JP2005154195A - Aerogel material and article formed of the aerogel material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エアロゲルとしての特性を維持すると共に機械的特性が向上されたエアロゲル材、及びこのエアロゲル材にて形成される物品である車両用窓、加熱用器具用窓、衣類、光学部品に関するものである。 The present invention relates to an airgel material that maintains the characteristics as an airgel and has improved mechanical properties, and a vehicle window, a heating instrument window, clothing, and an optical component that are articles formed of the airgel material. It is.
屈折率が１．００８〜１．０５５程度の範囲という天然物には存在しない値を示し、且つ熱伝導率が小さく高い断熱性を有する材料として、シリカからなるエアロゲルが知られている。このようなシリカエアロゲルを製造する方法としては、例えばアルコキシシラン（シリコンアルコキシド、アルキルシリケートとも称される）を加水分解縮重合して、基本骨格が（ＳｉＯ2）mであり、かつシラノール基を有するポリマー（湿潤ゲルとも称される）を生成させ、この湿潤ゲルと、アルコール、液化二酸化炭素等の分散媒（溶媒）とを含むゲルを、前記溶剤の超臨界条件下で乾燥する（超臨界乾燥）方法がある（特許文献１〜３参照）。また、疎水性を有するシリカエアロゲルの製造方法も提案されている（特許文献４〜６参照）。
上述の従来技術により得られたシリカエアロゲルは非常に脆いものであり、例えば塊状のエアロゲルは手で触って持ち上げようとするだけで破損してしまうものである。このため当然振動に対しても弱く、このように透明で断熱性が高く軽量であるエアロゲルであっても、ある程度の強度が必要とされる用途、例えば車輌用窓には、適用することができないものであった。 The silica airgel obtained by the above-mentioned conventional technology is very brittle. For example, a lump airgel is broken only by trying to lift it by hand. For this reason, naturally it is weak also with respect to a vibration, and even if it is an airgel which is transparent, heat insulation, and lightweight in this way, it cannot apply to the use for which a certain amount of strength is required, for example, a window for vehicles. It was a thing.
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、低屈折率、高断熱性、軽量である等の多孔質材料に特有の優れた特性を備え、且つ優れた光透過性を付与することが可能であり、更に機械的強度が向上されて取扱時や使用中に破損しにくいエアロゲル材、このエアロゲル材にて形成される車両用窓、加熱用器具用窓、衣類、光学部品を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and has excellent characteristics peculiar to porous materials such as low refractive index, high heat insulation, and light weight, and imparts excellent light transmittance. Airgel material with improved mechanical strength that is not easily damaged during handling or use, vehicle windows, heating appliance windows, clothing, and optical components formed from this airgel material It is intended to do.
本発明に係るエアロゲル材は、エアロゲルをシート材にて被覆して減圧封止して成ることを特徴とするものである。 The airgel material according to the present invention is characterized in that the airgel is covered with a sheet material and sealed under reduced pressure.
上記エアロゲルは、１ｃｍ3以上の体積を有する塊状物であることが好ましい。 The airgel is preferably a lump having a volume of 1 cm 3 or more.
また、上記エアロゲルは、シート材にて０．１３３〜１３３ｈＰａの範囲で減圧封止されているものであることも好ましい。 Moreover, it is also preferable that the airgel is sealed under reduced pressure in a range of 0.133 to 133 hPa with a sheet material.
また、上記エアロゲルの密度が０．０８〜０．３０ｇ／ｃｍ3の範囲となるようにすることも好ましい。 It is also preferable that the density of the airgel is in the range of 0.08 to 0.30 g / cm 3 .
また、上記シート材が透光性のものであり、且つ上記エアロゲルがアルコキシシランを加水分解した湿潤ゲルを超臨界乾燥することで得られたものであるようにすることも好ましい。 It is also preferable that the sheet material is translucent and that the airgel is obtained by supercritical drying of a wet gel obtained by hydrolyzing alkoxysilane.
また、本発明に係る車両用窓は、上記のようなエアロゲル材にて形成して成ることを特徴とするものである。 In addition, the vehicle window according to the present invention is formed of the airgel material as described above.
また、本発明に係る加熱用器具用窓は、上記のようなエアロゲル材にて形成して成ることを特徴とするものである。 Moreover, the heating instrument window according to the present invention is formed of the airgel material as described above.
また、本発明に係る衣類は、上記のようなエアロゲル材にて形成して成ることを特徴とするものである。 Moreover, the clothing which concerns on this invention is formed with the above airgel materials, It is characterized by the above-mentioned.
また、本発明に係る光学部品は、上記のようなエアロゲル材にて形成して成ることを特徴とするものである。 The optical component according to the present invention is formed of the above-described airgel material.
本発明により得られるエアロゲル材は、低屈折率、高断熱性、軽量である等のような多孔質材料であるエアロゲルに特有の特性が維持され、且つ優れた光透過性を付与することが可能であり、しかもシート材にて減圧封止されることで機械的強度が向上されたものである。 The airgel material obtained by the present invention maintains the characteristics specific to the airgel, which is a porous material such as low refractive index, high heat insulation, and light weight, and can impart excellent light transmittance. In addition, the mechanical strength is improved by sealing under reduced pressure with a sheet material.
このようなエアロゲル材は、特に車両用窓、加熱用器具用窓、衣類、光学部品を形成するために用いることができる。 Such an airgel material can be used to form, in particular, vehicle windows, heating appliance windows, clothing, and optical components.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
本発明において用いられるエアロゲルは、光透過性を有する多孔質体である。エアロゲル（エーロゲル）は、一般には湿潤アルコゲル（湿潤ゲル）等のように乾燥前の分散媒（溶媒）を含んだ状態でのゲル体から溶剤等を除去して得られる乾燥多孔質ゲルが含まれる。 The airgel used in the present invention is a porous body having optical transparency. The aerogel (aerogel) generally includes a dry porous gel obtained by removing a solvent or the like from a gel body containing a dispersion medium (solvent) before drying, such as a wet alcohol gel (wet gel). .
