KR20000057273A - Method for producing organically modified, permanently hydrophobic aerogels - Google Patents
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Abstract
Description
에어로겔은 특히 60%가 넘는 투과성을 가지며, 0.6 g/㎤ 이하의 두께를 가지고 그밖에도 미량의 열전도율을 나타내는데, 이러한 이유로 인해 EP-A-0 171 722에서 설명된 바와 같이 단열재로서 사용된 것을 알 수 있다.Aerogels have a particularly high permeability of more than 60%, a thickness of less than 0.6 g / cm 3 and other traces of thermal conductivity, which is why they are used as insulation as described in EP-A-0 171 722. have.
넓은 의미의 에어로겔은 분산물로서 증기를 갖는 겔(gels)이며, 적당한 겔의 건조를 통해 나타난다. 이러한 의미에서의 "에어로겔"의 개념에는 좁은 의미의 에어로겔인 건식겔과 저온겔이 포함된다. 동시에 임계온도의 상부의 온도에서 겔의 용해시, 좁은 의미의 에어로겔로서 건식겔이 특징지어지며, 임계압력의 상부에서 압력에 의해 제거된다. 비임계와 대조적인 겔의 용액은 예를 들면 용액-증기-한계상의 형성으로 제거되고 그후 사람들은 만들어진 겔을 건식겔로서 다양하게 정의한다.Aerogels in the broad sense are gels with vapor as a dispersion and appear through drying of a suitable gel. The concept of "aerogel" in this sense includes aerogels in the narrow sense, dry gels and low temperature gels. At the same time, upon dissolution of the gel at a temperature above the critical temperature, the dry gel is characterized as a narrow sense of aerogel and is removed by pressure at the top of the critical pressure. The solution of the gel, in contrast to the noncritical, is removed, for example, by the formation of a solution-vapor-limit phase and then people define the gel made as a dry gel in various ways.
앞서 제시된 개념을 사용하는데 있어서 에어로겔이란 넓은 의미의 에어로겔을 말하며 즉, 분산매로서 증기를 가진 겔을 말한다.In using the concepts presented above, aerogels refer to aerogels in a broad sense, ie, gels with vapor as a dispersion medium.
이에 대해 사람들은 에어로겔을 근본적으로 에어로겔이 무기적 겔(inorganic gels)인가 유기적 겔(organic gels)인가에 따라서 판단할 수 있다In this regard, people can judge aerogels based on whether they are basically organic or organic gels.
상기 무기적 에어로겔은 이미 1931년 이래로 알려졌다(S.S.키스틀러.자연 1931년, 127,741). 1931년 이래로 에어로겔은 뚜렷한 원료로서 나타난다. 동시에 예를 들면 이산화규소(SiO2-), 산화알루미늄(Al2O3-), 산화티탄(TiO2-), 산화지르코늄(ZrO2-), 산화주석(SnO2-), 산화리튬(Li2O-), 산화세륨(CeO2-) 및 산화바나듐(V2O5-)의 산화 에어로겔은 여기서 나온 혼합으로 나타난다.(H.D, 게세어, P. C. 고스바미, Chem. Rev.1989,89,765ff)The inorganic aerogels have been known since 1931 (SS Kistler, Nature 1931, 127,741). Since 1931, aerogels have emerged as a distinct raw material. At the same time, for example, silicon dioxide (SiO 2- ), aluminum oxide (Al 2 O 3- ), titanium oxide (TiO 2- ), zirconium oxide (ZrO 2- ), tin oxide (SnO 2- ), lithium oxide (Li Oxidation aerogels of 2 O-), cerium oxide (CeO2-) and vanadium oxide (V 2 O 5- ) appear as a mixture here (HD, Gesser, PC Gosvami, Chem. Rev. 1989, 89, 765ff)
몇 년이 지나서 유기적 에어로겔이 알려진다. 문학에서 사람들은 유기적 에어로겔을 레조르신/포름알데히드, 멜라민/포름알데히드 혹은 레조르신/푸루푸랄에 대한 근거로 발견한다.(R.W. 페칼라, J.마터, Sci, 1989, 24, 3221, US-A-5, 508,341, RD 388047, WO 94/22943 그리고 US-A-5,558,892). 거기에 대해서 유기적 에어로겔은 여전히 폴리이소시아나텐(WO 95 / 03358)과 폴리우레탄(US-A-5, 484, 818)으로 알려졌다. 동시에 사람들은 US-A-5,508,341에서 설명되었듯이 포름알데히드와 레조르신 같은 원료가 물에 용해되면서 카탈리자토렌을 통하여 반응이 일어나서 적합한 유기적 용매에 대하여 물이 형성된 겔의 구멍에 떠오르고, 그후 분기점을 초과하여 건조된다.After several years, organic aerogels are known. In literature, people find organic aerogels as the basis for resorcin / formaldehyde, melamine / formaldehyde or resorcin / furfural (RW Pekala, J. Matter, Sci, 1989, 24, 3221, US-A). -5, 508,341, RD 388047, WO 94/22943 and US-A-5,558,892). Organic airgels are still known for their polyisocyanates (WO 95/03358) and polyurethanes (US-A-5, 484, 818). At the same time, people are reacting through catalyzarene as raw materials such as formaldehyde and resorcin are dissolved in water, as described in US-A-5,508,341, which rises to the pores of the gel where water is formed against a suitable organic solvent, and then exceeds the branching point. By drying.
무기적 에어로겔은 분명한 방법으로 만들 수 있다.Inorganic aerogels can be made in obvious ways.
이산화규소-에어로겔은 에탄올에서 테트라에틸오르쏘실리케이트(tetraethyl orthosilicates)에 의한 가수분해와 축합을 통하여 나타날 수 있다. 동시에 겔은 구조의 지지하에 임계점 이상의 건조를 통하여 건조될 수 있다. 건조기술에 근거한 방법은 EP-A-0 396 076, WO 92/03378 및 WO 95/06617에 의해 알려졌다.Silicon dioxide-aerogels can appear through hydrolysis and condensation with tetraethyl orthosilicates in ethanol. At the same time the gel can be dried through drying above the critical point under the support of the structure. Methods based on drying techniques are known from EP-A-0 396 076, WO 92/03378 and WO 95/06617.
