JP2022507377A - エアロゲルを生成する方法および前記方法を使用して得られるエアロゲル - Google Patents
エアロゲルを生成する方法および前記方法を使用して得られるエアロゲル Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022507377A JP2022507377A JP2021526252A JP2021526252A JP2022507377A JP 2022507377 A JP2022507377 A JP 2022507377A JP 2021526252 A JP2021526252 A JP 2021526252A JP 2021526252 A JP2021526252 A JP 2021526252A JP 2022507377 A JP2022507377 A JP 2022507377A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- airgel
- riogel
- sol
- gel
- solvent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 148
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 title claims description 11
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 140
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 82
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 69
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 55
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 54
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 46
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 38
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 35
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 35
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 35
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 34
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 25
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 18
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 17
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 16
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 12
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 claims description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 6
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 claims description 4
- 125000005624 silicic acid group Chemical group 0.000 claims description 4
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 claims description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 claims 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 99
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical group CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 74
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 71
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 68
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 53
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 44
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 35
- 230000008569 process Effects 0.000 description 34
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 33
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 33
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical group OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 22
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 22
- 238000000352 supercritical drying Methods 0.000 description 22
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 21
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 21
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N chlorotrimethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)Cl IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 14
- FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilazane Chemical compound C[Si](C)(C)N[Si](C)(C)C FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N dimethyl sulfoxide Natural products CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 11
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 10
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 10
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- UQEAIHBTYFGYIE-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C UQEAIHBTYFGYIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 9
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 8
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 8
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N acetic acid Substances CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 7
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 7
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000005051 trimethylchlorosilane Substances 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 5
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 5
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 5
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 5
- AAPLIUHOKVUFCC-UHFFFAOYSA-N trimethylsilanol Chemical compound C[Si](C)(C)O AAPLIUHOKVUFCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000001246 colloidal dispersion Methods 0.000 description 4
- OLLFKUHHDPMQFR-UHFFFAOYSA-N dihydroxy(diphenyl)silane Chemical compound C=1C=CC=CC=1[Si](O)(O)C1=CC=CC=C1 OLLFKUHHDPMQFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 4
- 238000005580 one pot reaction Methods 0.000 description 4
