CN107438588B - 含二氧化硅气凝胶的毡及其制备方法 - Google Patents

含二氧化硅气凝胶的毡及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种含二氧化硅气凝胶的毡及其制备方法，所述含二氧化硅气凝胶的毡包括：用于毡的基底；以及二氧化硅气凝胶和遮光剂，该二氧化硅气凝胶和遮光剂位于所述用于毡的基底的表面上和内部的至少一个位置，其中，所述遮光剂是第一微粒的无机粒子聚集而成的第二微粒，并且每1μm3的单位体积包含1至5个所述无机粒子。通过包含经过蚀刻而具有优异的分散性和较高的表面活性的遮光剂，根据本公开的含二氧化硅气凝胶的毡能够表现出阻燃性以及优异的隔热性能，特别是在较高温度下的优异的隔热性能。

Description

含二氧化硅气凝胶的毡及其制备方法
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年9月10日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2015-0128547和于2016年3月28日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0036566的优先权和权益，这两项申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本公开涉及一种具有阻燃性以及优异的隔热性能的含二氧化硅气凝胶的毡及其制备方法。
背景技术
随着近来工业技术的现代化，对具有优异的隔热性能的气凝胶的兴趣已经增长。至今已经开发的气凝胶包括：有机气凝胶，如间苯二酚-甲醛或三聚氰胺-甲醛气凝胶粒子；以及无机气凝胶，包括金属氧化物如二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)，或者碳(C)气凝胶。
在这些气凝胶中，二氧化硅气凝胶是具有较高的孔隙率和比表面积以及较低的热导率的高度多孔材料，有望用于诸如隔热材料、催化剂、吸音材料或半导体电路的层间绝缘材料的多种领域。尽管由于复杂的制备工艺、较低的机械强度等，商业化速度非常低，但是由于不断的研究，包括隔热材料的市场扩张速度逐步提高。
二氧化硅气凝胶由于其多孔结构而具有较低的机械强度，并且通常与诸如玻璃纤维、陶瓷纤维或聚合物纤维的基底复合，以气凝胶毡或气凝胶片的形式商业化。
然而，气凝胶粉末较弱地附着于用于毡的基底纤维上，因此，在操作过程中容易脱落，由于重粉末飞扬，环境污染程度严重。此外，气凝胶本身的密度和机械强度非常低，难以将气凝胶以片或板的形式商业化。
同时，为了使作为隔热材料，特别地，在制备含二氧化硅气凝胶的毡时用于较高温度的隔热材料的效果最大化，已经使用在较高温度下对红外(IR)区域的波长具有吸收性的遮光剂。
然而，现有的遮光剂具有较大的粒子尺寸，这引起较低的分散性以及快速沉淀的问题。鉴于上述情况，已经提出使用各种类型的分散剂来提高遮光剂在合成反应体系中的分散性的方法，然而，分散剂主要由有机物质组成，具有使最终制备的包含二氧化硅气凝胶的毡的阻燃性降低并且产生尘粒的问题。
另外，现有遮光剂的粒子本身具有较低的表面活性，不容易与二氧化硅前体化学结合。因此，制得的毡中的遮光剂的含量显著低，通过使用遮光剂而得到的隔热性能的改善效果不高。
发明内容
技术问题
本公开旨在提供一种具有阻燃性以及优异的隔热性能的含二氧化硅气凝胶的毡及其制备方法。
本公开还旨在提供一种使用所述包含二氧化硅气凝胶的毡制备的绝缘材料。
本公开还旨在提供一种含遮光剂的分散液，该分散液用于制备所述包含二氧化硅气凝胶的毡。
技术方案
鉴于上述内容而做出本公开，本公开的一个实施方案提供一种含二氧化硅气凝胶的毡，包括：用于毡的基底；以及二氧化硅气凝胶和遮光剂，该二氧化硅气凝胶和遮光剂位于所述用于毡的基底的表面上和内部的至少一个位置，其中，所述遮光剂是第一微粒(first particulate)的无机粒子聚集而成的第二微粒(second particulate)，并且每1μm3的单位体积包含1至5个无机粒子。
本公开的另一实施方案提供一种含二氧化硅气凝胶的毡的制备方法，该制备方法包括：将无机粒子分散在碱性水溶液中并且对粒子进行蚀刻，然后向其中添加水，制备含遮光剂的分散液；将所述含遮光剂的分散液与含二氧化硅前体的溶液混合，制备用于形成二氧化硅气凝胶的含遮光剂的组合物；向所述用于形成二氧化硅气凝胶的含遮光剂的组合物中添加碱催化剂和亲水性极性有机溶剂，然后向其中添加用于形成毡的基底，并使所得物凝胶化，制备遮光剂-硅胶-基底复合物；以及对所述遮光剂-硅胶-基底复合物进行表面疏水化，然后干燥所得物。
本公开的另一实施方案提供一种使用所述包含二氧化硅气凝胶的毡制备的隔热材料。
本公开的又一实施方案提供一种包含遮光剂和水的含遮光剂的分散液，其中，所述遮光剂在水中的平均电动电位(zeta电位)为-10mV至-60mV。
有益效果
通过包含经过化学蚀刻而具有优异的分散性、分散稳定性和较高的表面活性的遮光剂，根据本公开的含二氧化硅气凝胶的毡能够表现出阻燃性以及优异的隔热性能，特别是在较高温度下的优异的隔热性能。
附图说明
本说明书所附的下面的附图示出了本公开的优选实施方案，并且与上面描述的本公开的内容一起用于进一步说明本公开的技术概念，因此，本公开不应理解为局限于附图中所提供的描述。
图1是观察在实施例1中制备的遮光剂的透射电镜(TEM)照片；
图2是观察在比较例1中制备的遮光剂的TEM照片；
图3是观察在实施例1中制备的含二氧化硅气凝胶的毡的TEM照片；
图4是观察在比较例1中制备的含二氧化硅气凝胶的毡的TEM照片；
图5是观察遮光剂的平均粒径和平均zeta电位随着制备遮光剂时的KOH含量的变化的图；
图6是观察在试验例2中，遮光剂的粒度分布随着蚀刻的变化的图；
