JP2001504757A - 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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、有機的に修飾された永続的に疎水性の表面基を有するエロゲルを製造するに当り、ａ）或るリオゲルを準備し、ｂ）段階ａ）で準備されたリオゲルを有機溶媒により洗浄し、ｃ）段階ｂ）で得られたゲルを表面シリル化し、そしてｄ）段階ｃ）で得られた表面シリル化されたゲルを乾燥させる方法において、段階ｃ）でシリル化剤として式（Ｉ）、すなわちＲ₃Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＲ₃のジシロキサンを使用することを特徴とする方法に関し、その際各残基Ｒは互いに独立に、同一であるか又は異なっていて、それぞれ１個の水素原子か、或いは直鎖状の、分岐鎖状の、環状の、飽和の、又は不飽和の、芳香族又は異節芳香族の非反応性の有機残基を意味する。

Description

【発明の詳細な説明】 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 本発明は、有機的に修飾された永続的に疎水性のエロゲルを製造する方法に関 する。 種々のエロゲル、中でも６０％以上の孔隙率及び０．６ｇ／ｃｍ³以下の密度 を有するものは、極めて低い熱伝導率を有し、そしてそのために、例えばヨーロ ッパ特許ＥＰ−Ａ−０１７１７２２号に記述されているように、断熱材料として 用いられる。 エロゲルは広義には、すなわち「分散媒として空気を含むゲル」の意味におい て適当なゲルの乾燥により作られる。この意味において「エロゲル」の概念には 狭義のキセロゲル及びクリオゲルが含まれる。この場合に、乾燥させたゲルは、 そのゲルの液体が臨界温度より上の温度において、かつ臨界圧力より上の圧力よ り出発して除かれるときは狭義のエロゲルとしてあげられる。これに対してこの ゲルの液体を臨界点以下の条件、例えば液体／蒸気境界相の形成のもとに除いた ときはその生じたゲルはしばしばキセロゲルとも呼ばれる。 本願においてエロゲルの概念を用いるときは広義のエロゲルを対象とするもの であり、すなわち「分散媒として空気を含むゲル」の意味である。 更に、種々のエロゲルは基本的に無機性及び有機性のエロゲルに区分すること ができる。 無機性エロゲルは既に１９３１年に知られていた（Ｓ．Ｓ．Ｋｉｓｔｌｅｒ： “Ｎａｔｕｒｅ”１９３１，１２７，７４１）。それ以降、種々異なった出発物 質から種々のエロゲルが作られている。その際、例えばSiO₂、Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂ 、SnO₂、Li₂O、CeO₂及びV₂O₅の各エロゲル並びにこれらの混合物を作ることが できた（Ｈ．Ｄ．Ｇｅｓｓｅｒ、Ｐ．Ｃ．Ｇｏｓｗａｍｉ：“Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ ．”１９８９，８９，７６５以下）。 数年前から有機性エロゲルも知られている。文献において、例えばレゾルシン ／ホルムアルデヒド、メラミン／ホルムアルデヒド又はレゾルシン／フルフラー ルに基づく有機性エロゲルが見出されている（Ｒ．Ｗ．Ｐｅｋａｌａ：“Ｊ． Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．“１９８９，２４，３２２１、米国特許ＵＳ−Ａ−５，５ ０８，３４１、ＲＤ ３８８０４７、国際特許ＷＯ ９４／２２９４３及び米国 特許ＵＳ−Ａ−５，５５６，８９２）。更に、ポリイソシアネートよりなる（国 際特許ＷＯ ９５／０３３５８）及びポリウレタンよりなる（米国特許ＵＳ−Ａ −５，４８４，８１８）有機性エロゲルも公知である。この場合に、例えば米国 特許ＵＳ−Ａ−５，５０８，３４１に記述されているように、ホルムアルデヒド 及びレゾルシノールのような出発物質の水に溶解させたものより出発し、これを 適当な触媒によって互いに反応させ、その生じたゲルの空孔内の水を適当な有機 溶剤と置き換え、そして引き続いて臨界点以上の条件で乾燥させる。 この場合、種々の無機性エロゲルは種々異なった方法で作ることができる。 まず第１に、ＳｉＯ₂エロゲルはオルソ珪酸テトラエチルをエタノールの中で 酸性において加水分解して縮合させることにより作ることができる。この場合に ゲルが生ずるが、このものは超臨界条件での乾燥により、その構造を維持しなが ら乾燥させることができる。