JP2001072408A

JP2001072408A - シリカエアロゲル及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001072408A
Application number: JP24390699A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Sumiyoshi; 孝行住吉; Hiroshi Yokogawa; 弘横川; Masaru Yokoyama; 勝横山; Ryoji Enomoto; 良治榎本; Ichiro Adachi; 一郎足立; Toru Iijima; 徹飯嶋
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-08-30
Filing date: 1999-08-30
Publication date: 2001-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】撥水性と共に、優れた撥油性を有するシリカ
エアロゲル、及び、その製造方法を提供する。【解決手段】シリカエアロゲルは、密度が０．００５
〜０．５ｇ／ｃｃの範囲のシリカエアロゲルであって、
骨格が（ＳｉＯ₂）_m（ｍは正の整数）からなり、且
つ、シラノール基を有するシリカのゲル状化合物に対
し、前記シラノール基と反応可能な官能基とフルオロア
ルキル基を併せもつフルオロアルキルシラン化合物を化
学反応させることで、シリカ表面をフッ素処理されてな
る。その製造方法は、アルコキシシランを加水分解し、
重合して得られたゲル状化合物を液相分散媒中で、フル
オロアルキルシラン化合物と反応させてフッ素処理を施
した後に、該ゲル状化合物が含む分散媒を超臨界乾燥に
よって除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は断熱性等の機能や、
特異な光学特性、電気特性を有するシリカの超微細多孔
体であるシリカエアロゲル及びその製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】熱伝導率が小さく断熱性を有する材料と
してシリカエアロゲルが知られている。このようなシリ
カエアロゲルを製造する方法として、アルコキシシラン
を加水分解し、重合して得られたゲル状化合物を分散媒
の超臨界条件下で乾燥する方法がある（米国特許第４４
０２９２７号、同４４３２９５６号、同４６１０８６３
号、特開平１−２５７１２０号公報等）。さらに、本発
明者は、このシリカエアロゲルに湿気等の水分による経
時劣化を防止するため、シリカエアロゲルに疎水化処理
を施すエアロゲルの製法を提案している（特開平５−２
７９０１１号公報、特開平７−１３８３７５号公報
等）。上記シリカエアロゲルは、断熱性等の機能や、特
異な光学特性、電気特性を有する機能素材として有用な
ものであり、例えば、エアロゲルの超低誘電率特性を利
用した電子基板材料、エアロゲルの高断熱性を利用した
断熱材料、また、エアロゲルの超低屈折率を利用した光
反射材料等に用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この疎水化処
理を施すシリカエアロゲルは、シリカエアロゲルの細孔
内にオイル等の有機物質が侵入すると、シリカエアロゲ
ルの特性が低下する恐れがあるため、シリカエアロゲル
の使用環境には制限がある。例えば、工場、研究施設等
の作業現場や保管庫におけるオイルミストや埃、梱包資
材に用いられる樹脂や着色剤に含まれる有機物質が、シ
リカエアロゲルに吸着すると、経時変化を起こす恐れが
ある。しかしながら、シリカエアロゲルの利用の拡大に
伴って、有機溶剤や有機ガスの環境下での使用や、断熱
性や低屈折率性、低誘電率性等の機能を有した材料とし
て、有機溶剤や樹脂中へ混合するフィラー用材料として
の使用などの要望があり、撥水性（疎水性）のみなら
ず、優れた撥油性を有するシリカエアロゲルが望まれて
いる。

【０００４】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、撥水性と共に、優れた撥
油性を有するシリカエアロゲル、及び、その製造方法を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために鋭意研究を重ねた結果、シリカのゲル状
化合物のシラノール基と反応可能な官能基とフルオロア
ルキル基を併せもつフルオロアルキルシラン化合物を化
学反応させることで、撥油性が付与されるうえ、撥水性
も維持されることを見出し、本発明の完成に至った。

【０００６】請求項１記載のシリカエアロゲルは、密度
が０．００５〜０．５ｇ／ｃｃの範囲のシリカエアロゲ
ルであって、骨格が（ＳｉＯ₂）_m（ｍは正の整数）か
らなり、且つ、シラノール基を有するシリカのゲル状化
合物に対し、前記シラノール基と反応可能な官能基とフ
ルオロアルキル基を併せもつフルオロアルキルシラン化
合物を化学反応させることで、シリカ表面をフッ素処理
されてなる。上記によって、シリカエアロゲル自身に、
撥水性と撥油性を併せもつことができるので、有機物の
存在下でも、シリカエアロゲルの機能を低下させること
がない。