上記の湿潤ゲルとしては、例えば（ＳｉＯ2）mの骨格を有すると共にシラノール基を有するポリマー（ケイ酸化合物ポリマー）を含むものを挙げることができる。このポリマーは、分子中に、Ｓｉ−Ｒ1で表される結合を含有していてもよい。ここで、ｍは正の整数を、Ｒ1は炭素数１〜５のアルキル基又はフェニル基を、それぞれ示す。このポリマーを構成するＳｉは、雰囲気中の水分を吸着し、シラノール基を形成して安定化する傾向が極めて強い性質がある。 Examples of the wet gel include those containing a polymer having a (SiO 2 ) m skeleton and a silanol group (silicate compound polymer). This polymer may contain a bond represented by Si—R 1 in the molecule. Here, m represents a positive integer, and R 1 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a phenyl group. Si constituting this polymer has a very strong property of adsorbing moisture in the atmosphere and forming a silanol group to stabilize it.
上記ケイ酸化合物ポリマーとしては、特に限定されるものではないが、例えば下記一般式（Ｉ）に示す構造を有するアルコキシシランを加水分解し、縮重合して得られるもの等が挙げられる。 Although it does not specifically limit as said silicic acid compound polymer, For example, what hydrolyzes alkoxysilane which has a structure shown to the following general formula (I), and is obtained by condensation polymerization etc. are mentioned.
ＳｉＲ1 n（ＯＲ2）4-n … （Ｉ）
〔式（Ｉ）中のＲ1、Ｒ2は、それぞれ炭素数１〜５のアルキル基又はフェニル基であり、互いに同一でも異なっていても良い。Ｒ1又はＲ2が複数ある場合には、それぞれ互いに同一でも異なっていても良い。ｎは０〜２の整数。〕
上記一般式（Ｉ）で表されるアルコキシシランとしては、より具体的には、下記一般式（II）で表される２官能アルコキシシラン、下記一般式（III）で表される３官能アルコキシシラン、下記一般式（IV）で表される４官能アルコキシシラン等が挙げられる。例えばこれらのうち少なくとも一種が用いられる。
SiR 1 n (OR 2 ) 4-n (I)
[R 1 and R 2 in Formula (I) are each an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a phenyl group, and may be the same or different from each other. When there are a plurality of R 1 or R 2 s , they may be the same as or different from each other. n is an integer of 0-2. ]
More specifically, as the alkoxysilane represented by the general formula (I), a bifunctional alkoxysilane represented by the following general formula (II) and a trifunctional alkoxysilane represented by the following general formula (III) And tetrafunctional alkoxysilanes represented by the following general formula (IV). For example, at least one of these is used.
〔式（II）中、Ｒ3、Ｒ4及びＲ5は、炭素数１〜５のアルキル基又はフェニル基であり、互いに同一でも異なっていても良い。２個のＲ5は互いに同一でも異なっていても良い。〕
Ｒ6−Ｓｉ（ＯＲ7）3 … （III）
〔式（III）中のＲ6及びＲ7は、炭素数１〜５のアルキル基又はフェニル基であり、互いに同一でも異なっていてもよい。３個のＲ7は、互いに同一でも異なっていてもよい。〕
Ｓｉ（ＯＲ8）4 … （IV）
〔式（IV）中、Ｒ8は、炭素数１〜５のアルキル基又はフェニル基を表す。４個のＲ8は互いに同一でも異なっていてもよい。〕
上記式（II）、（III）及び（IV）でそれぞれ表される２官能、３官能及び４官能の各アルコキシシランとしては、特に限定されないが、それらの具体例を挙げると、２官能アルコキシシランとしては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルフェニルジエトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン等が用いられる。３官能アルコキシシランとしては、例えばメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等が用いられる。４官能アルコキシシランとしては、例えばテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等が用いられる。
[In Formula (II), R 3 , R 4 and R 5 are each an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a phenyl group, and may be the same or different from each other. Two R 5 s may be the same as or different from each other. ]
R 6 —Si (OR 7 ) 3 (III)
[R 6 and R 7 in Formula (III) are an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a phenyl group, and may be the same or different from each other. Three R < 7 > may mutually be same or different. ]
Si (OR 8 ) 4 (IV)
Wherein (IV), R 8 is an alkyl group or a phenyl group having 1 to 5 carbon atoms. Four R < 8 > may mutually be same or different. ]
The bifunctional, trifunctional and tetrafunctional alkoxysilanes represented by the above formulas (II), (III) and (IV) are not particularly limited, but specific examples thereof include bifunctional alkoxysilanes. For example, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, methylphenyldiethoxysilane, methylphenyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diethyldimethoxysilane and the like are used. Examples of the trifunctional alkoxysilane include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, and phenyltriethoxysilane. As the tetrafunctional alkoxysilane, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, or the like is used.
前記一般式（Ｉ）で表されるアルコキシシラン（以下、特に断らない限り「アルコキシシラン」はこのものを指す。）を効率良く加水分解し、縮重合を行うためには、アルコキシシランを含む反応系に予め触媒を添加しておくことが好ましい。このような触媒としては、酸性触媒、塩基性触媒等が挙げられる。具体的に述べると、酸性触媒としては、塩酸、クエン酸、硝酸、硫酸、フッ化アンモニウム等が用いられ、塩基性触媒としては、アンモニア、ピペリジン等が用いられるが、これらに限定されるものではない。 In order to efficiently hydrolyze the alkoxysilane represented by the general formula (I) (hereinafter referred to as “alkoxysilane” unless otherwise specified) and perform polycondensation, a reaction containing alkoxysilane It is preferable to add a catalyst to the system in advance. Examples of such a catalyst include an acidic catalyst and a basic catalyst. Specifically, hydrochloric acid, citric acid, nitric acid, sulfuric acid, ammonium fluoride and the like are used as the acidic catalyst, and ammonia, piperidine and the like are used as the basic catalyst. However, the acidic catalyst is not limited to these. Absent.
アルコキシシランの加水分解と縮重合は、水との相溶性を有し、且つアルコキシシランを溶解する溶媒と、水との混合液を用いて行うことが好ましい。このような混合液を用いた場合、加水分解工程と縮重合工程を連続して行うことができ、効率が良いからである。その際、生成するポリマーは、上記溶媒を分散媒とするゲル化物（湿潤ゲル）として得られる。水との相溶性を有し、且つアルコキシシランを溶解する溶媒としては、特に限定はされないが、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコールや、アセトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等が挙げられる。これらは一種のみを用いても良いし、二種以上を併用してもよい。 Hydrolysis and polycondensation of alkoxysilane are preferably performed using a mixed solution of water having compatibility with water and dissolving alkoxysilane. This is because when such a mixed solution is used, the hydrolysis step and the condensation polymerization step can be performed continuously, and the efficiency is high. At that time, the polymer to be produced is obtained as a gelled product (wet gel) using the solvent as a dispersion medium. The solvent that is compatible with water and dissolves alkoxysilane is not particularly limited, and examples thereof include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, and butanol, acetone, N, N-dimethylformamide, and the like. Can be mentioned. These may use only 1 type and may use 2 or more types together.