전술한 건조를 위한 대안이 이산화규소-겔에 의한, 임계점 이하의 건조를 위한 방법으로 제공되고, 염소를 함유한 실릴화된 매체에 의해 건조에 앞서 변화된다. 예를 들어 이산화규소-겔은 가수분해를 통하여 테트라알콕시실라넨에 의해 나타나며, 적합한 유기적 용매에서는 테트라에톡시실란(TEOS)이 선호되며, 에탄올이 선호되고 물을 통해서 이루어진다. 동시에 적합한 유기적 용매에 대하여 용매의 교환이 이루어진 다음, 약간 떨어진 거리에서 염소를 함유한 겔이 실릴화된 매체로 전환된다. 실릴화된 매체로서 그러한 반응을 근거로 하여 메틸클로로실란(Me4-nSiCln, 여기서 n = 1부터 3)이 부가된다. 메틸실릴 그룹을 가진 표면 위에 변화된 이산화규소-겔이 유기적 용매에 뒤 이어 공기 중에서 건조될 수 있다. 이를 통해서 0.4g/㎤이하의 밀도와 60%이상의 투과성을 가진 에어로겔이 만들어진다. 건조기술에 근거한 생성방법이 WO 94/25149에서 상세하게 설명된다.The above alternative for drying is provided as a method for subcritical drying by silicon dioxide-gel and is changed prior to drying by silylated media containing chlorine. Silicon dioxide-gels, for example, are represented by tetraalkoxysilanes via hydrolysis, with tetraethoxysilane (TEOS) being preferred in suitable organic solvents, ethanol being preferred and made through water. At the same time, the exchange of solvent is carried out for a suitable organic solvent, and then at a distance, the gel containing chlorine is converted into a silylated medium. As silylated medium, on the basis of such a reaction methylchlorosilane (Me 4-n SiCl n , where n = 1 to 3) is added. The changed silicon dioxide-gel on the surface with methylsilyl groups can be dried in air followed by an organic solvent. This produces an airgel with a density of less than 0.4 g / cm 3 and more than 60% permeability. The production method based on the drying technique is described in detail in WO 94/25149.
상기 겔은 예를 들면 WO 92/20623에서 명백히 나타났듯이, 건조에 앞서 그물모양으로 결합하여 강도를 높이기 위해 테트라알콕시실라넨을 가진 알콜-무색으로 밝은 용액과 결합되어 변형된다.The gel is modified in combination with an alcohol-colorless bright solution with tetraalkoxysilane to increase its strength by binding in net form prior to drying, for example, as is evident in WO 92/20623.
원료로서 위에서 설명된 방법에 사용된 테트라알콕시실라넨은 비정상적으로 높은 비용요소를 나타낸다.Tetraalkoxysilanene used in the process described above as raw material exhibits an unusually high cost factor.
중요한 비용절감은 물유리를 사용함으로 이산화규소-겔을 생성하기 위한 원료로서 나타난다. 이를 위해 예를 들어 무색으로 밝은 물유리 용액에서 이온교환수지의 도움으로 규산이 나타난다. 이산화규소 함량을 위해 염기의 첨가를 통하여 폴리콘덴싱된다. 적합한 유기적 용매에 대하여 투명하게 밝은 매체를 만들어내기 위해서, 약간 떨어진 간격에서 염소를 함유한 겔이 실릴화된 매체로 전환된다. 실릴화된 매체로서 그러한 반응을 근거로 하여 메틸클로로실란(Me4-nSiCln, 여기서 n = 1부터 3)이 부가된다.Significant cost savings appear as a raw material for producing silicon dioxide-gel by using water glass. For this purpose silicic acid appears with the help of ion-exchange resins, for example in a colorless bright waterglass solution. Polycondensation is carried out through the addition of a base for silicon dioxide content. To produce a medium that is transparent to a suitable organic solvent, the gel containing chlorine is converted to a silylated medium at slightly spaced intervals. As silylated medium, on the basis of such a reaction methylchlorosilane (Me 4-n SiCl n , where n = 1 to 3) is added.
메틸실릴 그룹을 가진 표면 위에 변화된 이산화규소-겔이 유기적 용매에 뒤 이어 증기 중에서 건조될 수 있다. 이러한 기술에 근거한 생성방법은 예를 들어 DE-A-43 42 548에 상세하게 설명된다.The changed silicon dioxide-gel on the surface with the methylsilyl groups can be dried in vapor following the organic solvent. The production method based on this technique is described in detail in DE-A-43 42 548, for example.
염소를 함유한 실릴화된 매체를 수단으로 실릴화된 매체에 있어서 불가피하게 대량의 염화수소가 결합된 부산물이 배로 생긴다. 이 부산물에 의해 경우에 따라서는 실릴화된 이산화규소-겔에 매우 적합하고 비용이 많이 드는 세척을 필요로 하는데, 상기 세척은 적합한 유기적 용매를 가진 다양한 세척액이 요구된다.In silylated media by means of silylated media containing chlorine, inevitably large quantities of byproducts incorporating a large amount of hydrogen chloride are produced. This by-product necessitates an inexpensive wash, which is sometimes well suited for silylated silicon dioxide-gels, which requires a variety of wash solutions with suitable organic solvents.
DE-C 195 02 453에서 염소와 결합된 실릴화 매체를 사용하여 설명된다. 예를 들어 위에서 설명된 방법에 따라 , 실리케이트 리오겔이 우선하고 염소와 결합된 실릴화 매체로 전환된다. 실릴화매체로서 우선적으로 메틸이소프로펜옥시실란(Me4-nSi(OC(CH3)CH2)n여기서 n=1부터 3이다)이 부가된다. 동시에 메틸실릴 그룹을 가진 표면 위에 이산화규소-겔이 유기적 용매에 뒤 이어 공기 중에서 건조된다.In DE-C 195 02 453 it is described using a silylation medium combined with chlorine. For example, according to the method described above, the silicate lyogel is first converted to a silylation medium combined with chlorine. Preferred as the silylation medium is methylisopropeneoxysilane (Me 4-n Si (OC (CH 3 ) CH 2 ) n where n = 1 to 3). At the same time the silicon dioxide-gel on the surface with methylsilyl groups is dried in air followed by organic solvent.
상기 염소와 결합된 실릴화 매체를 사용함에 의해 염화수소가 형성되는 문제는 해결되지만 염화 실릴화 매체는 매우 높은 비용요소를 가진다.The problem of hydrogen chloride formation by using the silylation medium combined with the chlorine is solved, but the chloride silylation medium has a very high cost factor.
WO 95/06617에서 및 독일 특허신고 195 41 279.6에서 소수성 표면 그룹을 가진 규산-에어로겔을 나타내기 위한 방법이 증명된다.In WO 95/06617 and in German patent application 195 41 279.6 a method for displaying silicic acid-aerogels with hydrophobic surface groups is demonstrated.
WO 95/06617에서 규산-에어로겔은 물유리용액의 결합을 통하여 7,5에서 11까지의 pH에서는 산을 유지하며, 이오니아식의 성분에 의해 형성된 규산하이드로겔을 제거하기 위해 물이나 밀집된 투명한 밝은 용매에 의한 세척을 통하여 무기물의 염기를 유지하고, 하이드로겔의 pH를 7,5에서 11의 범위로 유지한다. 하이드로겔에 함유된 투명하고 밝은 상의 밀어냄이 알콜을 통하여 나타나고, 그 후에 알콜겔의 비임계식 건조가 유지된다.In WO 95/06617 silicic acid-aerogels retain acid at a pH of 7,5 to 11 through the combination of water glass solutions and in water or dense, clear, bright solvents to remove the silicate hydrogels formed by ionic components. Maintaining the base of the inorganic material by washing with, maintaining the pH of the hydrogel in the range of 7,5 to 11. Extrusion of the clear and bright phase contained in the hydrogel is shown through the alcohol, after which the non-critical drying of the alcohol gel is maintained.
독일 특허신고 195 41 279.6에서는 WO 95/06617에서 설명한 것과 유사하게, 규산-에어로겔이 나타나고 그 후에 임계점 이하로 건조된다.Similar to that described in WO 95/06617 in German patent application 195 41 279.6, silicic acid-aerogels appear and are subsequently dried below the critical point.
