Армированные композиции на основе органических волокон природного происхождения

Армированные композиции на основе органических волокон природного происхождения

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к синтезу композиционных материалов, обладающих превосходными эксплуатационными теплоизоляционными характеристиками, без ухудшения при этом их механических характеристик, таких как механическая прочность и самонесущие характеристики композиционных материалов.

В частности, настоящее изобретение относится к композиционным материалам, включающим в свой состав органический материал природного происхождения (предпочтительно, древесное волокно), связующее соединение на основе полиизоцианата (эмульгируемый полиизоцианат) и нанопористые гидрофобные частицы (предпочтительно, частицы на основе диоксида кремния).

Композиционные материалы в соответствии с настоящим изобретением удовлетворяют требованиям для их использования в качестве изоляционных изделий (для термической и/или акустической изоляции).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ ИЗОБРЕТЕНИЮ

Органические волокна природного происхождения, такие как древесные волокна, в настоящее время широко используются для изготовления композиционных панелей и широко используются в рамках теплоизоляционных практических приложений, в частности, используются в составе композиционных деревянных панелей. Композиционные деревянные панели в целом являются довольно привлекательными в строительной отрасли в виду их самонесущих характеристик и механической прочности. Продукты типа композиционных деревянных плит, такие как древесно-стружечная плита, древесно-волокнистая плита средней плотности (MDF), древесно-волокнистая плита высокой плотности (HDF) и структурно ориентированная плита (OSB), используют в рамках многих практических приложений, таких как кровля домов и напольные покрытия, мебель, шкафы, дверные панели, рамы, указатели. Как правило, для изготовления таких композиционных продуктов лигноцеллюлозный (древесный) субстрат в виде частиц смешивают со связующим соединением, и смесь помещают на мат или другую поверхность для прессования. В патентном документе с номером WO 2008/144770, патентном документе с номером WO 2010/147936 и патентном документе с номером WO 2013/012845 описываются способы изготовления композиционных древесных панелей.

Тем не менее, для теплоизоляционных практических приложений, в идеальном случае, величина функции лямбда (теплопроводность) композиционных древесных панелей должна быть дополнительно улучшена, чтобы таковые могли конкурировать с существующими в настоящее время супер-изолирующими материалами (которые характеризуются значительно лучшими величинами функции лямбда, например, составляющими в интервале 20-30 мВт/м⋅К при 10°C в случае полиуретановых жестких пен).

Последние разработки в области техники дальнейшего совершенствования изоляционной способности изолирующих плит на основе древесных волокон приводят к достижению значений теплопроводности (т.е. величин функции лямбда), составляющим в интервале 35-50 мВт/м⋅К при 10°С при атмосферном давлении, в основном зависящим от плотности панели (как правило, составляющей в интервале 40-200 кг/м³). Значение функции лямбда, как правило, снижается до некоторой степени за счет снижения плотности. Например, панель, характеризующаяся величиной плотности, составляющей 200 кг/м³, как правило, характеризуется величиной функции лямбда, составляющей приблизительно 50 мВт/м⋅К, в то время как панель характеризующаяся величиной плотности, составляющей 40 кг/м³, как правило, характеризуется величиной функции лямбда, составляющей приблизительно 35 мВт/м⋅К. При данном подходе величина функции лямбда, составляющая приблизительно 35 мВт/м⋅К, является минимально достижимой. Дальнейшее снижение плотности приводит к получению панели не только с повышенной величиной функции лямбда, но и обладающей плохими механическими характеристиками (например, ограниченной структурной целостностью).

Имеется необходимость в разработке способа изготовления для целей дальнейшего значительного улучшения теплоизоляционных характеристик изоляционных материалов (например, панелей) на основе органических волокон природного происхождения, таких как композиционные древесные панели. Для достижения характеристик, требуемых в строительной отрасли, данные материалы в идеальном случае, должны являться самонесущими и должны обладать превосходными механическими характеристиками.

