ES2295989T3 - Proceso para la produccion de monolitos por medio del proceso sol-gel. - Google Patents
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Abstract
Proceso para la producción de monolitos por medio del proceso sol-gel, que comprende los pasos siguientes: a. hidrólisis de un alcóxido en solución acuosa para formar un hidrolizado y opcionalmente evaporación hasta concentración óptima del mismo, b. adición de un óxido preparado por la ruta pirogénica, c. mezcladura del hidrolizado del alcóxido con el óxido preparado por la ruta pirogénica para formar un sol coloidal, d. eliminación del contenido de gruesos del sol coloidal, e. gelificación del sol coloidal en un molde, f. reemplazamiento opcional del agua contenida en el aerogel resultante por un disolvente orgánico, g. secado del aerogel, h. tratamiento térmico del aerogel seco, caracterizado porque la gelificación del sol coloidal se desencadena por aumento de la temperatura.
Description
Proceso para la producción de monolitos por
medio del proceso sol-gel.
La invención se refiere a un proceso para la
producción de monolitos por medio del proceso
sol-gel.
Es sabido que se producen monolitos de dióxido
de silicio por medio del método sol-gel por adición
de un hidróxido de tetraalquilamonio, como agente estabilizador, a
una dispersión de dióxido de silicio, ajuste del punto isoeléctrico
por adición de hidróxido de amonio o una amina y establecimiento de
un pH mayor que 10,5, dejando luego que la dispersión se gelifique
y secando el cuerpo de gel (US 6.209.357).
Se conoce también la producción de un artículo
de vidrio de dióxido de silicio conformado por medio del método
sol-gel mediante preparación de un sol de sílice por
hidrólisis de alcóxido de silicio y mezcladura de este sol con
partículas de dióxido de silicio, dejando luego que la mezcla se
gelifique, secando el gel, sinterizando el gel secado a fin de
cerrar los poros en el gel seco y calentando subsiguiente el gel
sintetizado a una temperatura comprendida entre 1500 y 2000ºC (US
5.236.483).
Es conocida adicionalmente la producción de
vidrio sintético por preparación de una pasta que tiene un pH menor
que 2,2 a partir de sílice preparada pirogénicamente, agua y ácido,
incorporación de alcoxisilano en esta pasta, adición de una base a
fin de establecer un pH de 2,8 a 3,6, formación de un gel a partir
del sol, secado del gel en condiciones supercríticas, calentamiento
del gel seco primeramente a una temperatura de 950 a 1200ºC en una
atmósfera de cloro gaseoso y posteriormente en una atmósfera exenta
de cloro, a fin de liberar el gel seco del cloro, y calentamiento
subsiguiente del gel a una temperatura que es suficiente para
convertir el gel en un vidrio de dióxido de silicio (WO
02/074704).
Adicionalmente, es conocida la producción de
objetos a partir de vidrio de dióxido de silicio sintético por
mezcla de una suspensión acuosa de dióxido de silicio con una
solución de alcóxido de silicio, hidrólisis de la mezcla para
formar un sol, gelificación del sol para formar un gel húmedo,
secado del gel húmedo para formar un gel seco y sinterización del
gel seco para formar un objeto (WO 01/053225).
La invención proporciona un proceso para la
producción de monolitos por medio del proceso
sol-gel, que comprende los pasos siguientes:
- a.
- hidrólisis de un alcóxido en solución acuosa para formar un hidrolizado y opcionalmente evaporación hasta concentración óptima del mismo,
- b.
- adición de un óxido preparado por la ruta pirogénica,
- c.
- mezcladura del hidrolizado del alcóxido con el óxido preparado por la ruta pirogénica para formar un sol coloidal,
- d.
- eliminación del contenido de gruesos del sol coloidal,
- e.
- gelificación del sol coloidal en un molde,
- f.
- reemplazamiento opcional del agua contenida en el aerogel resultante por un disolvente orgánico,
- g.
- secado del aerogel,
- h.
- tratamiento térmico del aerogel seco,
caracterizado porque la
gelificación del sol coloidal se desencadena por aumento de la
temperatura.
Cualquier alcóxido metálico deseado puede
emplearse como el alcóxido. En particular, se puede emplear TEOS
(tetraetoxisilano).
Alcóxidos adicionales pueden ser: Dynasil 40
La hidrólisis puede iniciarse por tratamiento
del etoxisilano con un ácido diluido, formándose un hidrolizado.
La hidrólisis de alcóxido o el Dynasil 40 se
realiza preferiblemente en el intervalo comprendido entre 21 y 25ºC
y el pH entre 1,5 y 3, pero estos intervalos pueden extenderse hasta
condiciones en las cuales la reacción de hidrólisis se consiga en
menos de 4 h para un volumen de aproximadamente 30 l y no se
produzca reacción secundaria de policondensación alguna que
produzca aglomerados de oligómero de SiO_{2} suficientemente
grandes para obstruir una malla de 10 micrómetros. La relación
molar TEOS/agua debería ser suficiente para conseguir una reacción
de hidrólisis completa en el caso del TEOS o para completar la
formación de ácido (poli)silícico en el caso de Dynasil
40.
Pueden utilizarse varios ácidos para
desencadenar la hidrólisis:
Ácidos inorgánicos tales como: HCl, HNO_{3},
H_{2}SO_{4}, HF, que son conocidos en la técnica. Usualmente
para los ácidos fuertes el pH es 2.
Ácidos orgánicos como: ácido cítrico, ácido
malónico, ácido oxálico, ácido succínico (la reacción de hidrólisis
para este último ácido precisa la utilización de ultrasonidos para
tener lugar). Se ha utilizado también ácido tartárico, pero la sal
producida después de la titulación no es muy soluble y estaban
presentes cristales en el gel. Un trabajo ulterior demostró que
esta dificultad puede soslayarse. El uso de otros ácidos orgánicos
no debe excluirse. La ventaja de la utilización de dichos ácidos es
que los geles resultantes de desprenden fácilmente de los moldes de
acero
inoxidable.
inoxidable.
El hidrolizado puede pasarse a través de un
filtro.
El filtro puede tener un diámetro de poro de 1 a
12 micrómetros, preferiblemente 9 a 11 micrómetros. Después de la
hidrólisis, el alcohol formado puede separarse de la solución acuosa
(hidrolizado) en condiciones de presión reducida.
\vskip1.000000\baselineskip
Todos los óxidos conocidos de metales y/o
metaloides que se preparan por la ruta pirogénica pueden añadirse
al hidrolizado como óxidos pirogénicos.
