JP2000502026A - 製造過程において生成塩の沈殿が生じる、アルコールを使用して有機変性したエーロゲルの製造法 - Google Patents

製造過程において生成塩の沈殿が生じる、アルコールを使用して有機変性したエーロゲルの製造法

Info

Publication number
JP2000502026A
JP2000502026A JP09518548A JP51854897A JP2000502026A JP 2000502026 A JP2000502026 A JP 2000502026A JP 09518548 A JP09518548 A JP 09518548A JP 51854897 A JP51854897 A JP 51854897A JP 2000502026 A JP2000502026 A JP 2000502026A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gel
sol
water glass
alcohol
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
JP09518548A
Other languages
English (en)
Inventor
シュベルトフェガー,フリッツ
ツィーマン,アンドレアス
Original Assignee
ヘキスト、リサーチ、アンド、テクノロジー、ドイッチェラント、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング、ウント、コンパニー、コマンディート、ゲゼルシャフト
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ヘキスト、リサーチ、アンド、テクノロジー、ドイッチェラント、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング、ウント、コンパニー、コマンディート、ゲゼルシャフト filed Critical ヘキスト、リサーチ、アンド、テクノロジー、ドイッチェラント、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング、ウント、コンパニー、コマンディート、ゲゼルシャフト
Publication of JP2000502026A publication Critical patent/JP2000502026A/ja
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/16Preparation of silica xerogels
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/14Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
    • C01B33/157After-treatment of gels
    • C01B33/158Purification; Drying; Dehydrating
    • C01B33/1585Dehydration into aerogels
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/06Quartz; Sand
    • C04B14/064Silica aerogel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B30/00Compositions for artificial stone, not containing binders
    • C04B30/02Compositions for artificial stone, not containing binders containing fibrous materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は、a)少なくとも1種の有機および/または無機酸を使用し、ケイ酸カリウム水溶液からpH≦4.0のケイ酸ゾルを製造し、b)生成したケイ酸ゾルを、塩基を加えることにより、重縮合させてSiO2ゲルに、c)工程b)で得たゲルを有機溶剤で、ゲルの含水量が5重量%以下になるまで洗浄し、d)工程c)で得たゲルを少なくとも1種のC1-6アルコールで表面変性し、e)工程d)で得た表面変性ゲルを乾燥させる、有機変性したエーロゲルの製造法に関する。この方法は、少なくとも1種の酸がケイ酸カリウム陽イオンと、ケイ酸ゾルに難溶性の塩を形成することを特徴とする。工程b)の前に、形成された難溶性の塩を徹底的に沈殿させ、ケイ酸ゾルから分離する。

