JP2023022892A - 低密度ゲル体、及び低密度ゲル体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】圧縮時の強度を高めるとともに、かつ可視光透過率を高めることを可能にした低密度ゲル体、及び低密度ゲル体の製造方法を提供する。【解決手段】低密度ゲル体は、ポリシロキサン鎖及び有機重合鎖を含み、３次元の網目構造を有している。低密度ゲル体の密度は、０．３ｇ／ｃｍ３以下の範囲内である。低密度ゲル体の細孔径は、１０ｎｍ以上、４０ｎｍ以下の範囲内である。低密度ゲル体の骨格径は、３ｎｍ以上、１０ｎｍ以下の範囲内である。【選択図】図１
Description
本発明は、低密度ゲル体、及び低密度ゲル体の製造方法に関する。
特許文献１，２に記載されるように、ポリシロキサン鎖及び有機重合鎖を含み、３次元の網目構造を有する低密度ゲル体が知られている。
上記のような低密度ゲル体において、圧縮時の強度が高く、かつ可視光透過率が高いという性能が求められる場合がある。
上記課題を解決する低密度ゲル体は、ポリシロキサン鎖及び有機重合鎖を含み、３次元の網目構造を有する低密度ゲル体であって、密度が０．３ｇ／ｃｍ３以下の範囲内であり、細孔径が、１０ｎｍ以上、４０ｎｍ以下の範囲内であり、骨格径が、３ｎｍ以上、１０ｎｍ以下の範囲内である。
上記低密度ゲル体において、５０％圧縮時の強度が、２ＭＰａ以上であってもよい。
上記低密度ゲル体において、前記細孔径が、２５ｎｍ以下であり、前記骨格径が、７ｎｍ以下であってもよい。
上記低密度ゲル体において、前記細孔径が、２５ｎｍ以下であり、前記骨格径が、７ｎｍ以下であってもよい。
低密度ゲル体の製造方法は、上記低密度ゲル体の製造方法であって、有機ポリマー調製工程と、加水分解工程と、分散工程と、ゲル調製工程と、を備え、前記有機ポリマー調製工程は、ラジカル重合性基を有する第１アルコキシドをラジカル重合させることで前記有機重合鎖を有する有機ポリマーを調製する工程であり、前記加水分解工程は、前記有機ポリマーと、シロキサン結合のみにより重合可能な第２アルコキシドと、を含有する混合液に酸を加えることでアルコキシドの加水分解を行う工程であり、前記分散工程は、前記ゲル調製工程前の前記混合液にアルコール以外の両親媒性物質からなる界面活性剤を混合することで、前記混合液中の成分を分散させる工程であり、前記ゲル調製工程は、前記加水分解工程後の前記混合液に塩基を添加することで、ゲルを調製する工程である。
上記低密度ゲル体の製造方法において、前記界面活性剤は、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロック共重合体を含んでもよい。
上記低密度ゲル体の製造方法において、前記有機ポリマー調製工程は、前記第１アルコキシドと前記第２アルコキシドとを含有するモノマー液を用いて行われてもよい。
上記低密度ゲル体の製造方法において、前記有機ポリマー調製工程は、前記第１アルコキシドと前記第２アルコキシドとを含有するモノマー液を用いて行われてもよい。
本発明によれば、圧縮時の強度を高めるとともに、かつ可視光透過率を高めることが可能となる。
以下、低密度ゲル体、及び低密度ゲル体の製造方法の一実施形態について説明する。
＜低密度ゲル体＞
本実施形態の低密度ゲル体は、ポリシロキサン鎖及び有機重合鎖を含み、３次元の網目構造を有している。低密度ゲル体は、ポリシロキサン鎖及び有機重合鎖を含む骨格と、細孔とを有している。
＜低密度ゲル体＞
本実施形態の低密度ゲル体は、ポリシロキサン鎖及び有機重合鎖を含み、３次元の網目構造を有している。低密度ゲル体は、ポリシロキサン鎖及び有機重合鎖を含む骨格と、細孔とを有している。
ポリシロキサン鎖は、２つ以上のシロキサン結合（－Ｓｉ－Ｏ－）により構成されている。ポリシロキサン鎖のケイ素原子には、水素原子、水酸基、メチル基等が結合されていてもよい。有機重合鎖は、ラジカル重合性単量体から得られるものである。有機重合鎖は、例えば、メタクリル酸エステル又はアクリル酸エステルが重合したアクリル鎖であり、側鎖にエステル結合を有する。
ポリシロキサン鎖及び有機重合鎖を含む骨格は、ポリシロキサン鎖と有機重合鎖とがポリシロキサン鎖のケイ素原子を結合点として共有結合した構造を有している。ポリシロキサン鎖及び有機重合鎖を含む骨格は、ポリシロキサン鎖と有機重合鎖とが、ポリシロキサン鎖のケイ素原子を結合点として、双方の鎖上の複数の位置にて共有結合により互いに結合された構造を有している。
