个或多个环， 并且其任选地被所述的一个或多个 取代基取代。 除非另有说明， 亚环烯基可在任意所需的碳原子处连接， 条件是获得稳定的结 构。如果亚环烯基被取代， 则这可在任意碳原子处为这样， 条件也是获得稳定的结构。其实 例为亚环戊烯基、 亚环己烯基、 亚环庚烯基、 亚环辛烯基、 亚环壬烯基、 亚环癸烯基、 亚降冰 片烯基、 2- 甲基亚环戊烯基、 2- 甲基亚环辛烯基。
“亚环炔基” 表示具有至少二价和至少一个碳 - 碳三键的稳定的单环或多环基团， 其可包括一个或多个稠合或桥连的环， 并且其任选地被所述的一个或多个取代基取代。代 表性的亚环炔基包括亚环辛炔基、 亚环壬炔基、 亚环癸炔基、 2- 甲基亚环辛炔基等。
当没有另外提供定义时， 术语 “氨基” 是指具有通式 -NR′ R″的基团， 其中， 除非 另有说明， R′和 R″各自独立地为氢、 C1 ～ C30 烷基、 C3 ～ C30 环烷基、 C2 ～ C30 杂环烷 基、 C6 ～ C30 芳基、 或 C2 ～ C30 杂芳基。
“酰胺” 基表示式 -C(O)-N(Rx)(Ry) 或 -N(Ry)-C(O)-Rx 的基团， 其中 Rx 为 C1 ～ C10 烷基、 C2-C10 烯基、 C2 ～ C10 炔基、 C3 ～ C8 环烷基、 或 C6 ～ C12 芳基 ； 和 Ry 为氢或对 于 Rx 所列基团的任一种。
“烷氧基” 是指经由氧连接的烷基 ( 即， 烷基 -O-)， 例如甲氧基、 乙氧基和仲丁氧 基。
前缀 “杂” 表示基团或化合物包括的至少一个环成员为杂原子或含杂原子的基团 ( 例如， 1 ～ 3 个杂原子 )， 所述杂原子各自独立地选自 N、 O、 S、 P 或 SiRaRb， Ra 和 Rb 各自独 立地为氢或 C1-C7 烷基。
“多元醇” 表示具有两个或超过两个羟基的化合物。多元醇的实例包括乙二醇、 丙 二醇和 1， 6- 己二醇。
如本文中使用的 “其组合” 是指包括所提到的成分、 组分、 化合物、 或元素的至少两 种与任选的相同类型的成分、 组分、 化合物或元素的一种或多种的组合。
符号 “*” 表示与另一基团的连接点。
“气凝胶” 可包括 ambigel( 即环境干燥的气凝胶 )、 干凝胶、 冻凝胶 (cryogel) 等。
( 甲基 ) 丙烯酰氧基团包括丙烯酰氧基团 (H2C ＝ CH-C( ＝ O)O-) 或甲基丙烯酰氧基团 (H2C ＝ C(CH3)-C( ＝ O)O-)， ( 甲基 ) 丙烯酰基包括丙烯酰基 (H2C ＝ CH-C( ＝ O)-) 或 甲基丙烯酰基 (H2C ＝ C(CH3)-C( ＝ O)-)， 且 N-( 甲基 ) 丙烯酰胺基包括 N- 丙烯酰胺基 (H2C ＝ CH-C( ＝ O)N(Rx)-) 和 N- 甲基丙烯酰胺基 ((H2C ＝ C(CH3)-C( ＝ O)-N(Rx)-)， 其中 Rx 为 C1 ～ C10 烷基或 C6 ～ C12 芳基。在下文中， 公开根据实施方式的气凝胶 - 泡沫体复合材 料。
根据实施方式， 气凝胶 - 泡沫体复合材料包括开孔泡沫体和置于该开孔泡沫体中 的气凝胶基体聚合物。所述气凝胶 - 泡沫体复合材料具有约 15 兆帕 (MPa) 或更大、 特别地 约 19MPa 或更大、 更特别地约 15- 约 80MPa、 和还更特别地约 30MPa 或更大的抗压强度。
本文中使用的术语 “抗压强度” 可指当气凝胶 - 泡沫体复合材料被垂直或水平地 压缩 10％时所施加的强度。 所述压缩可根据 ASTM D-1621、 JIS A-9514 或 KS M-3809 测量。
所述气凝胶 - 泡沫体复合材料可具有约 1 ～约 500 纳米 (nm)， 具体地 2 ～约 250nm， 更具体地 4 ～约 125nm， 或者约 1 ～约 50nm 的平均孔径， 且可具有约 80 ～约 99％， 具体地约 90 ～约 96％， 更具体地约 92 ～约 94％的孔隙率， 基于所述气凝胶 - 泡沫体复合 材料的总体积。所述气凝胶 - 泡沫体复合材料可具有约 400 平方米 / 克 (m2/g) 或更大， 具 2 2 2 体地约 200 ～约 800m /g， 更具体地约 250 ～约 750m /g， 或者约 300 ～约 700m /g 的比表面 积。所述气凝胶 - 泡沫体复合材料可具有约 0.3 克 / 立方厘米 (g/cm3) 或更小， 具体地约 3 3 0.05 ～约 0.25g/cm ， 更具体地约 0.1 ～约 0.20g/cm 的密度。此外， 所述气凝胶 - 泡沫体 复合材料可具有约 25％或更小， 具体地约 1 ～约 20％， 更具体地约 2 ～约 15％的线性收缩， 基于湿凝胶的总体积。
不希望受理论限制， 据信包括置于开孔泡沫体中的气凝胶基体聚合物的气凝 胶 - 泡沫体复合材料可保持选定的孔径， 并且由于期望的机械性质和柔性可提供高的比表 面积和绝热性质， 在它们的制造过程中可基本上或有效地防止孔的崩溃。
所述气凝胶基体聚合物可包括 ： 第一聚合物， 其为第一单体、 第二单体和第三单体 的聚合产物， 所述第一单体为包括至少一个羟基的第一芳基化合物， 所述第二单体为醛化 合物， 所述第三单体为多元醇化合物 ； 第二聚合物， 其为包括取代或未取代的二 ( 甲基 ) 丙 烯酰胺、 取代或未取代的三 ( 甲基 ) 丙烯酰胺、 或其组合的单体的聚合产物 ； 第三聚合物， 其 为取代或未取代的烷基纤维素化合物和取代或未取代的二异氰酸酯化合物 ( 例如取代或 未取代的亚烷基二苯基二异氰酸酯化合物 ) 的交联产物 ； 第四聚合物， 其为包括至少两个 和第二醛化合物的含有苯并 羟基的第二芳基化合物、 包括至少两个氨基的胺化合物、 嗪 部分的聚苯并恶嗪聚合产物 ； 第五聚合物， 其为第一单体、 第二单体和第三醛化合物的聚合 产物， 所述第一单体包括包含至少两个羟基和至少两个通过连接物彼此连接的芳基的第三 芳基化合物、 包含至少两个羟基和至少两个彼此稠合的芳基的第四芳基化合物、 或其组合， 所述第二单体包括羟基取代苯 ； 第六聚合物， 其为下列的聚合产物 ： 取代或未取代的马来 酰亚胺化合物， 和与取代或未取代的马来酰亚胺化合物反应性的具有至少两个双键的化合 物； 第七聚合物， 其为下列的聚合产物 ： 包括包含至少两个不饱和官能团的芳族化合物的 第一单体和与所述至少两个不饱和官能团反应性的包括至少两个 ( 甲基 ) 丙烯酰基基团的 单体。
开孔泡沫体包括三维连接的孔。所述孔可具有约 1 ～约 1000 微米 (μm)， 具体 地约 100 ～约 1000μm， 更具体地约 150 ～约 300μm， 或者约 400 微米或更小的孔径 ( 例如， 平均最大孔尺寸 )。所述孔可具有约 90％或更大， 具体地约 80％～约 98％， 更具体地约 3 90％～约 96％的孔隙率。开孔泡沫体可具有约 0.03 克 / 立方厘米 (g/cm ) 或更少， 具体地 3 3 约 0.03 ～约 0.001g/cm ， 更具体地约 0.01 ～约 0.002g/cm ， 或者约 0.01 ～约 0.001g/cm3 的密度。当开孔泡沫体具有上述范围内的孔隙率和密度时， 气凝胶 - 泡沫体复合材料的机 械强度和柔性可适合于所需应用。
开孔泡沫体包括聚合物。所述聚合物可为
聚烯烃， 例如单烯烃或双烯烃的均聚物或共聚物， 例如聚丙烯 (“PP” ) 或聚乙烯 ( “PE” )， 其可任选地交联并且可为例如高密度聚乙烯 ( “HDPE” )、 低密度聚乙烯 ( “LDPE” )、 线型低密度聚乙烯 (“LLDPE” )、 支化低密度聚乙烯 (“BLDPE” )， 环烯烃例如环戊烯或降冰 片烯的聚合物， 聚苯乙烯如高冲击聚苯乙烯 (“HIPS” )；
衍生自 α， β- 不饱和酸的聚合物， 其通过使在相对于所述酸官能团的 α 和 β 位 置处的不饱和键聚合获得， 例如聚丙烯酸酯、 聚甲基丙烯酸酯、 聚丙烯腈、 聚丙烯酰胺、 或用 丙烯酸丁酯聚酰胺冲击改性的聚甲基丙烯酸甲酯 ；
衍生自不饱和醇和胺或者其酰基衍生物或缩醛的聚合物， 例如聚乙烯醇、 聚乙酸 乙烯酯、 聚硬脂酸乙烯酯、 聚苯甲酸乙烯酯、 聚马来酸乙烯酯、 聚乙烯醇缩丁醛、 聚邻苯二甲 酸烯丙酯或聚烯丙基蜜胺、 聚脲、 聚酰亚胺、 聚酰胺 - 酰亚胺、 或聚苯并咪唑 ；
聚酯， 即二羧酸如邻苯二甲酸、 间苯二甲酸或对苯二甲酸和双官能或多官能醇如 乙二醇、 丙二醇、 或其它二醇或者衍生自烷烃的多元醇的聚合产物， 例如聚对苯二甲酸乙二 醇酯 (“PET” ) 或聚对苯二甲酸丁二醇酯 (“PBT” )、 聚 -1， 4- 二羟甲基环己烷对苯二甲酸 酯或聚羟基苯甲酸酯 ；