この乾燥技術に基づく製造方法は、例えばヨーロッ パ特許ＥＰ−Ａ−０３９６０７６、国際特許ＷＯ ９２／０３３７８及び国際特 許ＷＯ ９５／０６６１７より公知である。 上述の乾燥の別法が、種々のＳｉＯ₂ゲルを乾燥に先立って塩素含有シリル化 剤と反応させることよりなるＳｉＯ₂ゲルの亜臨界条件乾燥方法により提供され る。この場合にそのＳｉＯ₂ゲルは、例えば適当な有機溶媒、好ましくはエタノ ールの中でのテトラアルコキシシラン類、好ましくはテトラエトキシシラン（Ｔ ＥＯＳ）の水による酸性条件のもとでの加水分解により得ることができる。その 溶媒を適当な有機溶剤と置き換えた後で、その得られたゲルをもう１つの段階に おいて塩素含有シリル化剤と反応させる。シリル化剤としてはこの場合にその反 応性のために好ましくはメチルクロロシラン（Ｍｅ_4-nＳｉＣｌ_n、ｎは１ないし ３）が用いられる。その際生じた、表面においてメチルシリル基で修飾されたＳ ｉＯ₂ゲルは次に、或る有機溶媒から空気中で乾燥させることができる。これに よって、０．４ｇ／ｃｍ³以下の密度及び６０％以上の孔隙率を有するエロゲル を得ることができる。このような乾燥技術に基づく製造方法は国際特許ＷＯ ９ ５／２５１４９に詳細に記述されている。 上に記述したゲルは更に、例えば国際特許ＷＯ ９２／２０６２３に開示され ているように、そのゲルの網状組織の強度を高めるために、乾燥に先立ってアル コール性水性溶液の中でテトラアルコキシシランを加えて熟成させることができ る。 しかしながら、上に記述した方法において出発物質として用いられるテトラア ルコキシシラン類は経費因子が著しく高額である。 種々のＳｉＯ₂ゲルの製造のために出発物質として水ガラスを使用することに より著しい費用の低減を達成することが出来る。これに対しては、例えば、イオ ン交換樹脂を用いて水ガラスの水溶液から珪酸を作り出すことができ、このもの は塩基の添加によってＳｉＯ₂ゲルに縮重合される。この水性媒質を適当な有機 溶媒と置き換えた後で、次にその得られたゲルをもう１つの段階において塩素含 有シリル化剤と反応させる。この場合にシリル化剤としてはその反応性に基づい て、同様に好ましくはメチルクロロシラン（Ｍｅ_4-nＳｉＣｌ_n、ｎは１ないし３ ）が用いられる。その際生じた、表面がメチルシリル基で修飾されたＳｉＯ₂ゲ ルは次いで同様に、或る有機溶媒から空気中で乾燥させることができる。この技 術に基づく製造方法は、例えばドイツ特許ＤＥ−Ａ−４３４２５４８に詳細に記 述されている。 塩素含有シリル化剤によるシリル化に際して非常に多量の塩化水素（ＨＣｌ） 並びにそれと結び合わされた多数の副反応生成物が生ずるが、これらは場合によ りそのシリル化されたＳｉＯ₂ゲルの適当な有機溶剤を用いる多数回の洗浄によ る非常に煩瑣で経費のかかる精製を必要とする。 ドイツ特許ＤＥ−Ｃ−１９５０２４５３には塩素を含まないシリル化剤の使用 が記述されている。このためには、例えば上述した方法で作られたアルカリ性リ オゲルをはじめに準備し、そして塩素を含まないシリル化剤と反応させる。この 場合にシリル化剤としては、好ましくはメチルイソプロペンオキシシラン[Me_4-n Si{OC(CH₃)CH₂}_n、ｎは１ないし３］が用いられる。その際生ずる、表面がメチ ルシリル基で修飾されているＳｉＯ₂ゲルは次に同様に、或る有機溶媒から空気 中で乾燥させることが出来る。 塩素を含まないシリル化剤を使用することによってＨＣｌの発生の問題は解決 されるけれども、その用いる塩素非含有シリル化剤は経費因子が非常に高額であ る。 国際特許ＷＯ ９５／０６６１７及びドイツ特許出願１９５４１２７９．６に 疎水性表面基を有する珪酸エロゲルの製造方法が開示されている。 国際特許ＷＯ ９５／０６６１７においては、それら珪酸エロゲルは、水ガラ ス溶液を７．５ないし１１のｐＨ値において酸と反応させ、その生じた珪酸ヒド ロゲルからイオン性成分を水又は稀釈された無機塩基の水溶液により洗浄するこ とによって、そのヒドロゲルのｐＨ値を７．５ないし１１の範囲内に保つように して充分に除去し、そのヒドロゲルの中に含まれている水性相をアルコールによ り排除し、そして引き続いてその得られたアルコゲルを超臨界条件で乾燥するこ とによって得られる。ドイツ特許出願１９５４１２７９．６においても、国際特 許ＷＯ ９５／０６６１７と同様に、種々の珪酸エロゲルが製造され、そして引 き続いて亜臨界条件で乾燥されている。 しかしながらそれら両方法においては、塩素含有シリル化剤を使用しないこと は、酸素を介して結合されている疎水性表面基を有するエロゲルをもたらすに過 ぎない。これらは含湿雰囲気の中では容易に再び分解し得る。