このような湿潤ゲルを乾燥する等してエアロゲルを得るものであるが、このとき、湿潤ゲル中のケイ酸化合物ポリマーに対して、予め疎水化処理を施すことが好ましい。このような疎水化処理を施しておくと、湿潤ゲルの乾燥により得られるエアロゲルとして、より光透過率が大きいものを得ることができる。 An airgel is obtained by drying such a wet gel, but at this time, it is preferable to subject the silicate compound polymer in the wet gel to a hydrophobic treatment in advance. When such a hydrophobizing treatment is performed, an airgel having a higher light transmittance can be obtained as an airgel obtained by drying a wet gel.
骨格が（ＳｉＯ2）mで（ｍは正の整数）、且つシラノール基を有するポリマー（ケイ酸化合物ポリマー）を、疎水化処理剤と反応させて疎水化処理する工程について説明する。 A process of hydrophobizing a polymer having a skeleton of (SiO 2 ) m (m is a positive integer) and having a silanol group (silicic acid compound polymer) with a hydrophobizing agent will be described.
ケイ酸化合物ポリマーは、上記のように湿潤ゲルとして得ることができるが、疎水化処理を行うにあたっては、必要に応じ、予めこの湿潤ゲルから水分を除去する処理を施しておくことが好ましい。湿潤ゲルからの水分の除去は、特にケイ酸化合物ポリマーが、アルコキシシランを加水分解し、縮重合を行うことにより湿潤ゲルとして得られたものである場合に有効である。湿潤ゲルから水分を除去する方法としては、特に限定されないが、例えば湿潤ゲルを溶媒にて洗浄する方法等が挙げられるものであり、このときに用いられる溶媒としては、上記の、アルコキシシランを加水分解し縮重合を行う際に用いられる溶媒を挙げることができる。 The silicate compound polymer can be obtained as a wet gel as described above. However, when performing the hydrophobization treatment, it is preferable to perform a treatment for removing moisture from the wet gel in advance as necessary. The removal of moisture from the wet gel is particularly effective when the silicate compound polymer is obtained as a wet gel by hydrolyzing alkoxysilane and performing condensation polymerization. The method for removing moisture from the wet gel is not particularly limited, and examples thereof include a method of washing the wet gel with a solvent. As the solvent used at this time, the above-mentioned alkoxysilane is hydrolyzed. The solvent used when decomposing | disassembling and performing polycondensation can be mentioned.
上記疎水化処理剤としては、ケイ酸化合物ポリマー中のシラノール基に対して反応可能な官能基と、疎水基（疎水性の置換基）とを併せ持つ化合物を挙げることができる。シラノール基に対して反応可能な官能基としては、特に限定はされないが、例えばハロゲン、アミノ基、イミノ基、カルボキシル基、アルコキシル基等が挙げられる。また疎水基としては、特に限定されないが、例えばアルキル基、フェニル基、或いはこれらのフッ素化物等が挙げられる。疎水化処理剤は前記のようなシラノール基に対して反応可能な官能基と疎水基とをそれぞれ一種のみ有していても良く、また二種以上有していてもよい。 Examples of the hydrophobic treatment agent include compounds having both a functional group capable of reacting with a silanol group in a silicate compound polymer and a hydrophobic group (hydrophobic substituent). Although it does not specifically limit as a functional group which can react with respect to a silanol group, For example, a halogen, an amino group, an imino group, a carboxyl group, an alkoxyl group etc. are mentioned. Moreover, it does not specifically limit as a hydrophobic group, For example, an alkyl group, a phenyl group, or these fluorides etc. are mentioned. The hydrophobizing agent may have only one kind of functional group and hydrophobic group that can react with the silanol group as described above, or may have two or more kinds.
このような疎水化処理剤の具体例としては、例えばヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルジシロキサン、トリメチルクロロシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、ジメチルジクロロシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、メチルトリクロロシラン、エチルトリクロロシラン等のシラン化合物が挙げられるが、これらに限定されない。すなわち、シラン以外の化合物、例えば蟻酸、酢酸、コハク酸等のカルボン酸や、メチルクロリド等のハロゲン化アルキルであってもよいものである。疎水化処理剤は一種のみを用いても良いし、二種以上を併用してもよい。 Specific examples of the hydrophobizing agent include hexamethyldisilazane, hexamethyldisiloxane, trimethylchlorosilane, trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, triethylmethoxysilane, triethylethoxysilane, dimethyldichlorosilane, dimethyldiethoxy. Examples include, but are not limited to, silane compounds such as silane, diethyldiethoxysilane, methyltrichlorosilane, and ethyltrichlorosilane. That is, it may be a compound other than silane, for example, a carboxylic acid such as formic acid, acetic acid or succinic acid, or an alkyl halide such as methyl chloride. Only one type of hydrophobic treatment agent may be used, or two or more types may be used in combination.
疎水化処理を行う方法としては特に限定されないが、例えば疎水化処理剤を溶媒に溶解させた溶液中に湿潤ゲルを浸漬し、混合するなどして湿潤ゲル中に疎水化処理剤を浸透させた後、必要に応じて加熱して、疎水化処理反応を行う方法等が挙げられる。疎水化処理時に用いる溶媒としては、例えばエタノール、メタノール、トルエン、ベンゼン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等が挙げられるが、前記疎水化処理剤が容易に溶解し、且つ湿潤ゲルの含有する溶媒（分散媒）と置換可能なものであれば、特に制限されるものではない。また、後工程において超臨界乾燥を行う場合には、超臨界乾燥を行うのが容易な溶媒（例えばエタノール、メタノール、液体二酸化炭素等）と同一種類若しくはそれと置換が容易なものを用いることが好ましい。 The method for performing the hydrophobization treatment is not particularly limited. For example, the wet gel is immersed in a solution in which the hydrophobization treatment agent is dissolved in a solvent and mixed, so that the hydrophobization treatment agent is infiltrated into the wet gel. Thereafter, a method of performing a hydrophobization treatment reaction by heating as necessary may be mentioned. Examples of the solvent used for the hydrophobizing treatment include ethanol, methanol, toluene, benzene, N, N-dimethylformamide, and the like. The solvent (dispersion) in which the hydrophobizing agent is easily dissolved and contained in the wet gel. The medium is not particularly limited as long as it can be replaced with a medium. In the case where supercritical drying is performed in the subsequent step, it is preferable to use the same type or a solvent that can be easily replaced with a solvent (for example, ethanol, methanol, liquid carbon dioxide, etc.) that is easy to perform supercritical drying. .