衍生自二胺和二羧酸和 / 或多羧酸和 / 或衍生自氨基羧酸或相应的内酰胺的聚酰 胺 (“PA” ) 或共聚酰胺， 例如聚酰胺 4、 6、 6/6、 6/10、 6/9、 6/12、 4/6、 12/12、 11 或 12， 由间二 甲苯二胺和己二酸开始的芳族聚酰胺 ； 或者由六亚甲基二胺和间苯二甲酸和 / 或对苯二甲 酸制备且没有弹性体作为改性剂的聚酰胺， 例如聚 -2， 4， 4- 三甲基六亚甲基对苯二甲酰胺 或聚间亚苯基间苯二甲酰胺 ；
聚碳酸酯 ；
衍生自羟基封端的聚醚和 / 或聚酯和脂族或芳族多异氰酸酯的聚氨酯 (“PUR” )、 及其前体 ；
聚 醚， 即 环 状 醚 的 聚 合 产 物， 例 如 聚 亚 烷 基 二 醇、 聚 氧 化 乙 烯、 聚氧化丙烯 (“PPO” )、 聚缩醛、 或聚醚砜，
含卤素的聚合物， 例如聚氯丁二烯， 氯化橡胶， 氯化或磺基氯化聚乙烯， 乙烯和氯 化乙烯的共聚物， 表氯醇均聚物， 或含卤素乙烯基化合物的聚合物例如聚氯乙烯 (“PVC” )、 聚偏氯乙烯、 聚氟乙烯或聚偏氟乙烯 ；
硅酮 ； 或
天然聚合物如纤维素、 明胶及其已经以聚合物 - 同系物方式化学改性的衍生物例 如醋酸纤维素、 丙酸纤维素、 或丁酸纤维素、 或者纤维素醚如甲基纤维素或松香。
可使用包括上述聚合物的至少两种的组合。
在实施方式中， 开孔泡沫体可包括聚氨酯、 聚氯乙烯、 聚碳酸酯、 聚酯、 聚 ( 甲基 ) 丙烯酸甲酯、 聚脲、 聚醚、 聚异氰尿酸酯、 或其组合。开孔泡沫体可通过在发泡剂的存在下使单体聚合而制造。或者， 可使用可商购的 开孔泡沫体。例如， 聚氨酯泡沫体可通过在发泡剂的存在下使多元醇与含异氰酸酯基团的 单体接触而制造。
所述发泡剂没有特别限制， 且可包括无机发泡剂和有机发泡剂。无机发泡剂的代 表性实例包括碳酸铵、 碳酸氢铵、 碳酸氢钠、 亚硝酸铵、 硼氢化钠、 叠氮化物和水。有机发泡 剂的代表性实例包括氯氟 - 烷烃化合物如三氯单氟甲烷和二氯单氟甲烷 ； 偶氮化合物如偶 氮二异丁腈、 偶氮二酰胺、 和偶氮二羧酸钡 ； 肼化合物如对甲苯磺酰肼、 二苯砜 -3， 3′ - 二 磺酰肼、 4， 4′ - 氧代二 ( 苯磺酰肼 )、 和烯丙基二 ( 磺酰肼 ) ； 氨基脲化合物如对亚甲苯甲酰 磺酰氨基脲和 4， 4′ - 氧代二 ( 苯磺酰氨基脲 ) ； 三唑化合物如 5- 吗啡酚基 -1， 2， 3， 4- 噻 三唑 ； N- 亚硝基化合物如 N， N′ - 二亚硝基五亚甲基四胺和 N， N′ - 二甲基 -N， N′ - 二亚 硝基对苯二甲酰胺。
发泡剂可为能热膨胀的微球。能热膨胀的微球可包括包封在微胶囊中的发泡剂。 这样的能热膨胀的微球的实例包括这样的微球， 其包括弹性壳和通过加热容易气化和膨胀 且被所述壳包封的材料如异丁烷、 丙烷、 或戊烷。 所述壳可包括热熔材料或可由于热膨胀而 破裂的材料。 构成所述壳的材料的实例包括偏氯乙烯 - 丙烯腈共聚物、 聚 ( 乙烯醇 )、 聚(乙 烯醇缩丁醛 )、 聚 ( 甲基丙烯酸甲酯 )、 聚丙烯腈、 聚 ( 偏氯乙烯 )、 或聚砜。这样的能热膨胀 的微球可根据通常的程序如凝聚或界面聚合制备而无需过度的实验。 这样的能热膨胀的微 球也作为产品可商购， 例如由 Matsumoto Yushi-Seiyaku Co.， Ltd. 以商品名″ Matsumoto Microsphere″供应的产品。
可使用包括上述发泡剂的至少两种的组合。
开孔泡沫体可为包括碳酸酯基团 (-OC(O)O-) 的聚氨酯泡沫体。开孔泡沫体可使 用包括如下的聚合物制造 ： 包括碳酸酯基团 (-OC(O)O-) 的第一结构单元、 包括尿烷基团 (-OC(O)NH-) 的第二结构单元、 和包括脲基团 (-NH(C(O))NH-) 的第三结构单元。开孔泡沫 体的聚合物可包括约 5 ～约 30 重量％、 具体地约 7 ～约 28 重量％、 更具体地约 9 ～约 26 重量％的量的包括碳酸酯基团的结构单元， 基于开孔泡沫体的聚合物的总重量。在实施方 式中， 开孔泡沫体的聚合物可包括约 10 ～约 20 重量％的量的包括碳酸酯基团的结构单元。 当包括碳酸酯基团的结构单元包括在上述范围内时， 可改善开孔泡沫体的机械强度并较容 易地制造开孔泡沫体。
开孔聚氨酯泡沫体可通过在发泡剂的存在下使含碳酸酯基团的多元醇与含异氰 酸酯基团的单体接触而制造。
关于气凝胶基体聚合物， 所述第一聚合物为具有至少一个羟基的第一芳基化合 物、 第一醛化合物和多元醇化合物的聚合产物， 并且可包括由下列化学式 1A 表示的结构单 元。
化学式 1A
在化学式 1A 中，
R 为取代或未取代的 C1 ～ C20 亚烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C20 亚烯基、 取代或 未取代的 C2 ～ C20 亚炔基、 取代或未取代的 C3 ～ C20 亚环烷基、 取代或未取代的 C3 ～ C20
亚环烯基、 取代或未取代的 C3 ～ C20 亚环炔基、 取代或未取代的 C2 ～ C20 亚杂环烷基、 取 代或未取代的 C2 ～ C20 亚杂环烯基、 取代或未取代的 C2 ～ C20 亚杂环炔基、 取代或未取代 的 C6 ～ C20 亚芳基、 或者取代或未取代的 C2 ～ C20 亚杂芳基，
各 A 独立地为由下列化学式 1B 表示的结构单元，
x 为 2-10， 具体地 0-5， 更具体地 1-4，
m 为 0 ～ 10， 具体地 0 ～ 5， 更具体地 0 ～ 4， 和
n 为 2 ～ 10， 具体地 2 ～ 8， 更具体地 3 ～ 6 的整数。
化学式 1B
在化学式 1B 中，
R1 和 R2 各自独立地为单键、 取代或未取代的 C1 ～ C20 亚烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C20 亚烯基、 取代或未取代的 C2 ～ C20 亚炔基、 取代或未取代的 C3 ～ C20 亚环烷基、 取代或未取代的 C3 ～ C20 亚环烯基、 取代或未取代的 C3 ～ C20 亚环炔基、 取代或未取代的 C2 ～ C20 亚杂环烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C20 亚杂环烯基、 取代或未取代的 C2 ～ C20 亚 杂环炔基、 取代或未取代的 C6 ～ C20 亚芳基、 或者取代或未取代的 C2 ～ C20 亚杂芳基，
各 R3 独立地为氢、 羟基、 取代或未取代的 C1 ～ C20 烷氧基、 或者取代或未取代的 氨基， 和
n3 为 0 ～ 3 的整数。
在具体实施方式中， 各 R2 独立地为任选地被羟基、 取代或未取代的 C1 ～ C20 烷氧 基、 或者取代或未取代的氨基取代的 C6 ～ C20 亚芳基， 或者各 R2 独立地为任选地被羟基、 取代或未取代的 C1 ～ C20 烷氧基、 或者取代或未取代的氨基取代的 C2 ～ C20 亚杂芳基。
在由化学式 1A 表示的结构单元中， R-O 部分可由多元醇化合物的聚合产生， 其中 所述多元醇化合物为包括两个或更多个羟基的化合物， 并且在实施方式中， 所述多元醇化 合物可由下列化学式 1C 表示。
化学式 1C
在化学式 1C 中，
R9 为取代或未取代的 C1 ～ C20 亚烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C20 亚烯基、 取代或 未取代的 C2 ～ C20 亚炔基、 取代或未取代的 C3 ～ C20 亚环烷基、 取代或未取代的 C3 ～ C20 亚环烯基、 取代或未取代的 C3 ～ C20 亚环炔基、 取代或未取代的 C2 ～ C20 亚杂环烷基、 取 代或未取代的 C2 ～ C20 亚杂环烯基、 取代或未取代的 C2 ～ C20 亚杂环炔基、 取代或未取代 的 C6 ～ C20 亚芳基、 或者取代或未取代的 C2 ～ C20 亚杂芳基， 和
n9 为 2 ～ 10， 具体地 2 ～ 8， 更具体地 3 ～ 6 的整数。 在化学式 1C 中， 羟基可与 R9 的相同或不同的碳连接。 化学式 1C 的多元醇化合物的实例可包括下列化学式 1C-1 的化合物。 化学式 1C-1在化学式 1C-1 中，
R10 为取代或未取代的 C1 ～ C20 亚烷基、 取代或未取代的 C1 ～ C20 醚基、 取代或 未取代的 C3 ～ C20 亚环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C20 亚芳基、 或者异氰尿酸酯基团，
1 为 0 ～ 10， 具体地 1 ～ 8 的整数， 和
m 为 2 ～ 10， 具体地 2 ～ 8， 更具体地 3 ～ 6 的整数。