【０００７】請求項２記載のシリカエアロゲルの製造方
法は、アルコキシシランを加水分解し、重合して得られ
たゲル状化合物を液相分散媒中で、フルオロアルキルシ
ラン化合物と反応させてフッ素処理を施した後に、該ゲ
ル状化合物が含む分散媒を超臨界乾燥によって除去す
る。上記によって、ゲル状化合物のシラノール基の有す
る水酸基がフルオロアルキル基で置換されるので、撥水
性と共に、優れた撥油性を有するシリカエアロゲルを得
ることができる。

【０００８】請求項２記載のシリカエアロゲルの製造方
法は、請求項２記載のシリカエアロゲルの製造方法にお
いて、上記フルオロアルキルシラン化合物が、フルオロ
オクチルエチルトリメトキシシラン、フルオロオクチル
エチルトリクロロシラン、フルオロオクチルエチルメチ
ルジメトキシシラン、フルオロオクチルエチルメチルジ
クロロシラン、フルオロペンチルエチルトリメトキシシ
ラン、フルオロペンチルエチルトリクロロシラン、フル
オロメチルエチルトリメトキシシラン、フルオロメチル
エチルトリクロロシランからなる群のなかから選ばれた
少なくとも１種である。上記によって、優れた撥油性を
有するシリカエアロゲルが得られる。

【０００９】請求項４記載のシリカエアロゲルの製造方
法は、アルコキシシランを加水分解し、重合して得られ
たゲル状化合物が含む分散媒を、予め昇温、昇圧するこ
とで超臨界状態にし、超臨界分散媒中でフルオロアルキ
ルシラン化合物と反応させてフッ素処理を施した後に、
該ゲル状化合物が含む分散媒を冷却、減圧により除去す
る。上記によって、ゲル状化合物のシラノール基の有す
る水酸基がフルオロアルキル基で置換されるので、撥水
性と共に、優れた撥油性を有するシリカエアロゲルを得
ることができる。また、超臨界状態の流体特有の拡散性
の高さから、ゲル状化合物とフルオロアルキルシラン化
合物との反応速度が速い。

【００１０】請求項５記載のシリカエアロゲルの製造方
法は、請求項４記載のシリカエアロゲルの製造方法にお
いて、上記フルオロアルキルシラン化合物が、フルオロ
オクチルエチルトリメトキシシラン、フルオロオクチル
エチルトリクロロシラン、フルオロオクチルエチルメチ
ルジメトキシシラン、フルオロオクチルエチルメチルジ
クロロシラン、フルオロペンチルエチルトリメトキシシ
ラン、フルオロペンチルエチルトリクロロシラン、フル
オロメチルエチルトリメトキシシラン、フルオロメチル
エチルトリクロロシランからなる群のなかから選ばれた
少なくとも１種である。上記によって、優れた撥油性を
有するシリカエアロゲルが得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載のシリカエ
アロゲルは、シリカのゲル状化合物に対し、シリカ骨格
表面のシラノール基と反応可能な官能基とフルオロアル
キル基を併せもつフルオロアルキルシラン化合物を化学
反応させることで、シリカ表面がフッ素処理されたもの
である。

【００１２】上記シリカのゲル状化合物は、その骨格が
（ＳｉＯ₂）_m（ｍは正の整数）からなり、且つシラノ
ール基を有するものである。このゲル状化合物は、その
原料や作製等を特に限定するものではないが、例えば、
アルコキシシランまたはそのオリゴマーを原料とし、水
溶性溶媒中にて加水分解し、重合して得たもの、ケイ酸
ナトリウムに酸を添加、又はケイ酸ナトリウムをイオン
交換を施すことで得たもの等が挙げられる。なかでも、
シリカのゲル状化合物は、フルオロアルキルシラン化合
物が水に不溶性であることや分散媒の置換、洗浄を考慮
すると、アルコキシシランまたはそのオリゴマーを原料
として作製することが好ましい。

【００１３】また、上記シリカエアロゲルは、密度が
０．００５〜０．５ｇ／ｃｃの範囲に調製されたもので
あり、密度が上記範囲であることにより、シリカエアロ
ゲルの断熱性等の機能や、特異な光学特性、電気特性を
有する機能が発揮されるものである。上記密度を０．０
０５〜０．５ｇ／ｃｃの範囲に調製するには、ゲル状化
合物を分散媒の超臨界条件下で乾燥することにより、行
えばよい。