Description

【発明の詳細な説明】 製造過程において生成塩の沈殿が生じる、アルコールを 使用して有機変性したエーロゲルの製造法 本発明は、アルコールを使用して有機変性したSiO2エーロゲルの製造法で あって、その製造過程において生成塩の沈殿が生じるもの、に関する。 エーロゲル、特に気孔率が60%を超え、密度が0.6 g/cm3未満であるエー ロゲルは、熱伝導率が極めて低く、この理由から、例えばヨーロッパEP−A− 0171722号明細書に記載されている様に断熱材として使用される。 広義のエーロゲル、すなわち「分散剤として空気を含むゲル」の意味における エーロゲルは、適切なゲルを乾燥させることにより製造される。この意味におけ る用語「エーロゲル」から考えると、狭義におけるエーロゲルはキセロゲルおよ びクリオゲルである。ゲルの液体を臨界温度より高い温度で除去し、臨界圧を超 える圧力から出発する場合、乾燥したゲルは狭義におけるエーロゲルと考えられ る。しかし、ゲルの液体を臨界未満条件下で、例えば液体−蒸気の境界相を形成 して除去することで、生成するゲルはキセロゲルと呼ばれる。本発明のゲルは、 分散剤として空気を含むゲルの意味におけるエーロゲルであるということを注目 すべきである。 SO2エーロゲルは、例えばテトラエチルオルトシリケートをエタノール中で 酸加水分解することにより製造できる。加水分解の際にゲルが形成され、その構 造はあらゆる要因、特に温度、pH、およびゲル化工程の期間により決定される。 しかし、湿ったゲルを乾燥させる際、乾燥中に生じる毛管力が極めて大きいため に、ゲル構造が一般的に潰れてしまう。ゲルの潰れは、乾燥を溶剤の臨界温度お よび臨界圧力より高い条件下で行なうことにより、阻止することができる。この 範囲内では、液体/気体相の境界が消失するので、毛管力も無くなり、乾燥工程 中にゲルは変化しない、すなわち乾燥中のゲルの収縮も起きない。この乾燥技術 に基づく製造法は、例えばヨーロッパA−0396076号明細書または国際特 許出願92/03378号明細書に記載されている。しかし、エタノールを使用 する場合、この技術は約240℃の温度および60バールを超える圧力を必要と する。乾燥前にエタノールをCO2に交換することにより、乾燥温度は約30℃ に下がるが、その場合70バールを超える圧力が必要になる。 上記の乾燥方法に代わる方法として、乾燥前にSiO2ゲルを塩素含有シリル 化剤と反応して、SiO2ゲルを臨界未満乾燥させる方法が提案されている。そ の場合、例えばテトラアルコキシシラン、好ましくはテトラエトキシシラン(T EOS)、を好適な溶剤、好ましくはエタノール中で、水を使用して酸加水分解 することにより、SiO2ゲルを得ることができる。その後の工程で、溶剤を好 適な有機溶剤に交換した後、生成したゲルを塩素含有シリル化剤と反応させる。 シリル化剤としては、それらの反応性のために、メチルクロロシラン (Me4-nSiCln、n=1〜3)を使用するのが好ましい。その後、生成する 、表面がメチルシリル基で変性されたSiO2ゲルを空気中で有機溶剤から乾燥 させることができる。この様にして、密度が0.4g/cm3未満であり、気孔率が 60%を超えるエーロゲルが得られる。 国際特許出願94/25149号明細書は、この乾燥技術に基づく製造法を記 載している。 さらに、例えば国際特許出願92/20623号明細書に記載されている様に 、乾燥前に上記のゲルをアルコール性水溶液中でテトラアルコキシシランで処理 し、次いで熟成させて、ゲル網目構造の強度を増加することができる。 しかし、上記の方法で出発物質として使用するテトラアルコキシシランは、極 めて高価である。さらに、塩素含有シリル化剤でシリル化する際、それに伴う塩 化水素(HCl)および複数の副生成物が必然的に生じるので、シリル化したS iO2ゲルを好適な有機溶剤で繰り返し洗浄することによる、非常に経費がかか り、コストを増大させる精製が必要になる場合がある。この操作に必要な特に耐 蝕性の設備も非常に高価である。非常に大量のHClガスの形成に伴う安全性の 問題は、非常に複雑な技術を必要とし、やはりコストを増大させる。 最初の少なからぬコスト削減は、SiO2ゲルを製造するための出発物質とし て水ガラスを使用することにより達成される。この目的のために、イオン交換樹 脂を使用して水ガラス水溶液からケイ酸を製造することができるが、この酸は塩 基を加えることにより重縮合してSiO2ゲルになる。その後の工程で、水性媒 体を好適な有機溶剤に交換した後、得られたゲルを塩素含有シリル化剤と反応さ せる。シリル化剤としては、それらの反応性のために、メチルクロロシラン (Me4-nSiCln、n=1〜3)を使用するのが好ましい。次いで、生成する 、メチルシリル基で表面変性されたSiO2ゲルを空気中で有機溶剤から乾燥さ せることもできる。この技術に基づく製造法は、例えば独国A−4342548 号明細書に記載されている。 しかし、上記の塩素含有シリル化剤の使用に伴う極めて高い製造コストの問題 は、出発物質として水ガラスを使用することによっては解決されない。 独国特許出願第P19502453.2号明細書は、塩素を含まないシリル化 剤の使用を開示している。この方法は、上記の製法で異なった方法により得られ るシリケート型リオゲルから出発し、塩素を含まないシリル化剤と反応させる。 