在实施方式中， R10 为例如任选地被最高达 5 个羟基取代的取代或未取代的 C1 ～ C10 亚烷基、 取代或未取代的 C1 ～ C20 醚基、 例如任选地被最高达 3 个羟基取代的取代或未 取代的 C3 ～ C8 环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C20 芳基、 或者异氰尿酸酯基团。
化学式 1C 的多元醇化合物的实例包括下列化学式 1C-2 ～ 1C-8。
化学式 1C-2
化学式 1C-3
化学式 1C-4化学式 1C-5
化学式 1C-6
化学式 1C-7
化学式 1C-8由以上化学式 1A 表示的由多元醇化合物、 包括至少一个羟基的第一芳基化合物、 和第一醛化合物的聚合获得的第一聚合物的结构单元可包括下列化学式 1A-1。
化学式 1A-1
在化学式 1A-1 中， R、 R1、 R2、 R3 和 n3 与以上化学式 1A 和 1B 中限定的相同。 由以上化学式 1A-1 表示的结构单元对应于化学式 1A 中其中 n 为 2 且 m 为 0 的结构。不希望受理论约束， 据信可通过在化学式 1A-1 的芳基单元之间包括新的连接基团 (-R1-O-R-O-R1-) 获得优异的机械强度和柔性。
包括至少一个羟基的第一芳基化合物的实例包括邻苯二酚、 间苯二酚、 间苯三酚、 1， 3- 萘二酚、 1， 4， 5， 8- 萘四酚、 或其组合。
第一醛化合物的实例包括甲醛、 糠醛、 仲甲醛、 三聚甲醛、 乙醛、 丁醛、 丙烯醛、 呋喃 基丙烯醛、 巴豆醛、 乙二醛、 苯甲醛、 或其组合。第一醛化合物产生在上式 1B 和 1A-1 中的 R1 和 R2。
第一聚合物可进一步任选地包括由下列化学式 1D 表示的结构单元。
化学式 1D
其中， 在化学式 1D 中，
R4 为取代或未取代的 C1 ～ C20 亚烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C20 亚烯基、 取代或 未取代的 C2 ～ C20 亚炔基、 取代或未取代的 C3 ～ C20 亚环烷基、 取代或未取代的 C3 ～ C20 亚环烯基、 取代或未取代的 C3 ～ C20 亚环炔基、 取代或未取代的 C2 ～ C20 亚杂环烷基、 取 代或未取代的 C2 ～ C20 亚杂环烯基、 取代或未取代的 C2 ～ C20 亚杂环炔基、 取代或未取代 的 C6 ～ C20 亚芳基、 或者取代或未取代的 C2 ～ C20 亚杂芳基，
各 Q 独立地为由下列化学式 1E 表示的结构单元， 和 n4 为 2 ～ 4 的整数， 化学式 1E
在化学式 1E 中， 各 R5 独立地为氢、 羟基、 取代或未取代的 C1 ～ C20 烷氧基、 或者取代或未取代的氨基， 和 n5 为 0 ～ 3 的整数，
可包括以提供式 1D 的单元的单体的实例为双酚 A。式 1D 的单元可通过式 1B 和 1-A1 中所述的式 R1 和 / 或 R2 的单元连接到式 1A 和 1A-1 的聚合物。
所述第一聚合物可进一步任选地包括由下列化学式 1F 表示的结构单元。
化学式 1F ＊
—— D1—— O—— D2——＊
在化学式 1F 中，
D1 和 D2 各自独立地为氢， 或者由下列化学式 1G 表示的结构单元， 条件是 D1 和 D2 两 者不同时为氢，
化学式 1G
在化学式 1G 中，
R6 和 R7 各自独立地为单键、 取代或未取代的 C1 ～ C20 亚烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C20 亚烯基、 取代或未取代的 C2 ～ C20 亚炔基、 取代或未取代的 C3 ～ C20 亚环烷基、 取代或未取代的 C3 ～ C20 亚环烯基、 取代或未取代的 C3 ～ C20 亚环炔基、 取代或未取代的 C2 ～ C20 亚杂环烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C20 亚杂环烯基、 取代或未取代的 C2 ～ C20 亚 杂环炔基、 取代或未取代的 C6 ～ C20 亚芳基、 或者取代或未取代的 C2 ～ C20 亚杂芳基 ( 例 如取代或未取代的 C4 ～ C20 亚杂芳基 )，
各 R8 独立地为氢、 羟基、 取代或未取代的 C1 ～ C20 烷氧基、 或者取代或未取代的 氨基， 和
n8 为 0 ～ 3 的整数， 且 x1 和 x2 各自独立地为 0-1 的整数。例如， 由化学式 1F 表示 的结构单元可衍生自对羟基二苯基醚。
在制备第一聚合物的方法中， 可以约 0.05 ～约 30 重量％、 具体地约 0.1 ～约 20 重量％、 更具体地约 1 ～约 10 重量％的量包括多元醇化合物， 基于包括至少一个羟基的第 一芳基化合物、 第一醛化合物和多元醇化合物的总重量。当在上述范围内包括多元醇化合 物时， 可获得具有优异的机械强度和柔性的有机气凝胶。用于制备第一聚合物的醛化合物 可以基于 1 摩尔包括至少一个羟基的第一芳基化合物的摩尔过量使用。
用于制备第二聚合物的单体可包括取代或未取代的双 ( 甲基 ) 丙烯酰胺化合物、 取代或未取代的三 ( 甲基 ) 丙烯酰胺化合物、 或其组合。
用于制备第二聚合物的单体可包括独立地由下列化学式 2A ～ 2E 表示的单体， 或 者可使用单体 2A ～ 2E 的组合。
化学式 2A
在化学式 2A 中，
R1 ～ R8 各自独立地为氢、 取代或未取代的 C1 ～ C30 烷基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 芳基、 取代或未取代的 C7 ～ C30 芳基烷基、 取代或未 取代的 C1 ～ C30 杂烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 杂环烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 烯基、 取代或未取代的 C1 ～ C10 烷氧基、 取代或未取代的 C2 ～ C10 羰基、 或者羟基， 和
R9 为取代或未取代的 C1 ～ C30 亚烷基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 亚环烷基、 取 代或未取代的 C6 ～ C30 亚芳基、 取代或未取代的 C7 ～ C30 芳基亚烷基、 取代或未取代的
C13 ～ C30 芳基亚烷基亚芳基亚烷基、 取代或未取代的 C1 ～ C30 亚杂烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 亚杂环烷基、 或者取代或未取代的 C2 ～ C30 亚烯基。可使用包括不同 R9 基团的 单体的组合。
化学式 2B
在化学式 2B 中，
R10 ～ R15 各自独立地为氢、 取代或未取代的 C1 ～ C30 烷基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 芳基、 取代或未取代的 C7 ～ C30 芳基烷基、 取代或 未取代的 C1 ～ C30 杂烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 杂环烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 烯基、 取代或未取代的 C1 ～ C10 烷氧基、 取代或未取代的 C2 ～ C10 羰基、 或者羟基， 和
R16 和 R17 各自独立地为取代或未取代的 C1 ～ C30 亚烷基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 亚环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 亚芳基、 取代或未取代的 C7 ～ C30 芳基亚烷基、 取 代或未取代的 C1 ～ C30 亚杂烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 亚杂环烷基、 或者取代或未取 代的 C2 ～ C30 亚烯基。
化学式 2C
在化学式 2C 中，
R18 ～ R29 各自独立地为氢、 取代或未取代的 C1 ～ C30 烷基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 芳基、 取代或未取代的 C7 ～ C30 芳基烷基、 取代或 未取代的 C1 ～ C30 杂烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 杂环烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 烯基、 取代或未取代的 C1 ～ C10 烷氧基、 取代或未取代的 C2 ～ C10 羰基、 或者羟基， 和