疎水化処理は、ケイ酸化合物ポリマーの有するシラノール基の水酸基を、疎水化処理剤の有する官能基と反応させて疎水化するために行うものである。従って、疎水化処理剤の使用量としては、湿潤ゲル中のケイ酸化合物ポリマーの粒子表面のシラノール基数に対して充分な量を用いることが好ましい。例えば重量比で（湿潤ゲルの重量）／（疎水化処理剤の重量）＝０．５〜１０程度の範囲となるようにすることが好ましいが、この割合は疎水化処理反応を行う場合の溶媒量、温度、時間等や、コストと性能との兼ね合い等に応じて適宜調整されるものであり、特に制限されるものではない。また溶媒の使用量も特に限定されない。 The hydrophobization treatment is carried out in order to make the hydroxyl group of the silanol group of the silicate compound polymer react with the functional group of the hydrophobization treatment agent to make it hydrophobic. Therefore, the amount of the hydrophobizing agent used is preferably a sufficient amount relative to the number of silanol groups on the surface of the silicate compound polymer particles in the wet gel. For example, the weight ratio is preferably (wet gel weight) / (weight of hydrophobizing agent) = about 0.5 to 10, but this ratio is a solvent for the hydrophobizing reaction. It is appropriately adjusted according to the amount, temperature, time, etc., balance between cost and performance, and is not particularly limited. Also, the amount of solvent used is not particularly limited.
上記のような疎水化処理によりケイ酸化合物ポリマーを疎水化して得られる変性ポリマーでは、ケイ酸化合物ポリマーの有するシラノール基の水酸基が疎水基で置換されて疎水化される。そして、このようにケイ酸化合物ポリマーが変性された湿潤ゲル（変性湿潤ゲル）は、ポリマー固形分と分散媒の二相からなるゲルとして得られる。 In the modified polymer obtained by hydrophobizing the silicate compound polymer by the hydrophobic treatment as described above, the hydroxyl group of the silanol group of the silicate compound polymer is substituted with the hydrophobic group to be hydrophobized. A wet gel (modified wet gel) in which the silicate compound polymer is modified in this way is obtained as a gel composed of two phases of a polymer solid and a dispersion medium.
尚、分散媒の語は、広義には溶媒と同義であるが、本明細書においては、上記の湿潤ゲルの調製時に用いられる溶媒、疎水化処理時に用いられる溶媒、或いは後述する超臨界乾燥に適した他の溶媒を指すものであり、すなわち湿潤ゲル或いは変性湿潤ゲルを構成する液相を分散媒とするものである。 The term dispersion medium is synonymous with a solvent in a broad sense, but in this specification, the solvent used in the preparation of the wet gel, the solvent used in the hydrophobization treatment, or the supercritical drying described later. It refers to another suitable solvent, that is, a liquid phase constituting a wet gel or a modified wet gel is used as a dispersion medium.
上記の湿潤ゲル或いは変性湿潤ゲルを乾燥することで、エアロゲルが得られる。このようにエアロゲルを得るにあたっては、上記の通り超臨界乾燥を行うことが好ましい。超臨界乾燥は、ゲルに含まれている分散媒（溶媒）の臨界点又は臨界点よりも高温高圧の雰囲気中で分散媒を徐々に除去する方法である。超臨界乾燥を行う際には、必要に応じて、湿潤ゲル或いは変性湿潤ゲル中の分散媒を、超臨界乾燥の媒体に適したものへと、予め置換しておくことができる。この分散媒の置換の際、置換後の分散媒としては、特に制限されるものではないが、置換前の分散媒よりも臨界点の低い化合物、すなわち臨界点の温度、圧力のうち少なくとも一方が低い化合物であることが好ましい。また、例えば疎水化処理時の分散媒を、そのまま超臨界乾燥の媒体として用いても良く、この場合は分散媒の置換を行う必要はない。 An airgel is obtained by drying the wet gel or the modified wet gel. Thus, in obtaining airgel, it is preferable to perform supercritical drying as above-mentioned. Supercritical drying is a method of gradually removing the dispersion medium in an atmosphere at a higher temperature and higher pressure than the critical point of the dispersion medium (solvent) contained in the gel. When supercritical drying is performed, the dispersion medium in the wet gel or the modified wet gel can be replaced with a suitable one for the supercritical dry medium in advance. When the dispersion medium is replaced, the dispersion medium after the substitution is not particularly limited, but at least one of the compound having a critical point lower than that of the dispersion medium before the substitution, that is, the temperature and pressure at the critical point is A low compound is preferred. Further, for example, the dispersion medium at the time of the hydrophobization treatment may be used as it is as a supercritical drying medium, and in this case, it is not necessary to replace the dispersion medium.
超臨界乾燥の媒体として用いられる分散媒（溶媒）としては、特に限定されないが、臨界点以上の温度圧力の設定が容易なものが好ましい。具体的には、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコールや、ジクロロジフルオロメタン、液化二酸化炭素、水等の単独系又は二種以上の混合系を挙げることができる。超臨界乾燥の媒体として用いられる分散媒は、前述したアルコキシシランの加水分解と縮重合を行う際に用いる溶媒（水との相溶性を有し、且つアルコキシシランを溶解する溶媒）若しくは疎水化処理時に用いられる溶媒と同一種類のものを用いても良いし、それらと異なる種類のものを用いても良い。 The dispersion medium (solvent) used as the supercritical drying medium is not particularly limited, but is preferably a medium whose temperature and pressure can be easily set above the critical point. Specifically, for example, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, and butanol, and single systems or mixed systems of two or more of dichlorodifluoromethane, liquefied carbon dioxide, water, and the like can be given. The dispersion medium used as the supercritical drying medium is a solvent (solvent that is compatible with water and dissolves alkoxysilane) or hydrophobization treatment used in the above-described hydrolysis and condensation polymerization of alkoxysilane. The same type of solvent as used sometimes may be used, or a different type of solvent may be used.
超臨界乾燥を行う際に用いられる容器としては、特に限定はされないが、除去される分散媒の臨界点以上の高温高圧に耐えられる容器が好ましく、例えばオートクレーブ等が挙げられる。 The container used for supercritical drying is not particularly limited, but a container that can withstand high temperature and high pressure above the critical point of the dispersion medium to be removed is preferable, and examples thereof include an autoclave.