图7是观察在实施例1和比较例1中制备的用于形成二氧化硅气凝胶的含遮光剂的组合物的分散性随着时间的变化的照片(在图7中，a)是在制备之后即刻，b)是静置1小时之后，c)是静置3小时之后)。
具体实施方式
下文中，将更详细地描述本公开以说明本公开。
在本说明书和权利要求书中所使用的术语或词语不能理解为局限于常规的或字典的含义，而是应当基于发明人可以适当地定义术语的含义以便以尽可能最好的方式说明他们自己的发明的原则，理解为与本公开的技术思想相一致的含义和概念。
当使用本公开中的遮光剂制备含二氧化硅气凝胶的毡时，通过化学蚀刻，遮光剂的表面活性提高，同时其粒径降低，因此，当在不使用分散剂的情况下，通过提高遮光剂在反应体系中的分散性和分散稳定性，同时提高表面活性来制备毡时，可以提高毡的隔热性能，特别是在较高温度下的隔热性能，以及阻燃性。
换言之，根据本公开的一个实施方案的含二氧化硅气凝胶的毡包括：用于毡的基底；以及二氧化硅气凝胶和遮光剂，该二氧化硅气凝胶和遮光剂位于所述用于毡的基底的表面上和内部的至少一个位置，其中，所述遮光剂是第一微粒的无机粒子聚集而成的第二微粒，并且每1μm3的单位体积包含1至5个无机粒子。
在本公开中，“第一粒子(first particle)”或“第一微粒(first particulate)”指由单个粒子形成，“第二粒子(secondparticle)”或“第二微粒(second particulate)”指由两个以上第一粒子通过物理和/或化学结合而聚集形成的相对较大的粒子形式的结构。
另外，在本公开中，每单位体积的无机粒子的数目是平均值。
具体地，在包含二氧化硅气凝胶的毡中，通过使用强碱对无机粒子进行化学蚀刻来制备遮光剂。此处，粒子尺寸和表面上的zeta电位可以通过控制用于蚀刻的碱的浓度以及蚀刻工艺的时间来调节，在本公开中，控制蚀刻工艺，以便在制备包含二氧化硅气凝胶的毡时得到优异的分散性和分散稳定性，结果，与本领域中使用的遮光剂相比，本公开中使用的遮光剂具有更小的均匀的粒子。此外，由于遮光剂较高的表面活性，二氧化硅气凝胶和用于毡的基底得到优异的结合力。
具体地，根据本公开的一个实施方案的含二氧化硅气凝胶的毡的制备在亲水条件下(例如，使用水)进行。当在这种亲水性条件下无机粒子尺寸过大时，由于无机粒子本身的密度，容易发生沉淀。此外，无机粒子表面上的zeta电位值高，不管其值是正还是负，则表示许多官能团分布在粒子表面上，结果，可以得到更优异的分散性。如上所述，当通过控制无机粒子尺寸和表面zeta电位以使无机粒子均匀分散时，可以均匀地且更有效地发生诸如与二氧化硅前体的缩合反应的反应。
更具体地，遮光剂在分散介质水中的平均zeta电位可以为-10mV至-60mV。
在本公开中，“zeta电位”是表示浮在液体内部的胶体粒子的表面电荷量的程度的指标。当从外部向胶体施加电场时，胶体粒子沿着与其表面电位符号相反的方向移动，此处，鉴于所施加的电场的强度和流体动力效应(溶剂粘度、介电常数等)而计算粒子移动速率的值为zeta电位。换言之，随着zeta电位的绝对值增加，粒子之间的排斥力变得更强，从而提高分散程度和分散稳定性，相反，当zeta电位接近0时，粒子容易聚集。
包含在本公开的含二氧化硅气凝胶的毡中的遮光剂由于蚀刻工艺在表面上包含多种表面官能团，特别是缩合反应性官能团，从而表现出上述范围内的平均zeta电位。遮光剂的平均zeta电位可以通过控制蚀刻过程中的强碱浓度和蚀刻时间来调节，利用平均zeta电位在上述范围内的遮光剂，可以在制备毡的反应体系中表现出优异的分散性和分散稳定性。结果，当制备毡时，在毡的表面上以及内部得到较高含量的均匀分散，并且在整个毡上可以表现出优异的IR吸收性，并且得到显著改善的隔热性能。当考虑通过控制遮光剂的zeta电位而得到的改善效果的显著性时，遮光剂在水中的平均zeta电位可以更具体地为-30mV至-60mV，甚至更具体为-50mV至-60mV。
另外，如上所述，通过在制备过程中利用强碱处理在粒子表面上形成反应性官能团，遮光剂可以具有较高的反应活性。具体地，形成遮光剂的无机粒子在该粒子表面上包含能够容易地与二氧化硅前体进行缩合反应的缩合反应性官能团。具体地，缩合反应性官能团可以是羟基(-OH)、烷氧基(-ROH)、羧基(-COOH)、酯基(-COOR)等，可以包含它们中的任意一种或两种以上。此处，烷氧基和酯基中的R各自独立地是烃基，如具有1至20个碳原子的烷基、具有3至20个碳原子的环烷基、具有6至20个碳原子的芳基、具有7至20个碳原子的芳基烷基或具有7至20个碳原子的烷基芳基。
通过在无机粒子表面上形成的缩合反应性官能团，容易发生与二氧化硅前体的缩合反应，从而引起化学结合，并且在最终制备的包含二氧化硅气凝胶的毡中，可以得到二氧化硅气凝胶与用于毡的基底的优异的结合力，结果，遮光剂在毡中的含量提高，毡的真密度增加，并且毡的隔热性能会更强。
另外，与现有的遮光剂相比，所述遮光剂通过化学蚀刻工艺可以具有更简单的结构和更小的粒径。
遮光剂通常是单元组件，并且具有由第一微粒的多个无机粒子聚集和结构化而成的第二微粒。遮光剂的结构可以由单位体积所包含的单元组件的粒子数或每单位体积的重量定义，它与粒径一起密切影响遮光剂的性能。当遮光剂的结构发展(develop)时，表面积减小，当所述结构较少发展时，单元组件的密度增加，单元组件之间的距离减小，从而需要较强的分散能。
在本公开中所使用的遮光剂中，这种结构化经过蚀刻工艺而破坏，结果，与现有的遮光剂相比，每单位体积的单元组件的粒子数减少，引起简单的结构化。具体地，本公开中所使用的遮光剂在每1μm3的单位体积中包含1至5，更具体地，2至5，甚至更具体地，3至5个无机粒子。
另外，在满足上述结构化条件的条件下，遮光剂的平均粒径(D50)可以为300nm至1600nm。
遮光剂的平均粒径小于300nm由于粒子聚集而引起对分散性下降的担忧，平均粒径大于1600nm会引起对其自身的分散性下降的担忧。当考虑到通过控制遮光剂的平均粒径引起的分散性和分散稳定性改善效果时，遮光剂的平均粒径(D50)可以为300nm至600nm。