【００１４】上記シリカエアロゲルのフッ素処理は、上
記ゲル状化合物を、フルオロアルキルシラン化合物が溶
媒に溶解させた溶液中に浸漬し、混合するなどしてゲル
状化合物内にフルオロアルキルシラン化合物を浸透させ
る方法や、また、上記ゲル状化合物を、超臨界状態にし
た超臨界分散媒中でフルオロアルキルシラン化合物と反
応させる方法等が挙げられる。

【００１５】シリカエアロゲルは、上記の溶液中に浸漬
しフッ素処理を施した場合、このフッ素処理を施したゲ
ル状化合物が含む分散媒を超臨界乾燥によって除去する
ことで得ることができる。また、シリカエアロゲルは、
上記の超臨界状態でフッ素処理を施した場合、該ゲル状
化合物が含む分散媒を冷却、減圧により除去することで
得ることができる。

【００１６】上記フルオロアルキルシラン化合物の添加
量としては、フルオロアルキルシラン化合物の分子の数
が、フッ素処理前のエアロゲルを構成するケイ素原子の
数に対し、０．１〜０．５が好ましい。この割合を実現
するために、例えば、ゲル状化合物を浸漬するフルオロ
アルキルシラン化合物の溶液の濃度を調製する。フルオ
ロアルキルシラン化合物の量が上記範囲より少ないと、
得られるエアロゲルの撥油性が十分に発揮されない恐れ
がある。フッ素処理の際に、フルオロアルキルシラン化
合物の量が多過ぎると、フルオロアルキルシラン化合物
同士が重合を起こし、溶液中に沈殿したり、この沈殿物
がゲル状化合物内に混入し、エアロゲルの機能を損失さ
せる恐れがある。

【００１７】次に、アルコキシシランまたはそのオリゴ
マーを原料とした請求項１記載のシリカエアロゲルを得
る製造方法について、説明する。

【００１８】本発明の請求項２記載の第１の製造方法
は、アルコキシシランを加水分解し、重合して得られた
ゲル状化合物を液相分散媒中で、フルオロアルキルシラ
ン化合物と反応させてフッ素処理を施した後に、該ゲル
状化合物が含む分散媒を超臨界乾燥によって除去する。

【００１９】上記ゲル状化合物は、アルコキシシランを
加水分解し、重合して得られる。上記アルコキシシラン
は、２官能、３官能、及び、４官能いずれでもよく、２
官能アルコキシシランとしては、例えば、ジメチルジメ
トキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニル
ジエトキシシラン等が挙げられ、３官能アルコキシシラ
ンとしては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチ
ルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン等が
挙げられ、４官能アルコキシシランとしては、例えば、
テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等が挙げ
られる。

【００２０】上記アルコキシシランを加水分解と縮重合
は、水との相溶性を有し、かつアルコキシシランを溶解
する溶媒と、水との混合液を用いて行うことが好まし
い。このような混合液を用いた場合、加水分解工程と縮
重合工程を連続して行うことができ効率が良いからであ
る。生成するゲル状化合物は、上記溶媒を分散媒とする
ものとなる。上記溶媒としては、メタノール、エタノー
ル、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール、
アセトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等が挙げられ
る。

【００２１】上記ゲル状化合物と反応させるフルオロア
ルキルシラン化合物は、例えば、フルオロオクチルエチ
ルトリメトキシシラン、フルオロオクチルエチルトリク
ロロシラン、フルオロオクチルエチルメチルジメトキシ
シラン、フルオロオクチルエチルメチルジクロロシラ
ン、フルオロペンチルエチルトリメトキシシラン、フル
オロペンチルエチルトリクロロシラン、フルオロメチル
エチルトリメトキシシラン、フルオロメチルエチルトリ
クロロシラン等が挙げられる。フルオロアルキル鎖が大
きいシラン化合物の方が、ゲル状化合物と反応性は低い
が、撥油性の点では好ましい。また、メトキシシラン化
合物とクロロシラン化合物では、クロロシラン化合物は
ゲル状化合物との反応性が高いが、副生成物に塩化水素
が発生するため取扱いに注意を要するのに対し、メトキ
シシラン化合物は、副生成物のアルコールが分散媒置
換、超臨界乾燥等の工程で溶媒として機能するため、置
換効率の点で優れる。