양쪽 방법에 있어서 염소를 함유한 실릴화 매체의 밀도는 산화요소에 대하여 소수성 표면그룹을 가지고 에어로겔에 이른다. 이것은 물에 용해되는 공기에서 쉽게 다시 분리될 수 있다. 이를 통하여 설명된 기체 겔은 갑작스럽게 물에 용해되지 않는다.In both methods the density of the chlorine-containing silylation medium reaches the aerogel with hydrophobic surface groups for the oxidizing elements. It can be easily separated back from the air which is soluble in water. The gas gel described through this does not suddenly dissolve in water.
유기적으로 변화된 겔은 건식 없이 분명한 기술의 범위에서 에어로겔을 만들고 이는 예를 들면 크로마토그래피, 코스메틱 및 약품영역에서 사용된다.Organically altered gels produce aerogels in a range of clear and dry techniques that are used, for example, in the chromatographic, cosmetic and chemical fields.
본 발명은 유기적으로 변화되어 영구히 소수성인 에어로겔(aerogels)의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing organically changed and permanently hydrophobic aerogels.
본 발명의 목적은 영구히 소수성인 에어로겔을 생성하는 방법을 제시하기 위한 것으로 재사용이 가능하고 값도 저렴한 실릴화 매체에서 사용될 수 있고, 기술상의 단점을 없애기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a method for producing a permanently hydrophobic airgel, which can be used in a reusable and inexpensive silylation medium and to eliminate technical disadvantages.
본 발명의 목적은 영구히 소수성인 표면집합체를 가지고 유기적으로 변화된 에어로겔을 하기와 같이 생성하는 방법으로 해결된다.The object of the present invention is solved by a method of producing an organically changed aerogel with a permanently hydrophobic surface aggregate as follows.
a) 리오겔이 우선하고a) Riogel takes precedence
b) a)단계에서 얻어진 리오겔을 유기적 용매로 세척하고b) washing the lyogel obtained in step a) with an organic solvent
c) b)단계에 있어서 변화된 겔에 표면 실릴화가 일어나고,c) surface silylation occurs in the gel changed in step b),
d) c)단계에 있어서 변화된 표면규소화 겔을 건식시키는 방법으로 c)단계에서 실릴화매체로서 하기의 화학식I 인 디실록산을 사용하는 것을 특징으로 한다.d) a method of drying the surface silicided gel changed in step c), using disiloxane of formula I as the silylation medium in step c).
R3Si-O-SiR3(Ⅰ)R 3 Si-O-SiR 3 (Ⅰ)
R은 서로 독립적으로 동일 또는 다르고, 수소원자 또는 비반응성 라디칼, 유기 라디칼, 선형 라디칼, 가지 달린 라디칼, 고리형 라디칼, 포화된 라디칼 도는 불포화된 라디칼, 아로마틱 라디칼 또는 헤테로아로마틱 라디칼을 의미하는데 , 특히 C1-C18-알킬 또는 C8-C14-아릴, 특히 C1-C6-알킬, 사이클로헥실 또는 페닐이 바람직하며, 특히 메틸 또는 에틸이 바람직하다.R independently of one another is the same or different and means a hydrogen atom or an unreactive radical, organic radical, linear radical, branched radical, cyclic radical, saturated radical or unsaturated radical, aromatic radical or heteroaromatic radical, in particular C Preference is given to 1- C 18 -alkyl or C 8 -C 14 -aryl, in particular C 1 -C 6- alkyl, cyclohexyl or phenyl, in particular methyl or ethyl.
상술한 발명에서 리오겔은 적어도 용매에 분산된 겔로 나타난다. 용매로는 물도 가능하다. 용매에서 물부분이 50%이상이면 사람들은 하이드로겔 이라고 말한다.In the above-described invention, lyogels appear at least as gels dispersed in a solvent. Water can also be used as a solvent. If the water portion of the solvent is more than 50%, people say it is a hydrogel.
리오겔의 그물망은 각각 임의의 유기적 및/또는 무기적인 기본결합체가 있을 수 있다. 유기체의 기본결합체로서 전문가에게는 기술상의 시스템이 문제로 나타난다. 무기체의 기본 결합체는 산화 실리콘-, 아연-, 알루미늄-, 갈륨-, 인듐-, 티탄 및/또는 지르코늄-결합을 근거로 하여 특징지어지며 특히 산화 실리콘-, 알루미늄-, 티탄- 및/또는 지르코늄- 결합에 기초한 것이 바람직하다. 모든 분리된 바람직한 실리케이트 하이드로겔과 지르코늄-, 알루미늄-, 티탄-, 바나듐- 및/또는 철-결합 부분이 특히 투명한 실리케이트겔을 함유하는 것으로 알려졌다. 유기적 및/또는 무기적 기본결합체에서 서로 다른 요소들이 불가피하게 동질로 분할되고/또는 끊임없는 도관이 만들어진다. 개별적인 요소들은 함유물, 개별특성 및/또는 결합 형태에 전체적으로 혹은 부분적인 방식으로 네트워크에서 우선하는 것이 가능하다.The mesh of lyogel may each have any organic and / or inorganic base binder. As a basic combination of organisms, technical systems appear to be a problem for professionals. The basic binders of the inorganic bodies are characterized on the basis of silicon oxide-, zinc-, aluminum-, gallium-, indium-, titanium and / or zirconium-bonds, in particular silicon oxide-, aluminum-, titanium- and / or zirconium-. Preference is given to binding based. It is known that all the separated preferred silicate hydrogels and zirconium-, aluminum-, titanium-, vanadium- and / or iron-bonded portions contain particularly transparent silicate gels. In organic and / or inorganic basic binders, different elements are inevitably split homogeneously and / or endless conduits are made. Individual elements may be prioritized in the network, in whole or in part, on inclusions, individual properties and / or combination forms.
발명에 적당한 디실록산은 기술상 잘 알려진 염소를 함유한 실릴화매체에 대하여 장점을 가지며, 어떤 염소를 함유한 부산물도 나타나지 않는다. 거기에 대하여 디실록산은 무색으로 밝은 형상으로 되어있으며 불용성을 근거로 하여 쉽게 분리되는데 과잉의 반응물은 원상태로 복귀될 수 있다. 이것은 실릴화시간이 과잉의 농도에 의한 결합을 통하여 극소화하는 것을 통하여 가능하다.Disiloxanes suitable for the invention have an advantage over silylation media containing chlorine which are well known in the art and do not show any chlorine-containing by-products. On the other hand, the disiloxane is colorless and bright in shape and easily separated on the basis of insolubility, and excess reactant can be returned to its original state. This is possible by minimizing the silylation time through binding by excess concentration.
a)단계에 있어서 리오겔의 생성은 당업자에게 알려져 있다.The production of lyogels in step a) is known to those skilled in the art.
다음에서 실리케이트 리오겔을 생성하기 위해 제한 없이 세 개의 뚜렷한 실험형태가 설명된다.In the following three distinct experimental forms are described, without limitation, to generate silicate riogels.