El proceso pirogénico para la preparación de
óxidos de metales y/o metaloides es conocido por la Ullmann's
Enzyklopädie der technischen Chemie [Ullmann's Encyclopaedia of
Industrial Chemistry], 4ª edición, volumen 21, páginas 462 a 475
(1982).
En la preparación pirogénica de óxidos de
metales y/o metaloides, los compuestos vaporizables, tales como,
por ejemplo, cloruros, pueden mezclarse con un gas combustible, tal
como, por ejemplo, hidrógeno, y un gas que contenga oxígeno, tal
como, por ejemplo, aire, y los componentes pueden hacerse reaccionar
luego juntos en una
llama.
llama.
Los óxidos de metales y/o metaloides preparados
pirogénicamente pueden emplearse en forma de polvo, como gránulos,
como pastas y/o como una dispersión.
La preparación de las pastas y/o dispersiones
puede realizarse por una ruta conocida introduciendo el óxido de
los metales y/o metaloides pulverulento preparado pirogénicamente en
el medio de dispersión, tal como, por ejemplo, agua, y tratamiento
de la mezcla mecánicamente con un dispositivo adecuado.
Dispositivos adecuados pueden ser:
Ultra-Turrax, molino de chorro húmedo, nanomizador,
etc.
El contenido de sólidos de la dispersión/pasta
puede ser de 5 a 80% en peso.
La dispersión y/o pasta puede contener una base,
tal como, por ejemplo, NH_{4}OH o aminas orgánicas o compuestos
de amonio cuaternario.
Los óxidos de metales y/o metaloides preparados
pirogénicamente pueden añadirse al hidrolizado en forma de
gránulos. En particular, pueden utilizarse gránulos basados en
dióxido de silicio de acuerdo con DE 196 01 415 A1. Estos gránulos
tienen los datos característicos:
- Diámetro medio de partícula:
- 25 a 120 \mum
- Superficie específica BET:
- 40 a 400 m^{2}/g
- Volumen de poros:
- 0,5 a 2,5 ml/g
- Distribución de poros:
- Ausencia de poros < 5 nm
- pH:
- 3,6 a 8,5
- Densidad apisonada:
- 220 a 700 g/l
\vskip1.000000\baselineskip
Los mismos se preparan por dispersión en agua de
dióxido de silicio preparado pirogénicamente y secado de la
dispersión por pulverización.
Además de una mayor facilidad de manipulación,
el uso de gránulos tiene la ventaja de que se introducen menos aire
incluido y por consiguiente menos burbujas de aire en el sol y por
consiguiente también en el gel.
Una concentración mayor de dióxido de silicio
puede alcanzarse adicionalmente por el uso de gránulos. Como
resultado, el factor de contracción es menor, y pueden producirse
componentes de vidrio mayores con el mismo equipo.
La cantidad de óxidos de metales y/o metaloides
preparada pirogénicamente que se reúne con el hidrolizado puede ser
tan alta como 20 a 40% en peso.
El factor de contracción durante la producción
del vidrio puede ajustarse por el contenido de óxidos de metales
y/o metaloides preparados pirogénicamente en el sol a preparar de
acuerdo con la invención.
De acuerdo con la invención, puede establecerse
ventajosamente un factor de contracción de 0,45 a 0,55.
Los óxidos de acuerdo con la Tabla 1 pueden
emplearse como óxidos de metales y/o metaloides preparados
pirogénicamente:
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
^{1)} De acuerdo con DIN 66131
^{2)} De acuerdo con DIN ISO 787/XI, JIS K
5101/18 (sin tamizar)
^{3)} De acuerdo con DIN ISO 787/XI, ASTM D
1208, JIS K 5101/23
^{4)} De acuerdo con DIN 55921, ASTM D 1208,
JIS K 5101/23
^{5)} De acuerdo con DIN ISO 787/IX, ASTM D
1208, JIS K 5101/24
^{6)} De acuerdo con DIN ISO 787/XVIII, JIS K
5101/20
^{7)} Basado en la sustancia secada durante 2
horas a 105ºC
^{8)} Basado en la sustancia calcinada
durante 2 horas a 1000ºC
^{9)} Protección especial del envase contra
la humedad
^{10)} El contenido de HCl es un
constituyente de la pérdida por calcinación
\vskip1.000000\baselineskip
En una forma preferida de la invención, puede
emplearse el dióxido de silicio preparado pirogénicamente Aerosil
OX 50, que se incluye análogamente a la Tabla 1. En particular, el
dióxido de silicio preparado pirogénicamente Aerosil OX 50 puede
emplearse si no es necesaria una transparencia UV alta.
El dióxido de silicio preparado pirogénicamente
que tiene las propiedades físico-químicas siguientes
que se conoce de acuerdo con EP 1 182 168 A1 puede emplearse
adicionalmente como el óxido de metales y/o metaloides preparado
pirogénicamente:
- 1.
- Tamaño medio de partícula (valor D_{50}) superior a D_{50} \geq 150 nm (dispersión dinámica de la luz, 30% en peso)
- 2.
- Viscosidad (5 rpm, 30% en peso) \eta \leq 100 m.Pas
- 3.
- Tixotropía del T_{i} \left(\frac{\eta (5RPM)}{\eta (50RPM)}\right) \leq 2
- 4.
- Superficie específica BET 30 a 60 m^{2}/g
- 5.
- Densidad apisonada TD = 100 a 160 g/l
- 6.
- pH original \leq 4,5
\vskip1.000000\baselineskip
Estas propiedades fisicoquímicas se determinan
por medio de los métodos siguientes:
Método de medida: La espectroscopia de
correlación fotónica (PCS) es un método dinámico de luz dispersada
con el cual pueden detectarse partículas comprendidas en el
intervalo de aproximadamente 5 nm a 5 \mum. Además del diámetro
medio de partícula, puede calcularse también una distribución de
tamaños de partícula como el resultado de la medida.
- Fuente de luz: láser diodo de 650 nm
- Geometría 180º de dispersión homodina
- Cantidad de muestra: 2 ml
- Cálculo de la distribución de acuerdo con la teoría Mie
Procedimiento: Se introducen 2 ml de dispersión
(30% molar) en una celdilla de medida, se inserta la sonda de
temperatura y se inicia la medición. La medición tiene lugar a la
temperatura ambiente.
\newpage
Método de medida: Está disponible un reómetro
programable para análisis de propiedades de flujo complejas
equipado con husillos rotativos estándar.
