СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО СОЕДИНЕНИЯ МИХАЭЛЯ Российский патент 2017 года по МПК C08J9/14 C09K5/00 

Область техники

Варианты осуществления настоящего изобретения представляют собой использование углеродного соединения Михаэля, более конкретно варианты осуществления направлены на использование углеродного соединения Михаэля для уменьшения теплопередачи.

Уровень техники

Реакции Михаэля, которые также могут быть названы сопряженным присоединением, используют для синтеза полимеров. Например, реакции Михаэля могут быть выполнены в случае стадии развития и/или роста цепи полимеризации и находят применение при синтезе линейных, привитых, сверхразветвленных, дендритных и сетчатых полимеров.

Реакция Михаэля включает присоединение нуклеофила, который может быть назван донором Михаэля, к электрофилу, который может быть назван акцептором Михаэля. Некоторые реакции Михаэля, например реакция Михаэля по атому углерода, может создавать углерод-углеродную связь.

Некоторые полимеры, образованные по реакции Михаэля, используют в областях применения, где предпочтительно иметь небольшое количество или не иметь изоцианатсодержащих соединений. Например, полимерные пены, образованные по реакции Михаэля, нашли применение для замены некоторых полиуретановых пен, которые получают из оканчивающегося изоцианатом соединения и реагирующего с изоцианатом материала.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение предлагает способы применения углеродного соединения Михаэля для уменьшения теплопередачи. Способы применения углеродного соединения Михаэля для уменьшения теплопередачи могут включать локализацию углеродного соединения Михаэля между теплопередатчиком и теплоприемником, где углеродное соединение Михаэля представляет собой продукт реакции многофункционального акрилатного соединения с многофункциональным донором Михаэля, и теплопередатчик имеет температуру от 100 до 290°С.

Приведенное выше краткое описание изобретения не предназначено для описания каждого раскрываемого варианта осуществления или каждого исполнения настоящего изобретения. Описание, которое следует далее, более конкретно предоставляет примеры иллюстративных вариантов осуществления. В отдельных местах по всей заявке методологический принцип приведен посредством перечня примеров, и эти примеры могут быть использованы в разных комбинациях. В каждом случае приведенный перечень служит только в качестве репрезентативной группы и не должен интерпретироваться как исчерпывающий перечень.

Подробное описание изобретения

Далее описаны способы использования углеродного соединения Михаэля. Неожиданно было установлено, что углеродные соединения Михаэля, описанные в изобретении, могут быть использованы в высокотемпературных областях применения. Предпочтительно установлено, что углеродные соединения Михаэля, рассмотренные в изобретении, имеют температуры термического разложения, которые способствуют тому, чтобы они были приемлемы для высокотемпературных областей применения. Кроме того, установлено, что углеродные соединения Михаэля, рассмотренные в изобретении, имеют динамический модуль упругости от 30 до 1000 мегапаскалей (МПа) при высокой температуре (например, при 200°С), которые желательны для некоторых областей применения, рассмотренных в изобретении.

Как раскрывается в данной заявке, углеродные соединения Михаэля, рассматриваемые согласно изобретению, могут быть использованы для уменьшения теплопередачи. Способ использования углеродного соединения Михаэля для уменьшения теплопередачи может включать локализацию углеродного соединения Михаэля между теплопередатчиком и теплоприемником, где теплопередатчик имеет температуру от 100 до 290°С.

Способы, описанные в изобретении, включают углеродное соединение Михаэля. Углеродное соединение Михаэля может быть получено по реакции Михаэля. Как упоминалось, некоторые реакции Михаэля, например реакция Михаэля по атому углерода, могут образовывать углерод-углеродную связь. Реакция Михаэля включает присоединение нуклеофила, который может быть назван донором Михаэля, к электрофилу, который может быть назван акцептором Михаэля. Донор Михаэля может представлять собой многофункциональный донор Михаэля. Как используется в данном случае, «многофункциональный углеродный донор Михаэля» представляет собой материал, который содержит одну или несколько функциональностей углеродного донора Михаэля и может реагировать с двумя или несколькими функциональностями углеродного акцептора Михаэля с образованием углерод-углеродной связи с каждой из функциональностей углеродного акцептора Михаэля. Как используется в данном случае, функциональности донора Михаэля представляют собой группы, которые в присутствии катализатора углеродной реакции Михаэля образуют карбанион, который реагирует с углерод-углеродной двойной или тройной связью группы акцептора Михаэля с образованием углерод-углеродной связи с группой акцептора Михаэля.

Донор Михаэля может представлять собой ацетоацетатное соединение, например, многофункциональное ацетоацетатное соединение. Акцептор Михаэля может представлять собой акрилатное соединение, например, многофункциональное акрилатное соединение. Углеродное соединение Михаэля может представлять собой продукт реакции многофункционального акрилатного соединения с многофункциональным донором Михаэля.