- 150000001282 organosilanes Chemical group 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 4
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 description 3
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 3
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000002276 dielectric drying Methods 0.000 description 3
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 3
- 239000007863 gel particle Substances 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 3
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 3
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- -1 silicon alkoxides Chemical class 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002000 Electrolyte additive Substances 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Chemical group 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000005456 alcohol based solvent Substances 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 239000000010 aprotic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 2
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 2
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 2
- 125000004836 hexamethylene group Chemical group [H]C([H])([*:2])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:1] 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 150000001367 organochlorosilanes Chemical class 0.000 description 2
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 2
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 2
- 229920000570 polyether Chemical group 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 2
- SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N silanol Chemical compound [SiH3]O SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004819 silanols Chemical class 0.000 description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 2
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 2
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 2
- JCVQKRGIASEUKR-UHFFFAOYSA-N triethoxy(phenyl)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)C1=CC=CC=C1 JCVQKRGIASEUKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UAIFZYSPVVBOPN-UHFFFAOYSA-N trimethyl(prop-1-en-2-yloxy)silane Chemical compound CC(=C)O[Si](C)(C)C UAIFZYSPVVBOPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011240 wet gel Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000819038 Chichester Species 0.000 description 1
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical group COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- 239000002841 Lewis acid Substances 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004111 Potassium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008051 Si-OH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002808 Si–O–Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006358 Si—OH Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003158 alcohol group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KVBYPTUGEKVEIJ-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3-diol;formaldehyde Chemical compound O=C.OC1=CC=CC(O)=C1 KVBYPTUGEKVEIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004453 electron probe microanalysis Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 125000001301 ethoxy group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])O* 0.000 description 1
- UFZOPKFMKMAWLU-UHFFFAOYSA-N ethoxy(methyl)phosphinic acid Chemical compound CCOP(C)(O)=O UFZOPKFMKMAWLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 125000001165 hydrophobic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004569 hydrophobicizing agent Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 150000007517 lewis acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000001283 organosilanols Chemical class 0.000 description 1
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 description 1
- 239000001814 pectin Substances 0.000 description 1
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N potassium silicate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Si]([O-])=O NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052913 potassium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003586 protic polar solvent Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000009790 rate-determining step (RDS) Methods 0.000 description 1
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003797 solvolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N triethoxy(methyl)silane Chemical compound CCO[Si](C)(OCC)OCC CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000001363 water suppression through gradient tailored excitation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
- C01B33/152—Preparation of hydrogels
- C01B33/154—Preparation of hydrogels by acidic treatment of aqueous silicate solutions