우선적으로 분명한 실험형태에 있어서 a)단계에서 실리케이트 리오겔이 우선하며, 리오겔은 물을 가진 유기적 용매에 있어서 가수분해 및 응축을 통하여 규소-알콕시덴에 의해 얻을 수 있다. 규소-알콕사이드로서 특히 테트라에톡시- 또는 테트라메톡시실란과 같은 테트라알콕시실란이 사용된다. 유기적인 용매는 동시에 주로 알콜로 특히 에탄올이나 메탄올이 바람직하며 알콜은 20부피%까지 물에 첨가될 수 있다. 규소-알콕사이드의 가수분해 또는 응축에 있어서 물을 가지고 촉매로서 유기적인 용매는 하나 또는 두 개의 층으로 산 및/또는 염기가 첨가된다.In the preferred experimental form, the silicate lyogel takes precedence in step a), which can be obtained by silicon-alkoxydene through hydrolysis and condensation in an organic solvent with water. As silicon-alkoxides in particular tetraalkoxysilanes such as tetraethoxy- or tetramethoxysilane are used. Organic solvents are preferably mainly alcohols, in particular ethanol or methanol and alcohols can be added to water up to 20% by volume. In the hydrolysis or condensation of silicon-alkoxides, organic solvents with water and as catalysts are added acids and / or bases in one or two layers.
a)단계에 있어서 분명한 리오겔은 부수적으로 응축을 위한 역할을 하는 지르코늄-, 알루미늄-,아연- 및/또는 티탄-결합을 함유한다.The lyogel apparent in step a) additionally contains zirconium-, aluminum-, zinc- and / or titanium-bonds which serve to condense.
넓게 보면 첨가제로서 불투명화제가 겔이 제조되기 전 및/또는 제조되는 동안 특히 IR-불투명화제가 열전도율에 대한 강철의 반응을 위해 예를 들어 그을음, 산화티탄, 산화철 및/또는 산화지르콘이 첨가된다.Broadly speaking, as an additive, during the preparation of the gel and / or during the preparation of the gel, in particular the IR-opaque agent is added, for example soot, titanium oxide, iron oxide and / or zircon oxide, for the reaction of the steel to thermal conductivity.
거기에 대해 기계적인 안정도의 상승을 위하여 섬유가 콜로이드용액에 첨가된다. 섬유물질로서는 예를 들어 유리섬유나 광섬유 같은 무기적 섬유 및 폴리에스테르섬유,아라미드섬유,나일론섬유 또는 식물성원료에 근거한 섬유같은 유기적 섬유가 혼합되어 사용될 수 있다. 섬유는 예를 들어 알루미늄과 같은 금속에 의해 금속화 된 폴리에스테르섬유와 같이 층이 질 수 있다.The fibers are added to the colloidal solution to increase the mechanical stability there. As the fibrous material, for example, inorganic fibers such as glass fibers or optical fibers and organic fibers such as polyester fibers, aramid fibers, nylon fibers or fibers based on vegetable raw materials may be mixed and used. The fibers can be layered, for example, as polyester fibers metallized with a metal such as aluminum.
리오겔의 생성은 용매의 빙점사이의 온도에 있으며 70。C를 지난다. 동시에 동일하게 분무형태, 분출 혹은 물방울형태와 같이 형태부여단계가 실시된다.The production of lyogels is at the temperature between the freezing point of the solvent and over 70 ° C. At the same time, the shaping step is carried out in the same manner as in the form of spray, spray or water droplets.
함유된 리오겔은 변화된다. 이는 20℃ 및 유기적 용매의 끓는점 사이에서 나타난다. 이러한 경우에 높은 온도에서 압력으로 변화가 일어날 수 있는데 시간은 주로 24시간까지이며 일반적으로 48시간까지이다.The lyogel contained is changed. This appears between 20 ° C. and the boiling point of the organic solvent. In this case, the change may occur from high temperature to pressure, usually up to 24 hours and generally up to 48 hours.
두 번째로 분명한 실험형태에 있어서 a)단계에서는 실리케이트 하이드로겔이 바람직하고, 투명하고 밝은 물유리용액은 산성이온교환수지 및 산화광석 또는 염산 용액의 도움으로 pH가 3이하이고, 이는 이산화규소함량을 위해 염기를 통해 나타난 규산을 축중합하고, 미네랄산이나 염산 용액의 경우 명백히 전해질과 유리되어 세척된다. 축중합은 이산화규소-겔을 만들기 위하여 여러층으로 한단계에 이른다.In the second obvious form of experiment, the silicate hydrogel is preferred in step a), and the clear and bright water glass solution has a pH of 3 or less with the aid of an acidic ion exchange resin and an oxide ore or hydrochloric acid solution. The silicic acid shown through the base is condensed and, in the case of mineral or hydrochloric acid solutions, is clearly freed from the electrolyte and washed. Condensation polymerization takes one step into several layers to make silicon dioxide-gels.
물유리로서 나트륨- 및/또는 칼륨물유리가 사용된다.As water glass sodium- and / or potassium water glass is used.
이온교환수지로 산성 수지(rosin)가 사용되며 특히 술폰산그룹을 함유하는 것이 적합하다. 무기산의 경우에 특히 염산 및/황산 황산이 적합하다. 염산 용액을 결정하는 경우에는 무엇보다도 특히 황화알루미늄염 및/또는 염화알루미늄염과 같은 알루미늄염이 적합하다. 염기로서 수산화암모늄, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화알루미늄 및/또는 콜로이드성의 규산이 삽입된다.Acidic resins (rosin) are used as the ion exchange resin, especially those containing sulfonic acid groups. Hydrochloric acid and / or sulfuric acid sulfuric acid are particularly suitable for inorganic acids. In determining the hydrochloric acid solution, above all, aluminum salts such as aluminum sulfide salts and / or aluminum chloride salts are suitable. As base, ammonium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, aluminum hydroxide and / or colloidal silicic acid are inserted.
무엇보다도 위에서 설명된 규산염의 출발결합에서 나타나는 하이드로겔은 부수적으로 지르코늄-, 알루미늄-, 아연- 및/또는 티탄-결합을 함유한다.Above all, the hydrogels present in the starting bonds of the silicates described above additionally contain zirconium-, aluminum-, zinc- and / or titanium-bonds.
넓은 의미의 첨가제로서 불투명화제가 겔이 형성되기 전 또는 형성되는 동안에 특히 IR-불투명화제는 복사(radiation)에 의한 반응을 통한 열전도성을 위한 것인데 예를 들면 그을음, 이산화티탄, 산화철 및/또는 산화지르콘이 첨가된다.As an additive in the broad sense, the opacifying agent is particularly intended for thermal conductivity through the reaction by radiation, for example before or during the formation of the gel, for example soot, titanium dioxide, iron oxide and / or oxidation. Zircon is added.
거기에 기계적인 안정성의 상승을 위하여 섬유질용액이 첨가된다. 섬유물질로서 예를 들어 유리섬유나 광섬유와 같은 무기적 섬유 및 폴리에스테르섬유, 아라미드섬유, 나일론섬유 또는 식물성의 원료로 된 섬유와 같은 유기체의 섬유가 혼합되어서 사용된다. 섬유들은 알루미늄과 같은 금속을 가지고 금속화된 예를 들면 폴리에스테르섬유에 한겹 덧입혀 질 수 있다.There, a fibrous solution is added to increase the mechanical stability. As the fibrous material, for example, inorganic fibers such as glass fibers and optical fibers and organic fibers such as polyester fibers, aramid fibers, nylon fibers or fibers of vegetable raw materials are used in combination. The fibers can be layered on, for example, polyester fibers metalized with a metal such as aluminum.