- Tasas de cizallamiento: 5 a 100 rpm
- Temperatura de medida: temperatura ambiente (23ºC)
- Concentración de la dispersión: 30% molar
Procedimiento: Se introducen 500 ml de
dispersión en un vaso de precipitados de vidrio de 600 ml y se
analizan a la temperatura ambiente (registro estadístico de la
temperatura por medio de una sonda de medida) a diversas tasas de
cizallamiento.
BET: de acuerdo con DIN 66131
Densidad apisonada: de acuerdo con DIN ISO
787/XI, K 5101/18 (sin tamizar)
pH: de acuerdo con DIN ISO 787/IX, AST D 1280,
JIS K 5101/24
El dióxido de silicio preparado pirogénicamente
que puede emplearse de acuerdo con la invención, se puede preparar
por mezcla de un compuesto volátil de silicio, tal como, por
ejemplo, tetracloruro de silicio o triclorometilsilano, con un gas
que contenga oxígeno e hidrógeno y combustión de esta mezcla gaseosa
en una llama.
El dióxido de silicio preparado pirogénicamente
que puede emplearse de acuerdo con la invención, se puede emplear
ventajosamente en el proceso sol-gel de acuerdo con
la invención en la forma de dispersiones en disolventes acuosos y/o
no acuosos. El mismo se puede emplear ventajosamente si tienen que
producirse vidrios que tengan una transparencia UV alta.
En el caso de requerimientos de pureza
particularmente altos de vidrio, puede emplearse adicionalmente como
el óxido de metales y/o metaloides un dióxido de silicio de alta
pureza, preparado pirogénicamente, que se caracteriza por un
contenido de metales inferior a 9 ppm. El mismo se describe en la
Solicitud de Patente DE 103 42 828.3 (030103 FH).
En una realización preferida de la invención, el
dióxido de silicio de alta pureza puede caracterizarse por el
contenido siguiente de metales:
\vskip1.000000\baselineskip
El contenido total de metales puede ser entonces
3252 ppb (\sim 3,2 ppm) o menor.
En una realización más preferida de la
invención, el dióxido de silicio de alta pureza preparado
pirogénicamente puede caracterizarse por el contenido siguiente de
metales:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
El contenido total de metales puede ser entonces
1033 ppb (\sim 1,03 ppm) o menor.
La preparación del dióxido de silicio de alta
pureza preparado pirogénicamente que se puede emplear de acuerdo
con la invención puede realizarse por conversión de tetracloruro de
silicio en dióxido de silicio por medio de hidrólisis a alta
temperatura en una llama de manera conocida y utilizando en este
caso un tetracloruro de silicio que tiene un contenido de metales
inferior a 30 ppb.
En una realización preferida de la invención, se
puede emplear un tetracloruro de silicio que, además de tetracloruro
de silicio, tiene el contenido de metales siguiente:
- Al menor que 1 ppb
- B menor que 3 ppb
- Ca menor que 5 ppb
- Co menor que 0,1 ppb
- Cr menor que 0,2 ppb
- Cu menor que 0,1 ppb
- Fe menor que 0,5 ppb
- K menor que 1 ppb
- Mg menor que 1 ppb
- Mn menor que 0,1 ppb
- Mo menor que 0,2 ppb
- Na menor que 1 ppb
- Ni menor que 0,2 ppb
- Ti menor que 0,5 ppb
- Zn menor que 1 ppb
- Zr menor que 0,5 ppb
\vskip1.000000\baselineskip
El tetracloruro de silicio que tiene este
contenido bajo de metales se puede preparar de acuerdo con DE 100
30 251 o de acuerdo con DE 100 30 252.
El proceso principal para la preparación de
dióxido de silicio pirogénico a partir de tetracloruro de silicio,
que se hace reaccionar en una mezcla con hidrógeno y oxígeno, es
conocido por Ullmanns Enzyklopädie der technichen Chemie, 4ª
edición, volumen 21, páginas 464 y siguientes (1982).
El contenido de metales del dióxido de silicio
de acuerdo con la invención está comprendido en el intervalo de ppm
e inferior (intervalo de ppb).
El dióxido de silicio preparado pirogénicamente
que se puede emplear de acuerdo con la invención es adecuado
ventajosamente para la producción de vidrios especiales que tienen
propiedades ópticas excelentes.
Los vidrios producidos por medio del dióxido de
silicio de acuerdo con la invención tienen una adsorción
particularmente baja en el intervalo de UV bajo.
El dióxido de silicio de alta pureza preparado
pirogénicamente que se puede emplear de acuerdo con la invención
puede prepararse, por ejemplo, por vaporización de 500 kg/h de
SiCl_{4} que tiene una composición de acuerdo con la Tabla 1 a
aprox. 90ºC y transferencia del mismo al tubo central de un quemador
de construcción conocida. Se introducen adicionalmente en este tubo
190 Nm^{3}/h de hidrógeno y 326 Nm^{3}/h de aire que tiene un
contenido de oxígeno de 35% vol. Esta mezcla de gases se inflama y
arde en el tubo de llama del quemador refrigerado por agua. Se
introducen adicionalmente 15 Nm^{3}/h de hidrógeno en un chorro de
camisa que rodea el chorro central a fin de evitar apelmazamiento.
Se introducen además ulteriormente 250 Nm^{3}/h de aire de
composición normal en el tubo de llama. Después que los gases de
reacción se han enfriado, el polvo de dióxido de silicio pirogénico
se separa de los gases que contienen ácido clorhídrico por medio de
un filtro y/o un ciclón. El polvo de dióxido de silicio pirogénico
se trata con vapor de agua y aire en una unidad de desacidificación
a fin de liberar el mismo del ácido clorhídrico adherente.
Los contenidos de metales se reproducen en la
Tabla 2.
\vskip1.000000\baselineskip
Un polvo de dióxido de silicio preparado
pirogénicamente, conocido por el documento WO 2004/054929 que
tiene
- -
- una superficie específica BET de 30 a 90 m^{2}/g,
- -
- un número DBP de 80 o menos,
- -
- un área media de agregados < 25.000 nm^{2},
- -
- una circunferencia media de agregados menor que 1000 nm, teniendo al menos 70% de los agregados una circunferencia menor que 1300 nm,
puede utilizarse adicionalmente de
acuerdo con la invención como el óxido de un metal y/o un metaloide
preparado
pirogénicamente.
En una realización preferida, la superficie
específica BET puede estar comprendida entre 35 y 75 m^{2}/g.