Представляется трудоемкой задачей дальнейшее значительное улучшение теплоизоляционных характеристик изоляционных материалов (например, панелей) на основе органических волокон природного происхождения, таких как композиционные древесные панели, в отношении величины функции лямбда, составляющей менее, чем 35 мВт/м⋅К, предпочтительно, составляющей в интервале 15-30 мВт/м⋅К (измеренной при 10°С) без ухудшения механической прочности материалов.

ЦЕЛЬ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Основной целью настоящего изобретения является разработка композиционного материала, который обладает, наряду с превосходными теплоизоляционными характеристиками, также оптимальными механическими и самонесущими характеристиками.

Дальнейшей целью является изготовление композиционного материала, включающего в свой состав органические волокна природного происхождения и более 25% масс. нанопористых частиц, при этом указываемый композиционный материал характеризуется малым весом, оптимальными механическими характеристиками, самонесущими характеристиками и малой величиной функции лямбда.

Дополнительной целью является разработка композиции связующего соединения и способа обработки, заключающегося в комбинировании органических волокон природного происхождения (предпочтительно, присутствующих в виде древесных волокон) и нанопористых частиц таким образом, что это приводит к формированию нового композиционного материала с улучшенными механическими характеристиками, самонесущими характеристиками и малой величиной функции лямбда, по сравнению с современными композиционными материалами, включающими в свой состав органические волокна природного происхождения.

Таким образом, настоящее изобретение относится к новому композиционному материалу, к новой композиции связующего соединения на основе эмульгируемого полиизоцианата, относится к новому способу обработки для изготовления нового композиционного материала и относится к применению нового композиционного материала для целей термической и/или акустической изоляции.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с изобретением, раскрывается армированный композиционный материал на основе органических волокон природного происхождения, характеризующийся величиной лямбда, составляющей в интервале 15-35 мВт/м⋅К, при этом указываемый композиционный материал, включает в свой состав:

в интервале 25-85% масс. гидрофобных нанопористых частиц, в расчете на общую массу композиционного материала, а также

по меньшей мере, 10% масс. органических волокон природного происхождения, содержащие в своей структуре реакционноспособные по отношению к изоцианатам функциональные группы, в расчете на общую массу композиционного материала, а также

в интервале 1-15% масс. связующего соединения,

В котором используемое связующее соединение представляет собой содержащее в своем составе полимочевину/полиуретан связующее соединение, изготовляемое из эмульгируемого полиизоцианата, воды и поверхностно-активных веществ.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, композиционный материал включает в свой состав в интервале 25-85% масс., предпочтительно, включает в свой состав в интервале 35-85% масс., более предпочтительно, включает в интервале 40-85% масс. гидрофобных нанопористых частиц, в расчете на общую массу высушенного и подвергнутого отверждению композиционного материала.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, композиционный материал включает в свой состав в интервале 10-70% масс., предпочтительно, включает в свой состав в интервале 10-60% масс., и, более предпочтительно, включает в интервале 10-50% масс. органических волокон природного происхождения, содержащие в своей структуре реакционноспособные по отношению к изоцианатам функциональные группы, в расчете на общий вес высушенного и подвергнутого отверждению композиционного материала.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, композиционный материал включает в свой состав в интервале 1-15% масс., предпочтительно, включает в свой состав в интервале 2-10% масс., и, более предпочтительно, включает в интервале 3-8% масс. связующего соединения, в расчете на общую массу высушенного и подвергнутого отверждению композиционного материала.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, нанопористые частицы представляют собой частицы аэрогеля на основе оксидов, предпочтительно, на основе диоксида кремния (SiO₂) и/или на основе оксидов металлов, в которых металл выбирают, предпочтительно, из алюминия, титана и/или циркония, которые необязательно являются органически модифицированными.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, нанопористые частицы характеризуются следующими параметрами:

Пористость: составляет в интервале 50-99%, в особенности, составляет в интервале 70-99%, более предпочтительно, составляет в интервале 80-99%.

