基于氨基塑料的用液体浸渍过的泡沫塑料部件及其用途的制作方法

专利名称：基于氨基塑料的用液体浸渍过的泡沫塑料部件及其用途的制作方法
基于氨基塑料的用液体浸渍过的泡沫塑料部件及其用途 本发明涉及一种用液体浸渍过的成型泡沫制品及其用途，所述成型泡
沫制品由以下物质组成
a) 1-10体积％基于氨基塑料的开孔泡沫，和
b) 90-99体积％在25。C下为液体的组分。
已知基于三聚氰胺/甲醛缩合物的开孔泡沫在建筑物和机动车辆中用 于各种绝热和隔音应用以及用作绝热和耐冲击包装材料。
当用作清洁、研磨和抛光海绵时，开孔结构允许吸收和存储合适的清 洁剂、研磨剂和抛光剂(WO 01/94436)。
EP-A 1 498 680描述了用于保持冷和热的蓄集器，所述蓄集器含有用 可流动传热介质完全或部分填充其泡孔并具有可由例如聚烯烃膜组成的覆 盖层的三聚氰胺/曱醛泡沐。
W() 2007/003608描述了含有基于三聚氰胺/甲醛缩合物的开孔泡沫的 储液器作为燃料罐和在存储和转移危险液体材料中的用途。
管子、软管或者开口或密闭容器如桶、瓶、罐或容器常用于转移液体。 然而，它们通常硬、重以及难以装满和腾空。
在热管理中，需要满足小规模上如在电子设备中和大规模上如在机动 车辆情况下的各种要求。这些要求包括良好绝热效果，通过辐射散热和供 热、传导或对流、温度变动的抑制、材料疲劳的避免、传感器的稳定功能 或热的临时存储。此外，用于该目的的材料必须能够予以弯曲地应用，且 其热、机械和磁性能必须稳定。在热辐射情况下，必须满足特定吸收和散 发性能。
本发明目的在于使在室温下为液体的组分转变为固体形式，所述固体 形式容易转移并可在任意时间由其轻易和可逆地转变回液体形式。此外， 本发明目的还在于发现固体形式的液体组分的新型应用。
优选所用开孔泡沫为比重为5-100g/1，特别是8-20g/1的基于三聚氰胺/甲醛缩合物的弹性泡沫。
泡孔数一般为50-300个泡孔/25mm。平均泡孔直径通常为80-500(im, 优选100-250|Lun。
优选拉伸强度为100-150kPa，断裂伸长为8-20%。
对制备而言，依据EP-A071 672或EP-A037 470,可利用热空气或蒸 汽或通过微波辐射使三聚氰胺/甲醛预缩合物的高浓度、含发泡剂溶液或分 散体发泡并对其进行固化。此类泡沫以名称Basotet^(来自BASF Aktiengesellschaft)市售。
三聚氰胺/曱醛摩尔比一般为1:1-1:5。例如如WO 01/94436所述，为 制备甲醛含量特别低的泡沫，将摩尔比选定为1:1.3-1:1.8，且使用不含亚 硫酸酯基团的预缩合物。
为了提高性能特性，然后可使泡沫退火并对其进行挤压。可将泡沫切 削至所需形状和厚度，并可在一个或两个面上用外层对其进行层压。例如 可将聚合物片或金属片用作外层。
由于三聚氰胺/曱醛缩合物的突出化学稳定性，开孔泡沫也可与包括低 温液体在内的各种液体直接接触。即便是在低温如低于-80°C，所述泡沫仍 保持弹性。不会发生由脆化引起的损坏。
开孔泡沫的形状和尺寸取决于预定用途。通常开孔泡沫的高度为 l-500mm,优选10-100mm。
所述泡沫的体积由0.5-10体积％氨基塑料树脂和90-99.5体积％空气 组成。可通过浸入液体中排出所迷空气，并获得本发明用液体浸渍过的成 型泡沫制品。用水或其它液体浸渍过的成型泡沫制品相应地由液体组成， 可在三维上按照要求使成型泡沫制品形成所需尺寸。
可将在25。C下可流动或为糊状且对氨基塑料呈惰性的物质用作液体 组分，例如芳族或脂族烃(例如链烷烃、苯、曱苯、二曱苯)、醇(例如甲醇、 乙醇、丙醇、丁醇或己醇)、酮(例如丙酮或甲基乙基酮)或者水、水溶液或 水分散体。