- C01B33/1543—Preparation of hydrogels by acidic treatment of aqueous silicate solutions using ion exchangers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
- B01J13/0091—Preparation of aerogels, e.g. xerogels
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
- C01B33/152—Preparation of hydrogels
- C01B33/154—Preparation of hydrogels by acidic treatment of aqueous silicate solutions
- C01B33/1546—Preparation of hydrogels by acidic treatment of aqueous silicate solutions the first formed hydrosol being converted to a hydrogel by introduction into an organic medium immiscible or only partly miscible with water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
- C01B33/157—After-treatment of gels
- C01B33/158—Purification; Drying; Dehydrating
- C01B33/1585—Dehydration into aerogels
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
- C01B33/157—After-treatment of gels
- C01B33/159—Coating or hydrophobisation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00162—Controlling or regulating processes controlling the pressure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
- C01P2004/32—Spheres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/32—Thermal properties
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Glanulating (AREA)
- Colloid Chemistry (AREA)
- Jellies, Jams, And Syrups (AREA)
- Formation And Processing Of Food Products (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
Description
さらに、本発明は、エアロゲル、特に本発明による方法によって得られうるエアロゲル、およびそれらの使用、特に絶縁材料としてのまたは絶縁材料における使用に関する。
さらに、本発明は、エアロゲルを生成するための装置に関する。
最後に、本発明は、ゾル-ゲル法によってリオゲルを生成する方法に関する。
エアロゲルは多孔度が高いために、絶縁性材、例えば熱絶縁の目的で、またはフィルター材料として使用されることが多い。同様に、エアロゲルは、貯蔵材料、例えば液体または気体の貯蔵材料としても使用される。
エアロゲルは、通常ゾル-ゲル法によって生成されるナノ構造の開孔型固体である。
使用溶媒の超臨界状態に基づくそのような超臨界乾燥方法の不利な点は、温度および圧力状態ならびに不連続運転方式である。例えば、含水ゲルの乾燥には、少なくとも370℃の温度および少なくとも220バールの圧力が必要とされる。メタノールを含有するゲルを乾燥するとき、少なくとも240℃の温度および少なくとも81バールの圧力が必要とされる。
さらに、亜臨界乾燥方法も公知である。亜臨界乾燥技法では、乾燥対象のゲルを、好ましくは常圧で、使用溶媒の臨界点未満である温度および圧力状態にかける。接触または対流により熱を加えた常圧における亜臨界乾燥の不利な点は、生じる毛管力がゲルの崩壊を導くことである。この危険は、例えば独国特許出願公開第4316540号から公知のように、特に低固形分のヒドロゲルまたはリオゲルの場合に存在する。
機器およびエネルギーの要件が低いので、工業規模で亜臨界乾燥する方法が、具体的にシリカエアロゲルのために既に開発されてきた。しかし、通常、ゲルを化学修飾して、乾燥時に生ずる毛管力を低減し、ゲルが崩壊しないように妨げなければならない。
2015年3月に完了したEU資金提供Hipinプロジェクトによって、シリカゲルの安定性を高める別の方法が探求された。TEOSの前加水分解および前縮合によって、正式なSiO2含有量が増加し、得られるゲルがより安定である。典型的な比表面積約1000m2/gのエアロゲルを得ることができるが、超臨界乾燥が行われる(S. Naik, High Performance Insulation based on Nanostructure Encapsulation of Air, http://www.hipin.eu(2015年9月23日現在)を参照のこと)。
この後、ヒドロゲルをシラン処理して、亜臨界乾燥を可能にする。トリメチルクロロシランをシラン処理剤として使用する。トリメチルクロロシランは、ヒドロゲル中に存在する水と大部分が反応して、トリメチルシラノールを形成し、さらに縮合して、ヘキサメチルジシロキサンを形成し、それが細孔に組み込まれ、水を部分置換する。
Aerogel Handbook(M. A. Aergerter et al., Aerogels Handbook, Advances in Sol-Gel Derived Materials and Technologies, 2011, p. 120)に、シラン処理剤とSiO2ネットワークのモル比の重要性がより詳細に述べられている。毒性、引火性、および腐食性のトリメチルクロロシランを大量に使用する疎水化ステップは、Cabot方法によるエアロゲルの調製において最もコストのかかるプロセスステップを表す。
乾燥プロセスにおいて、特に極性溶媒から低極性溶媒への溶媒交換は、乾燥の成功にとって重要であることも頻繁に見出される。
溶媒交換時に超臨界二酸化炭素を使用することによって、必要とされる乾燥時間を6時間から3時間にさらに減少させる。
同じ著者は、アルギネートをベースにしたバイオポリマーにおいても周囲温度で圧縮CO2を使用して溶媒交換を行う。物質移動の加速を50バールおよび周囲温度で測定する。溶媒濃度における変化は、擬二次反応速度論モデルを使用しても定量化される。
-加水分解および縮合時間少なくとも8時間(A. A. Tweij Wesam, Temperature Influence on the Gelation Process of Tetraethylorthosilicate using Sol-Gel Techique, Iraqi Journal of Science 2009を参照のこと)。
-ゲルエージング時間は6~72時間に及ぶ(Einarsrud, M.-A., Kirkedelen, M.B., Nilsen, E., Mortensen, K., Samseth, J., Structural Development of Silicagels aged in TEOS, Journal of Non-Cryst Solids231, 1998, pp. 10-16を参照のこと)。
-超臨界洗浄時間/1回の洗浄サイクル当たり溶媒交換約24時間(Kerstin Quarch, Product design on colloidal agglomerates and gels, gelation and fragmentation on inorganic silica, PhD thesis, KIT, 2010を参照のこと)。
-超臨界乾燥時間は、先行する溶媒交換および試料サイズに強く依存する。
-ゲル形成時間
・硫酸および水をケイ酸ナトリウム溶液に90分かけて添加、硫酸の添加後ゲル形成時間30分、SiO2含有量8.6%(Kerstin Quarch, Product design on colloidal agglomerates and gels, gelation and fragmentation on inorganic silica, dissertation, KIT, 2010を参照のこと)、
・コロイド状シリカ溶液をpH5と6の間のpH値で使用するときゲル形成時間15分(Friederike Kleinert et al., Microstructure and Transmittance of Silica Gels for Application as transparent Heat Insulation Materials, Journal Sol-Gel Science Technol. 75, pp. 602-616, 2015を参照のこと)、
・ケイ酸ナトリウム溶液(SiO2含有量8%)を使用するイオン交換体によるゲル形成時間約10分。
-ゲルのエージング時間
・ケイ酸ナトリウムをベースにしたゲルのエージング時間は50℃で約50時間である(Schwertfeger, F., Hydrophobic Water-glass based Aerogels without solvent Exchange or supercritical Dryingを参照のこと)。
・シリカゲルのエージング時間は約1.5時間である(Schwertfeger, F., Hydrophobic Water-glass based Aerogels without solvent Exchange or supercritical Dryingを参照のこと)。
-ゲル形成およびエージング時間1秒~2時間。
-ゲルをナトリウム不含にする洗浄時間は知られていない。
-アセトンを使用する溶媒交換は約2時間要する。
-室温でヘキサメチルジシロキサンを使用するシラン処理、すなわち疎水化の期間:5時間
-亜臨界乾燥
・150℃で17時間、または
・200℃の窒素/ヘキサメチルジシラザン流中で1時間。
したがって、最も好ましい場合でさえ、プロセス期間は少なくとも8時間であり、これはナトリウム不含ゲルを得るための洗浄時間とみなさない。