図１には、一例として、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳ）と、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）とから得られる重合体の分子構造の一部を模式的に示している。ＭＰＴＭＳは、ラジカル重合性基としてメタクリル基を有するラジカル重合性単量体である。また、ＭＰＴＭＳから生成した重合体の有するケイ素原子と、ＭＴＭＳの有するケイ素原子とが結合点となることで、低密度ゲル体の３次元の網目構造を形成することができる。
低密度ゲル体の密度は、０．３ｇ／ｃｍ３以下の範囲内である。低密度ゲル体の密度が０．３ｇ／ｃｍ３以下の場合、低密度ゲル体を圧縮変形させたときの破壊を抑えることができる。低密度ゲル体の密度の下限は、特に限定さない。低密度ゲル体の密度の下限は、例えば、０．０５ｇ／ｃｍ３以上であってもよいし、０．１６ｇ／ｃｍ３以上であってもよい。
低密度ゲル体の細孔径は、１０ｎｍ以上、４０ｎｍ以下の範囲内である。低密度ゲル体の細孔径が１０ｎｍ以上の場合、低密度ゲル体を圧縮変形させたときの破壊を抑えることができる。低密度ゲル体の細孔径が４０ｎｍ以下の場合、低密度ゲル体の可視光透過率を高めることができる。低密度ゲル体の細孔径は、２５ｎｍ以下であることが好ましい。
低密度ゲル体の骨格径は、３ｎｍ以上、１０ｎｍ以下の範囲内である。低密度ゲル体の骨格径が３ｎｍ以上の場合、低密度ゲル体を圧縮変形させたときの強度を高めることができる。低密度ゲル体の骨格径が１０ｎｍ以下の場合、低密度ゲル体の可視光透過率を高めることができる。低密度ゲル体の骨格径は、７ｎｍ以下であることが好ましい。
低密度ゲルの５０％圧縮時の強度は、２ＭＰａ以上であることが好ましい。低密度ゲルの可視光透過率は、波長５５０ｎｍ、厚さ１０ｍｍの条件で測定される可視光透過率において、６０％以上であることが好ましく、より好ましくは、７０％以上である。
低密度ゲル体は、気体分子の平均自由行程よりも微細な細孔構造を持つため、気体分子同士の衝突による気体熱伝導、及び骨格分率も低いことから、固体熱伝導のそれぞれの寄与が低い。このため、低密度ゲル体の熱伝導率は、低く抑えられている。また、低密度ゲル体は、可視光透過性及び圧縮強度が高められている。このため、本実施形態の低密度ゲル体は、例えば、複層ガラスの断熱層として好適に利用することができる。
＜低密度ゲル体の製造方法＞
次に、低密度ゲル体の製造方法について説明する。
低密度ゲル体の製造方法は、有機ポリマー調製工程と、加水分解工程と、分散工程と、ゲル調製工程とを備えている。
次に、低密度ゲル体の製造方法について説明する。
低密度ゲル体の製造方法は、有機ポリマー調製工程と、加水分解工程と、分散工程と、ゲル調製工程とを備えている。
有機ポリマー調製工程は、ラジカル重合性基を有する第１アルコキシド（Ａ１）をラジカル重合させることで有機重合鎖を有する有機ポリマーを調製する工程である。第１アルコキシド（Ａ１）としては、例えば、メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを好適に用いることができる。
有機ポリマー調製工程では、ラジカル重合性基を有する第１アルコキシド（Ａ１）と水とを含有する重合用溶液を用いる。重合用溶液中において、ラジカル重合性基を有する第１アルコキシド（Ａ１）の含有量は、例えば、１体積％以上、２０体積％以下であることが好ましい。
有機ポリマー調製工程では、ラジカル重合開始剤として、例えば、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）を用いることができる。ラジカル重合開始剤は、第１アルコキシド（Ａ１）１ｍｏｌに対して、例えば、０．０１ｍｏｌ以上、０．１ｍｏｌ以下の範囲内となるように配合することが好ましい。