この場合、シリル化剤としてメチルイソプロペンオキシシラン (Me4-nSi(OC(CH3)CH2n、n=1〜3)を使用するのが好ましい 。その後、こうして生成したメチルシリル基で表面変性させたSiO2ゲルをや はり空気中で有機溶剤から乾燥させることができる。 塩素不含シリル化剤の使用によりHCl形成の問題は解決されるが、使用す る塩素を不含シリル化剤も、極めて高いコスト要因となる。 国際特許出願95/06617号明細書は、水ガラス溶液を酸とpH7.5〜1 1で反応させ、水または無機塩基の希釈水溶液で洗浄することにより、生じたケ イ酸ヒドロゲルをイオン成分から徹底的に分離して、ヒドロゲルのpHを7.5〜 11に維持して、ヒドロゲル中に含有される水相をアルコールで置き換え、続い て生成したアルコゲルを超臨界乾燥させることにより得られる疎水性ケイ酸エー ロゲルを記載している。 この製法で、水の交換に好適なアルコールは、C1〜C5アルコール、好ましく はC3〜C5アルコール、特にイソプロパノール、である。 上記のアルコールを超臨界条件下で使用する場合(国際特許出願95/066 17号明細書)、リオゲルの表面OH基とアルコールとのエステル化が起こるこ とが知られている。その結果、疎水性表面基を有するアルコキシ変性エーロゲル 、例えばイソプロポキシ変性エーロゲルが得られる。 しかし、国際特許出願95/06617号明細書に記載されている製造法の不 利な点は、乾燥に超臨界条件が必要なことであるが、これは、例えばイソプロパ ノールに関しては、温度240〜280℃および圧力約55〜90バールである 。 その他の未解決の問題は、水ガラスからエーロゲルを製造する際に得られる塩 の水溶液である。水ガラス溶液を縮合可能なケイ酸ゾルに転化するには、陽イオ ン(大部分がナトリウムおよび/またはカリウムイオン)を水ガラス溶液中のプ ロトンと交換しなければならない。この目的には、有機および/または無機酸を 使用することができる。やはり必然的に溶解した状態で形成される上記陽イオン の塩(例えばNaClまたはNa2SO4)は、ゲルを熟成させる前、最中または 後にゲルから洗い流さなければならない。現在、これらの高度に希釈された塩の 水溶液は、もはや川や湖に比較的大量に放出できないので、廃棄上の大きな問題 である。現在の規則に適合する最終的な廃棄処分は極めて高いコスト要因であ る。 そこで、本発明の目的は、先行技術で公知の、上記の問題がまったく無い、疎 水性表面基を有するエーロゲルの製造法を提供することである。特に、本発明の 方法は、経済的であり、技術的に簡単な様式で実行できる必要がある。 本発明の別の目的は、希釈された塩溶液が形成されない、有機変性したSiO2 エーロゲルの製造法を提供することである。 これらの目的は、下記の各工程a)〜e)を含んでなる有機変性エーロゲルの 製造法であって、少なくとも1種の酸が水ガラスの陽イオンと、ケイ酸ゾルに難 溶性の塩を形成すること、および工程b)の前に、生成した難溶性の塩を徹底的 に沈殿させ、ケイ酸ゾルから分離することを特徴とする方法、によって達成され る。 a)少なくとも1種の有機および/または無機酸を使用し、水ガラス水溶液から pH≦4.0のケイ酸ゾルを製造すること、 b)生成したケイ酸ゾルを、塩基を加えることにより、SiO2ゲルに重縮合さ せること、 c)工程b)で得たゲルを有機溶剤で、ゲルの含水量が5重量%以下になるまで 洗浄すること、 d)工程c)で得たゲルの表面を少なくとも1種のC1〜C6アルコールで変性す ること、および e)工程d)で得た表面変性ゲルを乾燥させること 工程a)における水ガラス溶液としては、一般的に6〜25重量%(SiO2 含有量に対して計算)のナトリウムおよび/またはカリウム水ガラス溶液を使用 する。17〜20重量%の水ガラス溶液が好ましい。さらに、水ガラス溶液は、 90重量%(SiO2に対して計算して)までの縮合可能なジルコニウム、アル ミニウムおよび/またはチタン化合物も含むことができる。 使用する酸は、ナトリウムおよび/またはカリウムイオンと難溶性の塩を形成 する、一般的に15〜50重量%の酸である。好適な酸の混合物も使用できる。 硫酸、リン酸、フッ化水素酸、およびシュウ酸が好ましい。硫酸が特に好ましい 。 工程a)で形成される難溶性塩のできるだけ完全な沈殿および良好な分離を達 成するために、ケイ酸ゾルの温度は0〜30℃、好ましくは0〜15℃、特に好 ましくは0〜5℃、にすべきである。これは、水ガラス溶液、酸および/または ケイ酸ゾルの温度を0〜30℃、好ましくは0〜15℃、特に好ましくは0〜5 ℃、にすることにより、達成できる。その様にした際に、過飽和塩溶液が生じる 場合、好適な種結晶で適切に種形成させることにより、塩を沈殿させることがで きる。形成された塩は、当業者には公知の手段、例えば濾過、吸引濾過、メンブ ランまたは結晶化容器、により分離する。半連続的または連続的方法が好ましい 。 塩を分離した後、ケイ酸ゾルを水で濃度5〜12重量%(SiO2含有量に対 して計算)に調節する。6〜9重量%のケイ酸溶液が特に好ましい。 工程a)で得たケイ酸ゾルを、工程b)で、pH領域3.0〜7.0、好ましく は4.0〜6.0、の塩基を加えることにより重縮合させて、SiO2ゲルを形 成させる。塩基としては、NH4OH、NaOH、KOH、Al(OH)3、コロ イド状シリカおよび/またはアルカリ性水ガラス溶液を一般的に使用する。 