-ゲル形成およびエージングの時間は、ヘキサメチルジシラザン(HDMSO)、アンモニア、水、エタノールおよびTEOSの使用のために約2時間である。
-HClとHDMSOの混合物を1時間にわたって使用して、ウェットゲルの疎水化が行われる。
-超臨界乾燥時間は約1時間である。
したがって、全プロセス時間は、4時間と6時間の間である。
しかし、溶媒交換に必要な疎水化を得るために、特に疎水化の場合に大余剰の疎水化剤も使用しなければならず、これらのプロセス時間さえ、大規模工業生成にとって大きな難題を依然として引き起こす。
同様に、前選択された粒径のエアロゲル粒子を標的の様式で生成することがまだできない。
特に、本発明の1つの目的は、有意により短いプロセス時間で、好ましくは連続的または準連続的に実施することができるエアロゲル粒子を生成する方法を提供することである。
本発明の別の目的は、画定された特性、特にさらに画定された外部形状および画定された粒径を有するエアロゲルを標的の様式で生成できることである。
さらに、本発明の別の目的は、機械的に荷重可能であり、絶縁材料における使用に特に適しているエアロゲルを提供することである。
本発明によれば、上記の目的は、請求項1に記載の方法によって解決され、さらに、本発明による方法の有利な実施形態および構成は、それぞれの従属請求項の主題である。
本発明の第2の態様による本発明の別の主題は、請求項55に記載のエアロゲルであり、本発明のこの態様の別の有利な実施形態は、それぞれの従属請求項の主題である。
さらに、本発明の第3の態様による本発明の別の主題は、請求項68に記載のエアロゲルの使用である。
本発明の第4の態様による本発明の別の主題は、請求項69に記載のエアロゲルの使用である。さらに、本発明のこの態様の有利な実施形態は、それぞれの従属請求項の主題である。
さらに、本発明の第5の態様による本発明の別の主題は、請求項71に記載のエアロゲルを生成するための装置である。本発明のこの態様の別の有利な実施形態および構成は、それぞれの従属請求項の主題である。
最後に、本発明の第6の態様による本発明の主題は、請求項74に記載のリオゲルを生成する方法である。
さらに、以下に記載のすべての値またはパラメータなどは、原則として当業者によく知られている標準化または明記された決定方法または特定方法で決定または指定できることが適用される。
さらに、言うまでもなく、すべての質量または量に関連した百分率は、合計が100%になるように当業者によって選択される。しかし、これは言うまでもない。
この条件を記載して、本発明を以下により詳細に説明する。
したがって、本発明の第1の態様による本発明の主題は、ゾル-ゲル法によってシリカエアロゲルを生成する方法であり、最初に、リオゲルがゾルから生成され、その後、リオゲルがエアロゲルに変換され、リオゲルの生成が、少なくとも部分的に30バールより高い圧力で実施される。
球状または円柱状のエアロゲル粒子は、本発明による方法で入手可能であるので、熱絶縁材料として、特にゆるゆるの充填物において見事に適しているが、絶縁性プラスター系への組込みの場合にも、それらの優れた機械的特性または抵抗、および密度の高い球状パッキングを生成する可能性のために適している。
ほぼ瞬時、すなわち即時のゲル形成のために、得られるリオゲル粒子の粒径と粒径分布との両方を、したがってエアロゲル粒子の粒径と粒径分布との両方を選択的に調整することも可能である。
本発明の文脈の中で、ゲルは、少なくとも、ゼラチン、ケイ酸、モンモリロナイト、ベントナイト、多糖、ペクチンなど長いまたは広く分枝した粒子を有するコロイド状に分割された固体物質、および分散剤としての流体、特に気体または液体である少なくとも2種の成分からなる、液体および/または気体に富む寸法安定性分散系である。この場合、固体物質は凝集性である。すなわち、固体物質は、粒子が様々な点、いわゆる接着点において副または主原子価で互いに接着して、分散剤中で空間的ネットワークを形成する。粒子間の空間が液体で満たされている場合、リオゲルが存在する。分散剤が空気である場合、ゲルはエアロゲルと呼ばれる。ゲルという用語についてさらに詳細には、ROEMPP Chemie Lexikon, 9th expanded and newly revised edition, Volume 2, 1999, p. 1511中の「ゲル」というキーワードの記載を参照のこと。
本発明の文脈の中で、ゾルは、溶液または細かく分割された分散体、すなわちコロイド状分散体を意味する。
本発明の好ましい実施形態によれば、リオゲルの生成は、全体的に上昇した圧力で実施される。この文脈では、リオゲルの生成が、オートクレーブ中で、例えばゾルをオートクレーブ中に導入することによって実施される場合に特に有用であると判明した。
本発明による方法が実施される圧力に関しては、当然広範囲にわたって変動することができる。しかし、圧力は、40バールより高く、特に50バールより高く、好ましくは60バールより高く、より好ましくは70バールより高く、特に好ましくは74バールより高い場合に有利であることが判明した。
リオゲルの生成が高温で実施される場合にも特に良好な結果が得られる。この文脈では、リオゲルの生成が50℃を超える温度、好ましくは70℃、より好ましくは80℃で実施される場合に有利であることが判明した。
同様に、リオゲルの生成は、50~200℃、特に60~180℃、好ましくは70~160℃、より好ましくは80~140℃の範囲の温度で実施されることを想定することができる。
本発明の好ましい実施形態によれば、リオゲルの生成およびリオゲルのエアロゲルへの変換は、連続的または準連続的に実施される。
本発明による方法では、プロセス時間、特に個々の方法ステップの時間を、エアロゲル、特にシリカエアロゲルの連続的または少なくとも準連続的生成が可能であるように短縮することができる。調製は、ワンポット法として、すなわち反応容器、特にオートクレーブ中で実施するか、または連続する装置、特に数台のオートクレーブ中で実施することができる。
本発明の文脈の中で、通常、ゾルは前駆体の溶液または分散体であることが規定されている。
本発明の文脈の中で、前駆体は、所望の標的化合物、特にSiO2ネットワークが、化学反応、特に加水分解または加溶媒分解およびその後の縮合によって形成される前駆体物質であることが理解される。
前駆体がケイ酸、特にコロイド状シリカ、シリカゾル、およびテトラアルコキシシラン、好ましくはテトラエトキシシランおよび/またはテトラメトキシシランから選択される場合に特に良好な結果がこの文脈で得られる。特に好ましくは、前駆体はケイ酸である。
本発明の文脈の中で、通常、ゾルは少なくとも1種の溶媒または分散剤を含むことが規定されている。
この文脈では、それは、溶媒または分散剤がアルコール、特にメタノール、エタノール、イソプロパノール、エーテル、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトン、炭酸プロピレン、酢酸エチル、水およびそれらの混合物から選択される場合に十分に判明した。
ゲル合成のためにエタノール、アセトン、ジメチルスルホキシドなどの有機溶媒を使用すると、ゲル化プロセス時にトリメチルシラノール、メチルトリエトキシシラン、ジフェニルシランジオール、ヘキサメチルジシラザンなどの疎水化剤も直接に使用する可能性がもたらされる。
他方では、シリカゾルは有意に高いケイ化度を含み、通常、5mmと40mmの間の一次粒子径を有する。エアロゲル生成において使用されることが多いケイ酸テトラエチルエステル(TMOS、TEOS)およびケイ酸カリウムと比べて、シリカゾルおよびケイ酸の使用によって、ヒドロゲルのゲル化およびその後のエージングプロセスの標的の制御の可能性がもたらされる。シリカゾルおよびシリカにおいて、シリカナノ粒子は、一般にイオン電荷を介して安定化された溶液として存在する。
本発明の特定の同様に好ましい実施形態によれば、溶媒または分散剤は水である。
このとき、リオゲルが形成される時間に関して、前述のように、これらは極めて短い。本発明の文脈の中で、通常、加圧下におけるリオゲルの生成は0.1~60秒、特に0.2~30秒、好ましくは0.2~10秒、より好ましくは0.3~5秒、特に好ましくは0.3~3秒の範囲内で行われることが想定される。したがって、上述のように本発明の範囲内で、ほぼ瞬時の、すなわち即時のゲル形成が可能である。
本発明の文脈の中で、さらに、ゾルが7以上、特に7より高く、好ましくは8より高く、より好ましくは8.5より高いpHを含む場合に十分に判明した。
本発明の文脈の中で、さらに、ゾルが7~14、特に8~11、好ましくは8.5~11の範囲のpHを含むことも規定することができる。
特にシリカエアロゲルまたはリオゲルを生成するために、プロセス媒体である二酸化炭素によるゲル形成に加えて、形成のさらなる可能性を代替としてまたはさらに利用することができる。
ケイ酸の場合、pHの中性pH範囲へのシフトによって、ゲル形成を最も容易に開始することができる。この場合、ゲル形成時間を秒の範囲に調整することができる。
あるいは、酸性範囲のpH値を有する前駆体溶液またはゾル、特にケイ酸溶液を使用し、塩基性プロセス媒体、例えば窒素とアンモニアの混合物と接触させることができる。これは、同様にpHシフトによってゲル形成を誘導する。
さらに、ゾルは、通常、寸法安定性ゲルが形成するためにある固形分を必要とする。ゾルの固形分は、すべての液体成分を除去した後も残っているゾルの一部分と理解されるものとする。
それは、本発明の文脈の中で、ゾルが、ゾルに対して少なくとも2質量%、特に2.5質量%、好ましくは3質量%、より好ましくは4質量%、特に5質量%の固形分を含む場合に十分に判明した。
本発明の好ましい実施形態によれば、ゾルは、ゾルに対して2~30質量%、特に2.5~20質量%、好ましくは3~15質量%、より好ましくは4~10質量%、特に好ましくは5~9質量%の範囲の固形分を含むことが規定されている。
上述の範囲の固形分では、所望の高細孔含有量も含む寸法安定性リオゲルを特に速く得ることができる。
R1 nSiR2 4-n (I)
(式中、
n=1~3、特に1または2、好ましくは1であり、
R1=C1-C30-アルキルおよび/またはC6-C30-アリール、
特にC2-C20-アルキルおよび/またはC6-C20-アリール、
好ましくはC3-C20-アルキルおよび/またはC6-C20-アリール、
より好ましくはC4-C15-アルキルおよび/またはC6-C15-アリール、
特に好ましくはC5-C12-アルキルおよび/またはC6-C12-アリール、
非常に好ましくはC5-C12-アルキルであり、
R2=ハリド、特にクロリド、ブロミドおよび/またはヨージド、OXであり、X=水素、アルキル、アリール、ポリエーテルおよび/またはカルボン酸誘導体、
特にアルキル、好ましくはC1-C8-アルキル、