エアロゲルの製造方法の、更に具体的な例を次に示す。 The more specific example of the manufacturing method of an airgel is shown next.
まず、アルコキシシランにＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、水、及び必要に応じて触媒を添加混合し、アルコキシシランを加水分解し、縮重合させる。縮重合反応が充分に進行すると、反応混合物がゲル化する。次に、このゲル化物に溶媒を添加し、加熱する、いわゆる熟成を行う。なお、この際、必要に応じては、熟成工程を省いてもよい。 First, N, N-dimethylformamide, water and, if necessary, a catalyst are added to and mixed with alkoxysilane to hydrolyze the alkoxysilane and cause condensation polymerization. When the polycondensation reaction proceeds sufficiently, the reaction mixture gels. Next, so-called aging is performed, in which a solvent is added to the gelled product and heated. At this time, if necessary, the aging step may be omitted.
また、必要に応じてゲル化物（湿潤ゲル、原料ポリマー）を疎水化処理材と反応させて、疎水化処理する。この疎水化処理の反応は、例えば、原料ポリマー（湿潤ゲル）中に含まれるアルコールを、疎水化処理材を溶解させた処理液と置換し、必要に応じて加熱して行われる。この場合、反応後、例えば再びアルコールで溶媒の置換を行ってから超臨界乾燥を行う。尚、疎水化処理剤を溶解させた処理液の溶媒としては、疎水化処理剤に対する溶解性がアルコールより高いものを用いることが好ましく、また沸点がアルコールよりも高いものを用いることが好ましい。沸点がアルコールより高い溶媒としては、アルコールの種類により異なるが、例えばトルエン等が挙げられる。 Further, if necessary, a gelled product (wet gel, raw material polymer) is reacted with a hydrophobizing material to be hydrophobized. The reaction of the hydrophobization treatment is performed, for example, by replacing the alcohol contained in the raw material polymer (wet gel) with a treatment liquid in which the hydrophobization treatment material is dissolved, and heating as necessary. In this case, after the reaction, for example, the solvent is replaced again with alcohol and then supercritical drying is performed. In addition, as a solvent of the treatment liquid in which the hydrophobizing agent is dissolved, it is preferable to use a solvent having higher solubility in the hydrophobizing agent than alcohol, and it is preferable to use a solvent having a boiling point higher than that of alcohol. Examples of the solvent having a boiling point higher than that of alcohol include toluene, although it varies depending on the type of alcohol.
上記の湿潤ゲル、或は変性湿潤ゲルを超臨界乾燥させる方法としては、特に限定されるものではないが、例えば湿潤ゲル或いは変性湿潤ゲルを液化二酸化炭素（５０〜６０ａｔｍ程度）中に浸漬して、ゲル中に含まれる溶媒の一部又は全部をこの溶媒よりも臨界点が低い液化二酸化炭素に置換した後、二酸化炭素の単独系又は二酸化炭素とアルコールの混合系の超臨界条件下で乾燥する方法や、二酸化炭素との置換を行わず、使用している溶媒の超臨界条件下で乾燥する方法等が挙げられる。 The method for supercritical drying of the wet gel or the modified wet gel is not particularly limited. For example, the wet gel or the modified wet gel is immersed in liquefied carbon dioxide (about 50 to 60 atm). Substituting part or all of the solvent contained in the gel with liquefied carbon dioxide having a lower critical point than this solvent, followed by drying under supercritical conditions of carbon dioxide alone or a mixture of carbon dioxide and alcohol Examples thereof include a method and a method of drying under supercritical conditions of the solvent used without performing substitution with carbon dioxide.
このような超臨界乾燥を行い、湿潤ゲル或いは変性湿潤ゲルが含有する流体を除去することにより優れた透明性を有するエアロゲルが得られる。 By carrying out such supercritical drying and removing the fluid contained in the wet gel or modified wet gel, an airgel having excellent transparency can be obtained.
このようなエアロゲルの全体をシート材にて被覆して減圧封止することにより、機械的強度の高いエアロゲル材が得られる。 By covering the entire airgel with a sheet material and sealing under reduced pressure, an airgel material having high mechanical strength can be obtained.
上記シート材としては気体を透過しない性質（気体非透過性）のものを用いることでエアロゲルの減圧封止状態を長期に亘って維持することができるようにすることが好ましい。 As the sheet material, it is preferable that the airgel can be maintained in a reduced-pressure sealed state for a long period of time by using a material that does not transmit gas (gas impermeable).
また、上記シート材が透光性の高いものであると、透明性の高いエアロゲルと相まって、透明性が要求される用途に用いることができるようになる。また、上記の通り、アルコキシシランを加水分解した湿潤ゲルを超臨界乾燥することで得られたエアロゲルは、特に透光性が高いものであるから、このようなエアロゲルを、透光性の高いシート材で被覆して減圧封止すると、特に透光性が優れたエアロゲル材が得られる。 Further, when the sheet material has high translucency, it can be used for applications requiring transparency in combination with airgel having high transparency. In addition, as described above, the airgel obtained by supercritical drying of a wet gel obtained by hydrolyzing alkoxysilane is particularly highly translucent. Therefore, such an airgel is used as a highly translucent sheet. When covered with a material and sealed under reduced pressure, an airgel material with particularly excellent translucency can be obtained.
このように気体非透過性であり、且つ透光性の高いシート材としては、具体的には例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、塩化ビニリデン塩化ビニル共重合体（ＰＶＤＣ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリフッ化ビニル等のフッ素樹脂フィルムなどといった材質から形成されるシート材を挙げることができる。 As such a gas non-permeable and highly translucent sheet material, specifically, for example, polyethylene terephthalate (PET), vinylidene chloride vinyl chloride copolymer (PVDC), polyvinyl acetate (PVA), Examples thereof include a sheet material made of a material such as polyacrylonitrile (PAN) or a fluororesin film such as polyvinyl fluoride.
上記のエアロゲル材が高い機械的強度を十分に発揮するようにするためには、上記の減圧封止時のシート材の内側の圧力を０．１３３〜１３３ｈＰａ（０．１〜１００ｍｍＨｇ）の範囲とすることが好ましい。この圧力が高過ぎるとエアロゲル材の強度を十分に得ることが困難となり、またこの圧力が低過ぎるとエアロゲルが収縮してしまうおそれがある。 In order for the airgel material to sufficiently exhibit high mechanical strength, the pressure inside the sheet material at the time of the reduced pressure sealing is within a range of 0.133 to 133 hPa (0.1 to 100 mmHg). It is preferable to do. If this pressure is too high, it will be difficult to obtain sufficient strength of the airgel material, and if this pressure is too low, the airgel may shrink.
