JP2017517470A - 水分散エアロゲルおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
水(A)と有機溶媒(B)との混合液、および下記i)およびii)の特性を有する粒子(C)を含む水分散エアロゲルであって、
前記水(A)と有機溶媒(B)との混合液は、水(A):有機溶媒(B)が4:1〜1:1の重量比で含まれ、前記粒子(C)は、水(A)と有機溶媒(B)との混合液100重量部に対して1〜25重量部含まれることを特徴とする、水分散エアロゲルを提供する。
i)300〜1500m2/gのBET比表面積(specific surface area)
ii)50%以上の孔隙率(porosity)。
水(A)と有機溶媒(B)との混合液、および下記i)およびii)の特性を有する粒子(C)を含む水分散エアロゲルを製造する方法であって、
前記水(A)と有機溶媒(B)との混合液は、水(A):有機溶媒(B)が4:1〜1:1の重量比で含まれ、前記粒子(C)は、水(A)と有機溶媒(B)との混合液100重量部に対して1〜25重量部含まれ、水(A)と有機溶媒(B)との混合液に、前記粒子(C)を分散させるために混合処理ステップを含む、水分散エアロゲルを製造する方法を提供する。
i)300〜1500m2/gのBET比表面積(specific surface area)
ii)50%以上の孔隙率(porosity)
前記水(A)と有機溶媒(B)との混合液は、水(A):有機溶媒(B)が4:1〜1:1の重量比で含まれ、前記粒子(C)は、水(A)と有機溶媒(B)との混合液100重量部に対して1〜25重量部含まれることを特徴とする。
i)300〜1500m2/gのBET比表面積(specific surface area)
ii)50%以上の孔隙率(porosity)
前記水(A)と有機溶媒(B)との混合液は、水(A):有機溶媒(B)が4:1〜1:1の重量比で含まれ、前記粒子(C)は、水(A)と有機溶媒(B)との混合液100重量部に対して1〜25重量部含まれ、水(A)と有機溶媒(B)との混合液に、前記粒子(C)を分散させるために混合処理ステップを含む、水分散エアロゲルを製造する方法に関する。
i)300〜1500m2/gのBET比表面積(specific surface area)、
ii)50%以上の孔隙率(porosity)
有機溶媒を分散助力剤として用いて、水溶液に多孔性超疎水性微細粒子のエアロゲル(JIOS社)を分散させた。使用した多孔性超疎水性微細粒子のエアロゲルの粒度は平均5μmであり、720m2/gのBET比表面積を有し、水に対する接触角は144゜であり、孔隙率は95%であった。
[式1]
孔隙率(porosity、%)=(1−ρt/ρs)*100
True density測定のためにpycnometer(Accupyc II 1340)を用い、tap densityはvolumeter(Engelsmann Model STAV II)を用いて測定した。
比較例1
流体を超高圧に加圧した状態で微細オリフィスモジュールを通過させると、圧力の急激な低下による超音波流速が現れる。この超音波流速を利用して粒子に衝撃、キャビテーションおよび乱流、剪断力を与えて分散させる超高圧分散機(high pressure homogenizer)を用いて、最大22,000psiの圧力で実施例で使用したのと同じ多孔性超疎水性微細粒子のエアロゲルを水に分散したが、この場合、一時的に分散したかのように見えたが、直ちに水と超疎水性微細粒子の相分離が起こった。
界面活性剤(surfactant)を分散助力剤として用いて、多孔性超疎水性微細粒子のエアロゲルを水溶液上に分散させた。多孔性超疎水性微細粒子のエアロゲルは、実施例で使用したのと同じものを使用し、界面活性剤としては、sodium dodecylsulfate(SDS)、TritonTM X−100を使用し、分散のために、マグネチックバーを入れて2,000rpmの速度で1時間撹拌させた。SDSの場合、1M水溶液を製造して、多孔性超疎水性微細粒子のエアロゲルを5重量%の濃度に分散させた。0.1M濃度のSDS溶液には、多孔性超疎水性微細粒子のエアロゲルが全く分散せず溶液上に浮かんでいることを確認することができた。TritonTM X−100の場合、0.25Mの水溶液に、多孔性超疎水性微細粒子のエアロゲルを5重量%の濃度に分散させた。