好ましくはC2-C4-アルキルである)
が使用される場合に特に良好な結果が得られる。
本発明の文脈の中で、それは、ゾルが加圧装置中に小滴の形で導入、特に滴下および/または噴霧される場合に好ましい。
前記のように、リオゲルは、好ましくは円形の断面をもつ粒子の形、特に球状または円柱状粒子の形をしている。
リオゲルを生成し、その後に円形の断面をもつエアロゲル粒子も生成する方法は、特にシリカエアロゲルの場合、まだ知られていない。
本発明の文脈の中で、特にゾルが加圧装置に導入される条件を調整することによって、粒径と粒径分布との両方に選択的に影響し、それらを調整することができる。
上記のように、多重反応器設計は、前駆体ゾルのゲル化を達成することができる。
一般に、シリカゾルおよびケイ酸を、特に2ステップのプロセスにおいて例えばpHシフトまたは電解質添加によって選択的に不安定化して、前駆体溶液をゲル形成させることができる。電解質添加剤、酸または塩基によるpHシフト、およびエタノールやアセトンなどの変性溶媒を、ヒドロゲル形成のために使用し、したがってシリカゾルまたはポリケイ酸の加水分解および縮合速度を加速することができる。ここで、ケイ酸の重縮合能力は、寸法安定性三次元ネットワークの生成における律速段階を表す。エタノールおよび電解質の使用によって、ケイ酸またはシリカゾルの標的のゲル化が可能になることが示されてきた。エタノール含有量66体積%のオルガノゲルを合成することができる。これらは、高い加水分解および縮合速度、ならびに寸法安定性オルガノゲルネットワークの生成によって特徴づけられる。
シリカゾルのゲル化は、ケイ酸について上述したように類似した様式で実施することができる。さらに、電解質添加剤、例えば多価金属塩およびエタノールまたはアセトンなどの変性溶媒を使用することによって、シリカゾルをゲル化することができる。
塩酸などの鉱酸を前縮合の触媒として使用することができる。特に、有機酸、特に酢酸、塩酸などの無機酸、またはチタンテトラブタノラートなどのルイス酸などの触媒を使用することによって、前縮合を加速することができる。pH値3.5~4.5の酢酸を用いて、オルトケイ酸テトラエチルに対する水の化学量論的含有量2.5~3.5で前縮合を行うと、前駆体ゾルが数時間以内に生成し、それをpHシフトおよび水の添加によってゲル化することができる。さらに、これらの前縮合したオルトケイ酸テトラエチル溶液またはゾルのpHを塩基性範囲にシフトし、したがってケイ酸のゲル化と類似したCO2誘導ゲル化の引き金役を果たすことができる。さらに、シリカゾルは、ケイ酸と相溶性があり、したがってこれらの溶液を混合して使用することができ、ゲル化時間が有意に低減される。
(a)第1の方法ステップにおいて、前駆体のゾル、特に溶液または分散体を用意し、
(b)第1の方法ステップ(a)の後の第2の方法ステップにおいて、ゾルを30バールより高い圧力をかけられた装置に導入、特に滴下または噴霧し、微粒子リオゲルを得る、
上記の方法に関する。
本発明による方法のこの特定の実施形態に、上記のすべての利点および特定性ならびに特徴を同様に適用することができる。
より好ましくは、リオゲルのエージングは、リオゲルの生成が行われる温度で実施される。この文脈では、それは、リオゲルのエージングが、50~130℃、特に60~120℃、好ましくは80~110℃の温度範囲で実施される場合に好ましい。
したがって、本発明の文脈の中で、通常少なくとも2時間かかるリオゲル、特にヒドロゲルのエージング時間を15分未満に低減することができる。
特に、実際の乾燥ステップより前に、予め生成したリオゲル、特にヒドロゲルまたはオルガノゲルの含水量を低減するために、例えば粒子を有機溶媒で被覆することによって、ゲルを溶媒交換にかける必要があることがある。
好ましくは円形の断面を有する生成した粒子、特にヒドロゲル粒子は、通常は乾燥をより困難にする含水量を有する。
出発物のシリカ溶液の水の低減は、添加された有機溶媒に応じて乾燥速度を有意に加速することが示されてきた。
この文脈では、より好ましくは、溶媒交換を実施するために、リオゲルを液体またはガス状有機溶媒と接触させることは事実である。
有機溶媒は、ガス状の形で反応チャンバに導入することができ、次いでリオゲルの細孔に貯蔵された水または他の有機溶媒と置き換わる。同様に、リオゲルを液体溶媒と接触させること、特に液体溶媒に分散させること、または液体溶媒で被覆すること、したがって例えば溶媒による被覆ならびに水および/または有機溶媒の混合物の除去を繰り返すことによって、徹底した溶媒交換を達成することも可能である。好ましくは、溶媒交換の実施に用いられる溶媒は、乾燥用気体、特に二酸化炭素に可溶である。このように、二酸化炭素を用いて、超臨界乾燥をより速く、より穏やかに実施することができる。
本発明の文脈の中で、好ましくは、溶媒交換、特にリオゲルを溶媒に接触させることが上昇した圧力で行われることが規定されている。上昇した圧力での溶媒交換は、溶媒交換を有意に加速し、特に、圧縮および加圧気体相に、少量の有機溶媒、特にガス状有機溶媒しか添加できないが、それにもかかわらず、次いで水または他の溶媒をリオゲルの細孔から追い出すのに十分である。好ましくは、本発明の文脈の中で、可能な限り完全な溶媒交換を獲得するために、液体溶媒または水と有機溶媒の混合物を溶媒交換時に装置から除去し、あるいは水で汚染されている気相を反応器から少なくとも部分除去し、新しい溶媒を気体状態で反応器に導入する。
同様に、溶媒交換、特にリオゲルを溶媒と接触させることは、30~300バール、特に50~250バール、好ましくは70~200バール、より好ましくは100~180バール、特に好ましくは120~170バールの範囲の圧力で行われることが可能である。
この文脈では、同様に、溶媒交換、特にリオゲルを溶媒と接触させることは、50~180℃、特に70~160℃、好ましくは90~150℃、より好ましくは100~140℃、特に好ましくは110~130℃の範囲の温度で行われることを規定することができる。
このとき、有機溶媒に関しては、それは、溶媒が親水性有機溶媒、疎水性有機溶媒およびそれらの混合物の群から選択される場合に十分に判明した。本発明の文脈の中で、特に好ましくは、有機溶媒は二酸化炭素に可溶である。
本発明の文脈の中で、有機溶媒は、有機基を含む溶媒または分散剤と理解されるものとする。
疎水化剤の化学的性質に関しては、疎水化剤が、オルガノシラン、特にモノオルガノシラン、ジオルガノシラン、トリオルガノシラン、シラザン、シラノール、特にモノオルガノシラノール、ジオルガノシラノールおよびそれらの混合物から選択されることが十分に判明した。
R1 nSiR2 4-n (I)
(式中、
n=1~3、特に1または2、好ましくは1であり、
R1=C1-C30-アルキルおよび/またはC6-C30-アリール、
特にC2-C20-アルキルおよび/またはC6-C20-アリール、
好ましくはC3-C20-アルキルおよび/またはC6-C20-アリール、
より好ましくはC4-C15-アルキルおよび/またはC6-C15-アリール、
特に好ましくはC5-C12-アルキルおよび/またはC6-C12-アリール、
最も好ましくはC5-C12-アルキルであり、
R2=ハリド、特にクロリド、ブロミドおよび/またはヨージド、OXであり、X=水素、アルキル、アリール、ポリエーテルおよび/またはカルボン酸誘導体、
特にアルキル、好ましくはC1-C8-アルキル、
より好ましくはC2-C4-アルキルである)
が使用される場合に特に良好な結果が得られる。
したがって、溶媒交換時に好ましく使用される疎水化剤は、ゾルの疎水化またはシラン処理時にも使用される疎水化剤と一致する。本発明の文脈の中で、より好ましくは、疎水化剤、特にシラン処理剤を前駆体ゾルに添加すること、リオゲル形成後にさらなる疎水化が実施されることは事実である。
溶媒交換時において、CO2可溶性溶媒が好ましくは方法に導入される。次いで、溶媒交換が、例えば圧力80バールおよび120℃で行われる。このプロセスの変形では、溶媒をCO2相に溶解することは、水を細孔から追い出すのに十分である。あるいは、特にオートクレーブに貯蔵されたゲルを液体溶媒で被覆することができる。これは、好ましくは圧力160バールおよび温度120℃で行われる。
本発明の文脈の中で、溶媒交換は、数プロセス段階、特に2~15、好ましくは3~10、より好ましくは3~4のプロセス段階で実施されることを規定することができる。この文脈では、リオゲルを有機溶媒と数回接触させることを規定することができる。好ましくは、各プロセス段階において、置き換えるべき溶媒と水の混合物または溶媒の少なくとも一部分を反応器から除去し、新しい有機溶媒を導入することが指定される。
本発明の文脈の中で、特に好ましくは、リオゲルの含水量が溶媒交換によって溶媒または分散剤の全体積に対して20体積%未満、好ましくは15体積%未満、より好ましくは10体積%未満に低減される。
(a)第1の方法ステップにおいて、前駆体のゾル、特に溶液または分散体を用意し、
(b)第1の方法ステップ(a)の後の第2の方法ステップにおいて、ゾルを30バールより高い圧力をかけられた装置に導入、特に滴下または噴霧し、微粒子リオゲルを得、
(c)第2の方法ステップ(b)の後の第3の方法ステップにおいて、リオゲルの溶媒交換および/または疎水化を行う、
上記のエアロゲルの調製方法に関する。
本発明による方法の上記の実施形態には、上記のすべての別の実施形態、特徴および特定性が適用される。
本発明の文脈の中で、通常、溶媒または分散剤を、特にその後の方法ステップ(d)において除去することによって、リオゲルがエアロゲルに変換されることが規定されている。
この文脈では、リオゲルの溶媒交換および/または疎水化の後に、特に方法ステップ(c)の後に、リオゲルがエアロゲルに変換されることを規定することができる。本発明の文脈の中で、より好ましくは、溶媒の除去は上昇した圧力で実施されることは事実である。
このとき、溶媒の除去が実施される温度に関しては、それは、高温で実施される場合に十分に判明した。
通常、溶媒の除去は、50℃を超え、特に55℃を超え、好ましくは60℃を超える温度で実施される。
この文脈では、同様に、溶媒の除去は、50~160℃、特に70~160℃、好ましくは90~150℃、より好ましくは100~140℃、特に好ましくは110~130℃の範囲の温度で実施されることを想定することができる。
溶媒を上記の圧力および温度で除去することによって、特に急速に、特にCO2を使用した超臨界乾燥によってエアロゲルを得ることができる。典型的に、本発明の文脈の中で、溶媒は、リオゲルから10~50分以内、好ましくは20~30分以内で除去されることが想定される。
(a)第1の方法ステップにおいて、前駆体のゾル、特に溶液または分散体を用意し、
(b)第1の方法ステップ(a)の後の第2の方法ステップにおいて、ゾルを30バールより高い圧力をかけられた装置に導入、特に滴下または噴霧し、微粒子リオゲルを得、