在本公开中，遮光剂的平均粒径(D50)可以定义为基于粒径分布中的50％的粒径。在本公开中，遮光剂的平均粒径(D50)可以，例如，用采用扫描电镜(SEM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)等的电子显微镜观察来测量，或者使用激光衍射方法测量。更具体地，当使用激光衍射方法测量时，将遮光剂分散在分散介质中，然后加入到市售的激光衍射粒度测量仪(例如，Microtrac MT 3000)中，以60W的输出功率照射约28kHz的超声波之后，可以计算在测量仪器中基于粒径分布中的50％的平均粒径(D50)。
另外，在满足上述每单位体积的第一粒子的数量和遮光剂的平均粒子尺寸的范围的条件下，形成遮光剂的第一微粒的无机粒子的平均粒径(D50)可以为50nm至1000nm。第一粒子的平均粒径小于50nm由于粒子之间的聚集引起对分散性下降的担忧，第一粒子的平均粒径大于1000nm由于较低的粒子表面活性引起对与二氧化硅网络的反应性下降的担忧。更具体地，第一微粒的无机粒子的平均粒径可以为100nm至300nm。
同时，在本公开中，如上面所定义，第一微粒的无机粒子的平均粒径(D50)可以定义为基于粒径分布中的50％的粒径，并且在用电子显微镜如TEM观察无机粒子之后，可以从结果计算平均粒径。
通过上述蚀刻工艺，第一微粒的无机粒子可以包含在第一粒子表面上形成同时使形成第二微粒的结构简化的凹凸(unevenness)。第一粒子表面上的凹凸可以使用常规的粒子表面观察方法来确认，具体地，可以通过扫描电镜等观察。
另外，遮光剂包含无机粒子，因此，可以提高含二氧化硅气凝胶的隔热材料的阻燃性。
无机粒子的具体实例可以包括：金属氧化物，如二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)或氧化铁；金属碳化物，如碳化铍(Be2C)、碳化钛(TiC)或碳化硅(SiC)；金属氮化物，如氮化钒(VN)、氮化钛(TiN)、氮化钼(Mo2N)、氮化钨(WN)、氮化铌(NbN)、氮化钛(TiN)或氮化硼(BN)；金属氢氧化物，如氢氧化镁(Mg(OH)2)或氢氧化铝(Al(OH)3)；金属盐，如碳酸钙(CaCO3)；硅酸盐化合物，如硅酸三钙(Ca3SiO5)、硅酸二钙(Ca2SiO4)或偏硅酸钙(CaSiO3)；石墨，如天然石墨或人造石墨；碳基材料，如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽黑、炉黑、灯黑、热炭黑或碳纤维；陶瓷粒子，如氧化钇稳定氧化锆(YSZ)、氧化钙稳定氧化锆(CSZ)、氧化钪稳定氧化锆(SSZ)或镍-氧化钇稳定氧化锆金属陶瓷(Ni-YSZ金属陶瓷)；含有金属如铁或锰的颜料，可以使用它们中的任意一种或两种以上的混合物。
根据包含二氧化硅气凝胶的毡的用途，无机粒子可以在上面举例的无机粒子中适当地选择和使用。
具体地，在使用温度范围为0℃至600℃且最高可用温度为650℃的用于较高温度的毡中，可以使用金属氧化物，如二氧化钛或氧化铁；金属氢氧化物，如氢氧化铝(Al(OH)3)；含有铁和锰的颜料等作为无机粒子，更具体地，可以使用在较高温度下表现出优异的IR波长吸收性的二氧化钛(TiO2)。所述TiO2可以具有金红石型晶体结构、锐钛矿型晶体结构或它们的混晶结构，其中，可以具有IR吸收性更优异的金红石型晶体结构。
在使用温度范围为-200℃至150℃且最低可用温度为-200℃、最高可用温度为200℃的用于较低温度的毡中，可以使用金属氢氧化物，如氢氧化镁(Mg(OH)2)或氢氧化铝(Al(OH)3)作为无机粒子，更具体地，可以使用氢氧化镁。
在使用温度范围为-50℃至200℃且最高可用温度为200℃的用于室温的毡中，可以使用石墨、碳基材料、硅酸盐化合物或它们的混合物作为无机粒子。
相对于包含二氧化硅气凝胶的毡的总重量，遮光剂的含量可以为10重量％至70重量％。当遮光剂的含量小于10重量％时，使用遮光剂得到的效果不显著，所述含量大于70重量％会引起对作为绝缘材料的性能下降的担忧。
同时，在根据本公开的一个实施方案的含二氧化硅气凝胶的毡中，二氧化硅气凝胶是包含多个微孔的微粒状多孔结构，并且通过纳米尺度的第一粒子，具体地，平均粒径(D50)为100nm以下，更具体为10nm至50nm的第一粒子的结合，可以具有形成网眼型簇的微结构，即，三维网状结构。
在二氧化硅气凝胶的这种多孔结构中，孔的尺寸和密度可以通过控制制备过程中的条件来调节。具体地，二氧化硅气凝胶的孔隙率可以为90％以上，振实密度可以为0.04g/cm3至0.5g/cm3。此外，平均孔径可以为20nm以下或5nm至15nm。
在本公开中，二氧化硅气凝胶的振实密度可以使用振实密度测量仪(TAP-2S,Logan Instruments Co.)测量，平均孔径和孔隙率可以使用Micrometrics的ASAP 2010仪器，测量随着分压(0.11<p/po<1)而变化的氮的吸附/解吸量。
另外，二氧化硅气凝胶优选具有容易渗入或附着于制备毡时所使用的用于毡的基底的孔隙中的平均粒径或比表面积。具体地，二氧化硅气凝胶的比表面积可以为700m2/g以上，更具体地为700m2/g至1000m2/g。当同时满足比表面积条件和振实密度时，由于孔隙所占的体积，可以得到较低的热导率和提高的隔热性的效果。此外，二氧化硅气凝胶的平均粒径(D50)可以为10μm至80μm，更具体地为10μm至20μm。
在本公开中，二氧化硅气凝胶的比表面积可以使用Micrometrics的ASAP2010仪器，测量随着分压(0.11<p/po<1)而变化的氮的吸附/解吸量。此外，平均粒径(D50)可以定义为基于粒径分布中的50％的粒径，此处，二氧化硅气凝胶的平均粒径可以使用激光衍射方法测量，更具体地，将疏水性二氧化硅气凝胶分散在溶剂中，然后加入到市售的激光衍射粒径测量仪(例如，Microtrac MT 3000)中，在以60W的输出功率照射约28kHz的超声波之后，可以计算在测量仪器中基于粒径分布中的50％的平均粒径(D50)。