Pueden ser particularmente preferidos valores comprendidos entre 40
y 60 m^{2}/g. La superficie específica BET se determina de
acuerdo con DIN 66131.
En una realización preferida, el número DBP
puede estar comprendido entre 60 y 80. En la absorción DBP, se mide
el consumo de energía, o el par de torsión (en Nm), de las paletas
rotativas del aparato de medida de DBP durante la adición de
cantidades definidas de DBP, de manera comparable a una titulación.
Para el dióxido de silicio que se puede emplear de acuerdo con la
invención, se obtiene en este caso un máximo muy pronunciado con
una caída subsiguiente para una adición particular de DBP.
En una realización aún más preferida, el polvo
de dióxido de silicio que se puede emplear de acuerdo con la
invención puede tener un área media de agregados no mayor que 20.000
nm^{2}. Un área media de agregados comprendida entre 15.000 y
20.000 nm^{2} puede ser particularmente preferida. El área de
agregados se puede determinar, por ejemplo, por análisis de imagen
a partir de las imágenes TEM. En el contexto de la invención,
agregado debe entenderse con el significado de partículas primarias
de estructura y tamaño similares que se han fusionado unas con
otras, cuya superficie específica es menor que la suma de la de las
partículas primarias individuales aisladas. Las partículas
primarias deben entenderse con el significado de partículas que se
forman inicialmente en la reacción y pueden crecer juntas para
formar agregados en el curso ulterior de la reacción.
En una realización particularmente preferida, el
polvo de dióxido de silicio que se puede emplear de acuerdo con la
invención puede tener una circunferencia media de agregados menor
que 1000 nm. Una circunferencia media de agregados entre 600 y 1000
nm puede ser particularmente preferida. La circunferencia media de
los agregados puede determinarse análogamente por análisis de
imagen a partir de las imágenes TEM.
Puede preferirse una realización en la cual al
menos 80%, de modo particularmente preferible al menos 90% de los
agregados tienen una circunferencia menor que 1300 nm.
En una realización preferida, el polvo de
dióxido de silicio que se puede emplear de acuerdo con la invención
puede asumir, en una dispersión acuosa, un grado de carga de hasta
90% en peso. El intervalo entre 20 y 40% en peso puede ser
particularmente preferido.
La determinación del grado máximo de carga en
una dispersión acuosa se lleva a cabo por incorporación del polvo
en agua en porciones por medio de un disolvedor, sin la adición de
otros aditivos. El grado máximo de carga se alcanza cuando, a pesar
de una potencia incrementada del agitador, ya no se incorpora polvo
adicional en la dispersión, es decir el polvo se mantiene seco en
la superficie de la dispersión, o la dispersión se solidifica o la
dispersión comienza a formar grumos.
El polvo de óxido de silicio que se puede
emplear de acuerdo con la invención puede tener adicionalmente una
viscosidad menor que 100 mPas, basada en una dispersión acuosa al
30% en peso para una tasa de cizallamiento de 5
revoluciones/minuto. En realizaciones particularmente preferidas, la
viscosidad puede ser menor que 50 mPas.
El pH del polvo de dióxido de silicio que se
puede emplear de acuerdo con la invención, medido en una dispersión
acuosa al 4%, puede estar comprendido entre 3,8 y 5.
El polvo de dióxido de silicio que se puede
emplear de acuerdo con la invención puede utilizarse en la forma de
una dispersión acuosa.
La dispersión acuosa que se puede emplear de
acuerdo con la invención puede tener un contenido de polvo de
dióxido de silicio comprendido entre 5 y 80% en peso. Dispersiones
que tienen un contenido de polvo de dióxido de silicio comprendido
entre 20 y 40 pueden ser particularmente preferidas. Estas
dispersiones tienen una gran estabilidad con una estructura
comparativamente baja. Una dispersión de aprox. 30% en peso puede
ser muy particularmente preferida.
En una realización preferida, una dispersión
acuosa que puede emplearse de acuerdo con la invención con 30% en
peso de polvo de dióxido de silicio puede tener una viscosidad que
es menor que 150 mPas para una tasa de cizallamiento de 50 ppm. El
intervalo inferior a 80 mPas puede ser particularmente
preferido.
La dispersión acuosa que se puede emplear de
acuerdo con la invención puede tener preferiblemente un tamaño
medio de partícula de los agregados del polvo de dióxido de silicio
que es menor que 200 nm. Para usos particulares, puede ser
particularmente preferido un valor menor que 150 nm.
La dispersión que se puede emplear de acuerdo
con la invención puede estabilizarse por adición de bases o
polímeros catiónicos o sales de aluminio o una mezcla de polímeros
catiónicos y sales de aluminio o ácidos.
Bases que se pueden emplear son amoníaco,
hidróxido de amonio, hidróxido de tetrametilamonio, o aminas
orgánicas primarias, secundarias o terciarias.
La mezcladura del hidrolizado del alcóxido con
el óxido de metales y/o metaloides preparado por la ruta pirogénica
puede realizarse introduciendo inicialmente el hidrolizado en el
recipiente de mezcla y añadiendo el óxido, opcionalmente en forma
de una dispersión.
La mezcladura de la solución hidrolizada con el
Aerosil (óxido de combustión) puede realizarse con un dispersor u
otro medio con el objetivo de lograr un líquido dispersado
homogéneamente y una suspensión coloidal estable apta para pasar a
los pasos siguientes sin una producción excesiva de aglomerados,
preferiblemente sin producción alguna de aglomerados.
La temperatura a la que se lleva a cabo la
mezcladura del óxido con el hidrolizado y/o el alcóxido puede ser 2
a 30ºC, pero preferiblemente está comprendida en el intervalo de 10
a 25ºC.
El dispositivo de mezcladura puede ser
preferiblemente un dispositivo del tipo
Ultra-Turrax, como resultado del cual se reducen
ventajosamente las rupturas en el gel.
Se obtiene un sol coloidal por mezcladura del
hidrolizado con el óxido preparado pirogénicamente del metal y/o
metaloide. La mezcladura del hidrolizado con el óxido de metales y/o
metaloides preparado pirogénicamente debería realizarse con
preferencia de tal manera que se obtenga una dispersión homogénea o
un sol homogéneo.
Puede realizarse una centrifugación a fin
de:
- -
- obtener un sol más homogéneo capaz de producir un proceso de gelificación más homogéneo y un gel que tiene mejores características para los pasos siguientes
- -
- separar partículas eventuales presentes en el sol que pueden dar lugar a impurezas en el gel
- -
- eliminar agregados que se han producido por gelificación local desencadenada por condiciones particulares de temperatura o concentración de sílice u otras razones, como fluctuaciones físicas o químicas (policondensación lenta), que hayan ocurrido durante pasos previos del proceso.