(c)任意に、第2の方法ステップ(b)の後の第3の方法ステップにおいて、リオゲルの溶媒交換および/または疎水化を行い、
(d)その後の方法ステップ(d)において、溶媒または分散剤の除去によって、リオゲルがエアロゲルに変換される、
上記のエアロゲルの生成方法である。
本発明のこの特定の好ましい実施形態において、先に述べたすべてのプロセスの特徴および実施形態は、特に利点および特別な特徴も、限定することなく解釈することができる。
このとき、前述の方法の全期間に関しては、本発明による方法は、通常、方法ステップ(a)~(d)に及ぶ全期間で実施され、方法ステップ(c)は1~2時間、好ましくは1~1.5時間で実現される。
粒子の乾燥は、好ましくは超臨界CO2中で実施される。本発明による方法で、リオゲルを疎水化しながら、得られた0.5~5mmのサイズの球状ゲル粒子の乾燥時間を10~30分に低減することができる。
特に、圧縮二酸化炭素を乾燥用媒体として給送することによって、気体流を、オルガノゲルの標的の連続乾燥に使用することができ、一段階エアロゲル粒子生成を、すなわち反応器容器または反応器中で確実にすることができる。
球状の粒子形状および典型的な0.5mmと5mmの間の粒子直径のために、超臨界乾燥は、圧力120バールおよび温度60~120℃で、最大で30分の時間窓で実施することができる。
図面は以下の通り示す。
上記のように、本発明によるエアロゲルは、特に円形の断面によって特徴づけられ、一方では機械的荷重負荷能力、他方では密度の高い球充填物を生成する能力が有意に高められる。
本発明の文脈の中で、通常、エアロゲル粒子が、球状または円柱状であることが規定されている。
エアロゲル粒子の粒径に関しては、当然広範囲にわたって変動しうる。しかし、それは、エアロゲルが、0.1~10mm、特に0.2~8mm、好ましくは0.3~7mm、より好ましくは0.5~5mmの範囲の粒径を含む場合に十分に判明した。
同様に、本発明の文脈の中で、エアロゲル粒子は単分散粒径分布を含むことを考えることができる。
しかし、本発明の範囲内で、エアロゲル粒子が多分散粒径分布を含むこともできる。特に、反応器に噴霧または滴下する条件を変えることによって、粒径分布を選択的に制御することができる。
本発明によるエアロゲル粒子は高多孔性固体である。典型的に、エアロゲルは、94%を超え、特に95%を超え、好ましくは96%を超える多孔度を含む。
同様に、エアロゲルは、94~99.5%、特に95~99%、好ましくは96~98%の多孔度を含むことを想定することができる。
同様に、エアロゲルは、500~1,000m2/g、特に600~1,050m2/g、好ましくは650~1,000m2/g、より好ましくは700~950m2/g、特に好ましくは800~900m2/gの範囲のBET表面積を含むことを規定することができる。
典型的に、エアロゲルは、0.012~0.025W/mK、特に0.013~0.022W/mK、好ましくは0.014~0.020W/mK、より好ましくは0.015~0.019W/mKの範囲の熱伝導率を含む。
さらに、本発明の文脈の中で、エアロゲルは、0.01~0.60g/cm3、特に0.11~0.55g/cm3、より好ましくは0.12~0.50g/cm3、特に好ましくは0.13~0.50g/cm3の範囲の密度を含むことを規定することができる。
本発明によるエアロゲルのさらなる詳細については、本発明による方法に関する上記の説明を参照することができ、それに応じて本発明によるエアロゲルに適用される。
さらに、本発明の第3の態様による本発明の別の主題は、上記のエアロゲルの使用であって、絶縁の目的のための、特に音響絶縁、電気絶縁または熱絶縁のための、特にヒート絶縁のための使用である。
本発明による使用のさらなる詳細については、本発明の別の態様に関する説明を参照することができ、それに応じて本発明による使用に適用される。
さらに、本発明の第4の態様による本発明の別の主題は、前述のエアロゲルの使用であって、絶縁の目的のための、特に熱絶縁物としてのまたはそれらにおける使用である。
この文脈では、エアロゲルは、ゆるゆるの充填物、粉末混合物または絶縁組成物、例えば絶縁プラスターにおいて使用されることを想定することができる。
本発明による使用のさらなる詳細については、本発明の別の態様に関する以上の説明を参照することができ、それに応じて本発明による使用に適用される。
(a)加圧することができる少なくとも1つの反応器と、
(b)反応器に配置された、流体、特に液体を反応器に導入するための少なくとも1つの入口開口部、特にノズルと、
(c)液体または固体を反応器から除去するための、反応器に配置された少なくとも1つの出口開口部、特に水門と
を備える装置である。
本発明の文脈の中で、特に、リオゲルを生成するためのゾルは、少なくとも1つの入口開口部を介して反応器中に滴下または噴霧されることを規定することができる。しかし、好ましくは、反応器は、流体、特に液体を導入するための複数の入口開口部、すなわちゾルを反応器に導入するための少なくとも1つのノズルおよび別の溶媒を導入するための少なくとも1つのノズルを備える。
反応器の出口開口部は、リオゲルもしくはエアロゲルを反応器から急速に除去することができるために、または汚染された溶媒を被覆し、次いで反応器から排出することによって複数の溶媒交換を確実にするためにも、好ましくは水門の形をしている。
本発明の好ましい実施形態によれば、装置は、気体の反応器への導入および/または反応器からの除去のために反応器に配置された少なくとも1つの入口および/または出口開口部を備えることが規定されている。
好ましくは、反応器中の圧力は、特に気相および/もしくは超臨界相中の物質の量ならびに/または温度によって調節される。圧力調節は、例えば気体が反応器に導入され、または反応器から除去されるように行うことができる。
通常、装置は、制御デバイス、特に反応器の圧力および/または温度を制御するためのデバイスも有する。
本発明による装置のさらなる詳細については、本発明の別の態様に関する以上の説明を参照することができ、それに応じて本発明による装置に適用される。
最後に、さらに本発明の第6の態様による本発明の別の主題は、ゾル-ゲル法によってリオゲルを生成する方法であって、リオゲルの生成が少なくとも一部分、30バールより高い圧力で実施される方法である。
リオゲルの生成に関して、エアロゲルの生成方法の文脈の中でリオゲルに関して先に述べたすべての利点、特定性および実施形態はそれに応じて適用される。
本発明に従ってリオゲルを生成する方法のさらなる詳細については、本発明の別の態様に関する以上の説明を参照することができ、それに応じて本発明によるリオゲルを生成する方法に適用される。
本発明の主題を、以下で非限定的に、例として図面および実施例を例示的にかつ非限定的に参照して説明する。
本発明による方法を実施するために、前駆体溶液7を用意し、容器8に入れ、入口開口部7、特にノズルによって反応器2に導入または噴霧する。前駆体溶液7は、特にケイ酸、シリカゾルまたはシラン加水分解物の水性溶液であり、塩基性範囲、好ましくは8.5と10の間のpH値を含む。
実施形態の実施例を非限定的に参照して、本発明の主題を以下に説明する。
1.エアロゲルの生成
出発物質の調製:
ケイ酸を、イオン交換体によってケイ酸ナトリウムから調製する。固形分を5~10質量%、好ましくは7~8質量%に調整する。ケイ酸の貯蔵には、HClを使用して、1~2のpHで安定化させることができる。次いで、使用数分前にNH3を添加することによって、ケイ酸のpHを8.5~10.5のpHに調整する。
生成したケイ酸を、CO2で加圧された容器に高圧ポンプによって滴下する。選択されたキャピラリーに応じて、直径2~6mmの小滴が生成される。容器内部の圧力を、最低温度60℃で、ゲル化のために30バールから300バールの間で変動させることができる。小滴は、容器に入るとすぐに形成される。CO2の水中への拡散によるpHの変化のために、ケイ酸が圧力容器に入ると直ちにゲル化が起こる。
2.エアロゲルの特性
ヒドロゲルにおいて圧縮二酸化炭素を使用する溶媒交換を調査することによって、製造プロセス時におけるシラン処理剤およびそれらの添加時間の影響を試験する。
疎水性(hydophobicity)度を評価するために、調製したエアロゲル試料を、液体の水中に相対湿度98%で貯蔵する。
熱伝導率の決定には、C3 Prozess und Analysetechnik GmbH社の最大感度0.005W/m*KのHot Disk型デバイスを使用する。ここで、Hot Diskセンサーは、熱源としても、測定時の温度上昇を測定するためにも機能するニッケル二重らせんからなる。
密度および細孔容積を決定するために、水銀ポロシメトリーを使用して調査した。ここで、試料を最大で400MPa加圧し、試料を破壊するが、それによって内側細孔容積の完全な検出も可能になる。
1.装置
2.反応器
3.入口開口部
4.入口開口部
5.入口開口部
6.出口開口部
7.前駆体溶液
8.容器
9.二酸化炭素雰囲気
10.リオゲル粒子
Claims (19)
- 最初にリオゲルがゾルから生成され、その後リオゲルがエアロゲルに変換されるゾル-ゲル法によってシリカエアロゲルを生成する方法であって、リオゲルの生成が、少なくとも部分的に30バールより高い圧力で行われることを特徴とする方法。
- リオゲルの生成が、圧縮ガスまたは超臨界物質もしくは物質の混合物中で行われることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 圧力が、40バールより高く、特に50バールより高く、好ましくは60バールより高く、より好ましくは70バールより高く、特に好ましくは74バールより高いこと、および/または
リオゲルの生成が、50℃より高い温度、特に60℃、好ましくは70℃、より好ましくは80℃で行われること
を特徴とする、請求項1または2に記載の方法。 - リオゲルのエアロゲルへの変換が、50バールより高い圧力で行われることを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。
- ゾルが、前駆体の溶液または分散体であることを特徴とする、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。
- 前駆体が、ケイ酸、特にコロイド状ケイ酸、コロイド状シリカ、シラン、シリカゾル、好ましくはテトラアルコキシシラン、シロキサン、およびそれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
- ゾルが、疎水化剤、特にシラン処理剤を含むことを特徴とする、請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
