[发明专利]含碳化合物的凝胶组合物

说明书

本发明涉及新型凝胶组合物。

凝胶和其制备方法是众所周知的。本文中使用的术语“凝胶”包括气凝胶，干凝胶，水凝胶和现有技术中已知的其它凝胶。术语“气凝胶”由S.S.Kistler的US2188007进行了描述，通常是指已在超临界温度/压力条件下进行干燥的凝胶。凝胶尤其是气凝胶有广泛的应用，它们包括绝热和隔音材料、催化剂支撑体和载体、过滤器、分子筛和电子部件。

堆积密度低的凝胶在许多应用领域中使用时是特别有利的。因为它们的堆积密度低，所以气凝胶已成为选择用于许多应用领域的凝胶。但是，正如上文所说的，气凝胶通常是采用超临界干燥制备的，这就要求使用比较昂贵的工艺设备和条件。

对于某些应用来说，例如吸附剂，更为有利的是使用堆积密度高的凝胶。

本发明提供了一种新型凝胶组合物，它们与至今已知的凝胶相比具有改进的性能特性。本发明的凝胶组合物包含：附着到凝胶组分上的碳组分。碳组分可以选自下列物质：可附着到凝胶组分上的炭黑，碳纤维，活性炭和石墨碳。必要时可以对碳组分进行改性，以使碳组分附着到本发明凝胶组合物的凝胶组分上。优选地，对碳组分进行化学改性。

本发明还涉及新型凝胶组合物，它们包含：

凝胶组分和

附有至少一个有机基团的炭黑产品，有机基团包括：a)至少一个芳基，和b)至少一个离子基团，至少一个可离子化基团，或离子基团和可离子化基团的混合物，其中至少一个有机基团的芳基直接附着到炭黑上。在下面本发明的详细描述部分还涉及了炭黑产品的制备方法，和优选的新型凝胶组合物的实施方案。

本发明还包括一种新型凝胶组合物，它们包含：

凝胶组分和

附有至少一个有机基团的炭黑产品，有机基团包括：a)至少一个C₁-C₁₂烷基，和b)至少一个离子基团，至少一个可离子化基团，或离子基团和可离子化基团的混合物，其中至少一个有机基团的烷基直接附着到炭黑上。在下面本发明的详细描述部分还涉及了炭黑产品的制备方法，和优选的新型凝胶组合物的实施方案。

在本发明凝胶组合物中使用的合适凝胶组分包括金属氧化物凝胶，例如硅胶，二氧化钛凝胶和氧化铝凝胶等；和聚合物凝胶，例如间苯二酚甲醛(R-F)凝胶，蜜胺甲醛(M-F)凝胶和苯酚-糠醛(P-F)凝胶等。优选的凝胶组分是金属氧化物凝胶。

凝胶组合物中碳组分的用量将取决于凝胶组合物的最终用途。在本发明凝胶组合物中碳组分的用量一般为1-99％(重量)。在要求制备堆积密度低的凝胶组合物时，本发明凝胶组合物中的碳组分的用量为1-50％(重量)，优选地为10-20％(重量)。而当要求制备堆积密度高的凝胶组合物时，本发明凝胶组合物中的碳组分的用量为50-99％(重量)，优选地为75-85％(重量)。本文所使用的术语“堆积密度”是指凝胶颗粒重量除以颗粒总体积的值。

本发明的凝胶组合物可以有利地用于各方面，而这些用途对于凝胶组合物的现有技术中那些熟练的技术人员来说已知的。本发明的凝胶组合物特别适用于下列领域，它们包括：

绝缘材料，包括绝热、电绝缘和隔音材料。

特定添加剂，包括平光剂、增稠剂、填料和增强剂。

吸附剂

催化剂支撑体

隔膜

过滤器

辐射检测器

涂料，包括耐热涂料

电介质，包括低K电介质。

在下文本发明的详细描述部分，进一步地详述了本发明的凝胶组合物，其制备方法和其用途。从下面的更为详细的描述中，本发明凝胶组合物的优点对于现有技术中的那些熟练技术人员来说将更为明显。

图1是在实施例5中制备的由庚烷干燥的凝胶组合物的断裂面的扫描电子显微镜(SEM)图。

图2是在实施例8中制备的由庚烷干燥的凝胶组合物的断裂面的SEM图。

图3是在实施例14中制备的由庚烷干燥的凝胶组合物的断裂面的SEM图。

图4是在实施例18中制备的由庚烷干燥的凝胶组合物的断裂面的SEM图。

图5是在实施例19中制备的由庚烷干燥的凝胶组合物的断裂面的SEM图。

图6是在实施例20中制备的由庚烷干燥的凝胶组合物的断裂面的SEM图。

图7是在实施例21中制备的由庚烷干燥的凝胶组合物的断裂面的SEM图。

图8是在实施例22中制备的由庚烷干燥的凝胶组合物的断裂面的SEM图。

如上所述，本发明的凝胶组合物包含：附着到凝胶组分上的碳组分。所附的扫描电子显微镜图示出了附着到凝胶组分上的特定碳组分。

图1是不包含碳组分的凝胶组合物的断裂面的SEM。