これによって、そ の記述されているエロゲルは短時間だけしか疎水性でない。 更に、有機的に修飾された種々のゲルを引き続いて乾燥してエロゲルにするこ となく、例えばクロマトグラフィー、化粧品工業及び薬品領域におけるような種 々の技術領域において使用することが可能である。 従って本発明の課題は、持続的な疎水性の種々のエロゲルの製造するための、 上に種々記述し、また従来の技術水準より公知の種々の欠点を生ずることなく、 慣用の安価なシリル化剤を使用することが出来るような方法を提供することであ った。 この課題は、持続的疎水性の表面基を有する、有機的に修飾されたエロゲルを 製造するにあたり、 ａ） 或るリオゲルを準備し、 ｂ） 上記段階ａ）において準備されたリオゲルを有機溶剤で洗浄し、 ｃ） 上記段階ｂ）において得られたゲルを表面シリル化し、そして ｄ） 上記段階ｃ）において得られた表面シリル化されたゲルを乾燥させる 方法において、上記段階ｃ）においてシリル化剤として下記式Ｉのジシロキサン Ｒ₃Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＲ₃ （Ｉ） を使用することを特徴とする方法により解決されるが、この式において各残基Ｒ は互いに独立に、同一であるか又は異なっていて、それぞれ１個の水素原子か、 又は直鎖状の、分岐鎖状の、環状の、飽和の、又は不飽和の、非反応性の芳香族 又は異節芳香族の１個の有機残基、中でもＣ₁ないしＣ₁₈のアルキル又はＣ₆−Ｃ₁₄ のアリール、特に好ましくはＣ₁ないしＣ₆のアルキル、シクロヘキシル又はフ ェニル、中でもメチル又はエチルを意味する。 本発明においてはリオゲルとは、少なくとも１つの溶媒の中で分散されている ゲルを意味する。この溶媒は水であることもできる。その溶媒の中の水分含有量 か少なくとも５０重量％である場合にはこれはヒドロゲルとも呼ばれる。 このヒドロゲルの網状構造は全ての任意の有機性及び／又は無機性の基本組成 で存在することが出来る。有機性基本組成としては、従来技術より当業者に公知 の全ての系をあげることが出来る。好ましいものは、珪素、錫、アルミニウム、 ガリウム、インジウム、チタン及び／又はジルコニウムの酸化物性化合物に基づ く無機基本組成、中でも好ましくは、珪素、アルミニウム、チタン及び／又はジ ルコニウムの酸化物性化合物に基づくものである。中でも特に好ましくは珪素、 アルミニウム、チタン、バナジウム及び／又は鉄の化合物の部分を含むことので きる珪酸系ヒドロゲルであり、中でも純珪酸性のヒドロゲルである。それら有機 性及び／又は無機性基本組成においてはそれら種々異なった成分は均一に分布し ている必要はなく、及び／又は全体を通じての網状構造を構成しなければならな いことはない。個々の成分が全体的に、又は部分的に抱合体の形、個別の核の形 及び／又は付加物の形で存在することも可能である。 本発明に従い用いられるジシロキサン類は、従来技術より公知の塩素含有シリ ル化剤に比して、塩素含有複反応生成物を生じないという利点を有する。その上 に、それらはそれらの不溶性に基づいて水性相から容易に分することができ、こ れは過剰の反応剤の送りもどしを可能にする。これによって、そのシリル化時間 を過剰濃度の使用によって最少化することが可能である。 段階ａ）において、まず準備されるリオゲルの製造は当業者に公知の全ての方 法により行なうことができる。 以下において、種々の珪酸質リオゲルの製造のための３つの好ましい実施形態 を詳細に記述するが、但しこれらに限定されるものではない。 第１の好ましい実施形態では段階ａ）において、Ｓｉ−アルコキシド類の有機 溶媒の中での水による加水分解と縮合とにより得ることのできる珪酸質ヒドロゲ ルが準備される。Ｓｉ−アルコキシドとしてはテトラアルコキシシラン類、中で もテトラエトキシ又はテトラメトキシシランが用いられる。この場合にその有機 溶媒は好ましくはアルコールであり、特に好ましくはエタノール又はメタノール であって、これに２０容積％までの水が加えられていてもよい。有機溶媒の中で のＳｉ−アルコキシド類の水による加水分解と縮合とに際して１段階又は２段階 で触媒として種々の酸及び／又は塩基を使用することができる。 段階ａ）において準備されたリオゲルは追加的に更に縮合の可能なジルコニウ ム、アルミニウム、錫及び／又はチタンの化合物をも含むことができる。 更に、そのゲルの調製に先立ち、及び／又はその間に、添加材として、例えば カーボン、酸化チタン、酸化鉄及び／又は酸化ジルコニウムのような濁化剤、中 でも赤外濁化剤を、熱伝導率への輻射の貢献を低下させるために添加することが できる。 