생성된 물에 용해되지 않는 겔은 에이징(aging)이 이루어진다. 이 에이징은 앞서 설명된 가능한 세척 전 및/또는 세척 후에 물을 가지고 이루어지는데 겔을 통해 본질적인 전기분해로부터 자유롭게 세척된다.Gels that do not dissolve in the resulting water are aged. This aging takes place with water before and / or after the possible washing described above and is freed from the inherent electrolysis through the gel.
에이징은 4에서 11까지의 pH를 위해 온도가 20℃에서 100℃의 범위에서 이루어지며 주로 5에서 9까지의 pH에 이르기 위해서는 40℃에서 100℃까지의 범위에서 이루어지고 특히 5에서 8까지의 pH에 이르기 위해서는 80℃에서 100℃의 범위에서 이루어진다. 걸리는 시간은 대부분 48시간이며 우선적인 방식으로 24시간까지가 바람직하고 특히 3시간까지가 바람직하다.Aging takes place in the range of 20 ° C. to 100 ° C. for a pH of 4 to 11, mainly in the range of 40 ° C. to 100 ° C. to reach a pH of 5 to 9, in particular a pH of 5 to 8. In order to reach a temperature of 80 ° C to 100 ° C. The time taken is usually 48 hours, preferably up to 24 hours in a preferred manner, particularly up to 3 hours.
세 번째로 분명한 실험형태에 있어서 a)단계에 있어서 실리케이트 하이드로겔이 바람직하며 그것은 무색의 밝은 물유리용액으로 된 이산화규소-겔을 적어도 유기염 및/또는 무기염을 통하여 규산의 사이층에 대해서 이산화규소-겔로 만든다.In a third, obvious form of experiment, the silicate hydrogel is preferred in step a), in which silicon dioxide-gel of a colorless bright water glass solution is added to the interlayer of silicic acid, at least through an organic salt and / or an inorganic salt. -Make gel.
물유리용액으로서 6 내지 25중량%(이산화규소겔과 관련됨) 나트룸 및/또는 칼륨물유리용액이 사용된다. 10내지 25중량%의 물유리용액이 바람직하며 특히 10 내지 18중량%의 물유리용액이 바람직하다.As water glass solution 6-25% by weight (associated with silicon dioxide gel) natrum and / or potassium water glass solution are used. Preference is given to 10 to 25% by weight water glass solutions, in particular 10 to 18% by weight water glass solutions.
물유리용액은 이산화규소에서 80중량%로 응축할 수 있는 지르코늄-, 알루미늄-, 아연- 및/또는 티탄 결합체를 포함한다.The water glass solution contains a zirconium-, aluminum-, zinc- and / or titanium binder that can condense to 80% by weight in silicon dioxide.
산으로서 모든 1 내지 50중량%의 산이 사용되며 특히 1내지 10중량%의 산에 사용된다. 바람직한 산은 황산, 인산, 액상-(fluβ), 옥살산 및/또는 염산이다. 특히 선호되는 것은 염산이다. 적절한 산의 혼합이 부가될 수 있다.As acids all 1 to 50% by weight of acid is used, in particular for 1 to 10% by weight of acid. Preferred acids are sulfuric acid, phosphoric acid, liquid- (fluβ), oxalic acid and / or hydrochloric acid. Especially preferred is hydrochloric acid. Appropriate acid mixtures may be added.
이는 물유리용액과 산의 적절한 혼합이 더불어서 가능한데 이미 독특한 혼합에 앞서 물유리용액에서 산의 부분 및/또는 산에 있어서 물유리용액의 부분을 생성하기 위한 것이다. 이러한 방식으로 매우 넓은 범위에서의 물유리용액/산의 관계가 변화된다.This is possible with the proper mixing of the water glass solution and the acid, to produce a portion of the acid in the water glass solution and / or a portion of the water glass solution in the acid prior to the unique mixing. In this way the relationship of water glass solution / acid in a very wide range is changed.
두 개의 용매의 혼합에 따라 특히 5내지 12중량%의 이산화규소-겔이 만들어진다. 특히 6내지 9중량%의 이산화규소-겔로 특정될 수 있다.The mixing of the two solvents produces in particular 5 to 12% by weight of silicon dioxide-gel. In particular 6 to 9% by weight of silicon dioxide-gel.
가능한 한 좋은 물유리용액과 산을 골고루 잘 섞어 안전하게 하기 위해서는 무엇보다도 이산화규소-겔이 형성되기 전에, 두 개의 용액이 0℃내지 30℃사이의 온도에 좌우되지 않아야 하며 우선적으로 5℃내지 25℃사이의 온도가 바람직하며 특히 10℃ 내지 20℃ 사이의 온도에서 나타난다.In order to ensure a good mixing of the water glass solution and the acid as well as possible and safe, above all, before the silicon dioxide-gel is formed, the two solutions should not be dependent on the temperature between 0 ° C and 30 ° C, preferentially between 5 ° C and 25 ° C. Is preferred, especially at temperatures between 10 ° C and 20 ° C.
두 개의 용매의 빠른 혼합은 전문가에게 이질기관, 혼합 분사관 그리고 통계적 혼합과 같은 장치를 따르게 한다. 혼합 분사관과 같은 반영구적인 또는 영구적인 방법이 바람직하다.Quick mixing of the two solvents allows the expert to follow devices such as heterogeneous engines, mixing jets and statistical mixing. Semi-permanent or permanent methods such as mixed spray tubes are preferred.
경우에 따라서는 스프레이형태, 밀어냄 혹은 물방울형태와 같이 동시에 일어나는 형태부여단계가 나타난다.Occasionally, morphing steps occur simultaneously, such as spray, extrusion or droplets.
생성된 하이드로겔은 여전히 에이징된다. 이는 20℃ 내지 100℃까지에서 나타나며 우선적으로 40℃ 내지 100℃에서 나타나고 특히 80℃내지 100℃에서 나타난다. 그리고 2.5 내지 11의 pH에서 나타나며 우선적으로 5내지 8의 pH에서 나타난다. 걸리는 시간은 12시간까지이고 우선적으로 2시간이 선호되며 특히 30분까지가 바람직하다.The resulting hydrogel is still aged. It occurs at 20 ° C. to 100 ° C., preferentially at 40 ° C. to 100 ° C., especially at 80 ° C. to 100 ° C. And at a pH of 2.5-11, preferentially at a pH of 5-8. The time taken is up to 12 hours, preferably 2 hours, with 30 minutes being preferred.
생성된 겔은 우선적으로 물과 함께 세척되고, 특히 바람직한 것은 사용된 세척매가 전기분해에서 자유로와 진다. 겔의 에이징시 세척은 변화전이나 변화가 일어나는 동안 및/또는 변화 후에 이루어지며 이러한 경우 겔은 특징적으로 에이징이 일어나는 동안이나 또는 변화 후에 세척된다. 세척을 위해서 물의 일부분이 유기 용매를 통하여 삽입된다. 물은 우선적으로 매우 높아서 하이드로겔의 다공에서 염기가 결정체를 얻지 못한다.The resulting gel is preferentially washed with water, particularly preferably the washing medium used is free from electrolysis. On aging the gel is washed before or during the change and / or after the change, in which case the gel is characteristically washed during or after the change. A portion of the water is inserted through the organic solvent for washing. Water is firstly so high that no base crystals can be obtained in the pores of a hydrogel.