液体组分的密度通常为800-1200kg/m3。特别可能将水用作液体组分。 特别通过导热率和热容确定材料的热性能。基本彼此独立的材料的合适组合可影响这些性能。
也可将官能流体如微嚢包封石蜡混合物(所谓的PCM(相变材料))的水
分散体用作液体组分。PCM组分的熔点Tm通常为20-40°C，并具有高熔 融焓。可一起处理它们与开孔泡沫和如果合适改变导热率的添加剂如金属 粉末以获得用于热管理的复合材料。通常PCM的比例基于去除液体载体 相后的复合材料为10-50重量％。由于开孔泡沫中的毛细力，在某些情况 下也可使用某些没有包封的PCM蜡。
开孔泡沫确保了机械稳定性和挠性。依据电磁性能必须满足的要求对 添加剂进行选择。可涂覆复合材料的表面以影响辐射性能。此类复合材料 例如可用于覆盖陶器(例如饮料杯或罐)或微波陶器。倒入热饮料后，部分 热能用于熔融PCM,降至结晶温度以下后PCM再次将热释放给饮料。如 果存在不完全填充泡沫的区域或多层复合材料，则这会导致额外的绝热。
也可将绝热和吸声性能与未填充开孔泡沫的性能结合在一起。在部分 浸渍情况下或通过结合浸渍过的开孔泡沫层和未浸渍的开孔泡沫层，也可 绝热，通过所述方法甚至可吸收温度峰。由于挠性，用PCM浸渍过的开 孔泡沫可在三维上适应于任意所需形状，并可用于有效热管理。
用水浸渍过且高度小于10cm的泡沫立方体不会渗漏。其就象不会熔 融的水立方体一样。由于可利用锋利的刀以显著方式切削本发明用液体浸 渍过的成型泡沫制品，因此也可将其称作"可切液体"。从这些方面看， 惊人地存在着许多潜在应用。
用液体浸渍过的成型泡沫制品的 一个潜在应用为液体组分的简单和精 确计量。
液体組分的计量特别在药品或化妆品中具有作用。例如可利用用酒精 浸渍过的成型泡沫制品均匀地应用用于消毒皮肤表面的薄酒精膜。也可以 所述方式将其它医学活性物质以靶向方式应用于患病皮肤区域。由于三聚 氰胺树脂/曱醛泡沫的所述轻微研磨效果，可由此同时剥落角质皮或死皮鳞屑。
也引入市售管中的成型泡沫制品由此允许通过轻孩i按压所述管而逐滴 计量液体组分。
5也可通过引入开孔泡沫的适合尺寸立方体进行准确计量。因此，例如
可将活性物质浓溶液吸入尺寸为lcmxlcmxlcm的立方体中，然后将其引 入其它液体中。用植物油浸渍过的开孔泡沫在水面上形成杀死蚊子幼虫的
薄油膜。
用液体浸渍过的成型泡沫制品的其它潜在应用为同时转移一种或多种 液体组分而无需电能。在具有不同水面的两个容器之间，用水浸渍过的泡 沫带使所述水面相等而无需利用静压。腾空装满的容器而无需软管或抽吸。 同时，通过开孔泡沫的过滤作用进^f亍清洁。
也可在应用后润湿开孔泡沫，并由此开始液体转移。与此相反，必须 首先用液体例如通过抽吸填充用作液体虹吸管的软管。结果液体可流出。 可通过组合单独的部件并在三维上切削至所需大小或连接而制备含有开孔 泡沫的液体导体。与用作液体转移介质的纤丝或机织物相比，开孔泡沫处 理起来更简单并可适应于各种三维结构。
本发明用液体浸渍过的成型泡沫制品也可用于例如太阳能收集器中。 此时，通过太阳光加热开孔泡沫中的液体，然后取出该液体。可在另一端 供应冷的液体。结果不需要使用管子。在所述应用中，为实现更快地加热 水，与吸收辐射的物质如石墨结合是有利的。
本发明成型泡沫制品例如也适用于通过抽吸循环可燃性液体，例如在 涉及运输危险材料的意外事件情况下。此时，用危险材料浸渍软管状成型 泡沫制品，并可通过重力实现将泄漏液体转移至所提供的收集容器中，而 无需抽吸和使用机械泵。对所述应用而言，例如通过应用导电层抗静电处 理所述泡沫对降低产生火花的危险可能是有利的。