Как упоминалось выше, многофункциональный акцептор Михаэля может представлять собой акрилатное соединение. Как используется в данном случае, определение «акрилат» включает акрилаты и (мет)акрилаты. Без привязки к какой-либо теории, функциональности акцептора Михаэля для целей настоящего изобретения называют активированным алкеном, имеющим алифатическую углерод-углеродную двойную или тройную связь в альфа-положении к карбонилу («еноновая» группа) или нитро-группе. Многофункциональное акрилатное соединение может иметь от двух (2) функциональностей акцептора Михаэля до десяти (10) функциональностей акцептора Михаэля. Например, многофункциональное акрилатное соединение может иметь 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 функциональностей акцептора Михаэля.

Примеры многофункционального акрилатного соединения включают, но не ограничиваются ими, эпоксидиакрилат бисфенола А, диакрилат глицеролата (1 глицерин/фенол) бисфенола А, диакрилат 1,4-бутандиола, диакрилат 1,6-гександиола, диакрилат неопентилгликоля, диакрилат диэтиленгликоля, диакрилат триэтиленгликоля, диакрилат тетраэтиленгликоля, диакрилат полиэтиленгликоля, диакрилат дипропиленгликоля, диакрилат трипропиленгликоля, диакрилат циклогександиметанола, диакрилат алкоксилированного гександиола, диакрилат алкоксилированного циклогександиметанола, диакрилат пропоксилированного неопентилгликоля, триакрилат триметилолпропана, триакрилат этоксилированного триметилолпропана, триакрилат пропоксилированного триметилолпропана, акрилированный полиэфирный олигомер, диакрилат бисфенола А, акрилированный диглицидиловый эфир бисфенола А, диакрилат этоксилированного бисфенола А, триакрилат трис(2-гидроксиэтил)изоцианурата, акрилированный алифатический уретановый олигомер, акрилированный ароматический уретановый олигомер, акрилированный полиэфирный олигомер или их комбинация наряду с другими. Один или несколько вариантов осуществления настоящего изобретения предлагают многофункциональное акрилатное соединение, выбранное из группы, включающей триакрилат триметилолпропана, тетраакрилат пентаэритрита, тетраакрилат ди-триметилолпропана, гексаакрилат ди-пентаэритрита, пентаакрилат ди-пентаэритрита, диакрилат диглицидилового простого эфира бисфенола А, триакрилат этоксилированного триметилолпропана, диакрилат трициклодекан-диметанола и диакрилат циклогександиметанола или их комбинацию.

Как упоминалось, углеродное соединение Михаэля может представлять собой продукт реакции многофункционального акрилатного соединения с многофункциональным донором Михаэля. Без привязки к какой-либо теории, функциональностью для многофункционального донора Михаэля в целях настоящего изобретения считают группы, которые в присутствии катализатора реакции Михаэля по атому углерода образуют карбанион, который реагирует с углерод-углеродной двойной или тройной связью группы акцептора Михаэля с образованием углерод-углеродной связи с группой акцептора Михаэля.

Многофункциональный донор Михаэля может представлять собой сложный эфир спирта, такого как метанол, этанол, третичный бутанол, и 2-гидроксиэтил(мет)акрилат наряду с другими. Сложным эфиром может быть ацетоацетатный эфир, цианоацетатный эфир, эфир малоновой кислоты или их комбинация наряду с другими сложными эфирами. Примеры сложных эфиров включают, но не ограничиваются ими, трет-бутил-3-оксобутират, сложные эфиры полиатомных спиртов, таких как этиленгликоль, 1,2- или 1,3-пропандиол, 1,4-бутандиол, 1,2-бутандиол, 1,6-гександиол, неопентилгликоль, 2-метил-1,3-пропандиол, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, трипропиленгликоль, поли(пропиленгликоль), поли(этиленгликоль), циклогексан-диметанол, триметилолпропан, триэтилолпропан, пентаэритрит, глицерин, глицерол, дипентаэритрит, дитриметилолпропан, глюкоза, изосорбид, бутилэтилпропандиол, сложные эфиры, полученные из полиэфирполиолов, полиэфирполиолы или сложные (полиэфирамид)полиолы или их комбинация наряду с другими. Многофункциональный донор Михаэля может представлять собой многофункциональное ацетоацетатное соединение. Многофункциональное ацетоацетатное соединение выбирают из группы ацетоацетатов, полученных из глицерина, триметилол-пропана, этанол-изосорбида, неопентилгликоля, пентаэритрита, диметилолпропана, дипентаэритрита, пропоксилированных моносахаридов, триметилолэтана или их комбинации.

Многофункциональное акрилатное соединение и многофункциональный донор Михаэля могут быть введены в реакцию в мольном отношении от 0,5:3,0 до 3,0:0,5 (молей функциональностей многофункционального акрилатного соединения к молям функциональностей донора Михаэля). Все отдельные значения и частные интервалы от и включительно 0,5:3,0 до 3,0:0,5 молей функциональностей многофункционального акрилатного соединения к молям функциональностей донора Михаэля в данном случае включены и раскрыты в изобретении; например, многофункциональное акрилатное соединение и многофункциональный донор Михаэля могут быть введены в реакцию в мольном отношении с верхней границей 3,0:0,5, 2,8:0,5 или 2,6:0,5 и до нижней границы 0,5:3,0, 0,7:3,0 или 1,0:3,0 молей функциональностей многофункционального акрилатного соединения к молям функциональностей донора Михаэля.