その上に、機械的安定性を高めるためにこのゾルに繊維類を添加することがで きる。繊維材料としては、例えばカラス繊維や鉱物繊維のような無機性繊維、例 えばポリエステル繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維又は植物起源の繊維のよう な有機性繊維、並びにそれらの混合物を使用することができる。これらの繊維は 、例えばアルミニウムのような金属で金属化されているポリエステル繊維のよう に、被覆されていてもよい。 このリオゲルの調製は一般にその溶液の凍結点と７０℃との間で行なわれる。 その際、場合により、例えばスプレー成形、押出し又は液滴形成のような或る成 形段階を同時に実施することができる。 得られたリオゲルは更に、熟成させることができる。これは一般に２０℃とそ の有機溶媒の沸点との間において行なわれる。場合により、圧力のもとで比較的 高い温度において熟成させてもよい。その時間は一般に４８時間まで、好ましく は２４時間までである。 第２の好ましい実施形態では、段階ａ）において水ガラスの水溶液を、酸性イ オン交換樹脂により、鉱酸により、又は酸性の塩溶液によってｐＨ≦３にし、そ の際生じた珪酸を塩基の添加によってＳｉＯ₂ゲルに縮重合させ、そして鉱酸又 は酸性塩溶液を用いたときはこのゲルを水により、本質的に電解質がなくなるま で洗浄する。この場合にＳｉＯ₂ゲルへの縮重合は１段階ででも、また多段階で でも行なうことができる。水ガラスとしては好ましくはナトリウム水ガラス又は カリウム水ガラスが用いられる。イオン交換樹脂としては酸型樹脂が用いられ、 その際中でも、スルホン酸基を含むものが適している。鉱酸を用いる場合には中 でも塩酸及び／又は硫酸が適している。酸性塩溶液を使用する場合には、中でも アルミニウム塩が適しており、特に硫酸アルミニウム及び／又は塩酸アルミニウ ムが適している。塩基としては一般に、ＮＨ₄ＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ａｌ（ ＯＨ）₃及び／又はコロイド状珪酸が用いられる。 好ましくは、上に記述した珪酸性出発化合物より作られたヒドロゲルは追加的 に更に縮合の可能なジルコニウム、アルミニウム、錫及び／又はチタンの化合物 をも含むことができる。 更に、ゲルの調製に先立って、及び／又はその間に、添加材として、例えばカ ーボン、酸化チタン、酸化鉄及び／又は酸化ジルコニウムのような濁化剤、中で も赤外濁化剤を、熱伝導度に対する輻射の貢献を低下させるために添加すること ができる。 その上に、このゾルに機械的安定性を高めるために繊維類を添加することがで きる。繊維物質としては、例えばガラス繊維や鉱物繊維のような無機繊維類、例 えばポリエステル繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維又は植物起源の繊維のよう な有機繊維類、並びにそれらの混合物を使用することができる。これらの繊維類 は、例えばアルミニウム等の金属で金属化されたポリエステル繊維のように、被 覆されていることもできる。 このヒドロゲルの調製は一般にその溶液の沸点と凍結点との間の温度において 行なわれる。その際、場合により、例えばスプレー成形、押出し、又は液滴形成 のような成形段階を同時に実施することもできる。 その得られたヒドロゲルは更に熟成させることができる。この熟成は、水を用 いる上述した可能な洗浄に先立って、及び／又はその後で行なうことができる。 そのゲルが本質的に電解質を含まなくなるまで洗浄する水による洗浄に先立っ て、及び／又はその後で行なうことができる。 この熟成は一般に２０ないし１００℃、中でも４０ないし１００℃、そして特 に８０ないし１００℃の間に温度において、そして４ないし１１、中でも好まし くは５ないし８のｐＨ値において行なわれる。 そのための時間は一般に４８時間まで、好ましくは２４時間まて、そして中で も好ましくは３時間までである。 第３番目に好ましい実施形態では、段階ａ）において、水ガラスの水溶液から 少なくとも１つの有機性及び／又は無機性の酸を用いて珪酸ゾルの中間段階を介 してＳｉＯ₂ゲルを得ることにより調製されるヒドロゲルが準備される。 この場合に水ガラス溶液としては一般に６ないし２５重量％濃度（ＳｉＯ₂含 有量について）のナトリウム及び／又はカリウム水ガラス溶液が用いられる。１ ０ないし２５重量％濃度の水ガラス溶液が好ましく、中でも１０ないし１８重量 ％濃度の水ガラス溶液が好ましい。 更に、この水ガラス溶液はＳｉＯ₂について９０重量％までの縮合の可能なジ ルコニウム、アルミニウム、錫及び／又はチタン化合物を含んでいてもよい。 