またエアロゲル材が高い機械的強度を十分に発揮するためには、上記エアロゲルの密度が０．０８〜０．３０ｇ／ｃｍ3の範囲となるようにすることも好ましい。この密度が高すぎるとエアロゲルの充分な透明性や断熱性が得られなくなるおそれがあり、この密度が低すぎるとエアロゲル材に十分な強度が得られず、またエアロゲルが減圧の際に収縮してしまうおそれがある。このエアロゲルの密度は、ゲルの調合の際のケイ素等の出発物質の濃度を変更することによって調節することができる。 In order for the airgel material to sufficiently exhibit high mechanical strength, it is also preferable that the density of the airgel is in the range of 0.08 to 0.30 g / cm 3 . If the density is too high, sufficient airgel transparency and heat insulation may not be obtained. If the density is too low, sufficient strength cannot be obtained in the airgel material, and the airgel may shrink during decompression. There is a risk that. The density of this aerogel can be adjusted by changing the concentration of starting materials such as silicon during gel preparation.
また、エアロゲル材を構成するエアロゲルは、１ｃｍ3以上の体積を有する塊状のものであることが好ましく、これにより採光窓などへの応用の際に十分な透明性、視認性を確保できる。この体積が１ｃｍ3に満たないと、例えば１ｍｍ3の粉体を充填したものでは十分な透明性、視認性が得られない。また、エアロゲルの体積の上限は特に制限されず、用途に応じて適宜の寸法、形状に形成すれば良いものである。 Moreover, it is preferable that the airgel which comprises an airgel material is a lump-like thing which has a volume of 1 cm < 3 > or more, and can ensure sufficient transparency and visibility at the time of application to a lighting window etc. by this. If the volume is less than 1 cm 3 , sufficient transparency and visibility cannot be obtained with, for example, a powder filled with 1 mm 3 . Further, the upper limit of the volume of the airgel is not particularly limited, and may be formed in an appropriate size and shape according to the use.
このようなエアロゲル材は、高い断熱性を有し、軽量であり、透明性が高いというエアロゲルの特長を備えると共に、エアロゲルを減圧封止することで機械的強度が向上して破損しにくくなったものであり、このため、自動車、船舶、鉄道、宇宙船等の移動用機関の採光窓、冷蔵庫、冷温庫、ポータブル保冷庫等の加温・冷却・保温用器具の内部確認用窓、防火服、コート、ジャケット等の衣類、ダブルレンズゴーグルの充填材や二重ガラスの間の充填材等の光学部品等といった物品に、適用することができる。 Such an airgel material has high heat insulating properties, light weight, and airgel features such as high transparency, and by sealing the airgel under reduced pressure, the mechanical strength is improved and it is difficult to break. For this reason, lighting windows for moving engines such as automobiles, ships, railroads, and spacecrafts, internal confirmation windows for heating, cooling, and warming equipment such as refrigerators, cold storages, and portable cold storages, fire protection clothing It can be applied to articles such as clothing such as coats and jackets, optical parts such as fillers for double lens goggles and fillers between double glasses.
例えば、上記のエアロゲル材にて車両用窓を形成する場合には、例えば自動車のサンルーフにあたる天井の開放部にエアロゲル材を設置することで採光性と軽量性と断熱性を確保することができる。 For example, when the vehicle window is formed of the above-described airgel material, for example, by installing the airgel material in an open portion of a ceiling corresponding to a sunroof of an automobile, it is possible to ensure lighting performance, light weight, and heat insulation.
また上記のエアロゲル材にて加熱用器具用窓を形成する場合には、例えば携帯用の保温庫のふた部にエアロゲル材を設置することで内部の視認性と軽量性と断熱性を確保することができる。 In addition, when the heating appliance window is formed with the above-mentioned airgel material, it is possible to ensure the internal visibility, lightness, and heat insulation by installing the airgel material on the lid of a portable heat storage, for example. it can.
また上記のエアロゲル材にて衣類を形成する場合には、例えばエアロゲル材をつなぎ合わせて衣類の形状とし、或いは衣類の表面にエアロゲル材を接着することで軽量性と断熱性を確保し、必要な場合には透明な衣類、例えば防火服や防寒服を得ることができる。 In addition, when forming clothing with the above-mentioned airgel material, for example, the airgel material is joined to form the shape of the clothing, or the airgel material is adhered to the surface of the clothing to ensure light weight and heat insulation. In some cases, transparent clothing such as fire and cold clothes can be obtained.
また上記のエアロゲル材にて光学部品を形成する場合には、例えばスキー用やオートバイ運転時用のゴーグルのレンズの内側或いはダブルレンズの内側にエアロゲル材を設置し、或いはエアロゲル材自体をレンズとすることで、断熱性が高く、曇りにくく、軽量性と透明性を兼ね備える光学部品を得ることができる。 When optical parts are formed from the above-mentioned airgel material, for example, an airgel material is installed inside a goggle lens for skiing or motorcycle driving or inside a double lens, or the airgel material itself is used as a lens. Thus, it is possible to obtain an optical component that is highly heat-insulating, hardly fogging, has both lightness and transparency.
以下に、本発明の具体的な実施例および比較例を示すが、この発明は下記実施例に限定されない。 Specific examples and comparative examples of the present invention are shown below, but the present invention is not limited to the following examples.
−比較例−
メチルシリケート５１（コルコート（株）製試薬）とメタノール（ナカライテスク（株）製試薬）と水とアンモニア水（ナカライテスク（株）製試薬）とを混合したものを徐々に添加した。この際、反応は室温で行い、混合比は、メチルシリケート：メタノール：水：アンモニア水＝４９．５６：６７：０６：０．２５となるようにした。これを２０秒間程度攪拌した後放置し、ゲル化させた。ゲル化後、メタノールを加え、５０℃で加熱し、さらにメタノールの添加を繰り返してゲルが乾燥しないように縮重合反応を加速（熟成）した。
-Comparative example-
A mixture of methyl silicate 51 (a reagent manufactured by Colcoat Co., Ltd.), methanol (a reagent manufactured by Nacalai Tesque, Inc.), water, and aqueous ammonia (a reagent manufactured by Nacalai Tesque, Inc.) was gradually added. At this time, the reaction was performed at room temperature, and the mixing ratio was methyl silicate: methanol: water: aqueous ammonia = 49.56: 67: 06: 0.25. This was stirred for about 20 seconds and then left to gel. After gelation, methanol was added, heated at 50 ° C., and the addition of methanol was repeated to accelerate (ripen) the condensation polymerization reaction so that the gel did not dry.