Многофункциональное акрилатное соединение и многофункциональный донор Михаэля могут реагировать в присутствии углеродного катализатора Михаэля, например, при формировании углеродного соединения Михаэля. Например, катализатор может включать третичные аминные соединения, амидиновые соединения, гидроксиды четвертичного аммония, гидроксиды щелочных металлов, алкоксиды щелочных металлов, ацетилацетонаты щелочных металлов, ацетилацетонаты четвертичного аммония наряду с другими. Примеры катализатора включают, но без ограничения ими, гидроксид тетраметиламмония, гидроксид тетраэтиламмония, гидроксид тетрабутиламмония, гидроксид тетраоктиламмония, триметиламин, триэтиламин, N-метилморфолин, N-этилморфолин, N,N-диметилбензиламин, N,N-диметилэтаноламин, N,N,N',N'-тетраметил-1,4-бутандиамин, N,N-диметилпиперазин, 1,4-диазобицикло-2,2,2-октан, бис(диметил-аминоэтиловый) эфир, бис(2-диметиламиноэтиловый) эфир, морфолин, 4,4'-(оксиди-2,1-этандиил)бис, триэтилендиамин, пентаметилдиэтилентриамин, диметилциклогексиламин, N-цетил-N,N-диметиламин, N-кокоморфолин, N,N-диметиламинометил-N-метилэтаноламин, N,N,N'-триметил-N'-гидроксиэтил-бис(аминоэтиловый) эфир, N,N-бис(3-диметиламинопропил)-N-изопропаноламин, (N,N-диметил)аминоэтоксиэтанол, N,N,N',N'-тетраметилгександиамин, N,N-диморфолинодиэтиловый эфир, N-метилимидазол, диметиламинопропилдипропаноламин, бис(диметил-аминопропил)амино-2-пропанол, тетраметиламино-бис(пропиламин), (диметил(аминоэтоксиэтил))диметиламин)этиловый) эфир, трис(диметиламинопропил)амин, дициклогексилметиламин, бис(N,N-диметил-3-аминопропил)амин, 1,2-этиленпиперидин, метил-гидроксиэтилпиперазин или их комбинацию наряду с другими. В одном или в нескольких вариантах осуществления настоящее изобретение предлагает катализатор, выбранный из группы, включающей 1,1,3,3-тетраметилгуанидин, 1,8-диазабицикло[5,4,0]ундец-7-ен, 1,5-диазабицикло[4,3,0]нон-5-ен, гидроксид тетраметиламмония, гидроксид (2-гидроксиэтил)-триметиламмония, карбонат калия, фосфат калия, фенолят калия, фенолят натрия, гидроксид тетраэтиламмония или их комбинацию.

Катализатор может иметь концентрацию от 0,001 моля катализатора на эквивалент многофункционального донора Михаэля до 1 моля катализатора на эквивалент многофункционального донора Михаэля. Все отдельные значения и частные интервалы от и включительно 0,001 моля катализатора на эквивалент многофункционального донора Михаэля до 1 моля катализатора на эквивалент многофункционального донора Михаэля в данном случае включены и раскрыты в изобретении; например, катализатор может иметь концентрацию с нижней границей 0,001 моля, 0,002 моля или 0,003 моля катализатора на эквивалент многофункционального донора Михаэля и до верхней границы 1 моль, 0,98 моля или 0,95 моля катализатора на эквивалент многофункционального донора Михаэля.

Многофункциональное акрилатное соединение и многофункциональный донор Михаэля могут быть введены в реакцию в присутствии газообразующего агента, например, при получении углеродного соединения Михаэля. Газообразующий агент может включать пентаны, фторированные углеводороды, хлорфторированные углеводороды, формиаты (эфиры), диоксид углерода, гидрофторолефины, гидрохлорфторолефины или их комбинацию наряду с другими. Один или несколько вариантов осуществления настоящего изобретения предлагают газообразующий агент, который выбирают из группы, включающей циклопентан, н-пентан, диметилацеталь формальдегида, метилформиат, метил-бутан, 1,1,2,2,3-пентафторпропан, 1,1,1,3,3-пентафторпропан, 1,1,1,3,3-пентафторбутан, 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-декафторпентан, цис-1,1,1,4,4,4-гексафторбут-2-ен, транс-1-хлор-3,3,3-трифторпропен или их комбинацию.

Газообразующий агент может иметь концентрацию от 0,5% масс. до 50% масс. газообразующего агента из расчета на общую массу многофункционального донора Михаэля и многофункционального акрилатного соединения. Все отдельные значения и частные интервалы от и включительно 0,5 до 50% масс. катализатора из расчета на общую массу многофункционального донора Михаэля и многофункционального акрилатного соединения в данном случае включены и раскрыты в изобретении; например, газообразующий агент может иметь концентрацию с нижней границей 0,5% масс., 1,0% масс. или 1,5% масс. и до верхней границы 50% масс., 48% масс. или 45% масс. газообразующего агента из расчета на общую массу многофункционального донора Михаэля и многофункционального акрилатного соединения.