开孔泡沫中的液流通常具有非常好的层流性。如果流速非常高，则由 于相对较低的扩散速率而达到最低程度混合。例如这可用于通过开孔泡沫 并行转移两种或更多种液流和用于在界面引发任意所需化学反应或物理过 程，例如配合、染料形成、沉淀或聚合。
例如可通过在界面形成固体而固定液流。形成该通道的结果是可在泡 沫中产生开放的三维微观流体体系或膜。所述体系临时性地用于非常多的 完全不同的反应。当基于氨基塑料树脂的开孔泡沫用于绝热和隔音时，本发明用液体浸 渍过的成型泡沫制品特别适用于射弹的能量吸收。如果透明度不是决定性 的，本发明用液体浸渍过的成型泡沫制品作为明胶块的替代也适用于研究弹道。
用于浸渍泡沫的液体可具有特别的流变学性能如触变性或胀流性，以 改变液体进入泡沫的吸收、浸渍过的泡沫的释放能力或能量吸收。例如可 用胀流型分散体浸渍泡沫。浸渍过的泡沫也具有胀流作用，但较泡沫外的 分散体可更容易地处理。
本发明用液体浸渍过的成型泡沫制品的其它用途为通过冻结分裂。为 此，可将开孔泡沫塞入岩石裂缝或准备好的钻孔中，并用液体如水浸渍。 例如通过倒液氮霜冻或冷却的结果是开孔泡沫中的液体冻结，结果与其相 关的体积单元产生分裂所述岩石的压力。除岩石外，也可以所述方式分裂 其它石头和材料，例如混凝土、木材、金属或易碎塑料。
有利的是用液体浸渍过的泡沫可用于防火或灭火。例如可利用浸渍过 的泡沫试样灭火，其中液体不能通过流动而从火的中心流出。也可连续再 润湿泡沫。例如，可将泡沫层例如以双层外壳应用于建筑物的墙上。在干 燥状态下，所述层用于绝热。在火险情况下，通过给水管系统连续润湿所 述层，由此提高建筑物的防火。
实施例
对以下实施例而言，使用密度为约10kg/n^的开孔三聚氰胺/甲醛泡沫 (来自BASF Aktiengesellschaft的Basotect )。 实施例l(毛细升高)
将干燥Basotet^试样置于装有水的烧杯中。由于试样内部的毛细力， 液体上升至液面以上约lcm的高度。如果将用水完全浸渍过的Basotect 试样置于水中，则液体保持在试样内部水面以上约8-12cm的高度。在更 高水柱情况下，超出高度的水从样品中流出直至该值。水以至多约12cm 高的水柱保持在Basotect 内部。 实施例2(虹吸)
一个烧杯装有水。第二个烧杯不含液体，并将其以相同高度置于第一个烧杯的旁边。首先在水中完全浸渍Basotect⑧非织造物(厚度为约5mm， 宽度为约7cm)，然后将其一端浸入装有液体的烧杯中，而另一端则在空烧 杯中终止。泡沫最高点与液面间的高度差小于12cm，以防止水流出而使泡 沫变干。观察到液体从装水烧杯转移至空容器直至两个容器中的水面高度 相等。如果达到平衡后抬高一个烧杯，则再次开始转移液体直至两个液面 在相同高度上。
如果使用最初干燥的非织造物，并在桥接两个容器后借助于喷雾瓶完 全润湿所述非织造物直至开始液体交换，也观察到了液体的转移。
也可用许多彼此连接以允许液体转移的单独Basote(^片代替泡沫体。 当利用剪刀在最高位置剪断上述实施例中的非织造物时，液体转移停止。 当利用回形针使剪边连接时，再次开始液面的相等。 实施例3:
在水中浸渍三块Basote(^矩形块。将一块矩形块置于空容器中，将一 块矩形块置于装水容器中。将第三块矩形块横向置于两块竖直的矩形块上。 当所有三块矩形块接触时，以相对较高的流速开始液体转移。 实施例4(层流性)