酸としては一般に１ないし５０重量％濃度の酸、中でも１ないし１０重量％濃 度の種々の酸が用いられる。好ましい酸は硫酸、燐酸、弗化水素酸、蓚酸及び／ 又は塩酸である。特に好まししものは塩酸である。しかしながらまた、対応する 酸類の種々の混合物も使用することができる。 その上に、水ガラス溶液と酸との本来の混合の他に、その本来の混合に先立っ てすでにその酸の１部をその水ガラス溶液の中に、及び／又はその水ガラス溶液 の１部をその酸の中に加えることも可能である。このようにして、水ガラス溶液 ／酸の材料の流れの比率を非常に広い範囲にわたって変化させることが可能であ る。 それら両溶液を混合した後で、好ましくは５ないし１２重量％濃度のＳｉＯ₂ ゲルが得られる。特に好ましいものは６ないし９重量％濃度のＳｉＯ₂ゲルであ る。 水ガラス溶液と酸とのできるだけ良好な充分な混合をＳｉＯ₂ゲルが形成され るに先立って保証するために、両溶液は、好ましくは互いに独立に０℃と３０℃ との間、特に好ましくは５℃と２５℃との間、そして中でも１０℃と２０℃との 間の温度を有するのがよい。 両溶液の迅速な充分な混合は、当業者に公知の、例えば撹拌罐、混合ノズル及 び静的混合機のような公知の装置の中で行なわれる。半連続式又は連続式の方法 が好ましく、例えば混合ノズル等である。 場合によってはその調製に際して同時に成形段階を、例えばスプレー成形、押 出し又は液滴形成によって行なうこともできる。 得られたヒドロゲルは更に熟成させることもできる。これは一般に、２０ない し１００℃、好ましくは４０ないし１００℃、中でも８０ないし１００℃におい て、そして２．５ないし１１、好ましくは６ないし８のｐＨ値において行なわれ る。そのための時間は一般に１２時間まで、好ましくは２時間まで、そして特に 好ましくは３０分間までである。 その作られたゲルは好ましくは水によって、特に好ましくはその用いた洗浄水 が電解質を含まなくなるまで洗浄される。ゲルの熟成を行なう場合にはこの洗浄 をその熟成に先立って、その間に、及び／又はその後で行ない、その際この場合 にはそのゲルは好ましくはその熟成の間に、又はその後で洗浄される。洗浄のた めにはその水の１部を有機溶媒で置き換えることができる。しかしながらこの水 の含有量は、そのヒドロゲルの空孔内で塩類が結晶化してしまわないほどに高く なければならない。 ナトリウムイオン及び／又はカリウムイオンをできるだけ充分に除去するため に、そのヒドロゲルは水で洗浄するに先立ち、その間に、及び／又はその後で鉱 酸によって洗浄してもよい。この場合に好ましい鉱酸類は同様にそのヒドロゲル の調製に好ましいとしてあげた鉱酸類である。 更にこの水ガラスに、その酸に、及び／又はそのゾルに添加剤として、例えば カーボン、酸化チタン、酸化鉄及び／又は酸化ジルコンのような濁化剤、中でも 赤外濁化剤をその熱伝導度に対する輻射の貢献を低下させるために添加してもよ い。 その上に、その水ガラスに、その酸に、及び／又はそのゾルに、機械的安定性 を高めるために繊維類を添加することができる。繊維材料としては、例えばガラ ス繊維や鉱物繊維のような無機性繊維類、例えばポリエステル繊維、アラミド繊 維、ナイロン繊維又は植物起源の繊維のような有機性繊維類並びにそれらの混合 物を使用することができる。これらの繊維は、例えばアルミニウムのような金属 で金属化されているポリエステル繊維のように被覆されていてもよい。 段階ｂ）において段階ａ）で得られたゲルを、有機溶媒を用いて好ましくはそ のゲルの水分含有量が≦５重量％、中でも好ましくは≦２重量％、そして特に好 ましくは≦１重量％となるまで洗浄する。溶媒としては一般に脂肪族のアルコー ル類、エーテル類、エステル類又はケトン類、並びに脂肪族又は芳香族の炭化水 素類が用いられる。好ましい溶媒はメタノール、エタノール、アセトン、テトラ ヒドロフラン、酢酸エチルエステル、ジオキサン、ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ −ヘプタン及びトルオールである。溶媒として特に好ましいのはアセトン、テト ラヒドロフラン、ペンタン及びｎ−ヘプタンである。上述した種々の溶媒の混合 物も使用することができる。更に、まずその水を、例えばアルコール、アセトン 又はＴＨＦのような水と混合し得る溶媒で、そして次にこれを炭化水素で充分に 洗浄することもできる。炭化水素としては、中でもペンタン又はｎ−ヘプタンが 用いられる。 段階ｂ）において得られたリオゲルは更に熟成させることができる。