Плотность: составляет менее, чем 300 кг/м³, предпочтительно, составляет в интервале 30-300 кг/м³, более предпочтительно, составляет менее, чем 180 кг/м³.

Диаметр частиц: составляет в интервале 0,001-10 мм, предпочтительно, составляет в интервале 0,01-4 мм.

Диаметр пор: составляет в интервале 0,1-500 нм, в особенности, составляет менее, чем 200 нм, более предпочтительно, составляет менее, чем 100 нм, в частности, составляет в интервале 1-100, предпочтительно, составляет в интервале 10-50 нм.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, нанопористые частицы представляют собой частицы аэрогеля, которые являются органически модифицированными, содержащими в своей структуре гидрофобные функциональные группы, являющиеся частицами на основе диоксида кремния (SiO₂) и характеризующиеся величиной функции лямбда при атмосферном давлении, составляющей в интервале 9-12 мВт/м⋅К при 25°С, наряду с низкой плотностью, составляющей приблизительно 140 кг/м³.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, нанопористые частицы характеризуются наличием гидрофобных функциональных групп на поверхности их пор, выбираемых из тризамещенных силильных функциональных групп, описываемых общей формулой --Si(R)₃, предпочтительно, выбираемых из триалкил- и/или триарилсилильных функциональных групп, в которых каждый радикал R независимо представляет собой нереакционноспособный органический радикал, такой как С1 - С18 алкильный радикал или С6 - С14 арильный радикал, предпочтительно, такой как С1 - С6 алкильный или фенильный радикал, в частности, такой как метильный, этильный, циклогексильный или фенильный радикалы, фрагменты которых могут являться дополнительно замещенными функциональными группами.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, органические волокна природного происхождения выбирают из древесных или бамбуковых волокон.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, связующее соединение включает в свой состав эмульгируемый полиизоцианат, который представляет собой продукт взаимодействия более чем 95% масс. полиизоцианатов и менее чем 5% масс. моноалкилэфиров и/или полиэтиленгликолей, в расчете на общую массу эмульгируемого полиизоцианата,и в котором полиизоцианат, предпочтительно, выбирают из ароматического диизоцианата или полиизоцианата, характеризующегося более высокой функциональностью, в частности, выбирают из сырьевой смеси включающей содержащие в своей структуре мостиковые метиленовые фрагменты полифенилполиизоцианаты, включающей в свой состав диизоцианаты, триизоцианат и полиизоцианаты характеризующиеся более высокой функциональностью, или выбирают из форполимеров, концевые звенья которых содержат в своей структуре изоцианатные функциональные группы, получаемых в результате взаимодействия избытка диизоцианата, или в результате взаимодействия характеризующегося большей функциональностью полиизоцианата со сложным полиэфиром, концевые звенья которого содержат в своей структуре гидроксильные функциональные группы, или взаимодействия с полиэфиром, концевые звенья которого содержат в своей структуре гидроксильные функциональные группы, и выбирают из продуктов, получаемых в результате взаимодействия избытка диизоцианата или характеризующегося большей функциональностью полиизоцианата с мономерным полиолом или смесью мономерных полиолов, таких как этиленгликоль, триметилолпропан или бутандиол.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, связующее соединение включает в свой состав, максимум, до 5% масс. поверхностно-активных веществ, предпочтительно, включает в свой состав менее 1% масс. в пересчете на общую массу поверхностно-активного вещества и воды, в которой поверхностно-активные вещества, предпочтительно, представляют собой поверхностно-активные вещества на кремний-органической основе.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, приводится описание способа получения композиционного материала в соответствии с изобретением, при этом указываемый способ включает в себя, по меньшей мере, следующие этапы:

a) Получение связующего соединения, включающего в свой состав воду, эмульгируемый полиизоцианат и поверхностно-активные вещества, а также