一个烧杯装有染成蓝色的水。第二个烧杯装有染成红色的水。将两个 烧杯置于约10cm高的衬垫物上。在该衬垫物前面即在较低的高度上放置 第三个空烧杯。在中间切开Basote(^非织造物(厚度为约5mm，宽度为约 l()cm;长度为约40cm)约20em长度。所得非织造物由此分成约等宽的一 半长度的两股。用水完全浸渍非织造物。然后将两窄端各自浸入染成蓝色 和染成红色的水中，而宽端则在较低的空容器中终止。观察到染成红色和 蓝色的水流经非织造物进入较低的容器中。惊人地观察到浸渍过的泡沫中 的两种染料溶液没有混合。蓝色液流和红色液流以足够高的流速并行流经 泡沫样品且直至从泡沫中流出才在收集容器中混合。Basotect t的液流的 层流性非常好。如果流速非常高，则由于相对较低的扩散速率而达到最低 程度混合。 实施例5:
通过含有Basotect⑧的用水浸渍过的非织造物使装水容器与空容器连
8接从而发生液体转移。利用细移液管将三小滴蓝色染料的高浓度水溶液以
约2cm的水平间隔和相同高度置于非织造物上。观察到其中并行形成没有 在浸渍过的泡沫内混合的三股染色液流的路线。可在层流的接触表面发生 化学反应/物理过程。 实施例6:
重复实施例5，但用接触时化学发光的两种液体代替染过色的水。所 述体系在两股液流的接触区域开始发光。 实施例7:
用0.1N氢氧化钠水溶液和0.1N包含约5%酚酞的盐酸水溶液代替两 种提供有不同染料的液体，程序与实施例5类似。从其中两单独的股结合 的非织造物区域开始，由于pH指示剂从最初的无色溶液变色而形成紫色 界面层。仅在界面层区域发生变色。宽度取决于流速。 实施例8:
用10%浓度硅酸钠水溶液(水玻璃)和10%浓度磷酸溶液代替两种提供 有不同染料的液体，程序与实施例5类似。从其中两单独的股结合的非织 造物区域开始形成固体。仅在界面层区域形成固体。 实施例9(水立方体)
将838(^6"@立方体(7乂7乂7 11)浸在水中。水保持在泡沫内部而不会流 出来。将刀片固定在塑料板(例如PE板)上，从而使所述刀片的锋利侧垂直 于表面。用肥皂溶液润湿所述成型体的表面，从而使其具有低摩擦阻力。 将用水浸渍过的Basote(^立方体置于以所述方式处理过的塑料板上。当抬 高板一端从而使立方体滑至固定的刀片上时，刀片将移动的立方体切成两 半。在使用干燥Basotect的对比实验中，不能以所述方式切井立方体。如 果其是湿的，则可更好、更准确且没有粉尘地切开Basotect 。 实施例10:
在水中浸渍Basotect③矩形试样(7x5x20cm)，并将其置于7x20cm的底 面上。水没有流出。在宽度为7cm的一端抬高试样，从而使总垂直水柱高 度提高至约l(km的值以上。水从泡沫流出直至高度降至该值以下。可通 过浸渍过的试样的方位控制吸水和出水。实施例11:
在0。C以下于水箱中冷却用水浸渍过的立方体(2x2x2cm)。立方体内部 的水冻结却不会破坏立方体本身。随着在水箱中的存储时间变长，通过水 的部分升华表面变得粗糙。粗糙的水立方体易处理，因为它们不会从手中 滑落。当从水箱中取出水立方体时，水解冻，其中熔融的水保持在Basotect 块的内部。 实施例U(虹吸瓶)
切掉传统1.5L PET饮料瓶的底部，从而使下半部由直径为约7cm的 开口圆柱体组成。保留瓶塞。将具有适合直径和高度为约1.5cm的Basotect 圆盘放进开口。打开瓶塞，并将瓶子浸入装有水的容器中，其中利用 Basotect封闭的底部浸入水中约5cm。水通过Basotect 圆盘进入瓶子内部， 相应量的空气通过打开的瓶塞逸出。当提高瓶塞打开的瓶子时，存在于 Basotect 圓盘上方的液体从瓶中流出。当水进入后封闭瓶塞时，从水中取 出瓶子后没有液体流出，因为不能进行气体交换。当接着打开瓶塞时，水 可从瓶中流出。可通过气体交换控制出水。 实施例。(气枪射弹的能量吸收)