NH4OH、NaOH、およびKOHが好ましく、NaOHが特に好ましい。上 記塩基の混合物も使用できる。 工程b)は、溶液の凝固点〜100℃の温度で行なうことが普通である。所望 により、スプレー成形、押出しまたは滴下成形の様な成形工程を同時に行なうこ ともできる。 工程c)の前に、好ましくはゲルを熟成させるが、この操作は40〜100℃ 、好ましくは80〜100℃で、pH4〜11、好ましくは5〜7で、行なうこと が普通である。この操作の期間は、1秒間〜12時間、好ましくは1秒間〜5時 間 である。 所望により、熟成したヒドロゲルを水で、電解質が無くなるまで洗浄すること ができる。 工程c)では、工程b)で得たゲルを有機溶剤で、ゲルの含水量が5重量%以 下、好ましくは2重量%、特に好ましくは1重量%以下、になるまで洗浄する。 溶剤としては、一般的に脂肪族アルコール、エーテル、エステルまたはケトン、 ならびに脂肪族または芳香族炭化水素を使用する。 好ましい溶剤はC1〜C5アルコール、アセトン、テトラヒドロフラン、酢酸エ チル、ジオキサン、n−ヘキサン、およびトルエンである。特に好ましい溶剤は イソプロパノール、イソブタノール、tert-ブタノール、およびアセトンである 。上記溶剤の混合物も使用できる。さらに、水を先ず水混和性アルコールで洗い 流し、次いでそのアルコールを炭化水素で洗い流すこともできる。 さらに、工程c)で得たゲルを溶剤交換にかけることもできる。溶剤交換の場 合、原則的に工程c)の洗浄操作におけるのと同じ溶剤を使用することができる 。洗浄に好ましい溶剤は、溶剤交換にも好ましい。 用語「溶剤交換」とは、溶剤の1回交換のみならず、所望により異なった溶剤 で複数回繰り返すことも意味する。 工程c)で得たリオゲルを、さらに熟成工程にかけることもできる。これは一 般的に20℃〜有機溶剤の沸点で行なう。所望により、熟成を高温、加圧下で行 なうこともできる。その期間は一般的に1秒間〜45時間、好ましくは1秒間〜 24時間、である。所望により、その様な熟成の後に、同一の、または異なった 溶剤でさらに溶剤交換することもできる。この追加の熟成工程は、所望により数 回繰り返すことができる。 工程d)では、工程c)で得たゲルを、加圧容器またはオートクレーブ中で高 温、加圧下で、少なくとも1種のC1〜C6アルコールで変性する。 C3〜C5アルコール、例えばイソプロパノール、イソブタノール、tert-ブタ ノール、sec- ペンタノール、およびtert- ペンタノールを使用するのが好まし い。イソプロパノール、イソブタノールおよびtert-ブタノールが特に好ましい 。 その際、アルコールは一般的に溶剤の総量に対して計算して1〜100重量% の量で使用する。 アルコールは単独で、混合物で、またはアセトン、テトラヒドロフラン、ジオ キサン、n−ヘキサン、またはトルエンの様な他の非反応性有機溶剤または溶剤 混合物と共に使用することができる。 表面変性のための温度および圧力は、使用するそれぞれの溶剤または溶剤混合 物により異なる。しかし、これらの温度および圧力は、使用するアルコールの臨 界温度および臨界圧力よりも明らかに低い。 25℃〜220℃、特に好ましくは150℃〜220℃、の温度を使用する。 圧力は、好ましくは1〜50バール、特に好ましくは20〜50バール、であ る。 リオゲルをこれらの条件下に維持する期間は、好ましくは30分間〜20時間 、特に好ましくは30分間〜10時間、である。 所望により、少量のシリル化剤を加えることができる。シリル化剤として適し ている。一般的に、式R1 4-nSiClnまたはR14-nSi(OR2n(n=1〜3 )のシランである。ここで式中、R1およびR2は、互いに独立して、C1〜C6ア ルキル、シクロアルキルまたはフェニルである。イソプロペンオキシシランおよ びシラザンも好適である。トリメチルクロロシランを使用するのが好ましい。さ らに、当業者に公知のすべてのシリル化剤を、例えば独国A−4430669号 明細書に記載されているシリル化剤でも、使用することができる。 量は一般的に0〜1重量%(リオゲルに対して計算)、濃度は好ましくは0〜 0.5重量%、特に好ましくは0〜0.2重量%、である。 表面変性工程を迅速に行なうために、系内に水がさらに存在することができる 。その場合、0〜10重量%(リオゲルに対して計算)の濃度が好ましい。さら に、工程を早めるために、当業者に公知の触媒、例えば酸、塩基または有機金属 化合物、も系内に存在することができる。 所望により、工程d)で得た表面変性ゲルを、工程e)の前に溶剤交換にかけ ることができる。この目的に一般的に使用する溶剤は、脂肪族アルコール、エー テル、エステル、またはケトン、ならびに脂肪族または芳香族炭化水素である。 上記溶剤の混合物も使用できる。好ましい溶剤はメタノール、エタノール、i− プロパノール、アセトン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、ジオキサン、n− ヘキサン、n−ヘプタンおよび、トルエンである。溶剤としてはi−プロパノー ルが特に好ましい。 工程e)では、表面変性し、好ましくは後洗浄したゲルを臨界未満条件下で、 好ましくは−30℃〜200℃、特に0〜100℃の温度で、乾燥させる。乾燥 に使用する圧力は、好ましくは0.001〜20バール、特に好ましくは0.0 1〜5バールである。 