나트륨-및/또는 칼륨을 더 넓게 떨어뜨리기 위해서 하이드로겔은 물을 가지고 세척하기 전 및/또는 세척하는 동안 및/또는 세척 후에 미네랄산과 함께 세척된다. 분명한 미네랄산은 동시에 뚜렷이 일컬어지는 미네랄산으로 하이드로겔의 표시를 위하여 있다.The hydrogels are washed with mineral acids before and / or during and / or after washing with water in order to further lower sodium- and / or potassium. Obvious mineral acid is a mineral acid which is clearly called at the same time for the display of hydrogels.
넓게는 물유리, 산 및/또는 섬유질용액에 첨가제로서 불투명화제가, 특히 IR-불투명화제가 열전도성을 위해 철의 환원을 위하여 추가된다. 예를 들면 그을음, 이산화티탄, 산화철, 및/또는 산화지르콘이 있다.Broadly, opacifying agents as additives to water glass, acids and / or fibrous solutions, in particular IR-opaqueizing agents, are added for the reduction of iron for thermal conductivity. Examples are soot, titanium dioxide, iron oxides, and / or zircon oxides.
거기에 대해서 물유리, 산 및/또는 섬유질용액에 기계적인 안정도의 상승을 위하여 섬유가 추가된다. 섬유물질로서 유리섬유나 광섬유와 같은 무기적 섬유 또는 폴리에스테르섬유, 아라미드섬유, 나일론섬유 또는 식물성 원료에 기초한 섬유와 같은 유기체 섬유가 사용되고 또는 이러한 혼합이 사용된다. 섬유는 알루미늄과 같은 금속을 가지고 폴리에스테르섬유에 한겹 덧입혀진다.On the other hand, fibers are added to the water glass, acid and / or fibrous solution to increase the mechanical stability. As the fibrous material, organic fibers such as inorganic fibers such as glass fibers or optical fibers or polyester fibers, aramid fibers, nylon fibers or fibers based on vegetable raw materials are used or a mixture thereof is used. The fiber has a metal such as aluminum and is layered onto the polyester fiber.
b)단계에 있어서, a)단계에서 생성된 겔이 유기 용매에 의해 우선적으로 세척된다. 겔이 5중량%이하, 특히 2중량%이하 및 특히 1중량%이하일 경우 그렇다. 용매는 모든 제형의 알콜, 에테르, 에스테르 또는 케톤에 있어서 지방족 혹은 방향족 탄화수소가 사용된다. 바람직한 용매는 메탄올, 에탄올, 아세톤, 테트라하이드로퓨란, 아세트산에틸에테르, 디옥산, 펜탄, n-헥산, n-헵탄 및 톨루올이다. 특히 용매로서 아세톤, 테트라하이드로퓨란, 펜탄 및 n-헵탄이 바람직하다. 용매로서 상기 용매들의 혼합도 가능하다. 우선 물에 용해가 가능한 용매로서 예를 들어 알콜, 아세톤 혹은 THF가 세척되고 나서 탄화수소에 의해 세척된다. 탄화수소로서는 펜탄 혹은 n-헵탄이 우선적으로 사용된다.In step b), the gel produced in step a) is preferentially washed with an organic solvent. This is the case when the gel is below 5% by weight, in particular below 2% by weight and especially below 1% by weight. Solvents are aliphatic or aromatic hydrocarbons for the alcohols, ethers, esters or ketones of all formulations. Preferred solvents are methanol, ethanol, acetone, tetrahydrofuran, ethyl acetate, dioxane, pentane, n-hexane, n-heptane and toluol. In particular, acetone, tetrahydrofuran, pentane and n-heptane are preferable as the solvent. Mixtures of the above solvents as solvents are also possible. First, as a solvent soluble in water, for example, alcohol, acetone or THF is washed, followed by washing with hydrocarbon. As a hydrocarbon, pentane or n-heptane is used preferentially.
b)단계에 있어서 생성된 리오겔이 넓은 변화를 이끈다. 이는 그러나 20℃ 와 유기용매의 끓는점 사이에서 나타난다. 경우에 따라서는 높은 온도하의 압력으로 변화가 일어날수도 있다. 시간은 48시간까지가 바람직하며 우선적으로 24시간까지가 바람직하다. 그러한 변화에 따라 경우에 따라서는 넓은 의미의 용매가 동일 또는 상이하게 용매를 향해 추출된다. 이러한 부수적인 변화단계는 경우에 따라서 일반적으로 반복된다.The lyogel produced in step b) leads to a wide change. This however occurs between 20 ° C. and the boiling point of the organic solvent. In some cases, changes may occur due to pressure under high temperatures. The time is preferably up to 48 hours and preferentially up to 24 hours. According to such a change, in some cases, a solvent having a broad meaning is extracted to the same or differently toward the solvent. This additional step of change is generally repeated in some cases.
c)단계에 있어서 하기의 화학식 I 의 디실록산을 가진 용매에 의해 겔은 실릴화매체로 변화된다.In step c), the gel is converted into a silylated medium by a solvent having a disiloxane of formula (I).
R3Si-O-SiR3(Ⅰ)R 3 Si-O-SiR 3 (Ⅰ)
R은 독립적으로 동일 또는 다르게 각각 수소원자 또는 비반응성 라디칼, 유기 라디칼, 선형 라디칼, 가지 달린 라디칼, 고리형 라디칼, 포화된 라디칼 도는 불포화된 라디칼, 아로마틱 라디칼 또는 헤테로아로마틱 라디칼을 나타내고 우선적으로 C1-C18-알킬 또는 C6-C14-아릴, 특히 C1-C6-알킬, 사이클로헥실 또는 페닐, 보다 바람직하게는 메틸 혹은 에틸을 의미한다.R independently represents the same or differently hydrogen or non-reactive radicals, organic radicals, linear radicals, branched radicals, cyclic radicals, saturated radicals or unsaturated radicals, aromatic radicals or heteroaromatic radicals, respectively and preferentially represents C 1- C 18 -alkyl or C 6 -C 14 -aryl, especially C 1 -C 6 -alkyl, cyclohexyl or phenyl, more preferably methyl or ethyl.
용해수단인 겔은 C)단계에 있어서 대칭적인 디실록산으로 변화되고 대칭적인 디실록산하에 디실록산이 나타나고, 두 개의 규소-원소에 동일한 잔기 R이 증명된다.The gel as a dissolution means is converted to symmetric disiloxane in step C) and the disiloxane appears under symmetric disiloxane, and the same residue R is demonstrated for the two silicon-elements.
특히 디실록산은 잔기 R이 동일한 것이 바람직하다. 특히 헥사메틸디실록산이 바람직하다.In particular, the disiloxane preferably has the same residue R. Especially hexamethyldisiloxane is preferable.