用气枪(口径为4.5mm， l)iabolo; E(X7.5J, V(X175m/s)射击聚苯乙烯 颗粒泡沫块(Styropo^， 5x5x5cm)、干燥Basotect⑧块(5x5xlcm)和相应用 水浸渍过的Basotec^^块。被打中后Styropo,块飞离其原始位置。射弹几 乎没有进入作为整体吸收能量的所述材料。被射击后干燥Basotect⑧保持在 原始位置。射弹通过试样，形成杂乱、磨损的弹道，且在试样后面存在着 粉碎的BaSOteCt 。当对浸渍过的Basotect⑧射击时，后者同样保持在其原 始位置。弹道由整齐穿孔的中空圆柱体組成。在试样后面存在着来自弹道 的完整保留的Basotec^圆柱体。 实施例14(潜热蓄集器)
用熔点为28。C的微嚢包封石蜡混合物(Micronal， BASF AG)的7jc分散 体浸渍Basotet^试样(100'80'3mm， 0.35g)。干燥分散体后，浸渍过的泡沫 非织造物的总质量为8.5g。所得材料具有机械挠性，具有愉快的触觉性能， 当与身体接触时，通过石蜡微晶熔融消耗的熔融焓降温。
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权利要求
1.一种用液体浸渍过的成型泡沫制品，所述成型泡沫制品由以下物质组成a)0.5-10体积％基于氨基塑料的开孔泡沫，和b)90-99.5体积％在25℃下为液体的组分。
2. 根据权利要求l的用液体浸渍过的成型泡沫制品，其中液体组分为 芳族或脂族烃、醇、酮或水。
3. 根据权利要求l的用液体浸渍过的成型泡沫制品，其中液体组分为 微嚢包封石蜡混合物的水分散体。
4. 根据权利要求l-3中任一项的用液体浸渍过的成型泡沫制品，其中 开孔泡沫的比重为5-100kg/m3,液体组分的密度为800-1200kg/m3。
5. 根据权利要求1-4中任一项的用液体浸渍过的成型泡沫制品，其中 开孔泡沫由三聚氰胺/甲醛摩尔比为1:1-1:5的三聚氰胺/甲醛缩合物制备。
6. 根据权利要求1-5中任一项的用液体浸渍过的成型泡沫制品在计量 液体組分中的用途。
7. 根据权利要求l-5中任一项的用液体浸渍过的成型泡沫制品在同时 转移一种或多种液体组分而无需电能中的用途。
8. 根据权利要求1-5中任一项的用液体浸渍过的成型泡沫制品在射弹 能量吸收中的用途。
9. 根据权利要求1-5中任一项的用液体浸渍过的成型泡沫制品在通过 冻结分裂中的用途。
10. 根据权利要求3的用液体浸渍过的成型泡沫制品作为潜热蓄集器 的用途。
11. 一种制备潜热蓄集器的方法，其中干燥根据权利要求3的用液体 浸渍过的成型泡沫制品。
全文摘要
本发明涉及用液体浸渍过的泡沫塑料部件，所述泡沫塑料部件由以下物质组成a)1-10体积％基于氨基塑料的开孔泡沫塑料和b)90-99体积％在25℃下为液体的组分，例如芳族或脂族烃、醇、酮、水或水分散体，以及所述部件用于转移或计量液体、用于通过冻结分裂、用于射弹能量吸收或作为潜热蓄集器的用途。
文档编号C09K5/06GK101600759SQ200880003771
公开日2009年12月9日 申请日期2008年2月5日 优先权日2007年2月8日
发明者A·伯德, A·阿尔特黑尔德, B·瓦特, C·莫克, D·舍尔策, H-J·夸德贝克-西格, K·哈恩, R·伯林 申请人:巴斯夫欧洲公司