R30 为取代或未取代的 C1 ～ C30 亚烷基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 亚环烷基、 取代 或未取代的 C6 ～ C30 亚芳基、 取代或未取代的 C7 ～ C30 芳基亚烷基、 取代或未取代的 C1 ～ C30 亚杂烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 亚杂环烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 亚烯基， 或 者可使用具有不同 R30 基团的单体的组合。
化学式 2D在化学式 2D 中，
R31 ～ R39 各自独立地为氢、 取代或未取代的 C1 ～ C30 烷基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 芳基、 取代或未取代的 C7 ～ C30 芳基烷基、 取代或 未取代的 C1 ～ C30 杂烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 杂环烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 烯基、 取代或未取代的 C1 ～ C10 烷氧基、 取代或未取代的 C2 ～ C10 羰基， 或者羟基， 和
R40 ～ R42 各自独立地为取代或未取代的 C1 ～ C30 亚烷基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 亚环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 亚芳基、 取代或未取代的 C7 ～ C30 芳基亚烷基、 取 代或未取代的 C1 ～ C30 亚杂烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 亚杂环烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 亚烯基、 氧或硫。
化学式 2E
在化学式 2E 中，
R43 ～ R51 各自独立地为氢、 取代或未取代的 C1 ～ C30 烷基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 芳基、 取代或未取代的 C7 ～ C30 芳基烷基、 取代或 未取代的 C1 ～ C30 杂烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 杂环烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30
烯基、 取代或未取代的 C1 ～ C10 烷氧基、 取代或未取代的 C2 ～ C10 羰基， 或者羟基。
用于制备第二聚合物的合适单体的实例可包括亚甲基二 ( 甲基 ) 丙烯酰胺、 N， N- 六亚甲基二 ( 甲基 ) 丙烯酰胺、 N， N-( 对亚苯基 ) 二 ( 甲基 ) 丙烯酰胺、 4， 4- 亚甲基二 ( 苯基 ( 甲基 ) 丙烯酰胺 )、 N， N-( 亚甲基二 -1， 4- 亚苯基 ) 二 ((2- 丙烯 ) 酰胺 )、 N， N-( 亚 甲基二 -1， 4- 亚苯基 ) 二 ( 丙烯酰胺 )、 1， 4- 二 (( 甲基 ) 丙烯酰基 ) 哌嗪、 1， 3， 5- 三 ( 甲 基 ) 丙烯酰基六氢 -1， 3， 5- 三嗪、 或其组合。
所述第二聚合物可包括由下列化学式 2F、 2G 和 2H 表示的部分、 或其组合。
化学式 2F
化学式 2G
化学式 2H在化学式 2F ～ 2H 中，
R52 ～ R60 各自独立地为取代或未取代的 C1 ～ C30 亚烷基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 亚环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 亚芳基、 取代或未取代的 C7 ～ C30 芳基亚烷基、 取 代或未取代的 C1 ～ C30 亚杂烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 亚杂环烷基， 或者取代或未取 代的 C2 ～ C30 亚烯基。
化学式 2F、 2G 和 2H 可分别由下列化学式 2F-1、 2G-1 和 2H-1 表示。
化学式 2F-1
化学式 2G-1
化学式 2H-1用于制备第三聚合物的取代或未取代的烷基纤维素化合物可包括由下列化学式 3A 表示的化合物。
化学式 3A
在化学式 3A 中，
R1 ～ R6 各自独立地为氢或者 C1 ～ C10 烷基， 条件是 R1 ～ R6 的至少一个为 C1 ～ C10 烷基， 且 n 为约 10 ～约 1000、 具体地约 20 ～约 900、 更具体地约 40 ～约 800。
取代或未取代的二异氰酸酯化合物可为取代或未取代的亚烷基二苯基二异氰酸 酯化合物、 脂族二异氰酸酯化合物、 脂环族二异氰酸酯化合物、 芳族二异氰酸酯化合物、 或 其组合。取代或未取代的亚烷基二苯基二异氰酸酯化合物可包括由下列化学式 3B 表示的 化合物。
化学式 3B
在化学式 3B 中， R7 为单键或 C1 ～ C20 亚烷基。
取代或未取代的亚烷基二苯基二异氰酸酯化合物的实例为由下列化学式 3B-1 表 示的亚甲基二苯基二异氰酸酯。
化学式 3B-1
第四聚合物为包括至少两个羟基的第二芳基化合物、 包括至少两个氨基的胺化合 嗪聚合产物。 用于制备第四聚合物的包括至少两个羟基的第物和第二醛化合物的聚苯并
二芳基化合物可由下列化学式 4A 表示。 化学式 4A在化学式 4A 中，
Ar1 和 Ar2 各自独立地为取代或未取代的 C6 ～ C30 亚芳基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 亚杂芳基、 或者取代或未取代的 C7 ～ C30 烷基亚芳基， 条件是各 Ar1 包括至少一个在羟 基 (-OH) 的 α 位置的未取代的环碳 ( 即 -CH-)， 和 Ar2 包括至少一个在 -(CRR’ )r-(OH)p 基 团的 α 位置的未取代的环碳 ( 即 -CH-)，
L1 为单键、 -O-、 -C(O)-、 -S-、 -S(O)2-、 取代或未取代的 C1 ～ C30 亚烷基、 取代或 未取代的 C3 ～ C30 亚环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 亚芳基、 取代或未取代的 C7 ～ C30 烷基亚芳基、 取代或未取代的 C1 ～ C30 亚杂烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 亚杂环烷基、 或者取代或未取代的 C2 ～ C30 亚烯基，
R 和 R′各自独立地为氢或者取代或未取代的 C1 ～ C10 烷基，
r 为 0 ～ 4 的整数， s 和 n 各自独立地为 1 ～ 5 的整数， p 和 q 各自独立地为 1 ～ 4 的整数， 且 p+q 为 2 或更高， 条件是当 k1 为 0 时 p 为 2、 3 或 4， 和
k1 为 0 ～ 4 的整数， 其中 s+k1(r+k1) 为 1 ～ 6 且通过 Ar1 的化合价确定。
化学式 4A 的化合物的实例可包括下列化学式 4B 的化合物。
化学式 4B
在化学式 4B 中，
各 L1 独立地为单键、 -O-、 -C(O)-、 -S-、 -S(O)2-、 取代或未取代的 C1 ～ C30 亚烷 基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 亚环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 亚芳基、 取代或未取代 的 C7 ～ C30 烷基亚芳基、 取代或未取代的 C1 ～ C30 亚杂烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 亚杂环烷基、 或者取代或未取代的 C2 ～ C30 亚烯基，
R1 和 R2 各自独立地为氢、 羟基、 取代或未取代的 C1 ～ C10 烷基、 取代或未取代的 C1 ～ C10 烷氧基、 -NRR′、 -OR、 -NH(C(O))R、 -OC(O)R、 取代或未取代的 C6 ～ C18 芳基、 或 -CH ＝ CRR′， 其中 -NRR′、 -OR、 -NH(C(O))R、 -OC(O)R 和 -CH ＝ CRR′中的 R 和 R′各自独立地 为氢或取代或未取代的 C1 ～ C10 烷基，