Многофункциональное акрилатное соединение и многофункциональный донор Михаэля могут быть введены в реакцию в присутствии поверхностно-активного вещества, например, при получении углеродного соединения Михаэля. Примеры поверхностно-активного вещества включают, но не ограничиваются ими, полиалкиленоксиды и межфазные агенты на основе кремния, такие как кремнийорганические поверхностно-активные вещества. Полиалкиленоксиды, например, могут включать статистические и/или блоксополимеры оксидов этилена и пропилена или оксидов этилена или бутиленов наряду с другими. Примерами полиакиленоксидных поверхностно-активных веществ являются полиэтиленоксид-со-бутиленоксидное трехблочное органическое поверхностно-активное вещество, которое продается под торговым названием VORASURF™ 504 (продается The Dow Chemical Company). Примеры кремнийорганических поверхностно-активных веществ включают, но не ограничиваются ими, сополимеры полисилоксан/поли(простой)эфир, такие как Tegostab™ (продается Evonik Industries), В-8462 и В-8469, поверхностно-активное вещество DABCO™ DC-198 (продается Air Products and Chemicals), и поверхностно-активное вещество Niax™ L-5614 (продается Momentive Performance Products).

Поверхностно-активное вещество может иметь концентрацию от 0,1% масс. до 5,0% масс. из расчета на общую массу многофункционального донора Михаэля и многофункционального акрилатного соединения. Все отдельные значения и частные интервалы от и включительно 0,1 до 5,0% масс. из расчета на общую массу многофункционального донора Михаэля и многофункционального акрилатного соединения в данном случае включены и раскрыты в изобретении; например, поверхностно-активное вещество может иметь концентрацию с нижней границей 0,1% масс., 0,2% масс. или 0,3% масс. и до верхней границы 5,0% масс., 4,8% масс. или 4,5% масс. из расчета на общую массу многофункционального донора Михаэля и многофункционального акрилатного соединения.

Углеродное соединение Михаэля также может включать одну или несколько добавок. Примеры одной или нескольких добавок включают, но не ограничиваются ими, пластификаторы, наполнители, красящие вещества, консерванты, маскирующие запах добавки, антипирены, биоциды, антиоксиданты, УФ-стабилизаторы, антистатики, инициаторы зарождения ячеек пены наряду с другими. Концентрации одной или нескольких добавок в углеродном соединении Михаэля могут иметь различные значения для разных областей применения.

Углеродное соединение Михаэля может находиться в форме пены. Например, углеродное соединение Михаэля может находиться в форме твердой пены, например, закрыто-ячеистой пены. Пены представляют собой дисперсии, в которых газ диспергирован в жидком материале, твердом материале или гелевом материале. Твердые пены включают закрыто-ячеистые пены и открыто-ячеистые пены.

В закрыто-ячеистой пене газ образует дискретные карманы, где дискретные карманы полностью окружены твердым материалом. Закрытые ячейки могут быть названы несообщающимися. Кроме того, закрытые ячейки способствуют предупреждению прохождения газов или жидкостей через закрыто-ячеистые пены. В отличие от закрыто-ячеистой пены в открыто-ячеистой пене газовые карманы соединены друг с другом. Открытые ячейки могут быть названы сообщающимися.

Как правило, пены могут быть произведены путем смешения жидкостей или низкоплавких материалов-предшественников, которые одновременно реагируют и расширяются с образованием полимерной пены. Материалы-предшественники углеродной пены Михаэля включают многофункциональные доноры Михаэля, акцепторы Михаэля, углеродные катализаторы Михаэля, газообразующие агенты, поверхностно-активные вещества и другие пенные добавки.

Варианты осуществления настоящего изобретения включают локализацию углеродного соединения Михаэля между теплопередатчиком и теплоприемником. В соответствии с рядом вариантов осуществления углеродное соединение Михаэля может быть локализовано, например помещено, на теплопередатчике и/или на теплоприемнике. Углеродное соединение Михаэля может быть локализовано между теплопередатчиком и теплоприемником так, что углеродное соединение Михаэля контактирует с частью теплопередатчика и/или контактирует с частью теплоприемника. Например, углеродное соединение Михаэля может быть локализовано на кожухе, например, на контуре, части теплопередатчика и/или части теплоприемника.

Углеродное соединение Михаэля может быть локализовано между теплопередатчиком и теплоприемником так, что углеродное соединение Михаэля не контактирует с теплопередатчиком и не контактирует с теплоприемником. Углеродное соединение Михаэля, которое локализовано между теплопередатчиком и теплоприемником, может быть прикреплено к одной или нескольким основам. Например, основа может быть локализована между углеродным соединением Михаэля и теплопередатчиком, например, так, что основа контактирует с частью теплопередатчика и/или основа может быть локализована между углеродным соединением Михаэля и теплоприемником, например, так, что основа контактирует с частью теплоприемника. Различные основы могут быть применены в случае разных областей применения.