b) Получение органических волокон природного происхождения, и далее

c) Смешивание связующего соединения и органических волокон природного происхождения в целях получения смеси, включающей в свой состав органические волокна природного происхождения и связующего соединения, и далее

d) добавление гидрофобных нанопористых частиц к смеси, получаемой на стадии с), и их перемешивание в целях получения гомогенной смеси, включающей в свой состав нанопористые частицы, органические волокна природного происхождения и связующее соединение, и далее

e) Отверждение и высушивание смеси в пресс-форме в целях получения армированного композиционного материала на основе органических волокон природного происхождения.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения стадию отверждения и высушивания осуществляют с помощью проведения термической обработки при температуре, составляющей, по меньшей мере, 50°С, предпочтительно, составляющей приблизительно 110°С, и/или осуществляют с помощью альтернативного способа, такого как микроволновое излучение.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, стадию отверждения и высушивания в целях получения композиционного материала в соответствии с настоящим изобретением проводят в пресс-форме, удовлетворяющей требованиям для инкапсулирования трехмерных объектов.

Более того, в рамках изобретения приводится описание варианта использования композиционного материала в соответствии с настоящим изобретением для теплоизоляции и/или акустической изоляции.

Более того, в рамках изобретения приводится описание варианта использования композиционного материала в соответствии с настоящим изобретением в качестве панели для акустической и/или тепловой изоляции или в качестве панели для тепловой и/или инкапсулирующей изоляции, удовлетворяющей требованиям для инкапсулирования сложных трехмерных объектов.

В независимых и зависимых пунктах формулы настоящего изобретения излагаются конкретные и предпочтительные ключевые особенности настоящего изобретения. Ключевые особенности согласно зависимым пунктам формулы настоящего изобретения могут быть объединены с ключевыми особенностями согласно независимым или иным зависимым пунктам формулы настоящего изобретения в зависимости от обстоятельств.

Приведенные выше и другие характеристики, ключевые особенности и преимущества настоящего изобретения являются очевидными из подробного описания, приводимого в сочетании с прилагаемыми примерами, которые иллюстрируют принципы настоящего изобретения.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ТЕРМИНЫ

В контексте настоящего изобретения следующие термины имеют следующее значение:

1. Термины «Органический материал природного происхождения» и/или «органические волокна природного происхождения» ограничены в рамках настоящего изобретения органическим материалом природного происхождения, содержащим в своей структуре реакционноспособные по отношению к изоцианатам функциональные группы, более конкретно, ограничены органическим материалом природного происхождения, содержащим в своей структуре, по меньшей мере, гидроксильные и/или аминные функциональные группы. Примером удовлетворяющего требованиям органического материала природного происхождения являются древесные волокна, древесная шерсть, бамбуковые волокна, бамбуковые хлопья, …

2. Термин «Композиционный материал» относится к материалам, состоящим из двух или более составных материалов, обладающих существенно различными физическими или химическими характеристиками, которые при их комбинировании позволяют получать материалы, обладающие характеристиками, отличными от характеристик индивидуальных компонентов. Индивидуальные компоненты остаются разделенными и отдельными внутри готовой структуры (композиционных панелей). Конечный композиционный материал относится к высушиваемому и отверждаемому композиционному материалу, непрореагировавшую остаточную воду из которого удаляют.

3. Термин «Нанопористые частицы» ограничен в рамках настоящего изобретения частицами, характеризующимися величиной пористости, составляющей в интервале 50-99%, характеризующимися величиной плотности менее, чем 300 кг/м³, предпочтительно, составляющей в интервале от 30-300 кг/м³, и характеризующимися диаметром частиц, составляющим в интервале 0,001-10 мм, предпочтительно, составляющим в интервале 0,01-4 мм. Они, предпочтительно, представляют собой частицы на основе диоксида кремния и упоминаются в литературе либо как аэрогель, либо как ксерогель и/или как частицы криогеля.