在制备毡时，具有比用于毡的基底的热导率更低的热导率的疏水性气凝胶可以提高隔热效果。具体地，二氧化硅气凝胶的热导率可以为20mW/mK以下。
另外，二氧化硅气凝胶被表面疏水化。
二氧化硅气凝胶在刚刚制备之后通常保持较低的热导率，然而，由于存在于二氧化硅表面上的疏水性硅烷醇基(Si-OH)吸收空气中的水分，因此热导率逐渐提高。因此，为了保持较低的热导率，二氧化硅气凝胶表面需要被改性为疏水性。在常规的疏水性气凝胶中，疏水性或疏水性程度可以定义为疏水性气凝胶中包含的碳的含量，在本公开中，在室温(23±5℃)下，相对于二氧化硅气凝胶的总重量，二氧化硅气凝胶的碳含量可以具体地为8重量％以上或8.5重量％至12重量％。
相对于包含二氧化硅气凝胶的毡的总重量，这种二氧化硅气凝胶的含量可以为20重量％至80重量％。随着毡中的二氧化硅气凝胶含量的增加，隔热性能提高，然而，当所述含量大于80重量％时，由于二氧化硅气凝胶本身较低的强度和粘合性，因此，在随后制备毡时，强度和粘合性会降低。此外，当毡中的二氧化硅气凝胶含量过低，具体地，小于20重量％时，隔热性能会下降。
同时，在包含二氧化硅气凝胶的毡中，用于毡的基底可以是纤维、薄膜、片材、网、织物、多孔体、泡沫体、无纺布或它们的两层以上的层压体。此外，根据用途，基底的表面可以具有在其上形成的微凹凸，或者可以被图案化。更具体地，用于毡的基底可以是织物，该织物通过包括空间或孔使得疏水性气凝胶容易插入用于毡的基底，可以进一步改善隔热性能。
具体地，用于毡的基底可以是聚酰胺、聚苯并咪唑、聚芳酰胺、丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚酯、聚醚醚酮(PEEK)、聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丙烯、它们的共聚物等)、纤维素、碳、棉布、羊毛、大麻、无纺布、玻璃纤维、陶瓷棉等，但是不限于此。更具体地，所述基底可以包括选自玻璃纤维、聚乙烯和聚酯中的任意一种或两种以上。
另外，用于毡的基底可以具有较低的热导率，具体地，热导率为20mW/mk以下，更具体地为15mW/mk至20mW/mk。
用于毡的基底可以被表面疏水化，因此，还可以包含在用于毡的基底的至少一个表面上的表面疏水化层。
对用于毡的基底的疏水化可以使用常规的方法进行，具体地，可以使用包含疏水官能团，如链状烃基、芳香族烃基、卤代烷基、有机硅化合物、烷基、乙烯基、烯丙基、芳基或苯基的化合物对用于毡的基底进行表面处理来进行。
用于毡的基底优选具有较低的密度，具体地，当基底是织物时，形成织物的纤维的平均纤维直径可以为10μm至30μm。具有这样较低的密度有助于将二氧化硅气凝胶和遮光剂导入用于毡的基底，增加二氧化硅气凝胶和遮光剂的含量，从而提高隔热性能，除此之外，可以提高最终制备的含二氧化硅气凝胶的毡的柔韧性。
另外，还可以在部分或全部的用于毡的基底上形成功能层，如用于提高隔热性能的热反射层，或者能够通过表面保护来提高寿命特性的表面保护层。
作为一个实例，热反射层包含能够反射或阻挡红外线辐射的化合物，具体地，可以包含碳黑、碳纤维、二氧化钛、金属(铝、不锈钢、铜/锌合金、铜/铬合金等)、非金属、纤维、颜料等。表面保护层可以包含高度耐热性的防水透气材料，如聚四氟乙烯。
功能层的层压可以通过在隔热毡的至少一个表面上直接形成功能层，或者设置功能层然后使其层压来进行。层压过程可以使用常规的方法如热处理或热轧处理来进行。
具有这种组成和结构的根据本公开的一个实施方案的含二氧化硅气凝胶的毡可以使用如下方法制备，所述方法包括：将无机粒子分散在碱性水溶液中并且对该粒子进行蚀刻，然后向其中添加水，制备含遮光剂的分散液(步骤1)；将所述含遮光剂的分散液与二氧化硅前体混合，制备用于形成二氧化硅气凝胶的含遮光剂的组合物(步骤2)；向所述用于形成二氧化硅气凝胶的含遮光剂的组合物中添加碱催化剂和极性有机溶剂，然后向其中添加用于毡的基底，并使所得物凝胶化，制备遮光剂-硅胶-基底复合物(步骤3)；以及对所述遮光剂-硅胶-基底复合物进行表面疏水化，然后干燥所得物(步骤4)。因此，本公开的另一实施方案提供一种包含二氧化硅气凝胶的毡的制备方法。
下文中，将描述各个步骤。根据本公开的一个实施方案的用于制备含二氧化硅气凝胶的毡的步骤1是制备含遮光剂的分散液的步骤。
具体地，含遮光剂的分散液可以通过将无机粒子分散在碱性水溶液中并且对该粒子进行蚀刻，然后向得到的蚀刻后的无机粒子中添加水来制备。此处，无机粒子发生化学蚀刻反应，并且无机粒子如上面所描述。
强碱仅使无机粒子发生化学蚀刻，作为能够在制备所述含遮光剂的分散液中所使用的强碱，可以使用具有较高的酸解离常数，具体地，在25℃的条件下的酸解离常数(pKa)为12以上，更具体地为13.5以上，并且水溶液的浓度为0.1M的碱性物质。更具体地，可以使用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡等作为所述强碱，并且可以使用它们中的任意一种或两种以上的混合物。
具体地，碱性水溶液通过将强碱溶解在水中制备，当考虑到蚀刻效率和加工性能时，可以包含浓度为0.1M至10M的强碱。当碱性水溶液的浓度小于0.1M时，由于无机粒子较低的蚀刻效率，不容易制备具有上述物理性能的遮光剂，当所述浓度大于10M时，不容易控制蚀刻反应，并且由于含遮光剂的分散液的pH增加，因而会影响二氧化硅气凝胶的形成。
无机粒子的蚀刻反应可以根据所使用的强碱的浓度和蚀刻工艺的时间来控制。在本公开中，可以适当地确定碱的浓度和时间，以便制备具有上述zeta电位和物理性能(如粒子尺寸)的遮光剂。当使用碱性水溶液时，可以适当地控制蚀刻时间。