これは一 般に２０℃とその有機溶媒の沸点との間において行なわれる。場合により圧力の もとで比較的高い温度において熟成させることもできる。その時間は一般に４８ 時間まで、好ましくは２４時間までである。そのような熟成の後で場合により、 同一の、又は別の溶媒との溶媒交換を更に後続させてもよい。この追加的な熟成 段階は場合によりもう一度繰り返すこともできる。 段階ｃ）においてはその溶媒を含んだゲルをシリル化剤として下記式Ｉ Ｒ₃Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＲ₃ （Ｉ） のジシロキサンと反応させるが、その際この式において各残基Ｒは互いに独立に 同一であるか又は異なっていて、それぞれ１個の水素原子か、又は直鎖状の、分 岐鎖状の、環状の、飽和した、又は不飽和の、芳香族性又は異節芳香族性の非反 応性の有機残基、好ましくはＣ₁−Ｃ₁₈のアルキル又はＣ₆−Ｃ₁₄のアリール、特 に好ましくはＣ₁−Ｃ₆のアルキル、シクロヘキシル又はフェニル、中でもメチル 又はエチルを意味する。 好ましくはその溶媒を含んだゲルは、段階ｃ）において対称型ジシロキサンと 反応させるが、その際対称型ジシロキサンとは、両方のＳｉ原子が同一の残基Ｒ を有するようなジシロキサンと理解するべきである。 特に好ましくは、全ての残基Ｒが同一であるジシロキサンが用いられ、中でも ヘキサメチルジシロキサンが用いられる。 その反応は一般に２０℃ないしそのシリル化剤の沸点までにおいて、場合によ り溶媒の中で行なわれる。ここで好ましい溶媒は段階ｂ）において好ましいとし てあげた溶媒である。特に好ましいのはアセトン、テトラヒドロフラン、ペンタ ン及びｎ−ヘプタンである。シリル化を溶媒の中で行なう場合にはそのシリル化 は一般に２０℃とその溶媒の沸点との間において行なわれる。 好ましい実施形態の１つにおいてそのシリル化は、例えば酸又は塩基のような 触媒の存在のもとに行なわれる。好ましくは触媒として酸類が用いられる。特に 好ましい酸は塩酸、硫酸、酢酸及び／又は燐酸である。 もう一つの実施形態においてそのシリル化は、水の存在のもとに酸を形成する ようなシリル化剤の触媒的量の存在のもとに行なわれる。好ましいのはクロロシ ラン、中でも好ましいのはトリメチルクロロシラン（ＴＭＣＳ）である。その上 に、種々の酸又は塩基とＴＭＣＳとの組み合わせも可能である。 段階ｄ）に先立ってそのシリル化されたゲルは、好ましくはプロトン性の、又 は非プロトン性の溶媒で未反応のシリル化剤が本質的に除去される（残留含有量 ≦１重量％）まで洗浄される。この場合に好ましい溶媒は、前記段階ｂ）におい てあげたものである。同様に、そこで好ましいとしてあげた溶媒はここでも好ま しい。 段階ｄ）においてはそのシリル化されて場合により洗浄されたゲルは好ましく は亜臨界条件において、好ましくはマイナス３０ないし２００℃、特に好ましく は０ないし１００℃の温度において、そして好ましくは０．００１ないし２０バ ール、特に好ましくは０．０１ないし５バール、中でも０．１ないし２バールの 圧力において、例えば輻射線乾燥、対流式乾燥、及び／又は接触式乾燥によって 乾燥される。この乾燥は好ましくは、そのゲルが０．１重量％よりも少ない溶剤 残留量を有するまで行なわれる。この乾燥に際して生じたエロゲルは持続的に疎 水性である。 段階ｃ）においてえられたゲルは、超臨界条件において乾燥させることもでき る。これはそれぞれの溶媒に対応して２００℃よりも高い温度及び／又は２０バ ールよりも高い圧力を必要とする。これはそのままで可能であるけれども、これ は煩労の増大を伴ない、なんら本質的な利点をもたらさない。 もう一つの実施形態において、そのゲルに、用途に応じて段階ｃ）におけるシ リル化に先立って更に網状構造の補強操作を施すことができる。これは、その得 られたゲルを、Ｒ¹ _4-nＳｉ（ＯＲ²）_nの式の縮合の可能なオルソ珪酸エステル（ 但しこの式において好ましくはｎは２ないし４であり、Ｒ¹とＲ²とは互いに独立 に水素原子、直鎖状又は分岐鎖状のＣ₁−Ｃ₆のアルキル基、シクロヘキシル基又 はフェニル基である）、中でもアルキル及び／又はアリールオルソ珪酸エステル の溶液と、又は珪酸の水溶液と反応させることにより行なわれる。 もう一つの実施形態において、そのゲルは形状付与性縮重合及び／又は引き続 く各方法段階の後で、例えば磨砕のような当業者に公知の技術によって細分割す ることができる。 本発明に従う方法により作られたエロゲルは、中でも断熱材としての用途に使 用することができる。 本発明に従う方法を以下においていくつかの実施例により更に詳細に説明する が、これによってなんらのなんらの制限が加えられるべきではない。