4. Выражение «реакционноспособные по отношению к изоцианатам соединения», «реакционноспособные по отношению к изоцианатам атомы водорода» и «реакционноспособные по отношению к изоцианатам функциональные группы», используемое в рамках настоящего описания, относится к активным атомам водорода в составе гидроксильных и аминных функциональных групп, присутствующих в составе реакционноспособных по отношению к изоцианатам соединений. Соединения, содержащие в своей структуре одну гидроксильную функциональные группу, считаются содержащими в своей структуре один реакционноспособный атом водорода, соединения, содержащие в своей структуре одну первичную аминную функциональные группу, считаются содержащими в своей структуре один реакционноспособный атом водорода, и одна молекула воды считается содержащей в своей структуре два активных атома водорода.

5. Слово «средний» относится к среднечисленному значению, если не указано иное.

6. Выражение «эмульгируемый полиизоцианат» или «эмульгируемый МДИ» или «э-МДИ», используемое в рамках настоящего описания, относится к органическим полиизоцианатам (предпочтительно, к МДИ), которые вступают во взаимодействие с водорастворимыми полиолами, которые содержат в своей структуре, по меньшей мере, одну реакционноспособную по отношению к изоцианатам функциональную группу. Примером удовлетворяющего требованиям полиола является метоксиполиэтиленгликоль (МПЭГ).

7. Термин «Величина функции лямбда», используемый в рамках настоящего описания, относится к теплопроводности материала (также известной как значение коэффициента k), обычно выражаемой в единицах мВт/м⋅К. Чем меньше величина функции лямбда, тем лучше изолирующие характеристики материала (т.е. лучше эксплуатационные изолирующие характеристики).

8. Термин «Акустическая изоляция», используемый в рамках настоящего описания, относится к снижению степени звукового давления относительно указываемого источника звука и рецептора.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение описывается в отношении конкретных вариантов осуществления.

Следует отметить, что термин «включающий в свой состав», используемый в формуле настоящего изобретения, не следует рассматривать, как ограничиваемый перечисляемыми в дальнейшем средствами; он не исключает другие элементы или этапы. Таким образом, этот термин следует интерпретировать как определение присутствия указываемых элементов, этапов или упоминаемых компонентов, но не исключает наличия или добавления одного или более других ключевых особенностей, этапов или компонентов, или их групп. Таким образом, объем выражения «соединение, включающее в свой состав компоненты А и В» не должно ограничиваться соединениями, включающими в свой состав только компоненты А и В. Это означает, что в отношении настоящего изобретения, единственными соответствующими компонентами соединения являются А и B.

В рамках данного описания приводятся ссылки на «один вариант осуществления изобретения» или на «вариант осуществления изобретения». Такие ссылки свидетельствуют о том, что конкретная ключевая особенность, описываемая в связи с вариантом осуществления изобретения, включается в, по меньшей мере, один из вариантов осуществления настоящего изобретения. Таким образом, эпизоды, в которых фигурируют фразы «в рамках одного варианта осуществления изобретения» или «в рамках одного варианта осуществления изобретения» в различных фрагментах всего объема данного описания не обязательно относятся к одному варианту осуществления изобретения, хотя это является возможным. Более того, конкретные ключевые особенности или характеристики могут быть объединены любым удовлетворяющим требованиям образом в рамках одного или нескольких вариантов осуществления изобретения, что является очевидным специалисту, обладающему стандартной квалификацией в данной области техники.