蚀刻工艺结束之后，除去蚀刻剂并向其中添加水。此处，水起到在蚀刻中所使用的碱性物质的稀释溶剂的作用，以及在含遮光剂的分散液中无机粒子的分散介质的作用，此外，还可以用作无机粒子的蚀刻效率增强剂。
还可以使用在制备现有的含二氧化硅气凝胶的毡中所使用的醇类溶剂，如脂肪族二醇，然而，这种脂肪族二醇仅起到分散剂的作用，其通过简单地表面涂布至无机粒子表面上，使得无机粒子表面亲水，从而提高无机粒子的分散性，并且由于不容易发生电离，因此，没有提供改善无机粒子的蚀刻效率的效果。相反，本公开中使用的水容易电离，因此，强碱对无机粒子的蚀刻效率会提高，结果，容易控制无机粒子的尺寸。水还提高无机粒子的表面活性，并且能够提高与二氧化硅前体的缩合反应效率。
此处，水的用量可以为使得分散液中的遮光剂含量为0.1g/100ml至3g/100ml，更具体地为0.4g/100ml至2g/100ml。
另外，当制备含遮光剂的分散液时，还可以进行将无机粒子均匀分散在水溶液中的分散过程，此处，分散过程可以使用常规的分散方法如搅拌来进行。
根据本公开的一个实施方案的用于制备含二氧化硅气凝胶的毡的步骤2是通过将在步骤1中制备的含遮光剂的分散液与二氧化硅前体混合，来制备用于形成二氧化硅气凝胶的含遮光剂的组合物的步骤。
二氧化硅前体可以具体地是硅醇盐(silica alkoxide)或水玻璃。二氧化硅前体可以以溶解在溶剂中的液态添加。
水玻璃可以使用稀溶液，该稀溶液通过向水玻璃中添加水，具体地是蒸馏水，并使所得物混合来制备。在水玻璃溶液中，对水玻璃没有特别地限制，但是，具体地，可以含有28重量％至35重量％的二氧化硅(SiO2)，通过向水玻璃中添加水而稀释的稀释后的水玻璃溶液可以含有0.1重量％至30重量％的二氧化硅。
另外，溶剂可以是能够溶解二氧化硅前体的溶剂，具体地是水或极性有机溶剂，并且可以包括它们中的任意一种或两种以上的混合物。极性有机溶剂可以是醇，如乙醇。
考虑到在最终制备的毡中的遮光剂和二氧化硅气凝胶的含量，含遮光剂的分散液和含前体的溶液可以以适当的混合比例混合，并且毡中的遮光剂和二氧化硅气凝胶的含量如上面所描述。
作为上述过程的结果，可以形成用于形成二氧化硅气凝胶的含遮光剂的组合物。
根据本公开的一个实施方案的用于制备含二氧化硅气凝胶的毡的步骤3是通过向所述用于形成二氧化硅气凝胶的含遮光剂的组合物中添加碱催化剂和极性有机溶剂，然后向其中添加用于毡的基底，并使所得物凝胶化，来制备遮光剂-硅胶-基底复合物的步骤。
碱催化剂通过提高反应体系，即用于形成二氧化硅气凝胶的含遮光剂的组合物中的pH而起到促进凝胶化的作用，具体地，可以是氨等。
极性有机溶剂与二氧化硅前体可以具有优异的可混合性，之后，在凝胶化过程中可以均匀地存在于凝胶中。结果，在随后制备遮光剂-硅胶-基底复合物时，可以不包括溶剂置换步骤。
具体地，极性有机溶剂可以是醇类溶剂，醇类溶剂的具体实例可以包括：伯醇，如甲醇、乙醇、异丙醇或丁醇；或多元醇，如甘油、乙二醇、丙二醇、二甘醇、二丙二醇和山梨糖醇，并且可以使用它们中的任意一种或两种以上的混合物。当考虑与其它物质的可混合性以及在硅胶中的均匀分散性时，醇类化合物可以是它们中具有1至8个碳原子的醇。当一起考虑在随后进行的对二氧化硅表面的改性反应的效率以及上述效果时，醇类化合物可以是具有1至4个碳原子的直链醇，如甲醇、乙醇、丙醇或正丁醇，所述化合物可以以一种类型单独使用，或者以两种以上类型的混合物使用。还更具体地，醇类化合物可以是甲醇、乙醇或它们的混合物。
碱催化剂和极性有机溶剂可以分别添加，或者以碱催化剂溶解在极性有机溶剂中的溶液状态添加。此处，相对于1重量份的二氧化硅，极性有机溶剂的用量可以为5重量份至20重量份，更具体地为5重量份至16重量份，甚至更具体地为7重量份至10重量份。此外，碱催化剂和含碱催化剂的溶液的添加量可以为使得用于形成二氧化硅气凝胶的含遮光剂的组合物的pH为8至14，更具体地为8至9。
将这种碱催化剂和极性有机溶剂添加到用于形成二氧化硅气凝胶的含遮光剂的组合物中以制备混合溶液，并将用于毡的基底浸入或浇注在制得的混合溶液中以引起凝胶化，结果，制得遮光剂-硅胶-基底复合物。此处，用于毡的基底可以与上面描述的相同。
接下来，根据本公开的一个实施方案的用于制备含二氧化硅气凝胶的毡的步骤4是通过对在步骤3中制备的遮光剂-硅胶-基底复合物进行表面疏水化，然后干燥所得物，来制备含二氧化硅气凝胶的毡的步骤。
此处，在疏水化的表面改性之前，还可以选择性地进行老化工艺。
老化工艺是通过将遮光剂-硅胶-基底复合物静置在适当的温度下来完全完成化学变化的过程，通过遮光剂-硅胶-基底复合物的老化工艺，可以使硅胶内部的网络结构增强。此外，在老化过程中，硅胶内的水分可以被极性有机溶剂置换，结果，在下面的干燥过程中，可以防止由硅胶内的水分蒸发而引起的硅胶内的孔结构变形和减少。
具体地，老化工艺可以通过在25℃至80℃，更具体地为50℃至80℃的温度下，将遮光剂-硅胶-基底复合物保持在水、极性有机溶剂或它们的混合溶剂中来进行。此处，极性有机溶剂的类型与上面描述的相同。然而，水、极性有机溶剂或它们的混合溶剂的用量可以相当于遮光剂-硅胶-基底复合物的体积的1至3倍的体积。
此处，还可以添加碱来促进反应。碱可以与上面描述的相同，并且可以与待添加的极性有机溶剂混合。具体地，相对于100重量份的在老化过程中添加的溶剂，碱的添加量可以为20重量份以下，更具体地为1重量份至15重量份。
可以进行老化工艺直到遮光剂-硅胶-基底复合物中的化学变化完成，具体地，可以进行1小时至6小时或1小时至2小时。
同时，疏水化的表面改性可以使用诸如硅烷类化合物(例如，二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、二甲基二氯硅烷、3-氨丙基-三乙氧基硅烷等)、硅氧烷类化合物(例如，聚二甲基硅氧烷、聚二乙基硅氧烷、八甲基环四硅氧烷等)、硅醇类化合物(例如，三甲基硅醇、三乙基硅醇、三苯基硅醇、叔丁基二甲基硅醇等)或硅氮烷类化合物(例如，1,2-二乙基二硅氮烷、1,1,2,2-四甲基二硅氮烷、1,1,3,3-四甲基二硅氮烷、1,1,1,2,2,2-六甲基二硅氮烷(HMDS)、1,1,2,2-四乙基二硅氮烷、1,2-二异丙基二硅氮烷等)中的任意一种表面改性剂，或者它们中的两种以上的混合物来进行。