加水分解工程は、有機ポリマーと、第２アルコキシド（Ａ２）とを含有する混合液に酸を加えることでアルコキシドの加水分解を行う工程である。第２アルコキシド（Ａ２）は、第１アルコキシド（Ａ１）とは異なり、シロキサン結合のみにより重合可能なアルコキシドである。第２アルコキシド（Ａ２）としては、例えば、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）、ジメチルジメトキシシラン（ＤＭＤＭＳ）等が挙げられる。第２アルコキシド（Ａ２）は、ＭＴＭＳを含むことが好ましい。加水分解工程で用いる酸としては、硝酸等の強酸を用いることが好ましい。強酸は、例えば、５ｍＭ以上、１０ｍＭ以下の範囲内の強酸水溶液を用いることが好ましい。強酸水溶液の添加量は、例えば、混合液１ｍＬに対して１ｍＬ程度とされる。
ここで、上記有機ポリマー調製工程は、第１アルコキシド（Ａ１）と第２アルコキシド（Ａ２）とを含有するモノマー液を用いて行われることが好ましい。モノマー液において、第１アルコキシド（Ａ１）と第２アルコキシド（Ａ２）との合計量を１００体積％としたときの第１アルコキシド（Ａ１）の含有量は、例えば、１体積％以上、３０体積％以下の範囲内であることが好ましい。
加水分解工程後の、混合液中における有機ポリマーの含有量は、例えば、２０体積％以上、５０体積％以下の範囲内であることが好ましく、３０体積％以上、５０体積％以下の範囲内であることがより好ましい。混合液中における有機ポリマーの含有量が５０体積％以下の場合、低密度ゲル体をより低密度化することができる。一方、混合液中における有機ポリマーの含有量が２０体積％以上の場合、細孔径が過剰に小さくなることを抑えることができる。
分散工程は、ゲル調製工程前の混合液にアルコール以外の両親媒性物質からなる界面活性剤を混合することで、混合液中の成分を分散させる工程である。分散工程は、加水分解工程の前の混合液に対して行ってもよいし、加水分解工程の後の混合液に対して行ってもよい。分散工程を行うことで、低密度ゲル体の骨格径を小さく抑えることが容易となる。
分散工程で用いる界面活性剤は、アルコール以外の両親媒性物質から構成される。界面活性剤は、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、及び両性界面活性剤が挙げられる。界面活性剤の中でも、非イオン性の界面活性剤が好ましい。界面活性剤は、非イオン性界面活性剤の一種であるポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロック共重合体を含むことがより好ましい。
混合液中における界面活性剤の含有量は、例えば、１質量％以上、７０質量％以下の範囲内である。
ゲル調製工程は、加水分解工程後の混合液に塩基を添加することで、ゲルを調製する工程である。ゲル調製工程では、第１アルコキシド（Ａ１）から得られた有機ポリマーが有するケイ素原子と、第２アルコキシド（Ａ２）の縮合により得られるポリシロキサン鎖とがさらに縮合することで、低密度ゲル体が得られる。
ゲル調製工程は、加水分解工程後の混合液に塩基を添加することで、ゲルを調製する工程である。ゲル調製工程では、第１アルコキシド（Ａ１）から得られた有機ポリマーが有するケイ素原子と、第２アルコキシド（Ａ２）の縮合により得られるポリシロキサン鎖とがさらに縮合することで、低密度ゲル体が得られる。
ゲル調製工程で用いる塩基としては、強塩基であることが好ましく、より好ましくは、水酸化第四級アンモニウムであり、さらに好ましくは、テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド（ＴＭＡＯＨ）である。塩基は、例えば、１０ｍＭ以上、５００ｍＭ以下の範囲内のＴＭＡＯＨ水溶液を用いることが好ましい。
ゲル調製工程で得られたゲルは、エージングを２４時間程度行った後に、例えば、イソプロパノールに溶媒置換することが好ましい。ゲルの乾燥方法は、特に限定されない。ゲルの乾燥は、超臨界乾燥装置を用いた超臨界乾燥により行われることが好ましい。
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）低密度ゲル体は、ポリシロキサン鎖及び有機重合鎖を含み、３次元の網目構造を有している。低密度ゲル体の密度は、０．３ｇ／ｃｍ３以下の範囲内である。低密度ゲル体の細孔径は、１０ｎｍ以上、４０ｎｍ以下の範囲内である。低密度ゲル体の骨格径は、３ｎｍ以上、１０ｎｍ以下の範囲内である。
（１）低密度ゲル体は、ポリシロキサン鎖及び有機重合鎖を含み、３次元の網目構造を有している。低密度ゲル体の密度は、０．３ｇ／ｃｍ３以下の範囲内である。低密度ゲル体の細孔径は、１０ｎｍ以上、４０ｎｍ以下の範囲内である。低密度ゲル体の骨格径は、３ｎｍ以上、１０ｎｍ以下の範囲内である。