【００２２】上記フッ素処理の方法は、フルオロアルキ
ルシラン化合物を溶媒に溶解させた溶液中に、上記ゲル
状化合物を浸漬し、混合するなどしてゲル状化合物内に
フルオロアルキルシラン化合物を浸透させる。また、上
記方法においては、上記ゲル状化合物を浸漬し、混合し
た後に、必要に応じて、フッ素処理反応を促進させるた
め加熱を行ってもよい。

【００２３】上記フッ素処理に用いる溶媒は、上記フル
オロアルキルシラン化合物が容易に溶解し、且つ、ゲル
状化合物の含有する溶媒（分散媒）と置換可能なもので
あれば、特に限定されず、例えば、メタノール、エタノ
ール、プロパノール、イソプロパノール、トルエン、ベ
ンゼン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等が挙げられ
る。また、後述する超臨界乾燥を行うために、上記溶媒
は、超臨界乾燥の容易な媒体と同一種類もしくは、それ
と置換が容易なものが好ましい。

【００２４】上述のフッ素処理を施したゲル状化合物
は、ゲル状化合物のシラノール基の有する水酸基がフル
オロアルキル基で置換されたものであり、フッ素処理さ
れたＳｉＯ₂骨格からなる固形分と分散媒の二相からな
るものである。なお、ここでいう分散媒とは、上記有機
溶媒やフッ素処理に用いられる溶媒、あるいは、後述の
超臨界乾燥に使用する溶媒を示し、ゲル状化合物を構成
する液相を意味するものであるが、広義では溶媒と同義
である。

【００２５】上記超臨界乾燥は、ゲル状化合物に含まれ
ている分散媒（溶媒）の臨界点または臨界点よりも高温
高圧の雰囲気で分散媒を徐々に除去する乾燥法である。
超臨界乾燥を行う際は、必要に応じてゲル状化合物中の
分散媒を、超臨界乾燥の媒体として用いる分散媒に予め
置換しておく。その際、超臨界乾燥の媒体として用いる
分散媒は、ゲル状化合物中の分散媒よりも臨界点の低い
化合物からなるものを用いることが、好ましい。上記分
散媒は、例えば、フッ素処理に用いた溶媒を超臨界乾燥
の媒体としてそのまま用いてもよく、その場合は、分散
媒（溶媒）の置換操作を行う必要はない。

【００２６】超臨界乾燥の媒体として用いられる分散媒
（溶媒）としては、臨界点以上の温度圧力の設定が容易
なものが好ましいが、これに限定されず、具体的には、
メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノ
ール、ブタノール等のアルコールや、ジクロロジフルオ
ロメタン、液化二酸化炭素の単独系または二種以上の混
合系を挙げることができる。超臨界乾燥の媒体として用
いられる分散媒は、上述したフッ素処理に用いた溶媒と
同一のものを用いてもよいし、異なる種類のものを用い
てもよい。

【００２７】超臨界乾燥方法としては、特に限定されな
いが、例えば、予めフッ素処理されたゲル状化合物を液
化二酸化炭素中に浸漬して、ゲル状化合物が含んでいる
アルコールの全部または一部を、このアルコールよりも
臨界点の低い液化二酸化炭素に置換した後に、温度、圧
力を上げて二酸化炭素の単独系、または、二酸化炭素と
アルコールの混合系の超臨界条件下で乾燥する方法、あ
るいは、二酸化炭素との置換を行わず、溶媒として用い
たアルコールの超臨界条件下で乾燥する方法等が挙げら
れる。

【００２８】このような超臨界乾燥を行い、ゲル状化合
物が含む分散媒を超臨界乾燥によって除去することによ
り、優れた撥水性と共に、撥油性が付与されたシリカエ
アロゲルが得られる。

【００２９】上記第１の製造方法は、フルオロアルキル
シラン化合物の濃度や分散媒の種類を、必要に応じて適
宜選択できる利点がある。

【００３０】次に、シリカエアロゲルを得る他の方法に
ついて、説明する。本発明の請求項４記載の第２の製造
方法は、アルコキシシランを加水分解し、重合して得ら
れたゲル状化合物が含む分散媒を、予め昇温、昇圧する
ことで超臨界状態にし、超臨界分散媒中でフルオロアル
キルシラン化合物と反応させてフッ素処理を施した後
に、該ゲル状化合物が含む分散媒を冷却、減圧により除
去する。