Углеродное соединение Михаэля может быть получено in situ. Углеродное соединение Михаэля может быть получено, например, локализовано между теплопередатчиком и теплоприемником. Например, компоненты углеродного соединения Михаэля, например, многофункциональное акрилатное соединение, многофункциональный донор Михаэля и необязательно каждый компонент из числа катализатора, газообразующего агента, поверхностно-активного вещества и одной или нескольких добавок могут быть нанесены на часть теплопередатчика и/или часть теплоприемника, вследствие чего углеродное соединение Михаэля может быть получено по реакции Михаэля. Аналогично компоненты углеродного соединения Михаэля могут быть нанесены на основу, например основу, которая контактирует с частью теплопередатчика, и/или основу, которая контактирует с частью теплоприемника. Компоненты углеродного соединения Михаэля могут быть нанесены с помощью различных способов в случае разных областей применения. Например, компоненты углеродного соединения Михаэля могут быть нанесены распылением, щеткой, раскаткой и/или погружением наряду с другими способами нанесения.

Как упоминалось, неожиданно установлено, что углеродные соединения Михаэля, рассмотренные в изобретении, могут быть использованы в случае высокотемпературных областей применения, например, где углеродные соединения Михаэля подвергают воздействию температуры от 100 до 290°С. Варианты осуществления настоящего изобретения включают локализацию углеродного соединения Михаэля между теплопередатчиком и теплоприемником, где теплопередатчик имеет температуру от 100 до 290°С. Все отдельные значения и частные интервалы от и включительно 100 до 290°С в данном случае включены и раскрыты в изобретении; например, теплопередатчик может иметь температуру с нижней границей 100°С, 150°С, 200°С, 250°С или 275°С и до верхней границы 290°С. Например, теплопередатчик может иметь температуру от 100 до 290°С, от 150 до 290°С, от 200 до 290°С, от 250 до 290°С или от 275 до 290°С. Предпочтительно установлено, что углеродные соединения Михаэля, рассмотренные в изобретении, имеют температуру термического разложения, которая способствует тому, что такие углеродные соединения Михаэля являются приемлемыми в случае высокотемпературных вариантов применения.

Теплопередатчик может представлять собой твердый объект, жидкий объект, газообразный объект или их комбинацию. Теплоприемник может представлять собой твердый объект, жидкий объект, газообразный объект или их комбинацию. Термическая энергия может передаваться от теплопередатчика к теплоприемнику. Углеродное соединение Михаэля может уменьшать теплопередачу, например, от теплопередатчика к теплоприемнику. Теплоприемник может иметь температуру от 10 до 290°С. Все отдельные значения и частные интервалы от и включительно 10 до 290°С в данном случае включены и раскрыты в изобретении; например, теплоприемник может иметь температуру с нижней границей 10°С, 20°С, 25°С, 50°С или 100°С и до верхней границы 290°С, 285°С, 280°С, 250°С или 200°С. Например, теплоприемник может иметь температуру от 10 до 290°С, от 20 до 285°С, от 25 до 280°С, от 50 до 250°С или от 100 до 200°С.

Теплоприемник имеет температуру, которая ниже, чем температура теплопередатчика. Например, углеродное соединение Михаэля может быть использовано в качестве изолирующего материала. Однако теплопередатчик и теплоприемник могут находиться в термическом равновесии, например, иметь одинаковую температуру в течение некоторого временного интервала. Углеродное соединение Михаэля имеет преимущество при использовании, например, в качестве амортизирующего или упаковочного материала, при этом также оставаясь стабильным при высоких температурах (например, 200°С).

В случае вариантов осуществления, где теплопередатчик и теплоприемник находятся в термическом равновесии в течение некоторого временного интервала, углеродное соединение Михаэля преимущественно может быть использовано в качестве амортизирующего материала и/или упаковочного материала наряду с другими областями применения.

Как упоминалось, неожиданно установлено, что углеродные соединения Михаэля, рассмотренные в изобретении, имеют температуры термического разложения, которые способствуют тому, что углеродные соединения Михаэля могут быть использованы в случае высокотемпературных вариантов применения. Углеродное соединение Михаэля может иметь температуру термического разложения от 300 до 450°С. Все отдельные значения и частные интервалы от 300 до 450°С в данном случае включены и раскрыты в изобретении; например, углеродное соединение Михаэля может иметь температуру термического разложения с нижней границей 300°С, 325°С или 350°С и до верхней границы 450°С, 425°С или 400°С.

Углеродное соединение Михаэля может иметь разную толщину для разных областей применения. Например, в некоторых областях применения в качестве покрытия углеродное соединение Михаэля может иметь толщину от 1 микрона (мкм) до 1 сантиметра (см). Все отдельные значения и частные интервалы от и включительно 1 мкм до 1 см в данном случае включены и раскрыты в изобретении; например, углеродное соединение Михаэля может иметь толщину с нижней границей 1 мкм, 3 мкм, 5 мкм, 10 мкм или 20 мкм и до верхней границы 1 см, 0,95 см, 0,90 см, 0,80 см или 0,75 см. Кроме того, например, для некоторых вариантов применения в качестве пеноизоляции углеродное соединение Михаэля может иметь толщину от 1 до 100 см. Все отдельные значения и частные интервалы от и включительно 1 до 100 см в данном случае включены и раскрыты в изобретении; например, углеродное соединение Михаэля может иметь толщину с нижней границей 1 см, 1,5 см, 2 см, 3 см или 5 см и до верхней границы 100 см, 95 см, 90 см, 80 см или 75 см.