Las condiciones de tiempo de centrifugación y
campo de fuerza de centrifugación, deberían ser tales que no se
separe más de 15% en peso del material y preferiblemente no más de
5% en peso.
Este sol coloidal puede contener partículas
gruesas indeseables que pueden conducir a heterogeneidades en el
artículo de vidrio. Estas heterogeneidades causan problemas sobre
todo si el vidrio debe utilizarse para la producción de fibras
fotoconductoras.
La eliminación del contenido de partículas
gruesas del sol coloidal puede realizarse por centrifugación del
sol coloidal. Las partículas que son mayores o tienen una mayor
densidad se separan por la centrifugación.
El paso de centrifugación puede ser ventajoso si
deben producirse piezas semiacabadas para la producción de fibras
ópticas a partir del sol coloidal.
Después de la hidrólisis del alcóxido y/o
después de la adición del óxido preparado por la ruta pirogénica,
el alcohol formado durante la hidrólisis del alcóxido, tal como, por
ejemplo, etanol, puede separarse de la solución o mezcla por
evaporación.
La evaporación del etanol se realiza para
alcanzar condiciones de gelificación que den un gel que tiene
propiedades deseables para el resto del proceso, como intercambio
más rápido del disolvente. La evaporación se realiza de tal manera
que durante la misma no se produzca una aceleración de la reacción
de policondensación. Si la operación se realiza en un evaporador
rotativo, el vacío no debería ser tan alto que produzca una
ebullición que pueda arrastrar líquido a zonas en las cuales el
evaporador ya no puede actuar sobre ellas, y no tan bajo que no sea
práctico para los propósitos de la evaporación. Como una primera
indicación, la evaporación puede realizarse hasta el momento en que
el etanol (concentración) en la solución es inferior a 10% en peso
con tal que la concentración de sílice en la solución se mantenga
lo bastante baja para que no se formen espontáneamente atascos o
aglomerados en la solución durante la evaporación. Puede realizarse
una evaporación ulterior, con tal que si se produce una formación
de agregados en forma de atascos o copos, puedan eliminarse los
mismos por filtración o centrifugación.
El desencadenamiento de la gelificación se
realiza por aumento de la temperatura. Las temperaturas y el pH a
alcanzar se eligen de tal a fin de cambiar la parte real de la
función de respuesta visco-elástica del
sol-gel, medida con un reómetro oscilante, desde
por debajo de al menos 10^{-2} Pa, a valores superiores a 500 Pa,
y preferiblemente por encima de 10000 Pa en un periodo de tiempo
comprendido entre unos cuantos minutos y no más de 20 horas, donde
la mezcla resultante puede considerarse un gel.
Durante la fase de gelificación, el sol coloidal
puede introducirse en un molde que determina la forma final del
monolito.
El molde propiamente dicho puede producirse a
partir de politetrafluoretilenos, polietilenos, policarbonatos,
poli(metacrilatos de metilo) o poli(cloruro de
vinilo). Puede utilizarse un material poroso seleccionado del grupo
constituido por grafito, carburo de silicio, carburo de titanio,
carburo de wolframio y mezclas de los mismos, si se desea el secado
hasta xerogel. Materiales adicionales pueden ser:
diversos plásticos, vidrio, metal, fibra de
vidrio, metal recubierto, cerámica y madera.
Los plásticos pueden ser: poliestireno,
polipropileno, polimetilpenteno, plásticos que contienen flúor,
tales como, por ejemplo, TEFLON® y caucho de silicona.
La superficie del molde debería ser lisa. Si el
molde está hecho de vidrio, es aconsejable tratar la superficie del
vidrio con un agente de tratamiento, tal como, por ejemplo, alcohol
o un ácido orgánico de cadena larga. Los alcoholes que pueden
emplearse son:
Ácido undecanoico, por ejemplo, pueden emplearse
como el ácido orgánico de cadena larga.
Estos agentes de tratamiento pueden diluirse en
una mixtura con acetona, etanol, u otros agentes probados.
\vskip1.000000\baselineskip
El reemplazamiento del agua en el sol gelificado
es necesario debido que el agua tiene un punto crítico demasiado
alto. A la temperatura de la fase que se seca, el agua puede ser
agresiva tanto frente al acero inoxidable como frente a la
estructura de SiO_{2} del sol.
Durante el reemplazamiento del agua con un
disolvente, el disolvente puede añadirse por un proceso de
intercambio, terminando el proceso de intercambio cuando el agua
contenido en el gel se ha reducido por completo hasta un nivel que
no cause deterioro alguno del gel en la fase de secado.
Disolventes que pueden utilizarse son cetonas,
alcoholes, acetatos y alcanos. Puede ser ventajoso utilizar un
disolvente que sea miscible con el agua. De modo particularmente
preferible puede utilizarse acetona.
Puede ser ventajoso realizar el reemplazamiento
del agua contenida en el aerogel por un disolvente orgánico a un pH
de aproximadamente 4. Por este medio, puede prevenirse la
eliminación por lavado de oligómeros de SiO_{2} que no se han
condensado por completo, y una contracción demasiado severa.
Una realización de la invención puede iniciarse
con una concentración baja de acetona en una mezcla de agua y
acetona.
El contenido de acetona no debería sobrepasar
30%.
El contenido de agua de la mixtura de agua y
acetona no debería tender bruscamente hacia cero durante el proceso
de reemplazamiento. Sin embargo, tan pronto como el contenido de
agua de la mezcla acetona/agua de salida es menor que
aproximadamente 2%, el reemplazamiento puede continuarse con
acetona anhidra.
El proceso para el reemplazamiento del agua por
acetona puede llevarse a cabo en recipientes individuales. Es
asimismo posible disponer varios recipientes en serie en una red y
hacer pasar la mixtura de agua y acetona sucesivamente a través de
los recipientes conectados.
En otra realización del procedimiento es
preferible disponer un primer flujo de agua a los mismos pH y
temperatura en el gel que los utilizados para desencadenar la
gelificación. A continuación, el pH del agua de lavado se lleva
lentamente a 7. Este procedimiento opcional se realiza para separar
del agua incorporada en el gel las sales que pueden provocar, en
caso de no eliminarse, centros de nucleación durante la
consolidación que den origen a cristobalización y heterogeneidad
subsiguiente del material u otros compuestos que pueden dar origen
a impurezas en el vidrio final.
