[发明专利]用于制备疏水性二氧化硅气凝胶的方法

说明书

本发明提供了一种通过结合使用第一表面改性剂和第二表面改性剂用于制备疏水性二氧化硅气凝胶的方法，以及通过使用所述方法制备的疏水性二氧化硅气凝胶。通过根据本发明的制备方法可以以高效率制备具有优异的物理性能和孔特性，以及高疏水度的疏水性二氧化硅气凝胶。

技术领域

本发明涉及一种用于制备疏水性二氧化硅气凝胶的方法和通过使用该方法制备的疏水性二氧化硅气凝胶，该方法可高效率地制备具有优异的振实密度和比表面积的疏水性二氧化硅气凝胶。

背景技术

作为具有约90％至99.9％的孔隙率以及直径为约1nm至约100nm的孔隙的高比表面积(≥500m²/g)、超多孔材料，气凝胶具有诸如超轻的重量、超绝热和超低介电常数的特性。由于优异的物理性能，人们已积极地进行气凝胶作为透明绝热体和环境友好的高温绝热体、用于高度集成器件的超低电介质薄膜、催化剂和催化剂载体、用于超级电容器的电极，以及用于脱盐作用的电极材料的应用研究以及气凝胶材料的开发。

气凝胶的最大优点是具有与如典型的聚苯乙烯泡沫塑料的有机绝热材料的导热性相比更低的、0.300W/m·K以下的导热性的优异的绝热性。此外，对于气凝胶而言，其在火灾的情况下没有火灾隐患且不产生有毒气体，也就是说，没有典型的有机绝热材料的致命弱点。

二氧化硅气凝胶可以广泛地分为三种形式，粉末，粒状和块状，且其中，粉末形式是最常见的。

二氧化硅气凝胶粉末可以通过与纤维复合而以，如气凝胶垫或气凝胶片的形式商品化。此外，由于通过使用二氧化硅气凝胶制备的垫或片具有柔软性，其可以被弯曲，折叠或切割成预定的大小或形状。因此，该二氧化硅气凝胶可用于家庭用品中，如夹克或鞋子，以及工业应用中，如液化天然气(LNG)管路的绝热面板、工业绝热材料和太空服、交通运输、以及用于发电的绝热材料。此外，二氧化硅气凝胶可以用于防火门，以及家用屋顶或地板中以防火。

在一般情况下，由二氧化硅前体，如水玻璃或四乙氧基硅烷(TEOS)制备湿凝胶，且随后，通过除去在湿凝胶的液体组分不破坏其微结构而制备气凝胶。在此情况下，湿凝胶的中空填充有水或醇。因此，在通过随后的干燥过程去除溶剂时，在液相溶剂蒸发到气相时，由于水在气/液界面的高表面张力，发生孔结构的收缩或开裂。其结果是，可能在最终制备的二氧化硅气凝胶中出现比表面积的降低和孔结构的改变。因此，为了维持湿凝胶的孔结构，需要以具有相对低表面张力的有机溶剂代替具有高表面张力的水或醇。此外，干燥的二氧化硅气凝胶在干燥后立刻保持低的导热性，但该热传导率可能会逐渐增加，因为在二氧化硅表面上存在的亲水性硅烷醇基(Si-OH)会吸收空气中的水分。因此，需要将二氧化硅气凝胶的表面改性为疏水的，以便保持低的导热性。

[现有技术文件]

[专利文件]

(专利文件1)韩国专利申请公开第2012-0070948号(公开日2012年7月2日)

发明内容

技术问题

本发明的一个方面提供了一种用于制备疏水性二氧化硅气凝胶的方法，其通过结合使用具有低改性效果但具有良好疏水度的第一表面改性剂和具有低疏水度但具有优异的改性效果的第二表面改性剂，从而通过增加与二氧化硅溶胶的反应性，而更有效地进行表面改性，从而可以高效率地制备具有优异的孔特性和高疏水性以及，如优异的振实密度和比表面积的物理性能的疏水性二氧化硅气凝胶。

本发明的另一方面提供了通过上述方法制备的疏水性二氧化硅气凝胶。

本发明的另一方面提供了包含通过上述方法制备的疏水性二氧化硅气凝胶的垫。

技术方案