전환은 20℃에서 실릴화매체의 끓는점까지 지지되며 경우에 따라서는 용매로서 지지된다. 상기 용매는 b)단계에 있어서 명백히 설명된 용매이다.The conversion is supported at 20 ° C. up to the boiling point of the silylation medium and in some cases as a solvent. The solvent is the solvent clearly described in step b).
특히 아세톤, 테트라히드로퓨란, 펜탄 및 n-헵탄이 바람직하다. 용매에서 실릴화가 이루어져 20℃와 용매의 끓는점 사이에서 실릴화가 완성된다.Especially preferred are acetone, tetrahydrofuran, pentane and n-heptane. Silylation takes place in the solvent to complete the silylation between 20 ° C. and the boiling point of the solvent.
분명한 실험형태에서 산이나 염기 같은 촉매의 효과적인 작용으로 실릴화가 완성된다. 바람직한 촉매로서 산이 부가된다. 특히 바람직한 산은 염산, 황산, 철산 및/또는 인산이다.In the obvious experimental form, silylation is completed by the effective action of catalysts such as acids and bases. Acids are added as preferred catalysts. Particularly preferred acids are hydrochloric acid, sulfuric acid, iron acid and / or phosphoric acid.
향상된 실험형태는 실릴화매체의 촉매작용에 의해 실릴화가 완성되며 물에 의해 산이 형성된다. 우선시되는 것은 클로로실란이고 특히 트리메틸클로로실란(TMCS)이 바람직하다. 거기에 대해서 산 또는 염기 및 TMCS의 결합이 있다.In the improved experimental form, the silylation is completed by the catalyzing of the silylation medium and the acid is formed by the water. Preference is given to chlorosilanes, in particular trimethylchlorosilane (TMCS) being preferred. There is a combination of acid or base and TMCS.
d) 단계에 있어서 실릴화된 겔은 우선적으로 인공의 혹은 가공의 용매를 가지고 불가피하게 실릴화매체가 본질적으로 제거될 때까지 세척된다. (잔여분이 1%보다 작을 때) 적합한 용매는 b)단계에서 기재되었다. 특징적으로 정의된 용매가 여기에 우선한다.In step d) the silylated gel is first washed with artificial or processed solvent and inevitably washed until the silylated medium is essentially removed. Suitable solvents (when the residue is less than 1%) are described in step b). Characteristically defined solvents prevail here.
d)단계에 있어서 실릴화한 경우에 따라, 세척된 겔은 특징적인 방식으로 비임계로 건조되고, 우선적으로 -30℃ 내지 200℃의 온도, 특히 0 내지 100℃이고, 0.001 내지 20 바(bar)의 압력, 특히 0.01내지 5바, 보다 바람직하게는 0.1내지 2바에서 명백해지며 복사-, 대류- 및/또는 접촉 건식이 있다. 건식은 우선적으로 겔이 용매-잔여물을 0.1중량%보다 작게 할 때까지 계속 된다. 건조시에 포함된 에어로겔이 영구적으로 소수성이다.If silylated in step d), the washed gel is dried non-critically in a characteristic manner, preferentially at a temperature of -30 ° C to 200 ° C, in particular 0 to 100 ° C, and 0.001 to 20 bar Pressure, in particular from 0.01 to 5 bar, more preferably from 0.1 to 2 bar, and are radiation-, convection- and / or contact dry. Drying continues preferentially until the gel makes the solvent-residue less than 0.1% by weight. The airgel contained in the drying is permanently hydrophobic.
c)단계에 있어서 생성된 겔은 건조된다. 이는 각각의 용매에 상응하여 200℃ 보다 높은 온도 및/또는 20바 이상의 압력을 필요로 한다. 이는 확장 없이 가능하지만 상승된 소비지수와 결합되어 어떤 본질적인 장점도 찾을 수 없다.The gel produced in step c) is dried. This requires a temperature higher than 200 ° C. and / or a pressure of at least 20 bar corresponding to each solvent. This is possible without expansion, but in combination with an elevated consumption index, no intrinsic advantage can be found.
향상된 실험형태에 있어서 겔은 c)단계에서의 실릴화에 앞서 네트워크강도에 달려 있다. 이는 용매를 가진 겔이 화학식 R1 4-nSi(OR2)n, 인 오르쏘실리케이트로 변화하고, 우선적으로 알킬 및/또는 아릴오르쏘실리케이트이고, 여기서 n은 2내지 4이고 R1과 R2가 서로 독립적으로 수소원자, 선형의 또는 가지 달린 C1-C2-알킬-, 사이클로헥실- 또는 페닐-라디칼이며, 또는 투명한 밝은 규산-용액으로 변화한다.In the improved experimental form the gel depends on the network strength prior to the silylation in step c). This means that the gel with solvent changes to the formula R 1 4-n Si (OR 2 ) n , phosphorous orthosilicate, preferentially alkyl and / or arylorthosilicate, where n is 2 to 4 and R 1 and R Two independently of one another are hydrogen atoms, linear or branched C 1 -C 2 -alkyl-, cyclohexyl- or phenyl-radicals, or change to a clear bright silicic acid-solution.
향상된 실험형태에 있어서 형태를 부여하는 축중합 및/또는 다음단계의 시험은 전문가에 따라서 빻아서 부스러뜨리는 것과 같은 기술이 있다.Condensation polymerization and / or subsequent testing to give shape in the improved experimental form may include techniques such as grinding, depending on the expert.
발명에 적합한 방법에 따라 나타난 에어로겔은 특별히 단열재로서 사용된다.The aerogels shown according to the process suitable for the invention are used in particular as insulation.
이하 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
실시예 1Example 1
나트륨 물유리 용액 2L(이산화규소의 함량 6중량%, 산화나트륨 : 이산화규소의 비 1:3.3)를 산성이온교환수지(술포닌산 그룹을 가진 스티렌-디비닐벤젠 공중합체, 등록 상표 둘라이트 C 20로 구입가능)4L로 채워진 포피재 유리 칼럼( jacketed glass column: 길이=100cm, 직경=8cm)을 통해 통과시킨다(약 70ml/min). 상기 칼럼은 약 7℃에서 작용된다. 상기 칼럼의 저면의 단부에서 유출되는 실리카 용액은 2.3 pH를 가진다. 상기 용액은 1.0몰의 수산화나트륨용액으로 축중합되어 pH가 4.7이 되고 그 후 85℃에서 3시간 동안 에이징하고, 아세톤에 대하여 3L아세톤을 가진 물이 만들어진다. 헥사메틸디실록산을 가진 아세톤을 함유하는 겔이 공간온도에서 5시간을 실릴화한다.(g 당 헥사메틸디실록산 2.5 중량%). 3L아세톤을 가진 겔의 세척 후에 공기 중에 겔의 건조가 이루어진다.(40℃에서 3시간 , 그리고 나서 50℃도에서 2시간 그리고 150℃에서 12시간). 그렇게 얻어진 투시화된 에어로겔이 0,15 g/㎤의 두께를 가지고 16mW/mK의 열전도성을 가지며, 600㎡/g의 BET의 특정 표면을 가지고 영구적으로 물에 용해되지 않는다.2 L of sodium water glass solution (content of 6% by weight of silicon dioxide, sodium oxide to silicon dioxide ratio 1: 3.3) was converted to an acidic ion exchange resin (styrene-divinylbenzene copolymer with sulfonic acid group, registered trademark Duolite C 20). Commercially available) Pass through a 4L filled jacketed glass column (length = 100 cm, diameter = 8 cm) (about 70 ml / min). The column is operated at about 7 ° C. The silica solution flowing out at the end of the bottom of the column has a 2.3 pH. The solution is polycondensed with 1.0 molar sodium hydroxide solution to pH 4.7 and then aged at 85 ° C. for 3 hours to give water with 3 L acetone for acetone. Gels containing acetone with hexamethyldisiloxane silylated at room temperature for 5 hours (2.5% by weight of hexamethyldisiloxane per gram). After washing the gel with 3 L acetone, the gel is dried in air (3 hours at 40 ° C., then 2 hours at 50 ° C. and 12 hours at 150 ° C.). The transparent airgel thus obtained has a thickness of 0,15 g / cm 3 and a thermal conductivity of 16 mW / mK, and has a specific surface of 600 m 2 / g of BET and is not permanently dissolved in water.