接触角測定器を用いて、多孔性超疎水性微細粒子のシリカ固有の接触角を測定した。接触角の測定は、contact angle analyzer(KRUSS DSA100)を用い、具体的には、平らなガラス板に両面テープを貼り付けた後、その上に微細粒子を単一層(Monolayer)に塗布した後、超純水5μlを単一層上に載せると滴状に位置し、この時、水滴とガラス板とのなす角度を4回繰り返し測定した後、平均値を計算した。
Claims (32)
- 水(A)と有機溶媒(B)との混合液、および下記i)およびii)の特性を有する粒子(C)を含む水分散エアロゲルであって、
前記水(A)と有機溶媒(B)との混合液は、水(A):有機溶媒(B)が4:1〜1:1の重量比で含まれ、前記粒子(C)は、水(A)と有機溶媒(B)との混合液100重量部に対して1〜25重量部含まれることを特徴とする、水分散エアロゲル。
i)300〜1500m2/gのBET比表面積(specific surface area)
ii)50%以上の孔隙率(porosity) - 前記粒子(C)は、2nm〜50μmの粒度を有することを特徴とする、請求項1に記載の水分散エアロゲル。
- 前記粒子(C)は、水に対する接触角が125゜以上の超疎水性を有することを特徴とする、請求項1に記載の水分散エアロゲル。
- 前記粒子(C)は、2nm〜50μmの粒度、および水に対する接触角が125゜以上の超疎水性を有することを特徴とする、請求項1に記載の水分散エアロゲル。
- 前記粒子(C)は、500〜1500m2/gのBET比表面積(specific surface area)を有することを特徴とする、請求項1に記載の水分散エアロゲル。
- 前記粒子(C)は、600〜1500m2/gのBET比表面積(specific surface area)を有することを特徴とする、請求項1に記載の水分散エアロゲル。
- 前記粒子(C)は、水に対する接触角が135゜以上の超疎水性を有することを特徴とする、請求項3に記載の水分散エアロゲル。
- 前記粒子(C)は、水に対する接触角が140゜以上の超疎水性を有することを特徴とする、請求項3に記載の水分散エアロゲル。
- 前記粒子(C)は、90%以上の孔隙率(porosity)を有することを特徴とする、請求項1に記載の水分散エアロゲル。
- 前記粒子(C)は、シリカ(SiO2)、アルミナ、炭素(Carbon)、およびチタニア(TiO2)からなる群より選択される1種以上であることを特徴とする、請求項1に記載の水分散エアロゲル。
- 前記粒子(C)は、シリカ(SiO2)であることを特徴とする、請求項1に記載の水分散エアロゲル。
- 前記有機溶媒(B)は、メタノール(methanol)、エタノール(ethanol)、アセトン(acetone)、イソプロピルアルコール(isopropyl alcohol、IPA)、プロパノール(propanol)、ブタノール(butanol)、ペンタノール(pentanol)、オクタノール(octanol)、および前記有機溶媒の異性体(isomer)からなる群より選択される1種以上であることを特徴とする、請求項1に記載の水分散エアロゲル。
- 前記有機溶媒(B)は、イソプロピルアルコール(isopropyl alcohol、IPA)であることを特徴とする、請求項1に記載の水分散エアロゲル。
- 前記水(A)と有機溶媒(B)との混合液は、水(A):有機溶媒(B)が2:1〜1:1の重量比で含まれることを特徴とする、請求項1に記載の水分散エアロゲル。
- 前記水分散エアロゲルの接触角減少率が、前記粒子(C)対比50%以下であることを特徴とする、請求項1に記載の水分散エアロゲル。