【００３１】上記ゲル状化合物は、上述の第１の製造方
法と同様にして、作製するものである。

【００３２】上記製造方法は、このゲル状化合物を、超
臨界状態にした超臨界分散媒中でフルオロアルキルシラ
ン化合物と反応させてフッ素処理を施すものである。上
記ゲル状化合物と反応させるフルオロアルキルシラン化
合物は、上述の第１の製造方法と同様の材料が例示され
る。上記フッ素処理を施す条件は、上記ゲル状化合物の
分散媒が超臨界状態をなし、かつフルオロアルキルシラ
ン化合物が分解をおこさない温度、圧力が適宜選択され
る。

【００３３】上記超臨界乾燥する際は、必要に応じてゲ
ル状化合物中の分散媒を、超臨界乾燥の媒体として用い
る分散媒に予め置換しておく。その際、超臨界乾燥の媒
体として用いる分散媒は、ゲル状化合物中の分散媒より
も臨界点の低い化合物からなるものを用いることが、好
ましい。

【００３４】超臨界乾燥の媒体として用いられる分散媒
（溶媒）としては、臨界点以上の温度圧力の設定が容易
なものが好ましいが、これに限定されず、具体的には、
メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノ
ール、ブタノール等のアルコールや、ジクロロジフルオ
ロメタン、液化二酸化炭素の単独系または二種以上の混
合系を挙げることができる。

【００３５】超臨界乾燥方法としては、特に限定されな
いが、例えば、ゲル状化合物を液化二酸化炭素中に浸漬
して、ゲル状化合物が含んでいるアルコールの全部また
は一部を、このアルコールよりも臨界点の低い液化二酸
化炭素に置換した後に、温度、圧力を上げて二酸化炭素
の単独系、または、二酸化炭素とアルコールの混合系を
分散媒とし、この分散媒の超臨界条件下で、高圧ポンプ
を用いてフルオロアルキルシラン化合物を超臨界状態の
流体における溶解度以下の濃度となるよう添加、溶解さ
せ、ゲル状化合物と反応させ、その後、フルオロアルキ
ルシラン化合物を十分に除去した後に、圧力と温度を下
げ、分散媒を除去する方法等が挙げられる。

【００３６】このような超臨界条件下でフルオロアルキ
ルシラン化合物をゲル状化合物と反応させ、その後分散
媒を除去することにより、優れた撥水性と共に、撥油性
が付与されたシリカエアロゲルが得られる。

【００３７】上記第２の製造方法は、超臨界状態の流体
特有の拡散性の高さから、反応速度が速く、また、洗浄
や置換等に用いる溶媒の量を削減できるので、生産効率
が優れる。

【００３８】

【実施例】（実施例１）第１の製造方法によってシリカ
エアロゲルを作製した。アルコキシシランに、テトラメ
トキシシランのオリゴマー（商品名「メチルシリケート
５１」、コルコート株式会社製、平均分子料約４７０）
を用いた。配合比率は、テトラメトキシシランのオリゴ
マー：水：エタノール：２８重量％アンモニア水＝１：
１２０：２０：２．１６（モル比）行い、これらを攪
拌、混合した。この混合溶液を調製し、室温で放置する
ことでゲル化させ、ゲル状化合物を得た。

【００３９】このゲル状化合物を、フルオロオクチルエ
チルトリメトキシシランの１０重量％イソプロパノール
溶液中に浸漬し、６０℃で３時間加熱することで、フッ
素処理を行った。次に、フッ素処理したゲル状化合物
を、２０℃、７０気圧の二酸化炭素中に入れ、フッ素処
理したゲル状化合物中の分散媒を二酸化炭素に置換し
た。その後、８０℃、１６０気圧の超臨界条件下で乾燥
を行い、二酸化炭素を除去した後に、減圧しシリカエア
ロゲルを得た。

【００４０】（実施例２）実施例１において、フルオロ
オクチルエチルトリメトキシシランに代わり、フルオロ
オクチルエチルトリクロロシランを用いた以外は、実施
例１と同様にしてシリカエアロゲルを得た。