- ゾルが、加圧装置に小滴の形で導入、特に滴下および/または噴霧されることを特徴とする、請求項1~7のいずれか1項に記載の方法。
- リオゲルの生成後に、溶媒交換が行われることを特徴とする、請求項1~8のいずれか1項に記載の方法。
- 溶媒交換、特にリオゲルと有機溶媒を接触させることが、上昇した圧力で行われることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- 有機溶媒を、疎水化剤、特にシラン処理剤と共に、リオゲルと接触させることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 溶媒交換および/またはリオゲルの疎水化の後、特に方法ステップ(c)の後に、リオゲルが、エアロゲルに変換されることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
- エアロゲル、特に請求項1~12のいずれか1項に記載の方法によって得ることのできるエアロゲルであって、特に少なくとも実質的に円形の断面を有する粒子の形で提供されることを特徴とするエアロゲル。
- エアロゲル粒子が、球状または円柱状であることを特徴とする、請求項13に記載のエアロゲル。
- 0.1~10mm、特に0.2~8mm、好ましくは0.3~7mm、より好ましくは0.5~5mmの範囲の粒径を含むことを特徴とする、請求項13または14に記載のエアロゲル。
- 請求項13~15のいずれか1項に記載のエアロゲルの使用であって、絶縁の目的のための、特に音響絶縁、電気絶縁もしくは熱絶縁のための、特にヒート絶縁のための、または担体材料、吸収剤もしくは吸着剤としての使用。
- 請求項13~15のいずれか1項に記載のエアロゲルの使用であって、絶縁の目的のための、特にヒート絶縁物としてのまたはヒート絶縁物における使用。
- エアロゲルを圧力下で生成するための装置(1)であって、
(a)加圧することができる少なくとも1つの反応器(2)と、
(b)流体、特に液体を反応器に導入するための、反応器(2)に配置された少なくとも1つの入口開口部(3)、特にノズルと、
(c)液体または固体を反応器から除去するための、反応器(2)に配置された少なくとも1つの出口開口部(4)、特に水門と
を備えることを特徴とする装置。 - ゾル-ゲル法によってシリカリオゲルを生成する方法であって、
リオゲルの生成が、少なくとも部分的に30バールより高い圧力で行われることを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018128410.1 | 2018-11-13 | ||
DE102018128410.1A DE102018128410A1 (de) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | Verfahren zur Herstellung von Aerogelen und mit diesem erhältliche Aerogele |
PCT/EP2019/080344 WO2020099201A1 (de) | 2018-11-13 | 2019-11-06 | Verfahren zur herstellung von aerogelen und mit diesem erhältliche aerogele |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022507377A true JP2022507377A (ja) | 2022-01-18 |
JP7509770B2 JP7509770B2 (ja) | 2024-07-02 |
Family
ID=68581754
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021526252A Active JP7509770B2 (ja) | 2018-11-13 | 2019-11-06 | エアロゲルを生成する方法および前記方法を使用して得られるエアロゲル |
Country Status (14)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220009786A1 (ja) |
EP (1) | EP3880608A1 (ja) |
JP (1) | JP7509770B2 (ja) |
KR (1) | KR20210092252A (ja) |
CN (1) | CN113015697A (ja) |
AU (1) | AU2019379744A1 (ja) |
BR (1) | BR112021008766A2 (ja) |
CA (1) | CA3118944A1 (ja) |
DE (1) | DE102018128410A1 (ja) |
IL (1) | IL283121A (ja) |
MX (1) | MX2021005247A (ja) |
PE (1) | PE20211743A1 (ja) |
SG (1) | SG11202104889QA (ja) |
WO (1) | WO2020099201A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021123824A1 (de) | 2021-09-15 | 2023-03-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein | Verfahren und Vorrichtung zum Transport von Partikeln unter Druck |
CN114100534A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-03-01 | 中国科学技术大学先进技术研究院 | 硅铝二元气凝胶复合材料的制备方法 |
CN115180629A (zh) * | 2022-08-19 | 2022-10-14 | 华中科技大学 | 一种透明二氧化硅气凝胶的制备方法及透明二氧化硅气凝胶 |
CN115466518B (zh) * | 2022-10-08 | 2023-05-23 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种有机无机原位杂化气凝胶隔热材料及其制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10231116A (ja) * | 1996-12-20 | 1998-09-02 | Matsushita Electric Works Ltd | 疎水性エアロゲルの製法 |
JP2017507110A (ja) * | 2014-03-07 | 2017-03-16 | エネルサンスEnersens | 誘電加熱によってエアロゲルを製造するための方法 |
JP2017536456A (ja) * | 2014-11-20 | 2017-12-07 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se | 多孔性無機粉末の製造方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1568817A (ja) | 1967-11-30 | 1969-05-30 | ||
DE3429671A1 (de) | 1984-08-11 | 1986-02-20 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Verfahren zur herstellung von aerogelen |
DE4316540A1 (de) | 1993-05-18 | 1994-11-24 | Hoechst Ag | Verfahren zur unterkritischen Trocknung von Aerogelen |
DE19648798C2 (de) | 1996-11-26 | 1998-11-19 | Hoechst Ag | Verfahren zur Herstellung von organisch modifizierten Aerogelen durch Oberflächenmodifikation des wäßrigen Gels (ohne vorherigen Lösungsmitteltausch) und anschließender Trocknung |
US6197270B1 (en) * | 1996-12-20 | 2001-03-06 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Process for producing aerogel |
DE19800875A1 (de) | 1998-01-13 | 1999-07-22 | Cabot Corp | Verfahren zur Herstellung von Aerogelen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
CN102897779B (zh) * | 2012-11-06 | 2014-08-06 | 厦门大学 | 一种透明二氧化硅气凝胶的制备方法 |
EP2832690A1 (de) * | 2013-08-02 | 2015-02-04 | EMPA Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt | Verfahren zur Herstellung eines Aerogelmaterials |
US10017621B2 (en) * | 2014-05-19 | 2018-07-10 | Basf Se | Process for producing porous alginate-based aerogels |
CH710694B1 (de) * | 2015-02-04 | 2019-05-15 | Rockwool Int | Verfahren zur Herstellung eines Aerogels resp. eines Aerogel-Verbundwerkstoffs, sowie Aerogel resp. Aerogel-Verbundwerkstoff erhältlich nach dem Verfahren. |
KR101955314B1 (ko) * | 2016-03-28 | 2019-03-08 | 주식회사 엘지화학 | 구형 실리카 에어로겔 과립의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 구형 실리카 에어로겔 과립 |
-
2018