其中，表面改性剂可以是在一个分子中包含两个以上烷基的硅氮烷类化合物，更具体地，可以是下面的化学式1的化合物：
[化学式1]
在化学式1中，R11至R13以及R21至R23各自独立地是氢原子或具有1至8个碳原子的烷基，然而，R11至R13以及R21至R23不同时为氢原子。
当与醇类化合物一起使用时，硅氮烷类表面改性剂会分解，从而生成两分子的烷氧基硅烷类化合物。当通过在一个分子中包含最多三个烷基来使二氧化硅气凝胶表面改性时，生成的烷氧基硅烷类化合物可以进一步提高疏水性程度。因此，用于使二氧化硅气凝胶进行疏水化的表面改性剂的用量可以最小化。
硅氮烷类化合物的具体实例可以包括：二乙基二硅氮烷、四甲基二硅氮烷、六甲基二硅氮烷、四乙基二硅氮烷、二异丙基二硅氮烷等，并且可以使用它们中的任意一种或两种以上的混合物。
其中，为了进一步提高二氧化硅气凝胶的疏水性，硅氮烷类表面改性剂可以是化学式1的硅氮烷类化合物中，包含四个具有1至4个原子的烷基和两个氢原子的四烷基二硅氮烷，或者是包含六个具有1至4个原子的烷基的六烷基二硅氮烷，更具体地，可以是六甲基二硅氮烷(HMDS)或四甲基二硅氮烷。
相对于1重量份的包含在溶胶中的二氧化硅，表面改性剂的用量可以为0.6重量份至2重量份。当表面改性剂含量小于0.6重量份时，最终制备的二氧化硅气凝胶中的疏水性程度较低，并且振实密度会增加，当所述含量大于2重量份时，就添加量而言，振实密度性能和疏水性程度性能的提高效果会不显著。当考虑到由使用表面改性剂而得到的改善效果的显著性时，相对于1重量份的二氧化硅，表面改性剂的用量可以为0.6重量份至1.8重量份或0.6重量份至1.2重量份。
干燥工艺可以具体地通过使用超临界二氧化碳的超临界干燥工艺或常压干燥工艺来进行。
二氧化碳(CO2)在室温和大气压力下是气态，但是，当超过特定温度和较高压力的界限，即所谓的超临界点时，由于不发生蒸发，二氧化碳处于气体和液体无法区分的临界状态，将在这种临界状态中的二氧化碳称为超临界二氧化碳。超临界二氧化碳在分子密度方面接近于液体，由于较低的粘度而具有接近于气体的性能，并且由于扩散较快且热导率较高而具有较高的干燥效率，而且能够缩短干燥工艺时间。
除了使用在步骤2中制备的硅胶-基底复合物之外，超临界干燥工艺可以使用常规的方法进行。具体地，超临界干燥工艺进行溶剂置换过程，其中，将硅胶-基底复合物放置在超临界干燥反应器中，然后用液态的CO2填充反应器，由CO2置换二氧化硅气凝胶中的醇溶剂。之后，以恒定的升温速率，具体地为0.1℃/min至1℃/min的速率，将温度升高至40℃至50℃，然后，通过将压力保持在高于二氧化碳变为超临界状态的压力下，具体地为100巴至150巴的压力下，在二氧化碳的超临界状态中保持预定时间，具体地为20分钟至1小时。通常，二氧化碳在31℃的温度和73.8巴的压力下变为超临界状态。保持在二氧化碳变为超临界状态的特定温度和特定压力下2小时至12小时，更具体地为2小时至6小时之后，可以缓慢地释放压力来结束超临界干燥工艺。
常压干燥工艺可以使用常规的方法进行，例如在常压(1±0.3atm)下自然干燥，选择性地，在上述压力条件下，可以在120℃至180℃下进行1小时以内的热处理。此处，为了防止由制备的毡中的残留溶剂的快速干燥引起的气凝胶结构的收缩，可以用金属箔(如铝箔)包裹毡，干燥工艺可以在戳出多个孔之后进行。
作为上述干燥工艺的结果，可以制备包含具有纳米尺度的孔的多孔二氧化硅气凝胶的毡。
使用这种制备方法制备的含二氧化硅气凝胶的毡通过包含均匀分散在毡中的具有优异的IR吸收性的无机粒子的遮光剂，能够表现出提高的阻燃性以及较低的热导率。因此，所述毡可以用作飞机、船舶、汽车、建筑结构等，以及用于加热和冷却的工厂设备，如各种工业设备或工业炉的管道中的隔热材料、绝热材料或不燃性材料。
另外，本公开的另一实施方案提供一种可用于制备所述包含二氧化硅气凝胶的毡的含遮光剂的分散液。
如上所述，含遮光剂的分散液通过将无机粒子分散在包含强碱的碱性水溶液中并且对该粒子进行蚀刻，然后用水进行纯化来制备，并且作为化学蚀刻的结果，可以包含水和具有上述物理性能的遮光剂。此处，遮光剂的类型和含量以及含遮光剂的分散液的制备方法与上面描述的相同。
下文中，将参照下面的实施例和试验例更详细地描述本公开。然而，下面的实施例和试验例仅用于说明的目的，本公开的范围不局限于这些实施例和试验例。
实施例1
将5g具有金红石型结晶性的TiO2放置在2M的氢氧化钾(KOH)溶液中，将所得物搅拌3小时使TiO2进行蚀刻反应。向得到的蚀刻液中添加240ml的水，将所得物纯化以制备蚀刻后的TiO2分散在水中的含遮光剂的分散液。
通过混合20g的硅醇盐前体和40g的乙醇来制备前体溶液，向该前体溶液中添加5ml的上面制备的含遮光剂的分散液，制备用于形成二氧化硅气凝胶的含遮光剂的组合物。
将0.5ml的氨催化剂稀释在12ml的乙醇中，将溶液添加到用于形成二氧化硅气凝胶的含遮光剂的组合物中，使得组合物的pH变为8至9，将所得物浇注至聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维上，来引起凝胶化。凝胶化结束之后，使用2.0重量％的氨水溶液将所得到的遮光剂-硅胶-基底复合物在50℃下老化70分钟。老化结束之后，利用通过混合4ml的六甲基二硅氮烷(HMDS)和76ml的乙醇而制备的80ml的含表面改性剂的溶液，对得到的遮光剂-硅胶-基底复合物进行12小时疏水化的表面改性。疏水化的表面改性反应结束之后，将由此得到的湿凝胶在常压(1atm)下干燥，制备包含二氧化硅气凝胶和蚀刻后的TiO2遮光剂的毡。
实施例2