工程d)で得たゲルは、超臨界条件下で乾燥させることもできる。使用する溶 剤に応じて、これには200℃を超える温度および/または20バールを超える 圧力が必要である。これはまったく問題なしに可能であるが、より経費がかかり 、重要な利点も得られない。 一般的に、乾燥は、ゲルの残留溶剤含有量が0.1重量%未満になるまで続行 する。 別の実施態様では、ゲルを、工程b)および/またはその後の工程での成形重 縮合の後、当業者には公知の技術、例えば粉砕により粉末化することができる。 さらに、熱伝導性に対する放射の影響を低減させるために、ゲル製造の前に、 ゲルをIR混濁剤、例えばカーボンブラック、二酸化チタン、酸化鉄および/ま たは酸化ジルコニウム、で処理することができる。 さらに、ゲル製造の前に、ゾルを繊維で処理し、その機械的安定性を増加させ ることができる。繊維材料としては、ガラス繊維、または鉱物繊維の様な無機繊 維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、または植物性繊維の様な 有機繊維、ならびにそれらの混合物を使用するのが好適である。繊維を被覆する こと、例えばポリエステル繊維をアルミニウムの様な金属で被覆すること、もで きる。 別の実施態様では、ゲルを、その用途に応じて、表面変性の前に、さらに網目 構造補強することができる。これは、生成したゲルを、縮合可能な、式 R1 4-nSi(OR2n(式中、n=2〜4であり、R1およびR2は、互いに独立 して、直鎖または分枝鎖のC1〜C6アルキル基、シクロヘキシル基、またはフェ ニル基である)を有するアルキルおよび/またはアリールオルトシリケートの溶 液と、またはケイ酸水溶液と反応させることにより、行なう。この網目構造補強 は、それぞれの熟成工程または溶剤交換の前および/または後に行なうことがで きる。 別の好ましい実施態様では、ゲルは、乾燥の前、E−モジュラスが3 M Paを超え、BET表面積が400m2/gを超え、細孔半径分布が2〜20nm、好ま しくは5〜10nmであるので、臨界未満乾燥の後に得られるエーロゲルは、好ま しくは密度が200kg/m3以下、特に好ましくは150kg/m3以下である。 以下に、一実施態様により本発明の方法をより詳細に説明するが、それによっ て該方法を制限するものではない。 例1 0℃に冷却した236gの25%H2SO4を、0℃に常に冷却しながら、7℃ に冷却した707gのナトリウム水ガラス溶液(SiO217重量%を含み、N a2O:SiO2の比が1:3.3である)で滴下処理する。pHは1.6になる。 沈殿するNa2SO4・10H2Oを0℃で吸引濾過によりケイ酸ゾルから分 離し、ケイ酸ゾルを280mlのH2Oで希釈する。生成したケイ酸ゾルを、5℃ で攪拌しながら、26mlのIN NaOH溶液で処理し、pHを4.7にする。次 いで、生成したヒドロゲルを85℃で2.5時間熟成させる。 熟成させたヒドロゲルの弾性率は15.5 MPaである。これを2リットルの温 水で洗浄し、次いでイソプロパノールで、ゲルの含水量が2.O重量%未満にな るまで押出する。イソプロパノール含有リオゲルをオートクレーブ中のイソプロ パノール中で圧力40バールで220℃に加熱し、これらの条件下に3時間保持 する。ゲルを空気中で乾燥させる(40℃で3時間、次いで50℃で2時間およ び150℃で12時間)。 生成した透明なエーロゲルは密度が0.15g/cm3である。BETによるその 比表面積は500m2/gである。λ値は0.018 W/mKである。 熱伝導率は、熱ワイヤ法(0.Nielsson,G.Rueschenpohler,J.Gross and J .Fricke,High Temperatures-High Pressures,Vol.21,267-274(1989)参照) で測定した。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1997年12月4日(1997.12.4) 【補正内容】 請求の範囲 1. 下記の工程a)〜f)を含んでなる、有機変性エーロゲルの製造法。 a)少なくとも1種の有機および/または無機酸を使用し、水ガラス水溶液から pH4.0のケイ酸ゾルを製造し、少なくとも1種の酸が水ガラスの陽イオンと、 ケイ酸ゾルに難溶性の塩を形成すること、 b)形成された難溶性の塩を0〜30℃の温度で徹底的に沈殿させ、それらの塩 をケイ酸ゾルから分離すること、 c)生成したケイ酸ゾルを、塩基を加えることにより重縮合させ、SiO2ゲル を形成させること、 d)工程c)で得たゲルを有機溶剤で、ゲルの含水量が5重量%以下になるまで 洗浄すること、 e)工程d)で得たゲルの表面を少なくとも1種のC1−C6アルコールで変性す ること、および f)工程e)で得た表面変性ゲルを乾燥させること。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 下記の工程a)〜e)を含んでなる有機変性エーロゲルの製造法であっ て、少なくとも1種の酸と水ガラスの陽イオンとでケイ酸ゾルに難溶性の塩を形 成させること、および工程b)の前に、形成された難溶性の塩を徹底的に沈殿さ せ、ケイ酸ゾルから分離することを特徴とする、有機変性エーロゲルの製造法。 