Следует понимать, что хотя предпочтительные варианты осуществления изобретения и/или материалы обсуждаются для приведения вариантов осуществления изобретения в соответствии с настоящим изобретением, могут быть сделаны различные модификации или изменения без отхода от объема и сущности настоящего изобретения.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, приводится описание армированного композиционного материала на основе органических волокон природного происхождения, характеризующегося величиной лямбда, составляющей в интервале 15-35 мВт/м⋅К, при этом указываемый композиционный материал, включает в свой состав:

в интервале 25-85% масс. гидрофобных нанопористых частиц, в расчете на общую массу композиционного материала, а также

по меньшей мере, 10% масс. органических волокон природного происхождения, содержащие в своей структуре реакционноспособные по отношению к изоцианатам функциональные группы, в расчете на общую массу композиционного материала, а также

в интервале 1-15% масс. связующего соединения,

В котором используемое связующее соединение представляет собой содержащее в своем составе полимочевину/полиуретан связующее соединение, изготовляемое из эмульгируемого полиизоцианата, воды и поверхностно-активных веществ.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, композиционный материал включает в свой состав в интервале 25-85% масс., предпочтительно, включает в свой состав в интервале 35-85% масс., более предпочтительно, включает в свой состав в интервале 40-85% масс. гидрофобных нанопористых частиц, в расчете на общую массу высушенного и подвергнутого отверждению композиционного материала.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, композиционный материал включает в свой состав в интервале 10-70% масс., предпочтительно, включает в свой состав в интервале 10-60% масс., и, более предпочтительно, включает в интервале 10-50% масс. органических волокон природного происхождения, содержащих в свой структуре реакционноспособные по отношению к изоцианатам функциональные группы, в расчете на общий вес высушенного и подвергнутого отверждению композиционного материала.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, композиционный материал в соответствии с настоящим изобретением включает в свой состав в интервале 1-15% масс., предпочтительно, включает в свой состав в интервале 2-10% масс., и, более предпочтительно, включает в интервале 3-8% масс. связующего соединения, в расчете на общую массу высушенного и подвергнутого отверждению композиционного материала

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, нанопористые частицы предпочтительно, представляют собой частицы на основе оксидов, более предпочтительно, представляют собой частицы на основе диоксида кремния и на основе оксидов металлов, в которых металл предпочтительно, выбирают из алюминия, титана и/или циркония. Предпочтение отдают использованию нанопористых частиц, включающих в свой состав соединения кремния. Особое предпочтение отдают нанопористым частицам, включающим в свой состав SiO₂, и более конкретно, включающим в свой состав аэрогели или ксерогели на основе SiO₂, которые необязательно являются органически модифицированными.

Предпочтительные нанопористые частицы характеризуются следующими параметрами:

Пористость: составляет в интервале 50-99%, в особенности, составляет в интервале 70-99%, более предпочтительно, составляет в интервале 80-99%.

Плотность: составляет менее, чем 300 кг/м³, предпочтительно, составляет в интервале 30-300 кг/м³, более предпочтительно, составляет менее, чем 180 кг/м³.

Диаметр частиц: составляет в интервале 0,001-10 мм, предпочтительно, составляет в интервале 0,01-4 мм.

Диаметр пор: составляет в интервале 0,1-500 нм, в особенности, составляет менее, чем 200 нм, более предпочтительно, составляет менее, чем 100 нм, в частности, составляет в интервале 1-100, предпочтительно, составляет в интервале 10-50 нм.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, улучшение термоизоляционных эксплуатационных характеристик (уменьшенная величина функции лямбда) непосредственно связана с количеством нанопористых частиц в составе композиционного материала. Более высокие уровни содержания приводят к получению композиционных материалов, характеризующихся более низкими величинами функции лямбда, но излишне высокий уровень содержания может иметь нежелательные последствия для механических характеристик, при которых композиционные материалы (например, панели) становятся в меньшей мере самонесущими.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, количественное содержание нанопористых частиц в составе композиционного материала оптимизируют в целях достижения наилучшего баланса между теплоизоляционными и механическими характеристиками, такими как сопротивление сжатию и изгибу. В целях достижения в материалах низкой величины функции лямбда (величина функции лямбда меньше 35 мВт/м⋅К, количественное содержание нанопористых частиц в конечном (высушенном и подвергнутом отверждению) композиционном материале должна быть выше, чем приблизительно 25% масс., в расчете на общую массу конечного высушенного и подвергнутого отверждению композиционного материала.