除了使用经六甲基二硅氮烷(HMDS)表面疏水化的PET纤维代替聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维之外，以与实施例1相同的方式制备毡。
比较例1
通过混合20g的硅醇盐前体和40g的乙醇制备前体溶液，向该前体溶液中添加5ml的通过将5g的作为遮光剂的具有金红石型结晶性的TiO2分散在240ml的蒸馏水中而制备的分散液，从而制备用于形成二氧化硅气凝胶的含遮光剂的组合物。将0.5ml的氨催化剂稀释在12ml的乙醇中，将溶液添加到用于形成二氧化硅气凝胶的含遮光剂的组合物中，使得组合物的pH变为8至9，将所得物浇注至PET纤维上来引起凝胶化。凝胶化结束之后，使用2.0重量％的氨水溶液将所得到的遮光剂-硅胶-基底复合物在50℃下老化70分钟。老化结束之后，利用通过混合4ml的六甲基二硅氮烷(HMDS)和76ml的乙醇而制备的80ml的含表面改性剂的溶液，对得到的遮光剂-硅胶-基底复合物进行12小时疏水化的表面改性。疏水化的表面改性反应结束之后，将由此得到的湿凝胶在常压(1atm)下干燥，制备包含二氧化硅气凝胶和遮光剂的毡。
试验例1
使用透射电镜观察在实施例1和比较例1中制备的遮光剂。结果分别示于图1和图2中。
作为观察的结果，可以确认，在实施例1中制备的遮光剂中，在单位体积中平均结合有4个第一微粒的无机粒子，然而，在未经蚀刻工艺的比较例1的遮光剂中，在单位体积中结合大约20至30个并且平均为25个第一微粒的无机粒子，其高度结构化。
另外，在实施例1中制备的遮光剂的平均粒径(D50)为320nm，形成遮光剂的第一微粒的无机粒子的平均粒径(D50)为100nm，并且可以确认，在第一微粒的无机粒子的表面上形成微凹凸。
另外，使用研磨装置在6000rpm的条件下将在实施例1和2中制备的毡粉碎，然后使用透射电镜观察。结果示于图3和图4中。
在图3中，a)是观察毡中的气凝胶和遮光剂的复合物的TEM照片，b)观察复合物中的硅(Si)，c)观察其中的钛(Ti)位置。在图4中，a)是观察毡中的气凝胶和遮光剂的TEM照片，b)是观察毡中的硅(Si)分布的照片。
作为观察的结果，可以确认，在实施例1中，由于蚀刻工艺，在遮光剂表面上形成大量的缩合反应性官能团，具体地为羟基，并且由于缩合反应性官能团的增加，与二氧化硅前体的结合力提高，因此，遮光剂被很好地导入气凝胶中。此外，毡中包含的气凝胶彼此连接以形成三维网状结构。
同时，在包含未经蚀刻工艺的遮光剂的比较例1的毡中，遮光剂具有较大的粒子尺寸并且在表面上具有较少的官能团，在研磨过程中容易与气凝胶分离。结果，在TEM观察的过程中几乎观察不到Ti。
试验例2
观察平均粒径和平均zeta电位随着蚀刻遮光剂时所使用的碱性物质的量的变化。
具体地，将KOH的浓度不同地改变至0.1M、1M、2M、4M和10M以作为碱性物质，向各个制备的氢氧化钾溶液中加入2g具有金红石型结晶性的TiO2，将所得物在25℃下搅拌2小时以使TiO2进行蚀刻反应。向得到的蚀刻液中添加240ml的水，并将所得物纯化，以制备蚀刻后的TiO2分散在水中的含遮光剂的分散液。使用zeta电位测量仪(由MalvernInstruments,Ltd.制造的ZetasizerNano ZS90)，测量在上述制备的分散液中分散的TiO2的平均粒径(平均尺寸)和平均zeta电位(平均zeta电位)。结果示于图5中。
作为试验的结果，随着KOH浓度的增加，遮光剂的zeta电位的绝对值增加，并且粒子尺寸减小。此外，考虑到无机粒子的蚀刻受到蚀刻时间以及碱性物质的浓度的影响，预期可以通过控制碱性物质浓度和蚀刻时间来控制遮光剂的zeta电位和粒子尺寸。
另外，比较和评价遮光剂的粒度分布随着蚀刻的变化。
具体地，除了使用4M的KOH作为碱性物质之外，以与上述相同的方式进行一次至三次蚀刻工艺，并且观察得到的遮光剂的粒度分布随着蚀刻次数的变化。为了比较，对没有进行蚀刻工艺的比较例1的遮光剂的粒度分布也进行观察。结果示于图6中。
作为试验的结果，蚀刻后的遮光剂表现出较窄的粒子分布，而与蚀刻次数无关，并且确定具有均匀的粒子尺寸。
同时，在比较例1的遮光剂中，当将遮光剂分散在用于分析的溶剂中时，由于遮光剂在分散介质中下沉而不分散，因此不能测量粒度分布。从该结果可以看出，比较例1的遮光剂具有较宽的粒度分布，并且不具有再现性。
另外，以与上述相同的方式对在实施例1和比较例1中蚀刻的或使用的遮光剂进行实验测量遮光剂在水中的zeta电位。结果示于表1中。
[表1]
实施例1 比较例1
Zeta电位(mV) -31.3 -5.2
作为试验的结果，与未经蚀刻处理的比较例1的遮光剂相比，进行蚀刻处理的实施例1的遮光剂的绝对值具有大大增加的zeta电位的绝对值。从该结果可以看出，实施例1的遮光剂的表面上的官能团的含量增加，结果，预期表现出更优异的分散性。
试验例3
评价在实施例1和比较例1中制备的遮光剂的分散性。
对于在实施例1和比较例1中制备的包含蚀刻后的TiO2的分散液，分别观察a)制备后即刻、b)制备后静置1小时之后，以及c)制备后静置3小时之后的分散液的透明度的变化。结果示于图7中。
作为试验的结果，在制备后即刻的情况下，与比较例1的分散液相比，由于蚀刻后的遮光剂的均匀分散，在实施例1中制备的含遮光剂的分散液表现出更高的透明度。此外，与比较例1相比，由于优异的分散稳定性，在实施例1中制备的含遮光剂的分散液的透明度即使在制备完3小时之后也几乎没有变化。同时，在比较例1中，由于遮光剂的浸渍，在分散液制备完3小时之后，分散液的遮光程度大大降低。
试验例4
对在实施例1和比较例1中制备的各个含二氧化硅气凝胶的毡，观察平均重量损失、热导率(T/C)和真密度。结果示于下面的表2中。
平均重量损失：用手以相同的强度对在实施例1和比较例1中制备的毡刷三次，然后测量与试验之前相比毡的重量的变化。
热导率(T/C)：使用热导率测量仪(HFM436，由NETZSCH制备)，在室温(25℃)条件下测量实施例1和比较例1的各个毡的热导率。