a)少なくとも1種の有機および/または無機酸を使用し、水ガラス水溶液から pH≦4.0のケイ酸ゾルを製造すること、 b)生成したケイ酸ゾルを、塩基を加えることにより、SiO2ゲルに重縮合さ せること、 c)工程b)で得たゲルを有機溶剤で、ゲルの含水量が5重量%以下になるまで 洗浄すること、 d)工程c)で得たゲルの表面を少なくとも1種のC1〜C6アルコールで変性さ せること、および e)工程e)で得た表面変性ゲルを乾燥させること。 2. 工程a)で使用する水ガラス溶液が、6〜25重量%のナトリウムおよ び/またはカリウム水ガラス溶液であることを特徴とする、請求項1に記載の方 法。 3. 水ガラス溶液が、90重量%(SiO2に対して計算)までの縮合可能な ジルコニウム、アルミニウム、および/またはチタン化合物を含んでなることを 特徴とする、請求項1または2に記載の方法。 4. 15〜50重量%の硫酸を酸として使用することを特徴とする、請求項 1〜3のいずれか1項に記載の方法。 5. 生成したケイ酸ゾルの温度が0〜30℃であることを特徴とする、請求 項1〜4のいずれか1項に記載の方法。 6. 工程b)で使用する塩基がNaOH、NH4OH、)Al(OH)3、コ ロイド状シリカおよび/またはアルカリ性水ガラス溶液であることを特徴とする 、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。 7. 工程c)の前に、ゲルを40〜100℃およびpH4〜11で1秒間〜1 2時間熟成させることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法 。 8. 工程c)で使用する有機溶剤がC1〜C5アルコール、アセトン、テトラ ヒドロフラン、酢酸エチル、ジオキサン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、および /またはトルエンであることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載 の方法。 9. 表面変性の前に、工程b)で得たゲルを、縮合可能な、式 R1 4-n Si(OR2a (式中、n=2〜4であり、R1およびR2は、互いに 独立して、直鎖または分枝鎖のC1〜C6アルキル基、シクロヘキシル基またはフ ェニル基である)を有するアルキルおよび/またはアリールオルトシリケートの 溶液と、またはケイ酸水溶液と反応させることを特徴とする、請求項1〜8のい ずれか1項に記載の方法。 10. 工程d)で、少なくとも1種のC3〜C5アルコールを使用することを 特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。 11. 工程d)でイソブタノールまたはtert-ブタノールを使用することを特 徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。 12. アルコールを、溶剤の総量に対して計算して、1〜100重量%の量 で使用することを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。 13. 表面変性を25℃〜220℃の温度および1〜50バールの圧力で3 0分間〜20時間行なうことを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に記 載の方法。 14. 表面変性を少量のシリル化剤の存在下で行なうことを特徴とする、請 求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。 15. 表面変性を触媒の存在下で行なうことを特徴とする、請求項1〜14 のいずれか1項に記載の方法。 16. 工程e)の前に、表面変性したゲルを溶剤交換にかけることを特徴と する、請求項1〜15のいずれか1項に記載の方法。 17. 工程e)でゲルを臨界未満条件下で乾燥させることを特徴とする、請 求項1〜16のいずれか1項に記載の方法。 18. ゲル製造の前に、ゾルをIR混濁剤および/または繊維で処理するこ とを特徴とする、請求項1〜17のいずれか1項に記載の方法。
JP09518548A 1995-11-10 1996-11-05 製造過程において生成塩の沈殿が生じる、アルコールを使用して有機変性したエーロゲルの製造法 Ceased JP2000502026A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19541992A DE19541992A1 (de) 1995-11-10 1995-11-10 Verfahren zur Herstellung von organisch modifizierten Aerogelen unter Verwendung von Alkoholen, bei dem gebildeten Salze ausgefällt werden
DE19541992.8 1995-11-13
PCT/EP1996/004820 WO1997018161A1 (de) 1995-11-10 1996-11-05 Verfahren zur herstellung von organisch modifizierten aerogelen unter verwendung von alkoholen, bei dem die gebildeten salze ausgefällt werden