p 和 q 各自独立地为 1 ～ 4 的整数， 且 p+q 为 2 或更高， 条件是当 k1 为 0 时 p 为 2、 3 或 4， 和
a 和 b 各自独立地为 0 ～ 3 的整数， 且
k1 为 0 ～ 4 的整数， 条件是化学式 4B 的至少两个苯环包括至少一个在羟基 (-OH) 的 α 位置的未取代的环碳 ( 即 -CH-)。
在实施方式中， 化学式 4B 的 R1 和 R2 各自独立地为氢、 苯基或 -CH ＝ CRR′。
在化学式 4B 中，
R1 和 R2 可各自独立地为取代或未取代的 C1 ～ C10 烷基、 取代或未取代的 C1 ～ C10 烷氧基、 -NRR′、 -OR、 NH(C(O))R、 -OC(O)R、 取代或未取代的 C6 ～ C18 芳基或 -CH ＝ CRR′， 其中 -NRR′、 -OR、 NH(C(O))R、 -OC(O)R 和 -CH ＝ CRR′中的 R 和 R′各自独立地为氢或取 代或未取代的 C1 ～ C10 烷基。
在化学式 4B 中， L1 可为由以下化学式 4C 表示的连接物。
化学式 4C
在化学式 4C 中，
R3 和 R4 各自独立地为取代或未取代的 C1 ～ C10 烷基、 取代或未取代的 C1 ～ C10 烷氧基、 取代或未取代的 C3 ～ C20 环烷基， 或者取代或未取代的 C6 ～ C18 芳基。化学式 4C 的烷基、 环烷基和芳基可各自独立地被羟基取代。
具有至少两个氨基的胺化合物可由下列化学式 4D 表示。
化学式 4D
[(NH2)p-(CRR’ )r1]m-Z1-[L2-(Z2)-[(CR” R” ’ )r2-(NH2)q]n]k2
在化学式 4D 中，
Z1 和 Z2 各自独立地为取代或未取代的 C6 ～ C30 亚芳基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 亚杂芳基、 取代或未取代的 C7 ～ C30 烷基亚芳基、 或者 -NR-， 其中在 -N(R)- 中 R 为氢、 C1 ～ C20 烷基、 或氨基取代的 C6 ～ C30 芳基，
各 L2 独立地为单键、 -O-、 -C(O)-、 -S-、 -S(O)2-、 取代或未取代的 C1 ～ C30 亚烷 基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 亚环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 亚芳基、 取代或未取代 的 C7 ～ C30 烷基亚芳基、 取代或未取代的 C1 ～ C30 亚杂烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 亚杂环烷基、 或者取代或未取代的 C2 ～ C30 亚烯基，
n 和 m 各自独立地为 1 ～ 5 的整数，
p 和 q 各自独立地为 1 ～ 4 的整数， 条件是当 k2 为零时 p 至少为 2，
化学式 4D 的 R、 R′、 R” 和 R” ’ 各自独立地为氢或 C1 ～ C10 烷基，
r1 和 r2 各自独立地为 0 ～ 4 的整数， 和
k2 为 0 ～ 4 的整数， 其中 m+k2 根据 Z1 的化合价选择。
用于制备第四聚合物的包括至少两个氨基的胺化合物可以约 1 ～约 1.5 摩尔、 具 体地约 1.1 ～约 1.4 摩尔、 更具体地约 1.2 ～约 1.3 摩尔的量使用， 基于 1 摩尔包括至少两 个羟基的第二芳基化合物。 第二醛化合物可与以上对于第一醛化合物所公开的相同。 第二醛化合物的具体实 例包括甲醛、 糠醛、 仲甲醛、 三聚甲醛、 乙醛、 丁醛、 丙烯醛、 呋喃基丙烯醛、 巴豆醛、 乙二醛、 苯甲醛、 或其组合。用于制备第四聚合物的第二醛化合物可以基于 1 摩尔包括至少两个羟 基的第二亚芳基化合物的过量使用。
第五聚合物为下列的聚合产物 ： 包括至少两个羟基且进一步包括至少两个通过连 接物彼此连接的芳基的第三芳基化合物、 包括至少两个羟基且进一步包括至少两个彼此稠 合的芳基的第四芳基化合物、 或其组合， 第一羟基取代苯， 和第三醛化合物。用于制备第五 聚合物的包括至少两个羟基和至少两个通过连接物彼此连接的芳基的第三芳基化合物可 由下列化学式 5A 表示。
化学式 5A
[(HO)p—— (Ar1)]m-L-[(Ar2)-(OH)q]n
在化学式 5A 中，
Ar1 和 Ar2 各自独立地为取代或未取代的 C6 ～ C30 芳基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 杂芳基、 或者取代或未取代的 C7 ～ C30 烷基芳基，
L 为单键、 -O-、 -C(O)-、 -S-、 -S(O)2-、 -P(O)(R)-、 -P(RR′ R” )-( 其中 -P(O)(R)- 中 的 R 为氢、 C1 ～ C10 烷基或 C6 ～ C20 芳基和 -P(RR′ R” )- 中的 R、 R′和 R” 各自独立地为 氢、 C1 ～ C10 烷基或 C6 ～ C20 芳基 )、 取代或未取代的 C1 ～ C30 亚烷基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 亚环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 亚芳基、 取代或未取代的 C7 ～ C30 芳基亚烷 基、 取代或未取代的 C12 ～ C18 芳基亚烷基亚芳基亚烷基、 取代或未取代的 C1 ～ C30 亚杂 烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 亚杂环烷基、 或者取代或未取代的 C2 ～ C30 亚烯基，
n 和 m 各自独立地为 1 ～ 5 的整数， 其中 n+m 根据 L 的化合价确定， 和 p 和 q 各自独立地为 1 ～ 4 的整数。 在实施方式中， Ar1 和 Ar2 相同或不同， 并且为取代或未取代的 C6 ～ C30 芳基 ； L为单键、 -O-、 -C(O)-、 -S-、 -S(O)2-、 取代或未取代的 C1 ～ C30 烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 芳基、 取代或未取代的 C7 ～ C30 芳基烷基、 或者取代或未取代的 C12 ～ C18 芳基亚烷 基亚芳基亚烷基， n 和 m 各自独立地为 1 ～ 3 的整数， 条件是选择 n+m 使得不超过 L 的化合 价， 且 p 和 q 各自独立地为 1 ～ 4 的整数。
包括至少两个羟基和至少两个通过连接物彼此连接的芳基的第三芳基化合物的 实例包括二羟基二苯基醚、 二羟基二苯基丙烷、 或其组合。
包括至少两个羟基和至少两个彼此稠合的芳基的第四芳基化合物可由下列化学 式 5B 表示。
化学式 5B
(OH)r—— Ar3—— (OH)S
在化学式 5B 中，
Ar3 为取代或未取代的 C10 ～ C30 芳基、 取代或未取代的 C7 ～ C30 芳基烷基、 或者 取代或未取代的 C2 ～ C30 杂芳基， 条件是上述基团各自包括稠合的芳基部分， 和
r 和 s 各自独立地为 1 ～ 5 的整数， 其中 r+s 通过 Ar3 的化合价确定。
化学式 5A 的化合物的实例可包括下列化学式 5C 的化合物。
化学式 5C
在化学式 5C 中，
L 为单键、 -O-、 -C(O)-、 -S-、 -S(O)2-、 -P(O)(R)-、 -P(RR ′ R” )-( 其中在 -P(O) (R)- 中 R 为氢、 C1 ～ C10 烷基或 C6 ～ C20 芳基和在 -P(RR′ R” )- 中 R、 R′和 R” 各自独 立地为氢、 C1 ～ C10 烷基或 C6 ～ C20 芳基 )、 取代或未取代的 C1 ～ C30 亚烷基、 取代或未 取代的 C3 ～ C30 亚环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 亚芳基、 取代或未取代的 C7 ～ C30 芳基亚烷基、 取代或未取代的 C12 ～ C18 芳基亚烷基亚芳基亚烷基、 取代或未取代的 C1 ～ C30 亚杂烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 亚杂环烷基、 或者取代或未取代的 C2 ～ C30 亚烯 基，