Кроме того, как упоминалось, углеродные соединения Михаэля могут быть использованы при применении в качестве пеноизоляции. Установлено, что изделия из углеродной пены Михаэля, рассмотренные в данном случае, имеют динамические модули упругости при высоких температурах, рассмотренных в изобретении, которые желательны для некоторых областей применения. Углеродные соединения Михаэля, например, пены, которые могут иметь плотности приблизительно 40 кг/м³, могут иметь динамический модуль упругости при 200°С от 30 до 100 мегапаскалей (МПа). Все отдельные значения и частные интервалы от и включительно 30 до 1000 Мпа в данном случае включены и раскрыты в изобретении; например, углеродное соединение Михаэля может иметь динамический модуль упругости при 200°С с нижней границей 30 МПа, 40 МПа или 50 МПа и до верхней границы 1000 МПа, 950 МПа или 900 МПа.

ПРИМЕРЫ

В примерах для материалов используют различные определения и обозначения, например, приведенные ниже.

Многофункциональное акрилатное соединение (эпоксидиакрилат бисфенола А, ссылка на продукт CN 120Z, поставляется Sartomer), многофункциональное акрилатное соединение (тетраакрилат ди-триметилолпропана, ссылка на продукт SR355, поставляется Sartomer), многофункциональное акрилатное соединение (диакрилат этоксилированного (3) бисфенола А, ссылка на продукт SR349, поставляется Sartomer), многофункциональное акрилатное соединение (ароматический уретановый акрилатный олигомер, ссылка на продукт CN997, поставляется Sartomer), многофункциональное акрилатное соединение (диакрилат глицеролата (1 глицерин/фенол) бисфенола А, поставляется Aldrich), катализатор (1,8-диазабицикло-[5,4,0]ундец-7-ен, поставляется Aldrich), катализатор (1,1,3,3-тетраметилглицин, поставляется Aldrich), поверхностно-активное вещество (кремнийорганическое поверхностно-активное вещество, ссылка на продукт TEGOSTAB® В 8469, поставляется Evonik Industries); 1,1,1,3,3-пентафтор-пропан (газообразующий агент, ссылка на продукт HFC 245fa, поставляется Honeywell Corporation), донор Михаэля (многофункциональное ацетоацетатное соединение, трис(ацетоацетат) триметилолпропана, поставляется Lonza), простой полиэфирполиол (ссылка на продукт Voranol 360, поставляется The Dow Chemical Company), сложный полиэфирполиол (ссылка на продукт Stepanpol PS-3152, поставляется Stepan), аминный катализатор (ссылка на продукт Polycat 5, поставляется Air Products), аминный катализатор (ссылка на продукт Polycat 8, поставляется Air Products), поверхностно-активное вещество (ссылка на продукт L-6900, поставляется Momentive), полиметиленполифенилизоцианат (ссылка на продукт PAPI 27, поставляется The Dow Chemical Company).

Углеродное соединение Михаэля 1

Углеродное соединение Михаэля 1 получают следующим образом. Диакрилат глицеролата (1 глицерин/фенол) бисфенола А (15,00 г) нагревают до 60°С. Подогретый диакрилат глицеролата (1 глицерин/фенол) бисфенола А, SR355 (15,00 г), 1,8-диазабицикло[5,4,0]ундец-7-ен (1,24 г) и TEGOSTAB® В 8469 (0,46 г) добавляют в емкость и механически перемешивают в течение двух минут приблизительно при 900 об/мин. В содержимое емкости добавляют HFC 245fa (8,82 г) и содержимое механически перемешивают еще две минуты приблизительно при 900 об/мин. Остановив перемешивание, в содержимое емкости добавляют трис(ацетоацетат) триметилолпропана (14,02 г), затем содержимое емкости механически перемешивают 30 сек приблизительно при 2500 об/мин, получают углеродное соединение Михаэля 1.

Углеродное соединение Михаэля 2

Углеродное соединение Михаэля 2 получают следующим образом. SR355 (15,00 г), SR349 (15,00 г), 1,8-диазабицикло-[5,4,0]ундец-7-ен (0,84 г) и TEGOSTAB® В 8469 (0,45 г) добавляют в емкость и механически перемешивают в течение двух минут приблизительно при 900 об/мин. В содержимое емкости добавляют HFC 245fa (8,85 г), и содержимое механически перемешивают еще две минуты приблизительно при 900 об/мин. Остановив перемешивание, в содержимое емкости добавляют трис(ацетоацетат) триметилолпропана (14,18 г), затем содержимое емкости механически перемешивают 30 сек приблизительно при 2500 об/мин, получают углеродное соединение Михаэля 2.