例 １ ２リットルのナトリウム水ガラス溶液（ＳｉＯ₂含有量６重量％、Ｎａ₂Ｏ：Ｓ ｉＯ₂比＝１：３．３）を、４リットルの酸性イオン交換樹脂[Duolite C20（登 録商標）の市販名で慣用されているスルホン酸基を有するスチロール／ジビニル ベンゼン共重合物）を充填したジャケット付きガラスカラム（長さ＝１００ ｃｍ、直径＝８ｃｍ）に通液する（約７０ｍｌ／分）。このカラムを約７℃の温 度において操作する。このカラムの下端から流出する珪酸溶液は２．３のｐＨ値 を有する。この溶液を縮重合させるために１．０モル濃度のＮａＯＨ溶液でｐＨ ４．７にする。次いでその生じたゲルを８５℃において３時間熟成し、そして次 にその水を３リットルのアセトンを用いてアセトンと置き換える。次にこのアセ トン含有ゲルを室温においてヘキサメチルジシロキサンで５時間にわたりシリル 化する（湿潤ゲル１ｇ当り２．５重量％のヘキサメチルジシロキサン）。このゲ ルを３リットルのアセトンで洗浄した後、このゲルを空気中で乾燥（４０℃にお いて３時間、次いで５０℃において２時間、及び１５０℃において１２時間）さ せる。そのようにして得られる透明なエロゲルは、０．１５ｇ／ｃｍ³の密度、 １８ｍＷ／ｍＫの熱伝導度、ＢＥＴ法による比表面積６００ｍ²／ｇを有し、そ して持続的に疎水性である。例 ２ １０℃に冷却した７．５％濃度のＨＣｌ溶液４２４ｇに、１０℃に冷却したナ トリウム水ガラス溶液（ＳｉＯ₂含有量１３重量％、Ｎａ₂Ｏ：ＳｉＯ₂比＝１： ３．３）の７１２ｇを加える。その際４．７のｐＨ値になる。数時間後に生じた ヒドロゲルを８５どしにおいて１時間熟成する。次にこれを３リットルの温水で 洗浄し、そしてその水を３リットルのアセトンによってアセトンと置き換える。 その後でこのアセトン含有ゲルを室温において５時間にわたりヘキサメチルジシ ロキサン（湿潤ゲル１ｇ当り２．５重量％のヘキサメチルジシロキサン）でシリ ル化する。このゲルの乾燥は、このゲルを３リットルのアセトンで洗浄した後に 空気中で行なう（４０℃において３時間、次いで５０℃において２時間、そして １５０℃において１２時間）。 そのようにして得られるエロゲルは、０．１５ｇ／ｃｍ³の密度、１７ｍＷ／ ｍＫの熱伝導度、ＢＥＴ法による比表面積５８０ｍ²／ｇを有し、そして持続的 に疎水性である。例 ３ 例２に記述したと同様にしてヒドロゲルの製造を行なう。８５℃において１時 間熟成させたヒドロゲルを次に３リットルの温水で洗浄し、そしてその水を３リ ットルのアセトンによってアセトンと置き換える。次いでこのアセトン含有ゲル を５時間にわたり室温においてヘキサメチルジシロキサン（湿潤ゲル１ｇ当り２ ．５重量％のヘキサメチルジシロキサン）で、０．１重量％のトリメチルクロロ シランの存在のもとに（湿潤ゲル１ｇ当り０．１重量％のトリメチルクロロシラ ン）シリル化する。このゲルの乾燥はこのゲルを３リットルのアセトンで洗浄し た後に空気中で行なう（４０℃において３時間、次に５０℃において２時間、そ して１５０℃において１２時間）。 そのようにして得られたエロゲルは、０．１４ｇ／ｃｍ³の密度、１６ｍＷ／ ｍＫの熱伝導度、ＢＥＴ法による比表面積５９０ｍ²／ｇを有し、そして持続的 に疎水性である。例 ４ 例２に記述したと同様にしてヒドロゲルの製造を行なう。８５℃において１時 間熟成させたヒドロゲルを次に３リットルの温水で洗浄し、そしてその水を３リ ットルのアセトンによってアセトンと置き換える。次いでこのアセトン含有ゲル を５時間にわたり室温においてヘキサメチルジシロキサン（湿潤ゲル１ｇ当り２ ．５重量％のヘキサメチルジシロキサン）で、１ｎ塩酸水溶液１重量％の存在の もとに（湿潤ゲル１ｇ当り０．１重量％の１ｎ塩酸水溶液）シリル化する。この ゲルの乾燥はこのゲルを３リットルのアセトンで洗浄した後に空気中で行なう（ ４０℃において３時間、次に５０℃において２時間、そして１５０℃において１ ２時間）。 そのようにして得られたエロゲルは、０．１４ｇ／ｃｍ³の密度、１６ｍＷ／ ｍＫの熱伝導度、ＢＥＴ法による比表面積５７０ｍ²／ｇを有し、そして持続的 に疎水性である。 熱伝導度は加熱ワイヤ法により測定した［例えばＢ．Ｏ．Ｎｉｅｌｓｓｏｎ、 Ｇ．Ｒｕｅｓｃｈｅｎｐｏｅｈｌｅｒ、Ｊ．Ｇｒｏｓｓ、Ｊ．Ｆｒｉｃｋｅ：“ Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ−Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ”，Ｖｏ ｌ．２１，２６７−２７４（１９８９）参照］。