R1、 R2 和 R3 各自独立地为氢、 取代或未取代的 C1 ～ C10 烷基、 取代或未取代的 C1 ～ C10 烷氧基、 -NRR′、 -OR、 -NH(C(O))R、 -OC(O)R、 取代或未取代的 C6 ～ C18 芳基、 或 -CH ＝ CRR′， 其中 -NRR′、 -OR、 -NH(C(O))R、 -OC(O)R、 或 -CH ＝ CRR′中的 R 和 R′各自独立地为 氢、 或者取代或未取代的 C1 ～ C10 烷基，
a、 b 和 c 独立地为 1 ～ 3 的整数， 和
k 为 0 ～ 3 的整数。
在化学式 5C 中， R1、 R2 和 R3 可各自独立地为取代或未取代的 C1 ～ C10 烷基、 取代 或未取代的 C1 ～ C10 烷氧基、 -NRR′、 -OR、 -NH(C(O))R、 -OC(O)R、 取代或未取代的 C6 ～ C18 芳基、 或者 -CH ＝ CRR′， 其中 -NRR′、 -OR、 -NH(C(O))R、 -OC(O)R、 或 -CH ＝ CRR′中的 R 和 R′各自独立地为氢、 或者取代或未取代的 C1 ～ C10 烷基。在实施方式中， R1、 R2 和 R3 的至少一个为苯基或 -CH ＝ CRR′， 其中 -CH ＝ CRR′中的 R 和 R′各自独立地为氢或取代 或未取代的 C1 ～ C10 烷基。
在化学式 5C 中， L 可为由下列化学式 5D 和 5D’ 表示的连接物。
化学式 5D 化学式 5D’
在化学式 5D 和 5D’ 中，
R4 和 R5 各自独立地为氢、 取代或未取代的 C1 ～ C10 烷基、 取代或未取代的 C1 ～ C10 烷氧基、 取代或未取代的 C3 ～ C20 环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C18 芳基、 或者取代或 未取代的 C12 ～ C18 芳基亚烷基芳基， 其中 R4 和 R5 任选地连接以形成环。
在具体实施方式中， R4 和 R5 相同或不同， 并且各自独立地为取代或未取代的 C1 ～ C10 烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C18 芳基、 或者取代或未取代的 C12 ～ C18 芳基亚烷基芳 基。
化学式 5D 和 5D’ 的连接物的实例包括下列化学式 5D-1 ～ 5D-4。
化学式 5D-1 化学式 5D-2
化学式 5D-3化学式 5D-4
作为化学式 5D 的通过 R4 和 R5 连接形成环的连接物 L 的实例为下列化学式 5E。 化学式 5E在化学式 5E 中， Ra ～ Rf 各自独立地为氢、 C1 ～ C10 烷基或 C6 ～ C20 芳基， 且n为 1 ～ 5 的整数。
用于形成第五聚合物的第一含有羟基的苯可由下列化学式 5F 表示。
化学式 5F
在化学式 5F 中，
各 R6 独立地为氢、 羟基、 取代或未取代的 C1 ～ C10 烷基、 取代或未取代的 C1 ～ C10 烷氧基、 -NRR′、 -OR、 -NH(C(O))R、 -OC(O)R、 取代或未取代的 C6 ～ C18 芳基、 或者 -CH ＝ CRR′， 其中 -NRR′、 -OR、 -NH(C(O))R、 -OC(O)R、 或 -CH ＝ CRR′中的 R 和 R′各自独立 地为氢、 或者取代或未取代的 C1 ～ C10 烷基， 且 d 为 1 或 2 的整数。
羟基取代苯的实例包括间苯二酚、 对苯二酚、 邻苯二酚、 间苯三酚、 或其组合。
用于制备第五聚合物的第一单体， 即包括至少两个羟基的第三芳基化合物， 可以 约 1 ～约 99 重量份、 具体地约 2 ～ 98 重量份、 更具体地 3 ～ 97 重量份的量使用， 基于 100 重量份的第二单体。
第三醛可与以上对于第一醛化合物所公开的相同。 第三醛化合物的具体实例包括 甲醛、 糠醛、 仲甲醛、 三聚甲醛、 乙醛、 丁醛、 丙烯醛、 呋喃基丙烯醛、 巴豆醛、 乙二醛、 苯甲醛、 或其组合。第三醛化合物可以相对于用于制造第五聚合物的其它单体的摩尔过量地使用。
用于制备第六聚合物的取代或未取代的马来酰亚胺化合物可包括由下列化学式 6A 表示的化合物。
化学式 6A
在化学式 6A 中，R1 和 R2 各自独立地为氢、 或者取代或未取代的 C1 ～ C30 烷基， 和
各 L1 独立地为单键、 取代或未取代的 C1 ～ C30 亚烷基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 亚环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 亚芳基、 取代或未取代的 C7 ～ C30 芳基亚烷基、 取代 或未取代的 C1 ～ C30 亚杂烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 亚杂环烷基、 或者取代或未取代 的 C2 ～ C30 亚烯基， 和
n 为 1 ～ 3， 和
当 n 为 1 时， Ra 为取代或未取代的 C3 ～ C30 环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 芳 基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 杂环烷基、 或者取代或未取代的 C6 ～ C30 杂芳基， 或者如果 L1 不是单键则 Ra 为氢， 和
当 n 为 2 或 3 时， Ra 为取代或未取代的 C3 ～ C30 亚环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 亚芳基、 取代或未取代的包括 N、 O、 S 或 P 的 C3 ～ C30 亚杂环烷基、 取代或未取代的包 括 N、 O、 S 或 P 的 C6 ～ C30 亚杂芳基、 或其组合。
第六聚合物通过取代或未取代的马来酰亚胺化合物和与所述取代或未取代的马 来酰亚胺化合物反应性的具有至少两个双键的化合物的聚合制备。 用于制备第六聚合物的 取代或未取代的马来酰亚胺化合物可为由下列化学式 6B 表示的取代或未取代的二马来酰 亚胺化合物。
化学式 6B
在化学式 6B 中，
R1 和 R2 独立地为氢或者取代或未取代的 C1 ～ C30 烷基，
Ra 为取代或未取代的 C3 ～ C30 亚环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 亚芳基、 取代 或未取代的 C3 ～ C30 亚杂环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 亚杂芳基。
取代或未取代的二马来酰亚胺化合物可由下列化学式 6C ～ 6E 表示。
化学式 6C
化学式 6D
化学式 6E
在化学式 6C ～ 6E 中， R1 和 R2 各自独立地为氢或者取代或未取代的 C1 ～ C30 烷基，Rb、 Rb′、 Rb” 和 Rb” ’ 各自独立地为 C1 ～ C10 烷基、 C1 ～ C10 杂烷基、 O 或 S。
用于制备第六聚合物的与取代或未取代的马来酰亚胺化合物反应性的具有至少 两个双键的化合物可包括取代或未取代的 C6 ～ C30 芳族化合物、 取代或未取代的 C1 ～ C20 丙烯酸酯化合物、 取代或未取代的 C1 ～ C20 丙烯酰胺化合物、 或其组合。
与取代或未取代的马来酰亚胺化合物反应性的具有至少两个双键的化合物可包 括由下列化学式 6F ～ 6I 表示的化合物。
化学式 6F
化学式 6G
化学式 6H
化学式 6I在化学式 6F ～ 6I 中，
R3 ～ R27 各自独立地为氢、 取代或未取代的 C1 ～ C30 烷基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 芳基、 取代或未取代的 C7 ～ C30 芳基烷基、 取代或未 取代的 C1 ～ C30 杂烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 杂环烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 烯基、 取代或未取代的 C1 ～ C10 烷氧基、 取代或未取代的 C2 ～ C10 羰基、 或者羟基，
Rc ～ Rj 各自独立地为取代或未取代的 C1 ～ C30 亚烷基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 亚环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 亚芳基、 取代或未取代的 C7 ～ C30 芳基亚烷基、 取 代或未取代的 C1 ～ C30 亚杂烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 亚杂环烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 亚烯基， 和