【００４１】（実施例３）第２の製造方法によってシリ
カエアロゲルを作製した。アルコキシシランに、テトラ
メトキシシランのオリゴマー（商品名「メチルシリケー
ト５１」、コルコート株式会社製、平均分子料約４７
０）を用いた。配合比率は、テトラメトキシシランのオ
リゴマー：水：エタノール：２８重量％アンモニア水＝
１：１２０：２０：２．１６（モル比）で行い、これら
を攪拌、混合した。この混合溶液を調製し、室温で放置
することでゲル化させ、ゲル状化合物を得た。

【００４２】このゲル状化合物を、２０℃、７０気圧の
二酸化炭素中に入れ、ゲル状化合物中の分散媒を二酸化
炭素に置換し、さらに、二酸化炭素の超臨界条件である
８０℃、１６０気圧とした。このゲル状化合物がはいっ
ている高圧容器内にフルオロオクチルエチルメチルジメ
トキシシランを、容器内での濃度が０．３モル／リット
ルとなるよう、高圧ポンプで１６０気圧で注入した後
に、３時間放置した。その後、同条件で二酸化炭素によ
り分散媒を洗浄した後に、減圧しシリカエアロゲルを得
た。

【００４３】（実施例４）ゲル状化合物の材料にケイ酸
ナトリウム水溶液（商品名「ケイ酸ソーダＪ３号」、日
本化学工業株式会社製、）を用いた。ケイ酸ナトリウム
水溶液と水を重量比で１：３で混合した後に、イオン交
換樹脂（商品名「ＩＲ−１２０Ｂ」、株式会社オルガノ
製）を通してシリカゾルを得、このシリカゾルを室温で
放置することでゲル化させて、ゲル状化合物を得た。

【００４４】このゲル状化合物を、１昼夜イソプロパノ
ール溶液に浸漬し分散媒の置換を行なった後に、フルオ
ロオクチルエチルトリメトキシシランの１０重量％イソ
プロパノール溶液中に浸漬し、６０℃で３時間加熱する
ことで、フッ素処理を行った。次に、フッ素処理したゲ
ル状化合物を、２０℃、７０気圧の二酸化炭素中に入
れ、フッ素処理したゲル状化合物中の分散媒を二酸化炭
素に置換した。その後、８０℃、１６０気圧の超臨界条
件下で乾燥を行い、二酸化炭素を除去した後に、減圧し
シリカエアロゲルを得た。

【００４５】（比較例１）実施例１と同様にして、ゲル
状化合物を得た。このゲル状化合物を、ヘキザメチルジ
シラザンの２０重量％イソプロパノール溶液中に浸漬
し、６０℃で３時間加熱することで、疎水化処理を行っ
た。次に、疎水化処理したゲル状化合物を、２０℃、７
０気圧の二酸化炭素中に入れ、ゲル状化合物中の分散媒
を二酸化炭素に置換した。その後、８０℃、１６０気圧
の超臨界条件下で乾燥を行い、二酸化炭素を除去した後
に、減圧しシリカエアロゲルを得た。

【００４６】（比較例２）実施例１と同様にして、ゲル
状化合物を得た。このゲル状化合物を、２０℃、７０気
圧の二酸化炭素中に入れ、ゲル状化合物中の分散媒を二
酸化炭素に置換した。その後、８０℃、１６０気圧の超
臨界条件下で乾燥を行い、二酸化炭素を除去した後に、
減圧しシリカエアロゲルを得た。

【００４７】（評価）実施例１〜４、及び、比較例１〜
２のシリカエアロゲルを用い、撥油性と撥水性の評価を
行った。

【００４８】撥油性は、吸油試験を行った。吸油試験
は、各シリカエアロゲルを平均粒径５ｍｍ程に粉砕した
後、シリコーンオイル（商品名「ＳＨ２００」、トーレ
ダウコーニングシリコーン株式会社製）に１時間浸漬
し、浸漬前と後の重量を測定することで、シリカエアロ
ゲル１リットル当りの重量増加量を計算した。

【００４９】撥水性は、吸水試験を行った。吸水試験
は、各シリカエアロゲルを平均粒径５ｍｍ程に粉砕した
後、水に１時間浸漬し、浸漬前と後の重量を測定するこ
とで、シリカエアロゲル１リットル当りの重量増加量を
計算した。

【００５０】

【表１】

【００５１】結果を表１に示す。実施例１〜４は撥油性
と撥水性が共に良好である。なお、吸油試験で、僅かで
はあるが重量の増加があったが、シリカエアロゲルの表
面に付着したもので、吸収されたものでなく、フェルト
で拭き取れるものであった。フッ素処理せずに疎水化処
理のみの比較例１は、吸油量が実施例に比較し大きかっ
た。