次に、このゲル化物を５倍の容積の０．２ｍｏｌ／Ｌ−ヘキサメチルジシラザン（東レダウコーニングシリコーン（株）製試薬）のトルエン溶液中に移し、一昼夜この溶媒の交換を繰り返し、ゲル内にヘキサメチルジシラザンを混合した。その後、１１０℃で２時間程度加熱撹拌し、疎水化処理反応を行った後、今度はゲルをエタノール中に移して、一昼夜、エタノールの交換を繰り返し、溶媒置換を行った。 Next, this gelled product was transferred to a toluene solution of 0.2 mol / L-hexamethyldisilazane (reagent made by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) having a volume of 5 times, and this solvent exchange was repeated all day and night. Was mixed with hexamethyldisilazane. Thereafter, the mixture was heated and stirred at 110 ° C. for about 2 hours to perform a hydrophobization reaction, and then the gel was transferred into ethanol, and ethanol exchange was repeated day and night to perform solvent replacement.
次に、このゲルを１８℃、５５気圧の二酸化炭素中に入れ、ゲル内のエタノールを二酸化炭素に置換する操作を２〜３時間行った。その後、系内を二酸化炭素の超臨界条件である、４０℃、８０気圧にし、超臨界乾燥を約２４時間行ってシリカエアロゲル試料を得た。試料の大きさは、厚み１０ｍｍ、直径５０ｍｍの円柱状（体積１９．６ｃｍ3、密度０．１１ｇ／ｃｍ3）とした。 Next, this gel was placed in carbon dioxide at 18 ° C. and 55 atm, and the operation of replacing ethanol in the gel with carbon dioxide was performed for 2 to 3 hours. Thereafter, the inside of the system was heated to 40 ° C. and 80 atm, which is a supercritical condition of carbon dioxide, and supercritical drying was performed for about 24 hours to obtain a silica airgel sample. The size of the sample was a cylindrical shape having a thickness of 10 mm and a diameter of 50 mm (volume: 19.6 cm 3 , density: 0.11 g / cm 3 ).
このシリカエアロゲルは透明で厚み方向の可視光（波長５５０ｎｍ）の透過率が９０％であった。またこのエアロゲルに２００ｇの分銅を乗せると亀裂を生じ、また０．３ｍの高さから落下させても亀裂を生じた。 This silica airgel was transparent and had a transmittance of 90% of visible light (wavelength 550 nm) in the thickness direction. Moreover, when 200 g of weight was put on this airgel, a crack was generated, and even when dropped from a height of 0.3 m, a crack was generated.
−実施例１−
上記比較例にて得られたシリカエアロゲルを、厚み５０μｍのポリフッ化ビニル製シートからなる容積３Ｌのコック付きの袋（フロンケミカル株式会社製）に入れ、コックから真空ポンプを用いて圧力１３．３ｈＰａ（１０ｍｍＨｇ）まで減圧封止することにより、エアロゲル材を得た。
Example 1
The silica airgel obtained in the above comparative example is put in a bag with a cock of 3 L capacity made of polyvinyl fluoride sheet having a thickness of 50 μm (manufactured by Freon Chemical Co., Ltd.), and the pressure from the cock is 13.3 hPa using a vacuum pump. An airgel material was obtained by sealing under reduced pressure to (10 mmHg).
このエアロゲル材は透明で厚み方向の可視光（波長５５０ｎｍ）の透過率が９０％であった。また、このエアロゲル材に質量５００ｇの分銅を載せた場合には、亀裂の発生は認められなかった。また、このエアロゲル材を１ｍの高さから落下させても亀裂の発生は認められなかった。 This airgel material was transparent and had a transmittance of visible light (wavelength 550 nm) in the thickness direction of 90%. In addition, when a weight of 500 g was placed on the airgel material, no crack was observed. Moreover, even if this airgel material was dropped from a height of 1 m, generation of cracks was not recognized.
−実施例２−
減圧封止の際の圧力を４００ｈＰａ（３００ｍｍＨｇ）とする以外は、実施例１と同様の方法でエアロゲル材を作製した。
-Example 2-
An airgel material was produced in the same manner as in Example 1 except that the pressure at the time of vacuum sealing was 400 hPa (300 mmHg).
このエアロゲル材は透明で厚み方向の可視光（波長５５０ｎｍ）の透過率が９０％であった。また。このエアロゲル材は２００ｇの分銅をのせても破損がなく、また０．３ｍの高さから落下させても破損がなかった。 This airgel material was transparent and had a transmittance of visible light (wavelength 550 nm) in the thickness direction of 90%. Also. This airgel material was not damaged even when a 200 g weight was placed thereon, and was not damaged even when dropped from a height of 0.3 m.
−実施例３−
比較例１で作製したシリカエアロゲルをミキサーにて粉砕し、メッシュにてふるいにかけることで、平均粒径１ｍｍのシリカエアロゲル粒子を得た。この粒子を厚み１０ｍｍ、直径５０ｍｍの円柱状となるようにコック付きの容積３Ｌのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の袋に封入し、コックから真空ポンプを用いて減圧封止した。圧力は１３．３ｈＰａ（１０ｍｍＨｇ）であった。
Example 3
The silica airgel produced in Comparative Example 1 was pulverized with a mixer and sieved with a mesh to obtain silica airgel particles having an average particle diameter of 1 mm. The particles were sealed in a 3 L polyethylene terephthalate (PET) bag with a cock so as to have a cylindrical shape with a thickness of 10 mm and a diameter of 50 mm, and sealed under reduced pressure from the cock using a vacuum pump. The pressure was 13.3 hPa (10 mmHg).
このエアロゲル材は半透明で厚み方向の可視光（波長５５０ｎｍ）の透過率が６０％であった。またこのエアロゲル材は５００ｇの分銅をのせても破損がなく、また１ｍの高さから落下させても破損がなかった。 This airgel material was translucent and had a transmittance of visible light (wavelength 550 nm) in the thickness direction of 60%. The airgel material was not damaged even when a 500 g weight was placed thereon, and was not damaged even when dropped from a height of 1 m.