各 Z 独立地为 O 或 NH。
在实施方式中， R7、 R12 和 R27 各自独立地为氢或甲基， 任选地其中各 Z 为 O。
第七聚合物为下列的聚合产物 ： 包括至少两个不饱和官能团的芳族化合物， 和与 所述至少两个不饱和官能团反应性的包括至少两个 ( 甲基 ) 丙烯酰基的单体。用于制备 第七聚合物的具有至少两个不饱和官能团的芳族化合物可为由下列化学式 7A 表示的化合 物。
化学式 7A
(Y1)p—— (Ar)—— (Y2)q
在化学式 7A 中，
Ar 为取代或未取代的 C6 ～ C30 亚芳基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 亚杂芳基、 包括 至少两个通过单键或连接物连接的取代或未取代的 C6 ～ C30 亚芳基的基团、 或者包括至少 两个通过单键或连接物连接的取代或未取代的 C3 ～ C30 亚杂芳基的基团，
Y1 和 Y2 各自独立地为含双键的官能团或含三键的官能团， 和
p 和 q 各自独立地为 1 ～ 5 的整数并且根据 Ar 的化合价选择。
化学式 7A 中的双键官能团包括取代或未取代的 C2 ～ C10 烯基、 乙烯基、 烯丙基、 ( 甲基 ) 丙烯酰氧基团等。三键官能团包括 C2 ～ C10 炔基。
在实施方式中， 化学式 7A 的 Ar 中连接物选自取代或未取代的 C1 ～ C30 亚烷基、 取代或未取代的 C3 ～ C30 亚环烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 亚芳基、 取代或未取代的 C7 ～ C30 芳基亚烷基、 取代或未取代的 C1 ～ C30 亚杂烷基、 取代或未取代的 C2 ～ C30 亚杂 环烷基、 或者取代或未取代的 C2 ～ C30 亚烯基。
与所述至少两个不饱和官能团反应性的包括至少两个 ( 甲基 ) 丙烯酰基的单体可 包括 N-( 甲基 ) 丙烯酰胺基团、 ( 甲基 ) 丙烯酰氧基团、 或其组合。在实施方式中， 该单体 可由化学式 7B 表示。
化学式 7B
在化学式 7B 中， X1 和 X2 各自独立地为 N-( 甲基 ) 丙烯酰胺基团或 ( 甲基 ) 丙烯酰氧基团，R 为取代或未取代的 C1 ～ C30 烷基、 取代或未取代的 C6 ～ C30 芳基、 或者取代或 未取代的 C2 ～ C30 杂芳基，
R1、 R 2、 R3 和 R4 各自独立地为氢、 取代或未取代的 C1 ～ C10 烷基、 取代或未取代的 C1 ～ C10 烷氧基、 -NRR′、 -OR、 -NH(C(O))R、 -OC(O)R、 取代或未取代的 C6 ～ C18 芳基、 或 者 -CH ＝ CRR′， 其中 R 和 R′各自独立地为氢或者取代或未取代的 C1 ～ C10 烷基，
m 和 n 各自独立地为 0 ～约 20 的整数， 条件是当 R 为亚芳基或亚杂芳基时 m 和 n 各自独立地为约 1 ～约 20 的整数， 和
a 和 b 各自独立地为 0 ～ 4 的整数， 条件是 a 和 b 不同时为 0， 且 a+b 根据 R 的化 合价选择且为 2 或更大的整数。
用于制备第七聚合物的包括至少两个 N-( 甲基 ) 丙烯酰基的单体的实例可包括 ： (C1 ～ C30) 亚烷基二 ( 甲基 ) 丙烯酸酯， 例如亚乙基二 ( 甲基 ) 丙烯酸酯 ； (C1 ～ C30) 烷 烃多元醇多 ( 甲基 ) 丙烯酸酯， 例如甘油二或三 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 1， 4- 丁二醇二 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 1， 6- 己二醇二 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 三羟甲基丙基二或三 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 季戊 四醇三 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 季戊四醇四 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 二季戊四醇五 ( 甲基 ) 丙烯酸 酯、 二季戊四醇六 ( 甲基 ) 丙烯酸酯等 ； 或者 N， N′ - 亚烷基 - 二 ( 甲基 ) 丙烯酰胺如 N， N′ - 亚甲基 - 二 ( 甲基 ) 丙烯酰胺、 N， N′ - 亚乙基 - 二 ( 甲基 ) 丙烯酰胺等。可使用包 括上述的至少两种的组合。 包括至少两个不饱和官能团的芳族化合物和与所述至少两个不饱和官能团反应 性的包括至少两个 N-( 甲基 ) 丙烯酰基的单体可以约 10 ∶ 90 ～约 90 ∶ 10， 具体地约 15 ∶ 85 ～约 85 ∶ 15， 更具体地约 20 ∶ 80 ～约 80 ∶ 20 的重量比使用。
第八聚合物为第二羟基取代苯与第四醛化合物的聚合产物。 第二羟基取代苯可与 以上对于第一羟基取代苯所公开的相同， 且第四醛化合物可与以上对于第一醛化合物所公 开的相同， 因此为了清楚不再重复上述描述。
气凝胶基体聚合物可包括第一聚合物、 第二聚合物、 第三聚合物、 第四聚合物、 第
五聚合物、 第六聚合物和第七聚合物的各种。所述气凝胶基体聚合物可进一步任选地包括 第八聚合物。
根据另一实施方式， 提供气凝胶 - 泡沫体复合材料， 其包括开孔泡沫体和置于该 开孔泡沫体中的气凝胶基体聚合物， 且所述开孔泡沫体为包括碳酸酯基团 (-OC(O)O-) 的 聚氨酯泡沫体。所述开孔泡沫体可包括聚合物， 所述聚合物包括具有碳酸酯基团 (-OC(O) O-) 的第一结构单元、 具有尿烷基团 (-OC(O)NH-) 的第二结构单元、 和具有脲基 (-NHC(O) NH-) 的第三结构单元。 所述气凝胶基体聚合物可包括所述第一聚合物至第七聚合物的任意 一种或组合， 且可进一步包括所述第八聚合物。
所述开孔泡沫体可包括约 5 ～约 30 重量％、 具体地约 10 ～约 25 重量％、 更具体 地 15 ～约 20 重量％的量的包括碳酸酯基团 (-OC(O)O-) 的结构单元。当碳酸酯基团在上 述范围中使用时， 气凝胶 - 泡沫体复合材料可具有改善的机械性质。
气凝胶 - 泡沫体复合材料可通过如下获得 ： 以用于产生气凝胶的单体组合物浸渍 开孔泡沫体， 使所述单体组合物聚合以制备湿凝胶， 和使湿凝胶干燥， 但是其制造方法并不 限于此。
在下文中， 参考图 1 进一步描述制造气凝胶 - 泡沫体复合材料的方法。
参考图 1， 在过程 S11 中制造或提供开孔泡沫体。 开孔泡沫体可通过在发泡剂的存 在下使用于制备聚合物的单体反应而制造， 或者可使用可商购的开孔泡沫体。 例如， 聚氨酯 泡沫体可通过在发泡剂的存在下使多元醇与含异氰酸酯基团的单体反应而制造。
在过程 S12 中以用于制造气凝胶基体聚合物的组合物浸渍所述开孔泡沫体。在过 程 S13 中使包括在用于制造气凝胶基体聚合物的组合物中的单体聚合以提供湿凝胶。用于 制造气凝胶基体聚合物的组合物包括可聚合以提供气凝胶基体聚合物的单体。 用于制备气 凝胶基体聚合物的单体包括用于分别制备第一聚合物至第七聚合物的单体。
用于气凝胶基体聚合物的组合物可进一步包括催化剂。所述催化剂可以约 0.1 ～ 约 5 重量份、 具体地约 0.2 ～约 4 重量份、 更具体地约 0.3 ～约 3 重量份的量使用， 基于 100 重量份的用于气凝胶基体聚合物的组合物。 用于自由基聚合的催化剂可包括通过热而分解 的热催化剂、 或者当通过光如紫外 (“UV” ) 光分解时产生自由基的光降解催化剂。热催化 剂的实例包括偶氮化合物催化剂如偶氮二异丁腈 (“AIBN” )， 或者包括有机过氧化物或无 机过氧化物的过氧化物催化剂如过氧化苯甲酰。
用于气凝胶基体聚合物的组合物可进一步包括溶剂。所述溶剂可为有机溶剂， 且 所述有机溶剂可包括二甲基甲酰胺、 丙酮、 1， 4- 二 烷、 四氢呋喃、 二甲亚砜、 甲苯、 苯、 二 氯苯、 乙腈、 醇、 或其组合。所述溶剂的量可根据所述气凝胶基体聚合物的选定目标密度进 行选择。
湿凝胶可经历溶剂交换反应， 并且所述溶剂可包括与二氧化碳具有良好的液体相 容性的任意溶剂而不受限制。然而， 当湿凝胶在大气压下干燥或者在湿凝胶的制备过程中 所用的溶剂与二氧化碳具有足够的相容性时， 可忽略溶剂交换过程。
随后， 在过程 S14 中干燥湿凝胶。干燥湿凝胶在过程 S15 中提供气凝胶 - 泡沫体 复合材料。
例如通过超临界干燥、 大气压干燥、 冻干 ( 例如， 减压干燥 )、 或其组合进行干燥。