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 有機的に修飾された持続的に疎水性の表面基を有するエロゲルを製造する に当り、 ａ） 或るリオゲルを準備し、 ｂ） 上記段階ａ）において準備されたリオゲルを有機溶剤で洗浄し、 ｃ） 上記段階ｂ）において得られたゲルを表面シリル化し、そして ｄ） 上記段階ｃ）において得られた表面シリル化されたゲルを乾燥させる 方法において、上記段階ｃ）においてシリル化剤として下記式Ｉのジシロキサン Ｒ₃Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＲ₃ （Ｉ） （但し各残基Ｒは互いに独立に、同一であるか又は異なっていて、それぞれ１個 の水素原子か、又は直鎖状の、分岐鎖状の、環状の、飽和の、又は不飽和の、非 反応性の芳香族又は異節芳香族の１個の有機残基を意味する）を使用することを 特徴とする、上記方法。 ２． 段階ａ）において珪酸系リオゲルを準備することを特徴とする、請求の範 囲１に従う方法。 ３． 段階ａ）において、Ｓｉ−アルコキシドを有機溶剤の中で水で加水分解し て縮合することにより得られる珪酸系リオゲルを準備することを特徴とする、請 求の範囲２に従う方法。 ４． 段階ａ）において、水ガラスの水溶液を酸性イオン交換樹脂、鉱酸又は酸 性塩の溶液によりｐＨ≦３にし、その際生じた珪酸を塩基の添加によりＳｉＯ₂ ゲルに縮重合し、そして鉱酸又は酸性塩の溶液を用いた場合にはこのゲルを本質 的に電解質がなくなるまで水で洗浄することにより作られる珪酸系ヒドロゲルを 準備することを特徴とする、請求の範囲２に従う方法。 ５． 段階ａ）において、水ガラス水溶液から少なくとも１つの有機酸及び／又 は無機酸を用いて珪酸ゾルの中間段階を介して得ることにより作られる珪酸系ヒ ドロゲルを準備することを特徴とする、請求の範囲２に従う方法。 ６． ゲルの調製に先立ち、及び／又はその間に、濁化剤を添加することを特徴 とする、請求の範囲１ないし５の少なくとも１つに従う方法。 ７． ゲルの調製に先立ち、及び／又はその間に、繊維類を添加することを特徴 とする、請求の範囲１ないし６の少なくとも１つに従う方法。 ８． 段階ａ）において得られたヒドロゲルを段階ｂ）において洗浄するに先立 ち熟成させることを特徴とする、先行の各請求の範囲の少なくとも１つに従う方 法。 ９． ゲルを段階ｂ）においてこのゲルの水含有量が≦５重量％になるまで洗浄 することを特徴とする、先行の各請求の範囲の少なくとも１つに従う方法。 １０． 段階ｂ）において有機溶媒として脂肪族のアルコール類、エーテル類、 エステル類、又はケトン類、並びに脂肪族又は芳香族の炭化水素を使用すること を特徴とする、先行の各請求の範囲の少なくとも１つに従う方法。 １１． 段階ｃ）においてシリル化剤として対称型ジシロキサンを使用すること を特徴とする、先行の各請求の範囲の少なくとも１つに従う方法。 １２． 段階ｃ）においてシリル化剤として、全ての残基Ｒが同一であるジシロ キサンを使用することを特徴とする、先行の各請求の範囲の少なくとも１つに従 う方法。 １３． 段階ｃ）においてシリル化剤としてヘキサメチルジシロキサンを使用す ることを特徴とする、先行の各請求の範囲の少なくとも１つに従う方法。 １４． シリル化を、溶媒の中で実施することを特徴とする、先行の各請求の範 囲の少なくとも１つに従う方法。 １５． シリル化を、触媒、好ましくは酸の存在のもとに実施することを特徴と する、先行の各請求の範囲の少なくとも１つに従う方法。 １６． シリル化を、トリメチルクロロシランの触媒量の存在のもとに実施する ことを特徴とする、先行の各請求の範囲の少なくとも１つに従う方法。 １７． その表面シリル化されたゲルを、段階ｄ）に先立ってプロトン性又は非 プロトン性溶媒で洗浄することを特徴とする、先行の各請求の範囲の少なくとも １つに従う方法。 １８． その表面シリル化されたゲルを、段階ｄ）において亜臨界条件で乾燥さ せることを特徴とする、先行の各請求の範囲の少なくとも１つに従う方法。 １９． 段階ｂ）において得られたゲルを、シリル化に先立って、縮合の可能な Ｒ¹ _4-nＳｉ（ＯＲ²）_nの式（但しこの式においてｎは２ないし４であり、そし てＲ¹及びｒ²は互いに独立に水素原子、直鎖状又は分岐鎖状のＣ₁−Ｃ₆のアルキ ル基、シクロヘキシル基又はフェニル基である）のオルソ珪酸エステル、中でも アルキル及び／又はアリールオルソ珪酸エステルの溶液と、又は珪酸水溶液と反 応させることを特徴とする、先行の各請求の範囲の少なくとも１つに従う方法。