[发明专利]改良的疏水性气凝胶材料

说明书

本发明是提供一种改良的疏水性气凝胶材料，其耐用且易于处理，其在水环境中具有良好性能，且其亦具有良好的燃烧及自热性质。本发明亦提供一种制备气凝胶组成物的方法，此气凝胶组成物耐用且易于处理，其在水环境中具有良好性能，且其亦具有良好的燃烧及自热性质。本发明进一步提供一种改良气凝胶组成物的疏水性，吸水率，燃烧热，或热分解温度开端的方法。

本发明是中国专利申请号为201580053603.0，发明名称为“改良的疏水性气凝胶材料”，国际申请日为2015年10月2日的进入中国的PCT专利申请的分案申请。

相关申请案的交叉参考

本申请主张2014年10月3日提交的美国临时申请案第62/059,555号；2015年2月20日提交的美国临时申请案62/118,864号；及2015年9月25日提交的美国临时申请案第62/232,945号的优先权；所述申请案的内容以引用的方式并入本文中，以任何术语的定义于本申请的控制中。

背景技术

低密度气凝胶材料广泛地被视为是可采用的最佳固体绝缘体。气凝胶作为绝缘体主要是因为使传导性(低结构密度导致穿过固体骨架的能量转移的弯路)，对流(大的孔体积及非常小的孔尺寸导致最小对流)，以及辐射(IR吸收或散射掺杂剂可轻易地分散遍及气凝胶基质)达到最小。气凝胶可使用于广大的应用范围，包含：加热和冷却绝缘，隔音，介电质，航空，能量贮存和生产，以及过滤。再者，气凝胶材料显示许多其他令人关注的声学，光学，机械，及化学性质，使其可大量地使用于各种绝缘及非绝缘应用。

发明内容

在一总体方面，本发明可提供一种气凝胶组成物，其耐用且易于处理，其在水环境中具有良好性能，且其亦具有良好的燃烧及自热性质。在某些实施例中，本发明提供一种气凝胶组成物，其是一种可挠曲，有弹性，且自支撑的强化气凝胶组成物，其在水环境中具有良好性能，且其亦具有良好的燃烧及自热性质。

在另一总体方面，本发明可提供一种包括二氧化硅为主的骨架的气凝胶组成物，其具有下述性质：a)0.60g/cm³或更小的密度；b)50mW/m^*K或更小的导热率；以及c)40wt％或更小的吸水率在某些实施例中，本发明的气凝胶组成物具有717cal/g或更小的燃烧热。在某些实施例中，本发明的气凝胶组成物具有300℃至700℃之间的疏水性有机材料的热分解温度发端。在某些实施例中，本发明的气凝胶组成物具有0.50g/cm³或更小，0.40g/cm³或更小，0.30g/cm³或更小，0.25g/cm³或更小，或者0.20g/cm³或更小的密度。在某些实施例中，本发明的气凝胶组成物具有45mW/M^*K或更小，40mW/M^*K或更小，35mW/M^*K或更小，30mW/M^*K或更小，25mW/M^*K或更小，20mW/M^*K或更小的导热率，或者5mW/M^*K至50mW/M^*K之间的导热率。在某些实施例中，本发明的气凝胶组成物具有35wt％或更小，30wt％或更小，25wt％或更小，20wt％或更小，15wt％或更小，或者10wt％或更小的吸水率。在某些实施例中，本发明的气凝胶组成物具有650cal/g或更小，600cal/g或更小，550cal/g或更小，500cal/g或更小，450cal/g或更小，400cal/g或更小的燃烧热，或者150cal/g至717cal/g之间的燃烧热。在某些实施例中，本发明的气凝胶组成物具有400℃或更高，450℃或更高，475℃或更高，500℃或更高，525℃或更高，550℃或更高，575℃或更高，600℃或更高的疏水性有机材料的热分解温度发端，或者400℃至700℃之间的疏水性有机材料的热分解温度发端。在优选实施例中，本发明的气凝胶组成物具有下述性质：a)0.40g/cm³或更小的密度；b)40mW/M^*K或更小的导热率；c)40wt％或更小的吸水率；以及d)140cal/g至600cal/g之间的燃烧热。在某些实施例中，本发明的气凝胶组成物具有525℃至700℃的热分解温度发端。在某些实施例中，本发明的气凝胶组成物具有约0.01至0.5之间的T^1-2：T³二氧化硅物种之比值以及/或约0.1至1.5之间的Q^2-3：Q⁴二氧化硅物种之比值。在某些实施例中，本发明的气凝胶组成物为强化气凝胶组成物，纤维强化气凝胶组成物，或气凝胶毛毯组成物。在某些实施例中，本发明的气凝胶组成物具有约1wt％至约30wt％之间，约1wt％至约25wt％之间，约1wt％至约20wt％之间，约1wt％至约15wt％之间，约1wt％至约10wt％之间，或约1wt％至约5wt％之间的疏水性有机含量。