CN119403761A 疏水性二氧化硅气凝胶毡的制造方法和二氧化硅气凝胶毡 （株式会社Lg化学）

2024.12.20PCT/KR2023/0106082023.07.21WO2024/019593KO2024.01.25疏水性二氧化硅气凝胶毡的制造方法和二本发明涉及一种在不含残留氯的同时具有优异的表面改性效率和高疏水性的二氧化硅气23)在所述二氧化硅溶胶浸渍到所述毡用基材4)将所述湿凝胶浸入含有乙酸和硝酸水溶液的酸混合物水溶液其中，在上述步骤4)之后，乙酸浓度为30重量％至90重量硝酸浓度为5重量％至102.根据权利要求1所述的二氧化硅气凝胶毡的制造方法，其中，所述乙酸浓度为35重合物水溶液和所述烷基二硅氧烷类化合物同时引入所述湿9.一种二氧化硅气凝胶毡，其具有12mW/mK至19mW/mK的热导率3[0001]本申请要求于2022年7月22日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10_2022_[0002]本发明涉及一种在不含残留氯的同时具有优异的表面改性效率和高疏水性的二[0003]气凝胶是一种超多孔、高比表面积(≥500m2/g)的材料，其孔隙率约为90％至[0007]这种气凝胶毡是在耐热性和隔热性方面优于作为传统聚合物隔热材料的聚苯乙用诸如乙醇等两亲性有机溶剂进行溶剂置换的方法，或者已经使用了使用三甲基氯硅烷(TMCS)疏水剂从而使用由此产生的HCl作为催化剂进行反应的方法，但是用两亲性有机溶4优异的表面改性效率但不产生残留氯的方法来制造具有高疏水性的二氧化硅气凝胶毡的硅溶胶浸渍到所述毡用基材中的情况下，通过使所述二氧化硅溶胶凝胶化来制备湿凝胶；5[0026][9]本发明提供了一种二氧化硅气凝胶毡，其具有12mW/mK至19mW/mK的热导率和[0029]本发明的疏水性二氧化硅气凝胶的制造方法可制造在不含残留氯的同时具有优异的表面改性效率和高疏水性的二氧化硅气凝胶毡，因此可有用地应用于需要其的工业、特别是需要具有高疏水性的二氧化硅气凝胶的工业或需要具有各种范围的疏水性的二氧[0032]通常，使用水玻璃制造的二氧化硅湿凝胶具有孔隙填充并且当溶剂被简单地干燥去除时，液相中的溶剂蒸发成气相并且由于气/液界面处水的高为了保持湿凝胶的孔隙结构，需要用表面张力相对较低的有机溶剂置换表面张力较高的[0034]因此，为了减少在干燥二氧化硅湿凝胶时由于气/液界面处水的高表面张力而导烷(TMES)组成的组中的一种以上的表[0036]当在上述表面改性剂中使用六甲基二硅氮烷(HMDS)、二甲基二乙氧基硅氧烷程，其中水凝胶首先通过使用诸如乙醇等两亲性有机溶剂的溶剂置换而转化为有机凝胶，6作为惰性物质的六甲基二硅氧烷转化为三甲基氯硅烷来进行[0038]然而，在使用三甲基氯硅烷的方法和将三甲基氯硅烷与六甲基二硅氧烷(HMDSO)浓度和硝酸的浓度[重量(W)/重量(W)]各自满足预定值，因此可表现出优异的表面改性速[0046]上述步骤1)的二氧化硅溶胶可以通过混合作为二氧化硅前体的水玻璃溶液和酸[0049]水玻璃分散液可以含有1重量％至13重量％的二氧化硅(SiO2)。如果二氧化硅以7[0051]酸催化剂的含量可以为使二氧化硅溶胶的pH为3至10。如果二氧化硅溶胶的pH超[0062]本发明的实施方式的制造方法还可以进行将上述步骤3)的凝胶化后制造的二氧[0063]熟化没有特别限制，但例如可以通过在室温(25℃)至90℃的温度下静置1小时至8[0065]4)将湿凝胶浸入含有乙酸和硝酸水溶液的酸混合物水溶液中并用烷基二硅氧烷[0068]无论添加到湿凝胶中的酸混合物水溶液和烷基二硅氧烷类化合物的添加时间如[0070]作为酸混合物水溶液中所含的两亲性物质的乙酸允许微量的烷基二硅氧烷类化合物在烷基二硅氧烷类化合物层和酸混合物水溶液层之间的界面处溶解到酸混合物水溶9[0075]上述步骤4)之后的乙酸浓度(w/w)是指上述步骤4)之后的酸混合物水溶液层中包量酸混合物水溶液层中的水的重量并通过气相色谱法(GC)测量酸混合物水溶液层中的乙酸的重量来计算。