超临界干燥使用超临界二氧化碳。 在超临界干燥过程中， 首先， 将液体二氧化碳供应到高压反应器以除去湿凝胶中的溶剂。然后， 将高压反应器的温度和压力提高到二氧化 碳的阈值点以上， 并在减压下将二氧化碳缓慢排出以除去二氧化碳和干燥所述湿凝胶。超 临界干燥可在室温下进行。 由于其提供良好的可操作性和安全性， 超临界干燥可为期望的。
大气压干燥法包括在大气压下通过热处理湿凝胶使湿凝胶干燥。 当以大气干燥法 除去溶剂时， 所得产物称作干凝胶， 其为一种气凝胶类型。
冻干 ( 例如， 减压干燥 ) 是通过将包括水溶液的湿凝胶冷冻并减小压力使冰升华 而除去溶剂的方法。当通过冻干 ( 例如， 减压干燥 ) 除去溶剂时， 所得产物称作冻凝胶， 其 为一种气凝胶类型。
根据实施方式的气凝胶 - 泡沫体复合材料在溶剂交换和干燥过程期间经历可忽 略的收缩并且在干燥之后保持孔。
由于气凝胶 - 泡沫体复合材料具有优异的绝热和吸声性质， 其可应用于冷却设备 如冰箱、 冷冻机、 低温储存装置例如用于液体天然气 ( “LNG” )、 和货舱， 并且可用作航空航天 应用、 管道、 建筑物和建设物的绝热材料及用作衣服和鞋子的绝热织物、 用作催化剂载体、 和用作吸声材料或减振材料。而且， 通过热解， 所述气凝胶 - 泡沫体复合材料可转化为碳气 凝胶 - 泡沫体复合材料， 并且所述碳气凝胶 - 泡沫体复合材料可用作电极材料。
在下文中， 参考实施例更详细地说明本公开内容。 然而， 所述实施例是本公开内容 的示例性实施方式且不是限制性的。
开孔泡沫体的制备
制备实施例 1
在 Sn(Oct)2 催化剂 ( 即， 1， 3- 丙二醇， 2-(9- 十八碳烯氧 )-， (Z)-2- 邻 -(9- 十八 碳烯基 ) 甘油 Sn-2- 邻 -( 顺式 -9) 十八碳烯基甘油 ) 的存在下将 30 重量％的量的具有 650 的分子量的化学式 8 的聚 (1， 6- 六亚甲基碳酸酯 ) 二醇与 70 重量％的亚甲基二苯基二 异氰酸酯聚合以制备具有 30 重量％的包括碳酸酯基团的结构单元的开孔泡沫体。
化学式 8
在化学式 8 中， n 表示重复单元数并根据所需分子量选择。气凝胶 - 泡沫体复合材料的制备
实施例 1
将 13 毫升 (mL) 乙腈加入 25mL 圆柱形聚丙烯小瓶， 并向其中加入 1.00 克 (g) 间 苯二酚、 0.8mL HCl(0.6 体积摩尔浓度 (M) 乙腈溶液 )、 1.5mL 福尔马林 (37 重量％水溶液 ) 和 0.2mL 季戊四醇 (15 重量％水溶液 )。将所得混合物有力搅拌以制备用于气凝胶的组合 物。以该用于气凝胶的组合物浸渍由制备实施例 1 获得的开孔泡沫体。
接着， 将浸渍的开孔泡沫体缓慢加热到约 60℃约 10 分钟。 通过表面上的流动性鉴 别凝胶的形成， 并将浸渍的开孔泡沫体在 25℃的室温下固化。
将制备的湿凝胶与丙酮进行交换， 丙酮是与液体二氧化碳具有良好相容性的溶 剂。然后， 将液体二氧化碳提供到高压反应器以除去湿凝胶内部的丙酮。当除去湿凝胶内部的丙酮时， 通过如下制备气凝胶 - 泡沫体复合材料 ： 将其温度和压力增加到超过二氧化 碳的阈值温度和压力， 然后在相同的温度下缓慢除去二氧化碳以减小压力。
实施例 2
根据与实施例 1 相同的方法制备气凝胶 - 泡沫体复合材料， 除了将 1.0g 亚甲基二 丙烯酰胺溶解在 6.5mL N， N- 二甲基甲酰胺 (“DMF” ) 中， 包括 1.0mL 过硫酸铵 (1.0M 水溶 液 ) 作为自由基引发剂， 和包括 0.02mL 四甲基乙二胺作为催化剂， 然后将该组合在室温下 有力搅拌 1 分钟以制备用于气凝胶的组合物以外。
实施例 3
根据与实施例 1 相同的方法制备气凝胶 - 泡沫体复合材料， 除了将 1.0g 乙基纤 维素和 1.0g 亚甲基二苯基二异氰酸酯溶解在 10mL 丙酮中， 并加入 0.01g 吡啶作为催化剂 以制备用于气凝胶的组合物以外。乙基纤维素得自 Sigma-Aldrich 公司， 其包括在体积比 80 ∶ 20 的甲苯 / 乙醇的混合溶剂中 5 摩尔％的乙基纤维素并具有 48 摩尔％的乙氧基取代 比。
实施例 4
根据与实施例 1 相同的方法制备气凝胶 - 泡沫体复合材料， 除了用 4.23mL N， N- 二 甲基甲酰胺 (“DMF” ) 溶剂溶解 0.126g 1， 3， 5- 三羟基苯 (“THB” ) 和 0.297g 二氨基苯基 甲烷 (“MDA” )， 然后向其中加入 0.487g 37 重量％的甲醛水溶液 ( 福尔马林， H2O 中 37 重 量％ HCHO ； “aF” ) 以制备用于气凝胶的组合物以外。 反应物即 THB、 MDA 和 aF 以 1 ∶ 1.5 ∶ 6 的摩尔比使用。
实施例 5
根据与实施例 1 相同的方法制备气凝胶 - 泡沫体复合材料， 除了加入 8.7mL 乙腈 和 0.5mL 二甲基甲酰胺并溶解 0.28g 4， 4’ - 联苯酚 (“BP” )、 0.33g 间苯二酚、 1.0g 甲醛和 0.06mL 1.5M HCl 以制备用于气凝胶的组合物以外。
实施例 6
根据与实施例 1 相同的方法制备气凝胶 - 泡沫体复合材料， 除了将 4g 由下列化学 式 9 表示的 N， N′ -1， 3- 亚苯基二马来酰亚胺和 26g 1， 3- 三丙烯酰基六氢 -1， 3， 5- 三嗪 溶解在 250g N- 甲基吡咯烷酮 ( “NMP” ) 中， 并且向其中加入 2 重量％作为自由基引发剂的 2， 2′ - 偶氮二异丁腈 (“AIBN” ) 以制备用于气凝胶的组合物以外。
化学式 9
实施例 7
根据与实施例 1 相同的方法制备气凝胶 - 泡沫体复合材料， 除了将二乙烯基苯和 1， 1′ -( 亚甲基二 -1， 4- 亚苯基 ) 二马来酰亚胺以约 22 ∶ 4 的重量比溶解在 250g N- 甲 基吡咯烷酮 (“NMP” ) 中， 并且加入 2 重量％ 2， 2′ - 偶氮二异丁腈 (“AIBN” ) 自由基引发 剂以制备用于气凝胶的组合物以外。
实施例 8
根据与实施例 1 相同的方法制备气凝胶 - 泡沫体复合材料， 除了将二乙烯基苯和 N， N′ -(4- 甲基 -1， 3- 亚苯基 ) 二马来酰亚胺以约 22 ∶ 4 的重量比溶解在 250g N- 甲基 吡咯烷酮 (“NMP” ) 中， 并且加入 2 重量％ 2， 2′ - 偶氮二异丁腈 (“AIBN” ) 自由基引发剂 以制备用于气凝胶的组合物以外。
实施例 9
根据与实施例 1 相同的方法制备气凝胶 - 泡沫体复合材料， 除了将 26g 二乙烯基 苯 (“DVB” ) 和 4g 季戊四醇四丙烯酸酯溶解在 250ml N- 甲基吡咯烷酮 (“NMP” ) 中， 并且 加入 2 重量％ 2， 2′ - 偶氮二异丁腈 ( “AIBN” ) 自由基引发剂以制备用于气凝胶的组合物。
测量根据实施例 1 ～ 9 的气凝胶 - 泡沫体复合材料的收缩率、 密度、 抗压强度和热 导率。在表 1 中提供实施例 1 ～ 9 的结果 ( 实施例 2、 3、 5 和 7-9 的收缩率、 实施例 2-9 的密 度、 实施例 1、 2 和 4-9 的抗压强度、 及实施例 1-9 的热导率 )。使用 Netzsch company， Selb Germany 的热流计 (HFM 436) 测量热导率 ( 毫瓦 / 毫开尔文 ( “mW/Mk” ))。以 10 毫米 / 分 钟 (“mm/min” ) 的压缩速率当气凝胶 - 泡沫体复合材料根据 ASTM D1621 被压缩 10％时使 用万能测试机 (“UTM” ) 测量抗压强度 ( 兆帕 (“MPa” ))。
表1
收缩率 (％ ) 实施例 1 实施例 2 实施例 3 实施例 4 实施例 5 实施例 6 实施例 7 实施例 8 实施例 9
15.5 6.3 16.2 16.3 7.3 13.5 密度 (g/cm3) 0.21 0.27 0.12 0.18 0.08 0.21 0.18 0.14 抗压强度 (MPa) 68.71 24.4 65.6 24.0 19.6 27.0 19.0 21.0 热导率 (mW/mK) 17.90 18.30 24.10 16.10 19.00 16.34 22.00 22.00 21.00( 在表 1 中， 符号 “-” 表示 “未测量” )
参考表 1， 实施例的气凝胶 - 泡沫体复合材料具有优异的抗压强度和低的热导率。 不希望受理论限制， 据信表 1 中的结果说明， 收缩可取决于材料的构造， 而不是例如密度和 热导率的参数。
虽然已经结合目前认为是实际的示例性实施方式的内容描述了本公开内容， 应理 解本发明并不限于公开的实施方式， 而是相反地意在涵盖所附权利要求的精神和范围内的各种变形和等价布置。