El proceso corriente comienza por intercambio
del agua con una solución acetona/agua cuya concentración de
acetona se mantiene creciente con el tiempo. Las vías para realizar
el intercambio de disolvente pueden clasificarse en dos familias.
Los procedimientos se detienen cuando se alcanza una concentración
específica de agua y la misma no cambia significativamente después
de un periodo de reposo.
Existen varios procedimientos de intercambio que
pueden realizarse, a saber un flujo continuo o un procedimiento
lleno-vacío.
Un flujo continuo de disolvente lava el gel. La
tasa de flujo es función de la forma y el tamaño. La concentración
de acetona en el flujo aumenta con el tiempo. Usualmente se conectan
en serie muchas muestras. El valor de flujo se selecciona en
función del tamaño y la forma de la muestra. El criterio es que el
flujo no debería ser tan pequeño como para durar un tiempo muy
largo, haciendo poco práctico el procedimiento, pero no tan rápido
que consuma una gran cantidad de disolvente. En la práctica el flujo
puede iniciarse partiendo de unos pocos ml/h y aumentando hasta
decenas o centenares de ml/min si la concentración de agua aumenta
en el lado de salida, después de haber "lavado" la o las
muestras con el flujo. La temperatura no debería ser tan alta como
para inducir una formación excesiva de gas en el disolvente y
especialmente en los poros del gel, y no tan baja como para
ralentizar el proceso de trasporte del disolvente. En la práctica,
el intervalo de temperatura se selecciona por un procedimiento que
comienza a la temperatura ambiente y se optimiza por aumento del
mismo cuando la tasa de cambio en la concentración de agua
disminuye en un orden de magnitud o más. Esto ocurre en las últimas
etapas del proceso cuando la concentración de agua es inferior al
menos a 50% en volumen.
Los recipientes en los que están contenidas las
muestras se llenan con disolvente a una concentración dada de
acetona, se dejan luego en reposo y posteriormente se vacían en una
atmósfera saturada. Los recipientes se llenan luego nuevamente con
otra solución a una concentración mayor de acetona. Este
procedimiento se repite varias veces. Los criterios para
seleccionar la frecuencia de cambios vienen dados por el hecho de
que es conveniente realizar cambios menos frecuentes, pero la
diferencia de concentración entre el nuevo baño y la medida de la
concentración de acetona real tiene que ser lo mayor posible. Esto
tiene que ser compatible con el hecho de que una diferencia
demasiado alta puede inducir tensiones que pueden deteriorar el gel.
En la práctica, es adecuada una diferencia de 20%, pero podría
soportarse incluso 40%. Los criterios para seleccionar la
temperatura son similares a los descritos en la sección previa.
El procedimiento seguido usualmente prevé que la
concentración de agua remanente que queda en el gel antes de
continuar al paso de secado debería estar próxima a 0,5% a fin de
evitar el agrietamiento del gel. Sin embargo, se ha observado que
algunas muestras de gel grandes (tubos de gel de 160 mm de diámetro)
no se agrietan incluso para concentraciones de agua en el intervalo
de 2-4%. Debe decirse que alrededor de 1/3 del
tiempo de intercambio de disolvente se invierte en la disposición
de la concentración de agua desde unas pocas unidades por ciento
hasta el punto de ajuste de 0,5%.
Adicionalmente, se ha observado que la
distribución de la concentración de agua en el interior del gel
puede ser muy heterogénea (aproximadamente una diferencia de un
orden de magnitud entre la concentración medida en la superficie y
en la parte interna del cuerpo de gel, dependiendo del tamaño de la
muestra y del procedimiento particular). Los hallazgos indican que
tener una distribución más homogénea puede ser tan importante como
tener un nivel de agua bajo. Así, en la práctica, las muestras con
concentraciones altas de agua de 4% o más en el gel pueden ser
adecuadas para continuar al paso de secado si se deja tiempo
suficiente para permitir una homogeneización de la concentración de
agua en la muestra. Para conseguir esto puede no haber necesidad de
adición de fluidificante. Los criterios para elegir la temperatura
de operación son similares a los descritos en la sección
anterior.
En una realización preferida de la invención,
puede realizarse un paso de purificación entre los recipientes
individuales a fin de separar cualesquiera partículas gel/sol
presentes en la mixtura de agua y acetona. Este paso de
purificación puede realizarse por medio de un filtro.
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El secado del acuagel obtenido puede llevarse a
cabo en un autoclave. Las condiciones de secado, tales como presión
y temperatura, pueden ajustarse a valores supercríticos o
sub-críticos.
Este procedimiento objetivo consiste en secar el
gel sin introducción/aumento de la tensión en el gel que puede dar
origen a grietas o rupturas en éste o en los pasos siguientes, sea
en el gel seco o en el vidrio. Las muestras pueden introducirse en
un recipiente cerrado que puede soportar presión y temperatura,
usualmente un autoclave. Eventualmente, se añade al recipiente una
cantidad dada de disolvente de la misma naturaleza que el que está
presente en los poros del gel. La cantidad se elige de tal modo que
se alcance la presión deseada dentro del recipiente cerrado cuando
se alcanza la temperatura de operación máxima.
La presión se aumenta primeramente por
introducción de un gas químicamente inerte. Se utiliza nitrógeno por
razones económicas. La presión a alcanzar es función de la presión
total máxima deseada, lo cual puede ser superior o incluso inferior
a la presión crítica del disolvente en el gel. La misma debe ser lo
bastante alta a fin de que se obtenga un gel íntegro sin grietas al
final del proceso. El valor se toma usualmente de modo que sea unos
cuantos hasta varias decenas de bares y en cualquier caso es
inferior a la presión crítica del disolvente en el gel. Pueden
utilizarse también presiones más altas.
Una vez que la presión se ha incrementado, se
eleva la temperatura incluso hasta valores superiores al punto de
ebullición del disolvente incluido en el gel a la presión existente
en el recipiente. Se recomienda alcanzar temperaturas comprendidas
en el intervalo de la temperatura crítica del disolvente en el gel,
pero se ha demostrado también que si las condiciones del gel húmedo
original:
- -
- homogeneidad de la concentración de agua
- -
- concentración residual de agua en el gel
- -
- baja tensión en el gel húmedo
- -
- consistencia de la red de sílice del gel húmedo
son adecuadas, la temperatura a
alcanzar puede ser varios grados K inferior a la temperatura crítica
y el gel resultante no se agrieta
todavía.
