[发明专利]疏水性气凝胶的制造方法及制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种疏水性气凝胶(aerogel)的制造方法及制造装置，本发明疏水性气凝胶的制造方法，利用常温常压方法把湿凝胶(wet-gel)改性成疏水性的公知工序，其特征在于：把网状结构的筐直接内插到反应器内部后在筐内部投入湿凝胶，在反应器下部安装超声波生成器并进行超声波扫描，从下部投入氮促进反应，从而在短时间内改性为疏水性；本发明气凝胶制造装置，把湿凝胶(wet-gel)改性成疏水性的公知反应器，其特征在于：在反应器内部形成突出槛以便让筐插入内部，在反应器下部安装超声波生成器并安装氮注入手段；通过本发明的上述方法与装置可以在短时间内制成气凝胶，从而具备经济性。 

背景技术

气凝胶是一种孔隙率为90％以上、比表面积为数百到1500m²/g左右的透明极低密度尖端材料。前述多孔性气凝胶可应用在超低介电质、催化剂、电极材料、隔音材料等领域，其中，二氧化硅气凝胶由于具备高透光性与低热导率特性，不仅作为透明隔热材料具备高度潜在力，也是可适用于冰箱、汽车、航空机等用途的高效超隔热材料。 

如前述，由于气凝胶具备有可以在各种产业领域应用的潜在力，全世界日益关注尖端材料气凝胶。然而，为了实现气凝胶的商用化，需要克服下列几个问题。 

首先，气凝胶吸收水分后会降低凝胶结构特性及物性，为了实现气凝胶的商用化，需要开发出可以永久性地防止气凝胶吸收大气中水分的方案。目前为止已经针对该问题进行了很多研究，作为研究结果，人们提出了将气凝胶的表面疏水化处理而制成具有永久疏水性的气凝胶的各种方案。 

例如，WO96/22942号所揭示的方法，在提供了硅酸盐液凝胶(silicate lyogel)后，需要时利用其它有机溶剂(甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、四氢呋喃等)置换溶剂，然后将它与至少一个不含氯的甲硅烷基化剂进行反应后，通过超临界干燥制成疏水性气凝胶；WO98/23367号所揭示的方法，对于水玻璃与酸反应后生成的液凝胶，为了让水含量成为5重量％以下，利用有机溶剂(酒精(甲醇、乙醇)、丙酮、酮等)置换溶剂后，通过甲硅烷基化(silylation)及干燥工序制成疏水性气凝胶。 

而且，WO97/17288号所揭示的方法，利用有机及/或无机酸从水玻璃水溶液形成pH4以下的硅酸溶胶后，在0～30℃温度从硅酸溶胶分离出由酸与水玻璃的正离子形成的盐，在分离后的硅酸溶胶添加碱基把SiO₂凝胶(Gel)多缩合(polycondensation)后，利用有机溶剂(脂肪醇、醚、酯、酮、脂肪烃或芳香烃)置换溶剂直到水分含量成为5重量％以下为止，然后通过甲硅烷基化及干燥制成疏水性气凝胶；WO98/23366号所揭示的方法，水凝胶(hydrogel)在pH 3以上形成后经过中间处理阶段，然后混合疏水化剂与水凝胶进行表面变形，需要时利用 质子或非质子溶剂(脂肪醇、醚、酯、酮、脂肪烃或芳香烃等)或甲硅烷基化剂洗净后予以干燥，因此不进行溶剂交换也能实现疏水性气凝胶。 

然而，现有疏水性气凝胶制造方法在交换溶剂时耗时较多而增加了生产成本，不能生产大量的疏水性气凝胶，因此在适用时受到了限制。 

发明需要解决的技术课题 

因此，本发明的目的是提供一种疏水性气凝胶的制造方法，大幅缩短溶剂置换时间而得以降低生产成本，还能轻易地批量生产疏水性气凝胶。 

本发明的另一个目的是提供一种制造装置，该装置可轻易制造符合上述目的的疏水性气凝胶。 

解决课题的技术方案 

可以实现上述目的及其它容易显露出来的目的的本发明，利用常温常压方法把湿凝胶(wet-gel)改性成疏水性的公知工序，其特征在于：把网状结构的筐直接内插到反应器内部后在筐内部投入湿凝胶，在反应器下部安装超声波生成器并进行超声波扫描，从下部投入氮促进反应，从而在短时间内制成改性为疏水性的疏水性气凝胶；本发明气凝胶制造装置，把湿凝胶(wet-gel)改性成疏水性的公知反应器，其特征在于：在反应器内部形成突出槛以便让筐插入内部，在反应器下部安装超声波生成器并安装氮注入手段，使用该气凝胶制造装置可以在短时间内制成气凝胶，从而具备经济性。 

有益效果 

本发明疏水性气凝胶制造方法及制造装置，在利用常温常压方法把湿凝胶(wet-gel)改性成疏水性的公知工序中促进溶剂置换反应而得以降低生产成本，还能轻易地批量生产疏水性气凝胶。 

具体实施方式