В особенности предпочтительные нанопористые частицы представляют собой нанопористые частицы на основе диоксида кремния, которые по существу изготовлены из аморфного диоксида кремния, но, в зависимости от способа их изготовления, могут дополнительно включать в свой состав органические соединения. Наиболее предпочтительные нанопористые частицы характеризуются величиной функции лямбда при атмосферном давлении, составляющей в интервале 9-12 мВт/м⋅К при 25°С, наряду с низкой плотностью, составляющей приблизительно 140 кг/м³.

Удовлетворяющие требованиям нанопористые частицы диоксида кремния могут быть получены в соответствии с известными способами из раствора жидкого стекла через стадии образования гидрогеля диоксида кремния, замены растворителя и последующего высушивания в сверхкритических условиях. Наиболее часто представленная гранулярная форма может являться результатом распыления быстро желирующего золя диоксида кремния через специально разработанную фильеру и гелеобразование в каплях протекает во время их полета.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, нанопористые частицы являются гидрофобными в целях предотвращения/ограничения инфильтрации в них связующего соединения (таким образом, они сохраняют свою низкую величину функции лямбда).

Нанопористые частицы в соответствии с настоящим изобретением, являются гидрофобными и, предпочтительно, включают в свою структуру гидрофобные функциональные группы на поверхности их пор. Удовлетворяющие требованиям функциональные группы для получения устойчивого гидрофобного слоя представляют собой, например, тризамещенные силильные функциональные группы, описываемые общей формулой --Si(R)₃, предпочтительно, выбираемые из триалкил- и/или триарилсилильных функциональных групп, в которых каждый радикал R независимо представляет собой нереакционноспособный органический радикал, такой как С1 - С18 алкильный радикал или С6 - С14 арильный радикал, предпочтительно, такой как С1 - С6 алкильный или фенильный радикал, в частности, такие как метильный, этильный, циклогексильный или фенильный радикалы, фрагменты которых могут являться дополнительно замещенными функциональными группами. Использование триметилсиллильных функциональных групп является в особенности, предпочтительным при проведении устойчивой гидрофобизации нанопористых частиц. Введение данных функциональных групп может быть осуществлено путем проведения газофазного взаимодействия между нанопористыми частицами и, например, активированным триалкилсилановым производным, например, хлортриалкилсиланом или гексаалкилдисилазаном.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, нанопористые частицы являются в достаточной мере крупными, что позволяет им механически удерживаться между органическими волокнами природного происхождения, в целях предотвращения их быстрого покидания материала панелей в процессе их установки/обработки/эксплуатации. Удовлетворяющие требованиям нанопористые частицы, например, характеризуются диаметром, составляющим в интервале 100 мкм - 1,2 мм (коммерчески доступные под торговым наименованием Cabot Enova® IC3120).

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, органические волокна природного происхождения выбирают из органического материала природного происхождения, разрезаемого на небольшие фрагменты, или присутствующего в виде волокон или проволок и содержащих в своей структуре реакционноспособные по отношению к изоцианатам функциональные группы (гидроксильные функциональные группы и/или аминные функциональные группы) и необязательно включающие в состав материала влагу, которая вступает во взаимодействие с NCO-функциональными группами изоцианатного связующего соединения. В результате, данные волокна являются химически связанными со связующим материалом (прочными ковалентными уретан/мочевинными связями).