A continuación, se deja en reposo la muestra
durante unos cuantos minutos en dichas condiciones termodinámicas y
se reduce luego la presión. La tasa de reducción de la presión se
selecciona de modo que sea lo bastante rápida para reducir el
tiempo global del proceso, pero no tan rápida que agriete el gel
debido a gradientes de presión demasiado fuertes en el interior del
gel seco (aerogel).
Las condiciones utilizadas actualmente se
indican de modo esquemático a continuación:
Se ha observado que el disolvente en el gel
húmedo sufre reacciones químicas en el autoclave que producen
restos orgánicos de peso molecular alto (un alquitrán negro/pardo)
que pueden permanecer también en el gel secado. Es conveniente
minimizar la cantidad de tales restos a fin de reducir la cantidad
de calcinaciones a realizar y la cantidad de energía liberada por
dicha reacción dentro del horno así como la cantidad de gas (CO,
CO_{2}, H_{2}O) producida en el tratamiento térmico siguiente
durante la calcinación. Se ha observado que la reducción en varios
ºC de la temperatura máxima alcanzada hasta por debajo de 250ºC
puede reducir significativamente dichos restos.
Después que se reduce la presión a la presión
atmosférica, se aplica vacío para eliminar gas orgánico adsorbido
(disolvente residual y productos de reacción eventuales formados en
el autoclave durante el ciclo anterior) tanto como sea posible,
seguido por lavado con nitrógeno. Este procedimiento de lavado se
repite varias veces. Procedimientos más rápidos con tasas de
calentamiento que excedan de 20ºC/h y duración total de 14 h han
sido aplicados también, pero no se dispone de datos estadísticos
suficientes para llegar a conclusiones acerca de los rendimientos.
El gel secado se denomina aerogel.
El proceso se divide usualmente en tres
etapas.
- 1.
- Calcinación en atmósfera que contiene oxígeno. La muestra se introduce en el horno. Se aplica un vacío y posteriormente una atmósfera de oxígeno. La temperatura se eleva a 800ºC a un ritmo lo suficientemente lento para evitar una generación excesiva de gas debido a productos de combustión que pueden causar presión dentro del gel/aerogel con el agrietamiento consiguiente del aerogel. Se aplican varios ciclos de vacío/oxígeno.
- 2.
- Deshidratación/purificación. Se realiza en una atmósfera que contiene cloro a 800ºC (HCl o/y SOCl_{2} utilizando He como gas portador en concertación He:HCl alrededor de 10:1). Este ciclo dura varios días para los tubos de vidrio de mayor tamaño, de 80 mm.
- 3.
- Consolidación. Se realiza en He más eventualmente una ligera cantidad de oxígeno por encima de 1300ºC y por debajo de 1450ºC.
Estos procesos se realizan con el uso de vacío
durante el tratamiento térmico, como se describe en la solicitud de
patente NO2001A000006, a fin de evitar (disminuir) la formación de
burbujas en los cuerpos de vidrio, particularmente burbujas de alta
temperatura durante el estirado de fibras ópticas.
Ulteriormente, el proceso puede realizarse como
sigue:
Se crea un vacío en el horno en el que se
encuentra la muestra. A continuación se introduce a la temperatura
ambiente una atmósfera mixta O_{2}/HCl. Las proporciones se eligen
de modo que sean al principio lo bastante ricas en oxígeno para
iniciar las calcinaciones de las materias orgánicas, pero al mismo
tiempo para tener HCl introducido en los poros del aerogel desde el
comienzo. Seguidamente se eleva la temperatura en varios pasos
hasta temperaturas inferiores a 800ºC, aplicando vacío a dichas
temperaturas intermedias e introduciendo luego una atmósfera mixta
O_{2}/HCl con concentración creciente de HCl. Por último, cuando
la temperatura alcanza aproximadamente 800ºC, la atmósfera es HCl
puro.
La duración global del ciclo hasta este punto es
de unas pocas hasta varias horas, dependiendo del tamaño de la
muestra y la tasa de calentamiento del horno. Si la cámara del
horno, en la que se trata térmicamente el aerogel, tiene zonas
frías u otras zonas, en las que está presente H_{2}O, se introduce
una sustancia que reacciona con el agua produciendo un gas que no
se condensa a temperaturas bajas, como SOCl_{2}. En este último
caso, la temperatura se reduce por debajo de 600ºC y preferiblemente
por debajo de 450ºC a fin de evitar la aparición de reacciones
indeseables. La cámara del horno se purga de nuevo a vacío y a
continuación se eleva la temperatura hasta por encima de 1300ºC en
atmósfera de He más opcionalmente oxígeno a fin de consolidar el
aerogel hasta formar un vidrio.
La duración global de este ciclo está
comprendida entre 21 y 28 horas dependiendo del tamaño de la muestra
(tanto más larga cuanto mayor es el tamaño) y de las
características del horno. Por mejora de las características del
horno tales como los tiempos de enfriamiento/calentamiento y la
reducción de las zonas frías, en las que puede condensarse agua, la
duración global podría reducirse aún más.
Los procedimientos previos pueden modificarse
adicionalmente para alcanzar ciertas variaciones características en
las propiedades del vidrio. Se ha observado que el uso de oxígeno a
800ºC antes del calentamiento hasta conseguir la consolidación, y/o
el uso de una atmósfera He/O_{2} durante la consolidación pueden
proporcionar variaciones a las propiedades del material que
incluyen:
viscosidad mayor
índice de refracción menor
mejor comportamiento durante el estirado
Los resultados demuestran que el uso de
SOCl_{2} como agente de cloración a 800ºC puede proporcionar un
material de vidrio con menor dispersión de la luz.
El tratamiento térmico del aerogel seco se lleva
a cabo a fin de producir un cuerpo de vidrio sinterizado a partir
del objeto poroso de aerogel. El tratamiento térmico puede
comprender los cuatro pasos siguientes:
- A.
- eliminación del contenido residual de disolvente que se adhiere al aerogel por medio de calcinación,
- B.
- purificación del aerogel,
- C.
- consolidación del aerogel para obtener un cuerpo de vidrio,
- D.
- enfriamiento del cuerpo de vidrio.
El tratamiento térmico puede realizarse en una
atmósfera separada de gas, siendo posible que la atmósfera de gas
favorezca el propósito particular de los pasos del tratamiento
térmico.