Углеродное соединение Михаэля 3

Углеродное соединение Михаэля 3 получают следующим образом. SR355 (15,00 г), CN997 (15,00 г), 1,8-диазабицикло-[5,4,0]ундец-7-ен (1,12 г) и TEGOSTAB® В 8469 (0,53 г) добавляют в емкость и механически перемешивают в течение двух минут приблизительно при 900 об/мин. В содержимое емкости добавляют HFC 245fa (9,81 г) и содержимое механически перемешивают еще две минуты приблизительно при 900 об/мин. Остановив перемешивание, в содержимое емкости добавляют трис(ацетоацетат) триметилолпропана (18,93 г), затем содержимое емкости механически перемешивают 30 сек приблизительно при 2500 об/мин, получают углеродное соединение Михаэля 3.

Углеродное соединение Михаэля 4

Углеродное соединение Михаэля 4 получают следующим образом. Нагревают до 60°С CN120Z (160,00 г). Подогретый CN120Z, SR355 (80,00 г), 1,1,3,3-тетраметилгуанидин (5,60 г) и TEGOSTAB® В 8469 (5,48 г) добавляют в емкость и механически перемешивают в течение двух минут приблизительно при 900 об/мин. В содержимое емкости добавляют HFC 245fa (73,05 г) и содержимое механически перемешивают еще две минуты приблизительно при 900 об/мин. Остановив перемешивание, в содержимое емкости добавляют трис(ацетоацетат) триметилол-пропана (125,27 г), затем содержимое емкости механически перемешивают 30 сек приблизительно при 2500 об/мин, получают углеродное соединение Михаэля 4.

Полиуретановая пена

Полиуретановую пену готовят следующим образом. В емкость добавляют Voranol 360 (15,63 г), Stepanpol PS-3152 (3,91 г), Polycat 5 (0,20 г), Polycat 8 (0,29 г) и L-6900 (0,39 г) и механически перемешивают две минуты приблизительно при 900 об/мин. В содержимое емкости добавляют воду (0,39 г) и HFC 245fa (5,86 г) и содержимое механически перемешивают в течение еще двух минут приблизительно при 900 об/мин. Остановив перемешивание, в содержимое емкости добавляют PAPI 27 (24,33 г), затем содержимое емкости механически перемешивают приблизительно 5 сек приблизительно при 2500 об/мин, получают полиуретановую пену.

На углеродных соединениях Михаэля 1, 2, 3 и 4 и полиуретановой пене проводят термогравиметрический анализ с помощью прибора TA Instruments model Q5000 TGA. Термогравиметрический анализ проводят в атмосфере азота при температуре от 20 до 500°С при скорости изменения температуры 10°С в минуту. Температуры начала термического разложения, определенные с помощью термогравиметрического анализа, представлены в таблице 1.

Таблица 1 Углеродное соединение Михаэля 1 Углеродное соединение Михаэля 2 Углеродное соединение Михаэля 3 Углеродное соединение Михаэля 4 Поли-уретановая пена Температура начала термического разложения (°С) 355,0 365,0 361,0 374,0 258,6

Данные таблицы 1 показывают, что каждое из углеродных соединений Михаэля 1, 2, 3 и 4 имеет температуру начала термического разложения выше, чем 350°С, что указывает на то, что углеродные соединения Михаэля приемлемы для высокотемпературных областей применения. Данные таблицы 1 показывают, что каждое из углеродных соединений Михаэля 1, 2, 3 и 4 имеет улучшенную температуру начала термического разложения по сравнению с полиуретановой пеной.

На углеродных соединениях Михаэля 1, 2, 3 и 4 и полиуретановой пене проводят динамический механический анализ с помощью реометра TA Instruments RSA III Rheometer, имеющего камеру сжатия. Цилиндрический образец (11 мм длиной, 21 мм в диаметре) каждого из углеродных соединений Михаэля 1, 2, 3 и 4 и полиуретановой пены соответственно помещают в камеру сжатия. Динамический механический анализ проводят при температуре от -100 до 200°С при скорости изменения температуры 3°С в минуту и при прикладываемой частоте 1 Гц. Динамические модули упругости, определенные с помощью динамического механического анализа, представлены в таблице 2.

Таблица 2 Углеродное соединение Михаэля 1 Углеродное соединение Михаэля 2 Углеродное соединение Михаэля 3 Углеродное соединение Михаэля 4 Поли-
уретановая пена Динамический модуль упругости при 25°С, (паскаль) 6,78Е+05 8,27Е+05 1,38Е+06 5,14Е+05 2,40Е+05 Динамический модуль упругости при 200°С, (паскаль) 3,66Е+04 5,01Е+04 3,01Е+05 5,04Е+05 2,01Е+04

Данные в таблице 2 показывают, что каждое из углеродных соединений Михаэля 1, 2, 3 и 4 имеет динамический модуль упругости при 200°С более чем 30 мегапаскалей, что указывает на то, что углеродные соединения Михаэля приемлемы для высокотемпературных областей применения. Данные в таблице 2 показывают, что каждое из углеродных соединений Михаэля 1, 2, 3 и 4 имеет улучшенный динамический модуль упругости в сравнении с полиуретановой пеной.