酸混合物水溶液层中的水的重量可以使用KarlFischer水分计(Si[0077]乙酸浓度(w/w)＝酸混合物水溶液层中的乙酸的重量/(酸混合物水溶液层中的乙酸的重量+酸混合物水溶液层中的水的总重量)×100[0078]另外，上述步骤4)之后的硝酸浓度(w/w)是指上述步骤4)之后的酸混合物水溶液之后测量酸混合物水溶液层中的水的重量并测量酸混合物水溶液层中的硝酸的重量来计[0080]硝酸浓度(w/w)＝所添加的硝酸的重量/(所添加的硝酸的重量+酸混合物水溶液层中的水的总重量)×100[0084]在上述步骤4)之后，乙酸浓度(w/w)可以为30％至90具体地为35％至80％、36％至80更具体地为36％至78％。当乙酸的使用量为使得上述步骤4)后的乙酸的浓度为30％至90％时，乙酸可使亲水性湿凝胶能够与疏水性烷基二硅氧烷类化合物有效接触，[0086]本发明的实施方式的二氧化硅气凝胶毡的制造方法在确保上述步骤4)中将湿凝骤4)之后乙酸浓度和硝酸浓度是否满足上述值，从而可以快速且充分有效地实现对湿凝[0089]烷基二硅氧烷类化合物可以是六烷基二硅氧烷类化合物，具体地为六(C1-8烷基)合物水溶液中的过程和用烷基二硅氧烷类化合物对湿凝胶进行表面改性的过程中进行搅水溶液中的过程完成之后顺序地进行用烷基二硅氧烷类化合物进行表面改性的过程的方[0095]上述步骤5)是通过干燥疏水性二氧化硅湿凝胶毡来制备疏水性二氧化硅气凝胶可以通过将非极性有机溶剂添加到疏水性二氧化硅湿凝胶中并搅拌混合物20分钟至1小时压干燥可以是在100℃至190℃的温度条件下在大气压力下干燥1至12小时的方法，超临界干燥是在超临界状态下使用CO2进行的方法，其中常压干燥可以具有相对简单和经济的优[0098]本发明的实施方式的疏水性二氧化硅气凝胶毡的制造方法可以极大地改善表面[0099]本发明的实施方式的二氧化硅气凝胶毡具有12mW/mK至19mW/mK的热导率和0ppm[0106]将通过混合140g乙酸(≥97％)和15g的70％(w/w)的硝酸水溶液制备的酸混合物[0107]回收所制造的疏水性二氧化硅湿凝胶毡，然后在150℃的强制循环干燥器中完全[0109]除了在制备上述实施例1中的酸混合物水溶液时将乙酸(≥97％)的含量变为185g，并且使用通过将20g的70％(w/w)的硝酸代替70％(w/w)的硝酸水溶液之外，以与实施例1相同的方式制造疏水性二氧化硅气凝胶[0111]除了在制备上述实施例1中的酸混合物水溶液时将乙酸(≥97％)的含量变为代替70％(w/w)的硝酸水溶液之外，以与实施例1相同的方式制造疏水性二氧化硅气凝胶[0113]除了在制备上述实施例1中的酸混合物水溶液时将乙酸(≥97％)的含量变为80g[0115]除了在制备上述实施例1中的酸混合物水溶液时将乙酸(≥97％)的含量变为500g[0117]除了在上述实施例1中仅使用140g的35重量％的盐酸代替混合有乙酸和硝酸水溶[0119]除了在上述实施例1中仅使用140g的乙酸(≥97％)代替混合有乙酸和硝酸水溶液[0121]除了在上述实施例1中仅使用140g的70％(w/w)的硝酸水溶液代替混合有乙酸和硝酸水溶液的酸混合物水溶液之外，以与实施例1相同的方式制造疏水性二氧化硅气凝胶[0123]除了在制备上述实施例1中的酸混合物水溶液时将代替70％(w/w％)的硝酸水溶[0125]除了在制备上述实施例1中的酸混合物水溶液时将代替70％(w/w％)的硝酸水溶液的通过将20g的70％(w/w)的硝酸水溶液与10[0127]除了在制备上述实施例1中的酸混合物水溶液时将70％(w/w)的硝酸水溶液的使[0128]在上述实施例1至5和比较例1至6中的各表面改性反应期间添加的成分的量示于[0133]在实施例1至5和比较例1至6各自中，使用KarlFischer水分计(SiAnalyticsTitroLine7000)测量酸浸渍后的酸混合物[0142]在实施例1至5和比较例1至6各自中，使用KarlFischer水分计(SiAnalyticsTitroLine7000)测量酸浸渍后的酸混合物通过将最初引入的硝酸的重量作为酸混合物水溶液中的硝酸的重量来计算硝[0146]使用NETZSCHCo.的HFM436设备测量实施例1至5和比较例