【００５２】

【発明の効果】請求項１記載のシリカエアロゲルは、撥
水性と共に、優れた撥油性を有する。上記シリカエアロ
ゲルは、オイルミストや有機物質の吸着、吸収による汚
染が起らないので、工場、研究施設等の作業現場をはじ
め有機溶剤や有機ガスの環境下での使用、有機溶剤や樹
脂中へ混合するフィラー用材料としの使用においても、
シリカエアロゲルの機能を低下させることがない。

【００５３】請求項２及び請求項３記載のシリカエアロ
ゲルの製造方法は、撥水性と共に、優れた撥油性を有す
るシリカエアロゲルを得ることができる。このシリカエ
アロゲルは、有機物の存在下での使用、有機溶剤や樹脂
中へ混合するフィラー用材料としの使用においても、シ
リカエアロゲルの機能を低下させることがない。

【００５４】請求項４及び請求項５記載のシリカエアロ
ゲルの製造方法は、撥水性と共に、優れた撥油性を有す
るシリカエアロゲルを得ることができる。このシリカエ
アロゲルは、有機物の存在下での使用、有機溶剤や樹脂
中へ混合するフィラー用材料としの使用においても、シ
リカエアロゲルの機能を低下させることがない。また、
反応速度が速く、また、洗浄や置換等に用いる溶媒の量
を削減できるので、生産効率が優れる。

フロントページの続き (72)発明者榎本良治茨城県つくば市竹園２丁目809−２ (72)発明者足立一郎茨城県つくば市松代５丁目503−406 (72)発明者飯嶋徹茨城県つくば市二の宮４丁目８−３−１− 501 Ｆターム(参考） 4G072 AA28 CC08 EE10 GG01 GG02 HH19 HH30 JJ23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密度が０．００５〜０．５ｇ／ｃｃの範
囲のシリカエアロゲルであって、骨格が（ＳｉＯ₂）_m
（ｍは正の整数）からなり、且つ、シラノール基を有す
るシリカのゲル状化合物に対し、前記シラノール基と反
応可能な官能基とフルオロアルキル基を併せもつフルオ
ロアルキルシラン化合物を化学反応させることで、シリ
カ表面をフッ素処理されてなるシリカエアロゲル。
【請求項２】アルコキシシランを加水分解し、重合し
て得られたゲル状化合物を液相分散媒中で、フルオロア
ルキルシラン化合物と反応させてフッ素処理を施した後
に、該ゲル状化合物が含む分散媒を超臨界乾燥によって
除去するシリカエアロゲルの製造方法。
【請求項３】請求項２記載のシリカエアロゲルの製造
方法において、上記フルオロアルキルシラン化合物が、
フルオロオクチルエチルトリメトキシシラン、フルオロ
オクチルエチルトリクロロシラン、フルオロオクチルエ
チルメチルジメトキシシラン、フルオロオクチルエチル
メチルジクロロシラン、フルオロペンチルエチルトリメ
トキシシラン、フルオロペンチルエチルトリクロロシラ
ン、フルオロメチルエチルトリメトキシシラン、フルオ
ロメチルエチルトリクロロシランからなる群のなかから
選ばれた少なくとも１種であるシリカエアロゲルの製造
方法。
【請求項４】アルコキシシランを加水分解し、重合し
て得られたゲル状化合物が含む分散媒を、予め昇温、昇
圧することで超臨界状態にし、超臨界分散媒中でフルオ
ロアルキルシラン化合物と反応させてフッ素処理を施し
た後に、該ゲル状化合物が含む分散媒を冷却、減圧によ
り除去するシリカエアロゲルの製造方法。
【請求項５】請求項４記載のシリカエアロゲルの製造
方法において、上記フルオロアルキルシラン化合物が、
フルオロオクチルエチルトリメトキシシラン、フルオロ
オクチルエチルトリクロロシラン、フルオロオクチルエ
チルメチルジメトキシシラン、フルオロオクチルエチル
メチルジクロロシラン、フルオロペンチルエチルトリメ
トキシシラン、フルオロペンチルエチルトリクロロシラ
ン、フルオロメチルエチルトリメトキシシラン、フルオ
ロメチルエチルトリクロロシランからなる群のなかから
選ばれた少なくとも１種であるシリカエアロゲルの製造
方法。