- 前記水分散エアロゲルの接触角減少率が、前記粒子(C)対比10%以下であることを特徴とする、請求項1に記載の水分散エアロゲル。
- 水(A)と有機溶媒(B)との混合液、および下記i)およびii)の特性を有する粒子(C)を含む水分散エアロゲルを製造する方法であって、
前記水(A)と有機溶媒(B)との混合液は、水(A):有機溶媒(B)が4:1〜1:1の重量比で含まれ、前記粒子(C)は、水(A)と有機溶媒(B)との混合液100重量部に対して1〜25重量部含まれ、水(A)と有機溶媒(B)との混合液に、前記粒子(C)を分散させるために混合処理ステップを含むことを特徴とする、水分散エアロゲルを製造する方法。
i)300〜1500m2/gのBET比表面積(specific surface area)
ii)50%以上の孔隙率(porosity) - 前記粒子(C)は、2nm〜50μmの粒度を有することを特徴とする、請求項17に記載の水分散エアロゲルを製造する方法。
- 前記粒子(C)は、水に対する接触角が125゜以上の超疎水性を有することを特徴とする、請求項17に記載の水分散エアロゲルを製造する方法。
- 前記粒子(C)は、2nm〜50μmの粒度、および水に対する接触角が125゜以上の超疎水性を有することを特徴とする、請求項17に記載の水分散エアロゲルを製造する方法。
- 前記粒子(C)は、500〜1500m2/gのBET比表面積(specific surface area)を有することを特徴とする、請求項17に記載の水分散エアロゲルを製造する方法。
- 前記粒子(C)は、600〜1500m2/gのBET比表面積(specific surface area)を有することを特徴とする、請求項17に記載の水分散エアロゲルを製造する方法。
- 前記粒子(C)は、水に対する接触角が135゜以上の超疎水性を有することを特徴とする、請求項19に記載の水分散エアロゲルを製造する方法。
- 前記粒子(C)は、水に対する接触角が140゜以上の超疎水性を有することを特徴とする、請求項19に記載の水分散エアロゲルを製造する方法。
- 前記粒子(C)は、90%以上の孔隙率(porosity)を有することを特徴とする、請求項17に記載の水分散エアロゲルを製造する方法。
- 前記粒子(C)は、シリカ(SiO2)、アルミナ、炭素(Carbon)、およびチタニア(TiO2)からなる群より選択される1種以上であることを特徴とする、請求項17に記載の水分散エアロゲルを製造する方法。
- 前記粒子(C)は、シリカ(SiO2)であることを特徴とする、請求項17に記載の水分散エアロゲルを製造する方法。
- 前記有機溶媒(B)は、メタノール(methanol)、エタノール(ethanol)、アセトン(acetone)、イソプロピルアルコール(isopropyl alcohol、IPA)、プロパノール(propanol)、ブタノール(butanol)、ペンタノール(pentanol)、オクタノール(octanol)、および前記有機溶媒の異性体(isomer)からなる群より選択される1種以上であることを特徴とする、請求項17に記載の水分散エアロゲルを製造する方法。
- 前記有機溶媒(B)は、イソプロピルアルコール(isopropyl alcohol、IPA)であることを特徴とする、請求項17に記載の水分散エアロゲルを製造する方法。
- 前記水(A)と有機溶媒(B)との混合液は、水(A):有機溶媒(B)が2:1〜1:1の重量比で含まれることを特徴とする、請求項17に記載の水分散エアロゲルを製造する方法。
- 前記水分散エアロゲルの接触角減少率が、前記粒子(C)対比50%以下であることを特徴とする、請求項17に記載の水分散エアロゲルを製造する方法。
- 前記水分散エアロゲルの接触角減少率が、前記粒子(C)対比10%以下であることを特徴とする、請求項17に記載の水分散エアロゲルを製造する方法。
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