Пример 1

Пример 1, способ использования углеродного соединения Михаэля для уменьшения теплопередачи, проводят следующим образом. Углеродное соединение Михаэля 4 разрезают на квадраты размерами 7×7 дюймов (17,8×17,8 см) и толщиной 1 дюйм (2,54 см). Одну сторону образца помещают на плоскую поверхность горячей пластины размерами 6×6 дюймов (15,24×15,24 см), которая предварительно нагрета до 250°С. Термопару устанавливают на другой стороне образца. Температура, контролируемая с помощью термопары, медленно поднимается от комнатной температуры до приблизительно температурного плато при 65°С за период в 2 часа. Форма и размеры образца остаются неизменными при 250°С в течение 4 часов, что определяют визуальной проверкой. Пример 1 показывает, что углеродные соединения Михаэля приемлемы для высокотемпературных областей применения.

Изобретение относится к использованию углеродного соединения Михаэля для уменьшения теплопередачи. Описан способ использования углеродного соединения Михаэля для уменьшения теплопередачи, включающий: локализацию углеродного соединения Михаэля между теплопередатчиком и теплоприемником, где углеродное соединение Михаэля представляет собой продукт реакции многофункционального акрилатного соединения с многофункциональным донором Михаэля; и теплопередатчик имеет температуру от 100 до 290°С. Технический результат: предложен способ применения углеродного соединения Михаэля для уменьшения теплопередачи. 8 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.

1. Способ использования углеродного соединения Михаэля для уменьшения теплопередачи, включающий:

- локализацию углеродного соединения Михаэля между теплопередатчиком и теплоприемником, где

- углеродное соединение Михаэля представляет собой продукт реакции многофункционального акрилатного соединения с многофункциональным донором Михаэля; и

теплопередатчик имеет температуру от 100 до 290°С.

2. Способ по п. 1, где многофункциональное акрилатное соединение и многофункциональный донор Михаэля вводят в реакцию в мольном отношении от 0,5:3,0 до 3,0:0,5 молей функциональностей многофункционального акрилатного соединения к молям функциональностей многофункционального донора Михаэля.

3. Способ по п. 1, где углеродное соединение Михаэля имеет температуру термического разложения от 350 до 400°С.

4. Способ по п. 1, где многофункциональное акрилатное соединение представляет собой многофункциональный акцептор Михаэля и выбрано из группы, включающей триакрилат триметилолпропана, тетраакрилат пентаэритрита, тетраакрилат ди-триметилолпропана, гексаакрилат ди-пентаэритрита, пентаакрилат ди-пентаэритрита, диакрилат диглицидилового простого эфира бисфенола А, этоксилированный триакрилат триметилолпропана, диакрилат трициклодекандиметанола и диакрилат циклогександиметанола или их комбинацию.

5. Способ по п. 1, где многофункциональный донор Михаэля выбирают из группы ацетоацетатов, полученных из глицерина, триметилолпропана, этанол-изосорбида, неопентилгликоля, пентаэритрита, диметилолпропана, ди-пентаэритрита, пропоксилированных моносахаридов, триметилолэтана или их комбинации.

6. Способ по п. 1, где многофункциональное акрилатное соединение и многофункциональный донор Михаэля вводят в реакцию в присутствии катализатора, выбранного из группы, включающей 1,1,3,3-тетраметилгуанидин, 1,8-диазабицикло[5,4,0]ундец-7-ен, 1,5-диазабицикло[4,3,0]нон-5-ен, гидроксид тетраметиламмония, гидроксид (2-гидроксиэтил)триметиламмония, карбонат калия, фосфат калия, фенолят калия, фенолят натрия, гидроксид тетраэтиламмония или их комбинацию, где катализатор имеет концентрацию от 0,001 моля катализатора на эквивалент функционализированного донора Михаэля до 1 моля катализатора на эквивалент функционализированного донора Михаэля.

7. Способ по п. 1, где многофункциональное акрилатное соединение и многофункциональный донор Михаэля вводят в реакцию в присутствии газообразующего агента, выбранного из группы, включающей циклопентан, н-пентан, диметилацеталь формальдегида, метилформиат, метилбутан, 1,1,2,2,3-пентафтор-пропан, 1,1,1,3,3-пентафторпропан, 1,1,1,3,3-пентафторбутан, 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-декафторпентан, цис-1,1,1,4,4,4-гексафтор-бут-2-ен, транс-1-хлор-3,3,3-трифторпропен или их комбинацию, где газообразующий агент имеет концентрацию газообразующего агента нижней границы в 0,5% масс, до верхней границы в 50% масс, из расчета на общую массу многофункционального донора Михаэля и многофункционального акрилатного соединения.

8. Способ по п. 1, где многофункциональное акрилатное соединение и многофункциональный донор Михаэля вводят в реакцию в присутствии поверхностно-активного вещества, где поверхностно-активное вещество имеет концентрацию от 0,1% масс. до 5,0% масс. из расчета на общую массу многофункционального донора Михаэля и многофункционального акрилатного соединения.

9. Способ по любому из предыдущих пунктов, где углеродное соединение Михаэля представляет собой закрыто-ячеистую пену.