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000502026A true JP2000502026A (ja) 2000-02-22

Family

ID=7777170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP09518548A Ceased JP2000502026A (ja) 1995-11-10 1996-11-05 製造過程において生成塩の沈殿が生じる、アルコールを使用して有機変性したエーロゲルの製造法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6129949A (ja)
EP (1) EP0861207B1 (ja)
JP (1) JP2000502026A (ja)
DE (2) DE19541992A1 (ja)
WO (1) WO1997018161A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001504756A (ja) * 1996-11-26 2001-04-10 カボット コーポレイション 有機修飾エアロゲル、事前の溶媒交換ならびに事後の乾燥を行わない水系ゲルの表面修飾によるその製造法、およびその使用

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19718740A1 (de) 1997-05-02 1998-11-05 Hoechst Ag Verfahren zur Granulierung von Aerogelen
DE19718741A1 (de) 1997-05-02 1998-11-05 Hoechst Ag Verfahren zur Kompaktierung von Aerogelen
DE19752456A1 (de) 1997-11-26 1999-05-27 Hoechst Ag Verfahren zur Herstellung von organisch modifizierten Aerogelen auf Basis von Siliciumtetrachlorid
DE19756633A1 (de) 1997-12-19 1999-06-24 Hoechst Ag Verfahren zur unterkritischen Trocknung von Lyogelen zu Aerogelen
DE19801004A1 (de) 1998-01-14 1999-07-15 Cabot Corp Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen kugelförmigen Lyogelen in wasserunlöslichen Silylierungsmitteln
JP2002517585A (ja) * 1998-06-05 2002-06-18 カボット・コーポレーション ナノ多孔質相互浸透有機−無機網目構造
US6274112B1 (en) * 1999-12-08 2001-08-14 E. I. Du Pont De Nemours And Company Continuous production of silica-based microgels
US6893652B2 (en) * 2001-08-27 2005-05-17 Wyeth Endoparasiticidal gel composition
CN100341781C (zh) * 2004-03-12 2007-10-10 河南大学 一种反应性二氧化硅纳米微粒
KR100710887B1 (ko) * 2006-04-21 2007-04-27 요업기술원 에어로젤 블랑켓트의 제조 방법
KR100848856B1 (ko) 2007-03-27 2008-07-29 주식회사 넵 영구적 소수성을 갖는 에어로겔의 제조 방법 및 이로부터제조된 영구적 소수성을 갖는 에어로겔
KR100868989B1 (ko) * 2007-05-23 2008-11-17 엠파워(주) 초소수성 실리카 에어로겔 분말의 제조방법
KR20090032707A (ko) * 2007-09-28 2009-04-01 엠파워(주) 초소수성 실리카계 분말의 제조방법
KR101079308B1 (ko) 2008-11-12 2011-11-04 한국세라믹기술원 에어로젤 블랑켓의 제조방법
WO2014122115A1 (de) * 2013-02-05 2014-08-14 Basf Se Verfahren zur herstellung von porösen oder feinteiligen, festen anorganischen materialien
US9249075B2 (en) 2013-02-05 2016-02-02 Basf Se Process for producing porous or finely divided solid inorganic materials
DE102014101709A1 (de) 2013-12-20 2015-07-16 Interbran Systems Ag Verfahren zur Herstellung von Aerogelen
DE102014117759A1 (de) 2014-10-02 2016-04-07 Interbran Systems Ag Verfahren zur Herstellung von Aerogelen
DE102015207945A1 (de) * 2015-04-29 2016-11-03 Wacker Chemie Ag Hydrophobe Aerogele mit einer geringen Belegung an monofunktionellen Einheiten
US11707721B2 (en) 2017-10-11 2023-07-25 University Of Utah Research Foundation Methods of making permeable aerogels
CN109650396A (zh) * 2019-01-28 2019-04-19 安徽科昂纳米科技有限公司 一种二氧化硅气凝胶的制备方法及制得的二氧化硅气凝胶
CN111057226B (zh) * 2019-12-30 2022-05-03 华润化学材料科技股份有限公司 一种纳米负载钛系复合催化剂及其制备方法和在聚酯合成中的应用