- 2018-11-13 DE DE102018128410.1A patent/DE102018128410A1/de active Pending
-
2019
- 2019-11-06 CA CA3118944A patent/CA3118944A1/en active Pending
- 2019-11-06 US US17/291,565 patent/US20220009786A1/en active Pending
- 2019-11-06 SG SG11202104889QA patent/SG11202104889QA/en unknown
- 2019-11-06 CN CN201980074675.1A patent/CN113015697A/zh active Pending
- 2019-11-06 JP JP2021526252A patent/JP7509770B2/ja active Active
- 2019-11-06 WO PCT/EP2019/080344 patent/WO2020099201A1/de unknown
- 2019-11-06 PE PE2021000668A patent/PE20211743A1/es unknown
- 2019-11-06 AU AU2019379744A patent/AU2019379744A1/en not_active Abandoned
- 2019-11-06 MX MX2021005247A patent/MX2021005247A/es unknown
- 2019-11-06 EP EP19804649.2A patent/EP3880608A1/de active Pending
- 2019-11-06 KR KR1020217017998A patent/KR20210092252A/ko not_active Application Discontinuation
- 2019-11-06 BR BR112021008766-4A patent/BR112021008766A2/pt not_active Application Discontinuation
-
2021
- 2021-05-12 IL IL283121A patent/IL283121A/en unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10231116A (ja) * | 1996-12-20 | 1998-09-02 | Matsushita Electric Works Ltd | 疎水性エアロゲルの製法 |
JP2017507110A (ja) * | 2014-03-07 | 2017-03-16 | エネルサンスEnersens | 誘電加熱によってエアロゲルを製造するための方法 |
JP2017536456A (ja) * | 2014-11-20 | 2017-12-07 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se | 多孔性無機粉末の製造方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
MONER-GIRONA M. ET AL., JOURNAL OF SOL-GEL SCIENCE AND TECHONOLOGY, vol. 26, JPN7023004490, 2003, pages 645 - 649, ISSN: 0005208468 * |
MONTES A. ET AL., J. OF SUPERCRITICAL FLUIDS, vol. 75, JPN7023004489, 2013, pages 88 - 93, ISSN: 0005208467 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3880608A1 (de) | 2021-09-22 |
DE102018128410A1 (de) | 2020-05-14 |
JP7509770B2 (ja) | 2024-07-02 |
KR20210092252A (ko) | 2021-07-23 |
CN113015697A (zh) | 2021-06-22 |
BR112021008766A2 (pt) | 2021-08-10 |
PE20211743A1 (es) | 2021-09-06 |
AU2019379744A1 (en) | 2021-05-27 |
IL283121A (en) | 2021-06-30 |
MX2021005247A (es) | 2021-08-11 |
WO2020099201A1 (de) | 2020-05-22 |
US20220009786A1 (en) | 2022-01-13 |
SG11202104889QA (en) | 2021-06-29 |
CA3118944A1 (en) | 2020-05-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7509770B2 (ja) | エアロゲルを生成する方法および前記方法を使用して得られるエアロゲル | |
Sarawade et al. | Production of low-density sodium silicate-based hydrophobic silica aerogel beads by a novel fast gelation process and ambient pressure drying process | |
Jeong et al. | Characterization of hydrophobic SiO2 powders prepared by surface modification on wet gel | |
JP5456089B2 (ja) | 有機修飾エアロゲルの製造方法 | |
Sarawade et al. | Synthesis of sodium silicate-based hydrophilic silica aerogel beads with superior properties: effect of heat-treatment | |
CN107922203A (zh) | 球形二氧化硅气凝胶颗粒的制备方法和由其制备的球形二氧化硅气凝胶颗粒 | |
KR20120103646A (ko) | 특유 기공 크기를 갖는 다공성 sio2 제로젤, 이 제로젤의 안정된 건조 전구체 및 그 이용 | |
JP6557745B2 (ja) | 生物活性物質の改変放出のための酸化ケイ素ベース材料の使用 | |
Zhao et al. | Phase transfer agents facilitate the production of superinsulating silica aerogel powders by simultaneous hydrophobization and solvent-and ion-exchange | |
KR20180034631A (ko) | 열 전도율이 낮은 실리카 성형체 | |
US20230115794A1 (en) | Method for producing aerogels and aerogels obtained using said method | |
KR101498562B1 (ko) | 실리카 에어로겔 분말 제조방법 | |
JP2001518835A (ja) | 低密度ゲル構造体の製造方法 | |
García-Torres et al. | Synthesis of silica aerogels microspheres prepared by ink jet printing and dried at ambient pressure without surface hydrophobization | |
JP2016539903A (ja) | 無機粒子状材料を生成するためのプロセス | |
CN111232991B (zh) | 特殊结构的二氧化硅气凝胶球形粉体及其制备方法 | |
Dhavale et al. | Enhancement in the textural properties and hydrophobicity of tetraethoxysilane-based silica aerogels by phenyl surface modification | |
JP2017534556A (ja) | エーロゲルの製造方法 | |
JP2002500558A (ja) | 実質的に球状のリオゲルおよびエーロゲルの製造法 | |
Postnova et al. | Dependence of SBA-15 formation on the block copolymer concentration in the course of synthesis with precursor containing ethylene glycol residues | |
JP2002500557A (ja) | 実質的に球状のリオゲルおよびエーロゲルの製造法 | |
Sert Çok et al. | The Methyl Functionality of Monolithic Silica Xerogels Synthesized via the Co-Gelation Approach Combined with Surface Silylation. Gels 2023, 9, 33 | |
De Pooter et al. | Synthesis of ambient pressure dried thermal isolative silica aerogel powder from non-ion exchanged water glass | |
MXPA99011048A (en) | Method for producing substantially globular lyogels and aerogels |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221104 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20231018 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231130 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240228 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240523 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240620 |