真密度：测量在实施例1和比较例1中制备的各个毡的单位体积的重量比例。
[表2]
考虑到二氧化硅气凝胶本身的真密度为1.89g/cc，金红石型TiO2的真密度为4.23g/cc，因此，与比较例1相比，根据实施例1的毡具有较高的真密度。从该结果可以看出，当制备毡时，由于TiO2的蚀刻效果，即使使用相同的量，也更有效地包含更多量的TiO2。
另外，如上所述，随着遮光剂的含量的增加，实施例1的毡表现出比比较例1低10％以上的热导率。
与比较例1相比，实施例1的毡还具有更小的平均重量损失。从该结果可以看出，当制备毡时，由于TiO2的蚀刻效果，TiO2以更好的粘合性附着于毡基底上。
试验例5
使用3Flex(由Micromeritics制备)测量在实施例1和比较例1中制备的各个含二氧化硅气凝胶的毡中的二氧化硅气凝胶的比表面积、二氧化硅气凝胶中的总孔体积以及平均孔径。结果示于下面的表3中。
[表3]
比较例1 实施例1 参考例
比表面积(m2/g) 789.9 850.8 761.4
孔体积(cm3/g) 3.41 3.70 3.20
孔径(nm) 12.23 12.07 12.55
在表3中，参考例是除了在制备毡时不使用遮光剂之外，以与比较例1相同的方式制备的含二氧化硅气凝胶的毡中的二氧化硅气凝胶的值。
作为试验的结果，由于由蚀刻引起TiO2的表面积的增加，制得的含二氧化硅气凝胶的毡的表面积增加，并且可以确认，与比较例1相比，以更高的孔隙率形成更细的孔。
试验例6
对在实施例1和比较例1中制备的含二氧化硅气凝胶的毡，观察疏水性随着高温处理的变化。
具体地，使用碳分析仪，以碳(C)量的变化来测量在实施例1和比较例1中制备的含二氧化硅气凝胶的毡的碳含量，以及在300℃和400℃下分别对毡进行热处理10小时之后的碳含量。各个试验重复两次。结果示于下面的表4中。
[表4]
作为试验的结果，与比较例1相比，由于蚀刻后的TiO2的表面积的增加，即使在高温处理之后，实施例1的毡也经历减少的疏水性下降。

Claims (18)

1.一种含二氧化硅气凝胶的毡，包括：
用于毡的基底；以及
二氧化硅气凝胶和遮光剂，该二氧化硅气凝胶和遮光剂位于所述用于毡的基底的表面上和内部的至少一个位置，
其中，所述遮光剂通过将无机粒子分散在碱性水溶液中并且对该粒子进行蚀刻而制备，且所述遮光剂是第一微粒的无机粒子聚集而成的第二微粒，并且每1μm3的单位体积包含1至5个所述无机粒子。
2.根据权利要求1所述的含二氧化硅气凝胶的毡，其中，所述遮光剂的平均粒径为300nm至1600nm。
3.根据权利要求1所述的含二氧化硅气凝胶的毡，其中，所述无机粒子在该粒子的表面上包含选自羟基、烷氧基、羧基和酯基中的任意一种或两种以上的缩合反应性官能团。
4.根据权利要求1所述的含二氧化硅气凝胶的毡，其中，所述无机粒子在其表面上具有凹凸。
5.根据权利要求1所述的含二氧化硅气凝胶的毡，其中，所述无机粒子包括选自金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物、金属氢氧化物、金属盐、碳基材料和陶瓷粒子中的任意一种或两种以上。
6.根据权利要求1所述的含二氧化硅气凝胶的毡，其中，所述无机粒子包括选自金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2中的任意一种二氧化钛。
7.根据权利要求1所述的含二氧化硅气凝胶的毡，其中，所述二氧化硅气凝胶具有第一粒子结合的三维网状结构。
8.根据权利要求1所述的含二氧化硅气凝胶的毡，其中，所述二氧化硅气凝胶的比表面积为700m2/g以上。
9.根据权利要求1所述的含二氧化硅气凝胶的毡，其中，所述二氧化硅气凝胶是相对于该二氧化硅气凝胶的总重量，具有8重量％以上的碳含量的疏水性二氧化硅气凝胶。
10.根据权利要求1所述的含二氧化硅气凝胶的毡，其中，所述用于毡的基底还包含在该基底的至少一个表面上的表面疏水化层。
11.根据权利要求1所述的含二氧化硅气凝胶的毡，其中，所述遮光剂与所述二氧化硅气凝胶化学结合，以形成遮光剂-二氧化硅气凝胶复合物。
12.一种含二氧化硅气凝胶的毡的制备方法，该制备方法包括：
将无机粒子分散在碱性水溶液中并且对该粒子进行蚀刻，然后向其中添加水，制备含遮光剂的分散液；
将所述含遮光剂的分散液与二氧化硅前体混合，制备用于形成二氧化硅气凝胶的含遮光剂的组合物；
向所述用于形成二氧化硅气凝胶的含遮光剂的组合物中添加碱催化剂和极性有机溶剂，然后向其中添加用于毡的基底，并使所得物凝胶化，制备遮光剂-硅胶-基底复合物；以及
对所述遮光剂-硅胶-基底复合物进行表面疏水化，然后干燥所得物。
13.根据权利要求12所述的含二氧化硅气凝胶的毡的制备方法，其中，所述碱性水溶液包含水和酸解离常数为12以上的强碱。
14.根据权利要求12所述的含二氧化硅气凝胶的毡的制备方法，其中，在将所述无机粒子分散在包含酸解离常数为12以上的强碱的浓度为0.1M至10M的碱性水溶液中之后，进行一段时间的蚀刻以使所述遮光剂在最终制备的含遮光剂的分散液中表现出-10mV至-60mV的平均zeta电位。
15.根据权利要求12所述的含二氧化硅气凝胶的毡的制备方法，其中，疏水化的表面改性使用分子中包含两个以上烷基的硅氮烷类表面改性剂进行。
16.一种隔热材料，该隔热材料包含权利要求1至11中的任意一项所述的含二氧化硅气凝胶的毡。
17.一种含遮光剂的分散液，包含：
遮光剂，该遮光剂通过将无机粒子分散在碱性水溶液中并且对该粒子进行蚀刻而制备，且在表面上包含缩合反应性官能团；以及
水，
其中，所述遮光剂在所述水中的平均zeta电位为-10mV至-60mV。
18.根据权利要求17所述的含遮光剂的分散液，其中，所述遮光剂是第一微粒的无机粒子聚集而成的第二微粒，并且每1μm3的单位体积包含1至5个所述无机粒子。
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