실시예 2Example 2
10℃로 식혀진 7.5% 염산용액 424g에 나트륨 물유리 용액(이산화규소 13 중량%을 함유하고 산화나트륨 : 이산화규소의 비는 1:3.3) 712g이 떨어뜨리는 방식으로 부가되고 상기와 같이 10℃로 식혀진다. pH는 4.7로 한다. 몇 초 후에 형성된 하이드로겔은 85℃에서 1시간 동안 에이징하고 나서 뜨거운 물 3L로 세척되고 아세톤에 대해서 31 아세톤을 가진 물이 생성된다. 그후 헥사메틸디실록산을 가진 아세톤을 함유하는 겔이 공간온도에서 5시간을 실릴화한다.(g 당 헥사메틸디실록산 2.5 중량%). 3L아세톤을 가진 겔의 세척 후에 공기 중에 겔의 건조가 이루어진다.(40℃에서 3시간 , 그리고 나서 50℃도에서 2시간 그리고 150℃에서 12시간).To 424 g of a 7.5% hydrochloric acid solution cooled to 10 ° C., 712 g of sodium water glass solution (containing 13% by weight of silicon dioxide and the ratio of sodium oxide to silicon dioxide is 1: 3.3) was added in a dropping manner and cooled to 10 ° C. as described above. Lose. pH is 4.7. After a few seconds, the hydrogel formed is aged at 85 ° C. for 1 hour and then washed with 3 L of hot water to produce water with 31 acetone for acetone. The gel containing acetone with hexamethyldisiloxane is then silylated at room temperature for 5 hours (2.5% by weight of hexamethyldisiloxane per gram). After washing the gel with 3 L acetone, the gel is dried in air (3 hours at 40 ° C., then 2 hours at 50 ° C. and 12 hours at 150 ° C.).
그렇게 얻어진 투시화된 에어로겔이 0,15 g/㎤의 두께를 가지고 17mW/mK의 열전도성을 가지며, 580㎡/g의 BET의 특정 표면을 가지고 영구적으로 물에 용해되지 않는다.The so transparent airgel thus obtained has a thickness of 0,15 g / cm 3 and a thermal conductivity of 17 mW / mK, and has a specific surface of 580 m 2 / g of BET and is not permanently soluble in water.
실시예 3Example 3
물에 용해되지 않는 겔의 생성은 실시예 2에서처럼 설명된다. 85도에서 1시간 변화된 용해되지 않는 겔은 3L 의 따뜻한 물로 세척되고 아세톤에 대항하여 물이 3L 아세톤으로 바뀐다. 그후 아세톤을 함유한 물은 헥사메틸디실록산(g 당 헥사메틸디실록산 2.5 중량%)을 가지고 0.1 중량% 트리메틸클로로실란(g당 0.1 중량%의 트리메틸클로로실란)로 공간온도에서 5시간을 실릴화한다. 겔의 건식은 공기중에 3L 아세톤을 가진 겔의 세척 후에 이루어진다.(40℃에서 3시간, 50℃에서 2시간, 150℃에서 12시간)The production of a gel that does not dissolve in water is described as in Example 2. The insoluble gel, changed at 85 ° C. for 1 hour, is washed with 3L of warm water and the water is turned into 3L acetone against acetone. The water containing acetone was then silylated with hexamethyldisiloxane (2.5 wt% hexamethyldisiloxane per gram) and 0.1 wt% trimethylchlorosilane (0.1 wt% trimethylchlorosilane per gram) at room temperature for 5 hours. do. Drying of the gel takes place after washing the gel with 3 L acetone in air (3 hours at 40 ° C, 2 hours at 50 ° C, 12 hours at 150 ° C).
생성된 에어로겔은 0.14 g/cm3의 밀도를 가지고 16mW/mK의 열전도성을 가지고 590m2/g의 BET 특정 표면적을 가지고 지속적으로 물에 용해되지 않는다.The resulting airgel has a density of 0.14 g / cm 3 and a thermal conductivity of 16 mW / mK and a BET specific surface area of 590 m 2 / g and is not soluble in water continuously.
실시예 4Example 4
물에 용해되지 않는 겔의 생성은 실시예 2에서처럼 설명된다. 85℃에서 1시간 에이징된 하이드로겔은 3L 의 따뜻한 물로 세척되고 아세톤에 대항하여 물은 3L 아세톤으로 변화한다. 그후 아세톤을 함유한 겔은 헥사메틸디실록산(g 당 헥사메틸디실록산 2.5 중량%)을 가지고 0.1 중량% 1n의 옅은 염산(g당 0.1중량% 1n의 옅은 염산)으로 공간온도에서 5시간동안 실릴화된다. 겔의 건식은 공기중에 3L 아세톤을 가진 겔의 세척 후에 이루어진다.(40℃에서 3시간, 50℃에서 2시간, 150℃에서 12시간)The production of a gel that does not dissolve in water is described as in Example 2. The hydrogel aged at 85 ° C. for 1 hour is washed with 3 L of warm water and the water changes to 3 L acetone against acetone. The gel containing acetone was then silylated with hexamethyldisiloxane (2.5% by weight of hexamethyldisiloxane per gram) with 0.1% by weight of 1n of light hydrochloric acid (0.1% by weight of 1n of light hydrochloric acid per gram) for 5 hours at room temperature. Become Drying of the gel takes place after washing the gel with 3 L acetone in air (3 hours at 40 ° C, 2 hours at 50 ° C, 12 hours at 150 ° C).
생성된 에어로겔은 0.14 g/cm3의 밀도를 가지고 16mW/mK의 열전도성을 가지며 570m2/g의 BET 특정 표면적을 가지고, 지속적으로 물에 용해되지 않는다.The resulting aerogel has a density of 0.14 g / cm 3 and a thermal conductivity of 16 mW / mK and a BET specific surface area of 570 m 2 / g and is not continuously soluble in water.
열전도성은 열전선망으로 측정된다.(B.O.닐슨, G.뤼센펠러,J.그로스,J.프리케, 고온-고압,1989년 21권,267-274(1989))Thermal conductivity is measured by thermal network (B.O. Nielsen, G. Russenfeller, J. Gross, J. Fricke, Hot-High Pressure, Vol. 21, 1989, 267-274 (1989)).
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