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2285477A (en) * 1942-06-09 Method of producing sols
US2093454A (en) * 1934-10-01 1937-09-21 Samuel S Kistler Method of producing aerogels
US2249767A (en) * 1937-07-03 1941-07-22 Monsanto Chemicals Method of making aerogels
US2993005A (en) * 1957-09-03 1961-07-18 Monsanto Chemicals Manufacture of aerogels
US4053565A (en) * 1968-08-06 1977-10-11 National Petro Chemicals Corporation Silica xerogels
DE3346180C2 (de) * 1983-12-21 1996-05-15 Micropore International Ltd Starrer Wärmedämmkörper
DE3429671A1 (de) * 1984-08-11 1986-02-20 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zur herstellung von aerogelen
DE59405045D1 (de) * 1993-08-31 1998-02-19 Basf Ag Hydrophobe kieselsäureaerogele
DE4342548A1 (de) * 1993-12-14 1995-06-22 Hoechst Ag Xerogele, Verfahren zu ihrer Herstellung, sowie ihre Verwendung
US5795556A (en) * 1993-12-14 1998-08-18 Hoechst Ag Xerogels and process for their preparation
DE4422912A1 (de) * 1994-06-30 1996-01-11 Hoechst Ag Xerogele, Verfahren zu ihrer Herstellung, sowie ihre Verwendung
DE4439217A1 (de) * 1994-11-03 1996-05-09 Hoechst Ag Verfahren zur Herstellung von Aerogelen
DE19502453C1 (de) * 1995-01-27 1996-09-05 Hoechst Ag Verfahren zur Herstellung von modifizierten Si0¶2¶- Aerogelen und deren Verwendung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001504756A (ja) * 1996-11-26 2001-04-10 カボット コーポレイション 有機修飾エアロゲル、事前の溶媒交換ならびに事後の乾燥を行わない水系ゲルの表面修飾によるその製造法、およびその使用

Also Published As

Publication number Publication date
EP0861207A1 (de) 1998-09-02
WO1997018161A1 (de) 1997-05-22
US6129949A (en) 2000-10-10
EP0861207B1 (de) 2000-04-26
DE19541992A1 (de) 1997-05-15
DE59605072D1 (de) 2000-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2000502026A (ja) 製造過程において生成塩の沈殿が生じる、アルコールを使用して有機変性したエーロゲルの製造法
JP2000501370A (ja) 製造過程において生成塩の沈殿が生じる、有機変性したエーロゲルの製造法
US6140377A (en) Process for preparing organically modified aerogels using alcohols
JP4041161B2 (ja) 変性エーロゲルの製造方法及びその使用
US5647962A (en) Process for the preparation of xerogels
US7470725B2 (en) Organically modified aerogels, processes for their preparation by surface modification of the aqueous gel, without prior solvent exchange, and subsequent drying, and their use
US5795556A (en) Xerogels and process for their preparation
JP3951307B2 (ja) エーロゲルの製造方法
JP2001504757A (ja) 有機的に修飾された持続的に疎水性のエロゲルの製造方法
KR100785521B1 (ko) 표면개질된 에어로겔 제조 방법 및 이로부터 제조된 표면개질된 에어로겔
CN101646622A (zh) 制备疏水气凝胶的方法以及由其制备的疏水气凝胶
US6156386A (en) Method for the preparation of organically modified aerogels
KR100571989B1 (ko) 실리콘 테트라클로라이드를 기초로 하고 유기적으로 변형된 에어로겔의 제조 방법
JP2001019422A (ja) 高気孔容積を有する親水性シリカゲルの製造法
JP4065561B2 (ja) 有機的に改良されたエアロゲルを製造するための方法およびそれらの使用
JP2000512973A (ja) 減少した表面積を有する疎水性シリカを中性条件下で製造する方法
US7297718B2 (en) Method of producing substantially spherical lyogels in water insoluble silylating agents
MXPA97005686A (en) Procedure for the preparation of modified aerogels, and its

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20060727

A72 Notification of change in name of applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A721

Effective date: 20060727

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061128

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20070228

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20070416

A313 Final decision of rejection without a dissenting response from the applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A313

Effective date: 20070711

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20071120