−実施例４−
実施例１において、減圧封止の際の圧力を０．０６７ｈＰａ（０．０５ｍｍＨｇ）とする以外は実施例１と同様の方法で、エアロゲル材を作製した。
Example 4
In Example 1, an airgel material was produced in the same manner as in Example 1 except that the pressure at the time of vacuum sealing was 0.067 hPa (0.05 mmHg).
得られたエアロゲル材は収縮することで透明性が低下し、厚み方向の可視光（波長５５０ｎｍ）の透過率が７０％となった。またこのエアロゲル材は５００ｇの分銅をのせても破損がなく、また１ｍの高さから落下させても破損がなかった。 Transparency of the obtained airgel material was reduced by shrinkage, and the transmittance of visible light (wavelength 550 nm) in the thickness direction was 70%. The airgel material was not damaged even when a 500 g weight was placed thereon, and was not damaged even when dropped from a height of 1 m.
−実施例５−
エアロゲル調製時における原料混合比を、メチルシリケート：メタノール：水：アンモニア水＝２５．００：６７．０６：５２．９７：０．２５（重量比）とした以外は、比較例１と同一の方法でエアロゲルを作製した。得られたシリカエアロゲルの密度は０．０６ｇ／ｃｍ3であった。
-Example 5
The same method as in Comparative Example 1 except that the raw material mixing ratio at the time of airgel preparation was methyl silicate: methanol: water: ammonia water = 25.00: 67.06: 52.97: 0.25 (weight ratio) An airgel was prepared. The density of the obtained silica airgel was 0.06 g / cm 3 .
このエアロゲルを用い、実施例１と同一の方法でエアロゲル材を作製した。 Using this airgel, an airgel material was produced in the same manner as in Example 1.
得られたエアロゲル材は収縮することで透明性が低下し、厚み方向の可視光（波長５５０ｎｍ）の透過率が６５％であった。またこのエアロゲル材は５００ｇの分銅をのせても破損がなく、また１ｍの高さから落下させても破損がなかった。 The obtained airgel material contracted to reduce transparency, and the visible light transmittance (wavelength 550 nm) in the thickness direction was 65%. The airgel material was not damaged even when a 500 g weight was placed thereon, and was not damaged even when dropped from a height of 1 m.
−実施例６−
ケイ酸ナトリウム水溶液（日本化学工業株式会社製、Ｊケイ酸ソーダ３号）を１０重量部（以下部と記す）、水を１６部の割合で混合した溶液（Ａ液）と、０．９５ｍｏｌ／Ｌ硫酸水溶液（Ｂ液）を調製した後、Ａ液を２６部、Ｂ液を１６部の割合で混合し、１分間攪拌した後に、得られたゾルを円筒形の容器中に流し込んだ。
-Example 6
Sodium silicate aqueous solution (manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd., J sodium silicate No. 3) 10 parts by weight (hereinafter referred to as “parts”) and water mixed at a ratio of 16 parts (liquid A) After preparing an aqueous solution of sulfuric acid L (liquid B), 26 parts of liquid A and 16 parts of liquid B were mixed and stirred for 1 minute, and then the obtained sol was poured into a cylindrical container.
このゾルを６０℃で加熱してゲル化させ、ゲル状化合物を得た。得られたゲル状化合物をｐＨ３に調製した酸性水中に浸漬し、攪拌しながら酸性水を繰り返し交換し、２４時間洗浄した。その後、蒸留水を用いて同様にゲル状化合物を２４時間洗浄した。さらに、ゲル状化合物をエタノール中に浸漬し、攪拌しながらエタノールを繰り返し交換し、２４時間溶媒置換を行った。 This sol was heated to 60 ° C. to obtain a gel compound. The obtained gel-like compound was immersed in acidic water adjusted to pH 3, and the acidic water was repeatedly exchanged with stirring, followed by washing for 24 hours. Thereafter, the gel compound was washed in the same manner using distilled water for 24 hours. Furthermore, the gel compound was immersed in ethanol, ethanol was repeatedly exchanged with stirring, and solvent substitution was performed for 24 hours.
次に、１．２ｍｏｌ／Ｌ−ヘキサメチルジシラザン（東レダウコーニングシリコーン株式会社製試薬）のエタノール溶液中に浸漬し、７８℃で攪拌しながら２４時間疎水化処理した。その後、ゲル状化合物をエタノール中に移し、攪拌しながら、エタノールを繰り返し交換し、２４時間溶媒置換を行った。次に、このゲル状化合物を１８℃、５５気圧の二酸化炭素中に入れ、ゲル内のエタノールを二酸化炭素に置換する操作を２３時間行った。その後、系内を二酸化炭素の超臨界条件である、４０℃、８０気圧の雰囲気とし、超臨界乾燥を約２４時間行って疎水性エアロゲルを得た。試料の大きさは、厚み１０ｍｍ、直径５０ｍｍの円柱状（体積１９．６ｃｍ3、密度０．１１ｇ／ｃｍ3）とした。 Next, it was immersed in an ethanol solution of 1.2 mol / L-hexamethyldisilazane (Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd. reagent) and hydrophobized for 24 hours while stirring at 78 ° C. Thereafter, the gel compound was transferred into ethanol, ethanol was repeatedly exchanged with stirring, and the solvent was replaced for 24 hours. Next, this gel compound was placed in carbon dioxide at 18 ° C. and 55 atm, and the operation of replacing ethanol in the gel with carbon dioxide was performed for 23 hours. Thereafter, the inside of the system was set to an atmosphere of 40 ° C. and 80 atm, which is a supercritical condition of carbon dioxide, and supercritical drying was performed for about 24 hours to obtain a hydrophobic airgel. The size of the sample was a cylindrical shape having a thickness of 10 mm and a diameter of 50 mm (volume: 19.6 cm 3 , density: 0.11 g / cm 3 ).
このエアロゲルを用い、実施例１と同一の方法でエアロゲル材を作製した。 Using this airgel, an airgel material was produced in the same manner as in Example 1.
得られたエアロゲル材は、厚み方向の可視光（波長５５０ｎｍ）の透過率が７０％であった。またこのエアロゲル材は５００ｇの分銅をのせても破損がなく、また１ｍの高さから落下させても破損がなかった。 The obtained airgel material had a transmittance of visible light (wavelength 550 nm) in the thickness direction of 70%. The airgel material was not damaged even when a 500 g weight was placed thereon, and was not damaged even when dropped from a height of 1 m.
Claims (9)
An optical part formed of the airgel material according to claim 1.
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