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, органический материал природного происхождения выбирают из древесных или бамбуковых волокон, например из сосновых волокон (обычно используется для изготовления композиционных древесных плит), но, в принципе, изобретение является применимым к любому типу древесных волокон/чипсов/частиц, даже применимым для всех типов волокон природного происхождения.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, связующее соединение включает в свой состав эмульгируемый полиизоцианат, предпочтительно, полиизоцианаты выбирают из органических изоцианатов, включающих в свою структуру множество изоцианатных функциональных групп, в том числе выбирают из алифатических изоцианатов, таких как гексаметилендиизоцианат и, более предпочтительно, выбирают из ароматических изоцианатов, таких как м- и п-фенилендиизоцианат, толуол-2,4- и -2,6-диизоцианаты, дифенилметан-4,4'-диизоцианат, хлорфенилен-2,4-диизоцианат, нафтилен-1,5-диизоцианат, дифенилен-4,4'-диизоцианат, 4,4'-диизоцианат-3,3'-диметилдифенил, 3-метилдифенилметан-4,4'-диизоцианат и диизоцианат дифенилового эфира, выбирают из циклоалифатических диизоцианатов, таких как циклогексан-2,4- и 2,3-диизоцианаты, 1-метил-циклогексил-2,4- и 2,6-диизоцианаты и их смеси, а также выбирают из бис-(изоцианатциклогексил-)метана и триизоцианатов, таких как 2,4,6-триизоцианаттолуол и 2,4,4'-триизоцианатдифенилэфир.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, связующее соединение включает в свой состав эмульгируемый полиизоцианат, в котором полиизоцианат включает в себя смеси изоцианатов. Например, смесь изомеров толилендиизоцианата, такие как коммерчески доступные смеси 2,4- и 2,6-изомеров, а также смесь ди- и высших поли-изоцианатов, получаемых путем фосгенирования продуктов конденсации анилина/формальдегида. Подобные смеси хорошо известны в данной области техники и включают в себя сырые продукты фосгенирования, включающие в свой состав смеси содержащих в своей структуре мостиковые метиленовые фрагменты полифенилполиизоцианатов, в том числе диизоцианатов, триизоцианатов и высших полиизоцианатов в сочетании с любыми побочными продуктами фосгенирования.

Предпочтительными композициями в соответствии с настоящим изобретением являются такие, в которых полиизоцианат является ароматическим диизоцианатом или полиизоцианатом, характеризующимся более высокой функциональностью, в частности, сырые смеси, включающие в свой состав содержащие в своей структуре мостиковые метиленовые фрагменты полифенилполиизоцианаты, содержащие в своем составе диизоцианаты, триизоцианат и полиизоцианаты, характеризующиеся более высокой функциональностью. Содержащие в своей структуре мостиковые метиленовые фрагменты полифенилполиизоцианаты (например метилендифенилдиизоцианат, сокращенно МДИ) хорошо известны в данной области техники и описываются следующей общей структурной формулой I, в которой индекс n представляет собой одну или более единицы, а также в случае сырых смесей, представляет собой среднюю величину, большую единицы. Их получают путем фосгенирования соответствующих смесей полиаминов, получаемых поликонденсацией анилина и формальдегида.

(I)

Другие изоцианаты, которые могут присутствовать в составе эмульгируемого изоцианатного компонента в составе связующего соединения в соответствии с настоящим изобретением, включают в себя форполимеры, концевые звенья которых содержат в своей структуре изоцианатные функциональные группы, получаемые в результате взаимодействия избытка диизоцианата или характеризующегося большей функциональностью полиизоцианата со сложным полиэфиром, концевые звенья которого содержат в своей структуре гидроксильные функциональные группы, или с полиэфиром, концевые звенья которого содержат в своей структуре гидроксильные функциональные группы, и включают в себя продукты, получаемые в результате взаимодействия избытка диизоцианата или характеризующегося большей функциональностью полиизоцианата с мономерным полиолом или со смесью мономерных полиолов, таких как этиленгликоль, триметилолпропан или бутандиол.

Одним предпочтительным классом форполимеров, концевые звенья которых содержат в своей структуре изоцианатные функциональные группы, которые могут образовывать изоцианатный компонент в составе связующего соединения, являются форполимеры, концевые звенья которых содержат в своей структу