La calcinación de acuerdo con el paso A), que
tiene por objeto servir para eliminar los disolventes orgánicos,
puede realizarse en una atmósfera de oxígeno a una temperatura de
550ºC hasta 800ºC. Este paso de calcinación puede terminarse cuando
ya no se detecta desprendimiento ulterior alguno de CO o
CO_{2}.
La purificación del aerogel de acuerdo con el
paso B) puede tener lugar utilizando un agente de cloración. Así,
por ejemplo, pueden utilizarse HCl, Cl_{2}, SOCl_{2} y otros
como el agente de cloración.
En caso apropiado, puede utilizarse
adicionalmente como gas portador un gas noble, tal como, por
ejemplo, helio.
En caso apropiado, si el cuerpo de vidrio a
producir debe tener una transparencia IR, puede realizarse una
deshidratación completa del aerogel realizando la purificación en
una atmósfera anhidra.
En una realización preferida de la invención, la
purificación puede realizarse por medio de SOCl_{2} a una
temperatura de 300 a 600ºC. Una mayor pureza del vidrio y mayor
transparencia, en particular en el campo UV, puede obtenerse si se
utiliza como sustancia de partida un dióxido de silicio Aerosil® VP
EG-50 preparado pirogénicamente.
La consolidación del aerogel de acuerdo con el
paso C) a fin de obtener un cuerpo de vidrio puede realizarse en
una atmósfera de gas noble, tal como, por ejemplo, helio en una
mezcla con oxígeno, siendo posible que la concentración de oxígeno
sea 2 a 5%. La consolidación puede realizarse a una temperatura de
600 a 1400ºC.
Durante la fase de calentamiento, puede
aplicarse vacío a fin de eliminar cualesquiera burbujas contenidas
en el aerogel. Esta fase de calentamiento es particularmente
adecuada en el intervalo de temperatura de 600 a 800ºC.
La fase de consolidación real puede iniciarse
con el calentamiento desde 600 a 800ºC hasta una temperatura de
1300 a 1400ºC, siendo entonces posible que este intervalo de
temperatura se mantenga durante un periodo de tiempo
suficiente.
El enfriamiento del cuerpo de vidrio resultante
de acuerdo con el paso D) puede llevarse a cabo a una tasa de hasta
5ºC/minuto, preferiblemente 4 a 1ºC/minuto, en el intervalo de 1400
a 900ºC.
A 100 ml (0,44 moles) de ortosilicato de
tetraetilo (TEOS) se añaden, con agitación enérgica, 80 ml de una
solución de HCl 0,01 N en agua.
Después de aproximadamente 60 minutos, se
obtiene una solución clara. Se añaden a esta solución 57,8 g de
polvo de sílice coloidal de combustión (Aerosil OX 50 - Degussa),
preparado a partir de tetracloruro de silicio por oxidación a
temperaturas elevadas. La mixtura obtenida se homogeneíza utilizando
un mezclador de alta velocidad que opera a 10.000 rpm durante un
periodo de aproximadamente 20 minutos, después de lo cual la
solución se centrifuga a 3000 rpm.
La dispersión homogénea obtenida se vierte en
recipientes cilíndricos de vidrio con un diámetro de 5,0 cm y
altura de 2,0 cm, que se cierran herméticamente, introducidos en un
horno. La temperatura se eleva lentamente y se mantiene luego a
50ºC. La duración de esta última operación es aproximadamente 12
horas.
El gel que se ha obtenido se lava
convenientemente con acetona y se seca subsiguientemente en un
autoclave a una temperatura de 250ºC y 59 bar. El autoclave se
presuriza luego con nitrógeno a la temperatura ambiente hasta la
presión de 50 bar. El calentamiento del autoclave se inicia luego,
hasta que se alcanza la temperatura de 260ºC. Con los valores
crecientes de temperatura, la presión dentro del autoclave aumenta
hasta 60 bar, y dicho valor de presión se mantiene constante por
accionamiento de las válvulas de ventilación. Manteniendo todavía
constante la temperatura a 260ºC, por accionamiento de la válvula de
ventilación, se hace luego que la presión en el interior del
autoclave disminuya hasta la presión ambiente, a una velocidad de 15
bar/hora. De este modo se elimina el disolvente contenido en el
interior del autoclave. Las últimas trazas de dicho disolvente se
eliminan lavando el autoclave con una corriente lenta de nitrógeno
durante aproximadamente 15 minutos y/o utilizando vacío. Se obtiene
un gel seco, denominado generalmente aerogel. El gel se conduce a
un horno en el que se calcina a una temperatura de 800ºC en una
atmósfera oxidante.
Durante el calentamiento, se queman los
productos orgánicos residuales procedentes del tratamiento en el
autoclave.
El disco de aerogel de sílice, después de la
calcinación, se somete a una corriente de helio que contiene 2% de
cloro a una temperatura de 800ºC y durante un periodo de 30 minutos
a fin de eliminar los grupos silanólicos presentes. El disco de
aerogel se calienta finalmente en una atmósfera de helio hasta una
temperatura de 1400ºC durante un periodo de una hora a fin de que
la sílice alcance una densificación completa.
Después de enfriar, el disco alcanza las
dispersiones finales deseadas (diámetro 2,5 cm y altura 1,0 cm),
manteniendo una relación homotécica con la forma del aerogel inicial
determinada por el molde inicial.
El material densificado tiene las mismas
características fisicoquímicas que el vidrio de sílice obtenido por
otros procesos.
Claims (3)
1. Proceso para la producción de monolitos por
medio del proceso sol-gel, que comprende los pasos
siguientes:
- a.
- hidrólisis de un alcóxido en solución acuosa para formar un hidrolizado y opcionalmente evaporación hasta concentración óptima del mismo,
- b.
- adición de un óxido preparado por la ruta pirogénica,
- c.
- mezcladura del hidrolizado del alcóxido con el óxido preparado por la ruta pirogénica para formar un sol coloidal,
- d.
- eliminación del contenido de gruesos del sol coloidal,
- e.
- gelificación del sol coloidal en un molde,
- f.
- reemplazamiento opcional del agua contenida en el aerogel resultante por un disolvente orgánico,
- g.
- secado del aerogel,
- h.
- tratamiento térmico del aerogel seco,
caracterizado porque la
gelificación del sol coloidal se desencadena por aumento de la
temperatura.
2. Proceso para la producción de monolitos por
medio del proceso sol-gel de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque en el paso a) el
hidrolizado se pasa a través de un filtro.
3. Proceso para la producción de monolitos por
medio del proceso sol-gel de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque la gelificación en el
paso d) se lleva a cabo con un factor de contracción de 0,45 a
0,55.
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