上記のように低密度ゲル体の細孔径が１０ｎｍ以上の場合、圧縮時の強度を高めることができる。低密度ゲル体の細孔径が４０ｎｍ以下の場合、可視光透過率を高めることができる。低密度ゲル体の骨格径が３ｎｍ以上の場合、圧縮時の強度を高めることができる。低密度ゲル体の骨格径が１０ｎｍ以下の場合、可視光透過率を高めることができる。従って、圧縮時の強度を高めるとともに、かつ可視光透過率を高めることが可能となる。
（２）低密度ゲル体の細孔径は、２５ｎｍ以下であり、骨格径は、７ｎｍ以下であることが好ましい。この場合、例えば、低密度ゲル体の５０％圧縮時の強度を２ＭＰａ以上に維持し、かつ波長５５０ｎｍ、厚さ１０ｍｍの条件で測定される可視光透過率を７０％以上に高めることが可能となる。
（３）低密度ゲル体の製造方法は、有機ポリマー調製工程と、加水分解工程と、分散工程と、ゲル調製工程とを備えている。有機ポリマー調製工程は、ラジカル重合性基を有する第１アルコキシドをラジカル重合させることで有機重合鎖を有する有機ポリマーを調製する工程である。加水分解工程は、有機ポリマーと、シロキサン結合のみにより重合可能な第２アルコキシドとを含有する混合液に酸を加えることでアルコキシドの加水分解を行う工程である。分散工程は、ゲル調製工程前の混合液にアルコール以外の両親媒性物質からなる界面活性剤を混合することで、混合液中の成分を分散させる工程である。ゲル調製工程は、加水分解工程後の混合液に塩基を添加することで、ゲルを調製する工程である。
この方法によれば、上記の密度、細孔径、及び骨格径の範囲となる低密度ゲル体を容易に製造することができる。
（４）低密度ゲル体の製造方法において、分散工程で用いる界面活性剤は、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロック共重合体を含むことが好ましい。この場合、上記の密度、細孔径、及び骨格径の範囲となる低密度ゲル体をさらに容易に製造することができる。
（４）低密度ゲル体の製造方法において、分散工程で用いる界面活性剤は、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロック共重合体を含むことが好ましい。この場合、上記の密度、細孔径、及び骨格径の範囲となる低密度ゲル体をさらに容易に製造することができる。
（５）低密度ゲル体の製造方法において、有機ポリマー調製工程は、上記第１アルコキシド（Ａ１）と第２アルコキシド（Ａ２）とを含有するモノマー液を用いて行われることが好ましい。この場合、第１アルコキシド（Ａ１）から得られる有機ポリマーが副反応によってゲル化することを抑えることができる。詳述すると、第２アルコキシド（Ａ２）が第１アルコキシド（Ａ１）のラジカル重合反応の反応溶媒となることで、第１アルコキシド（Ａ１）から形成される有機ポリマーが分散され、有機ポリマーのゲル化反応を抑えることができると考えられる。
次に、実施例及び比較例を説明する。
（実施例１）
＜有機ポリマー調製工程＞
第１アルコキシド（Ａ１）として、下記構造式（１）で表されるメタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳ）を準備した。また、第２アルコキシド（Ａ２）として、下記構造式（２）で表されるメチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）を準備した。
（実施例１）
＜有機ポリマー調製工程＞
第１アルコキシド（Ａ１）として、下記構造式（１）で表されるメタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳ）を準備した。また、第２アルコキシド（Ａ２）として、下記構造式（２）で表されるメチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）を準備した。
１ｍｏｌのＭＰＴＭＳに対して０．０５ｍｏｌとなるようにアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）をスクリュー管瓶中に添加した後、スクリュー管瓶を密栓した。スターラーを用いてスクリュー管瓶中の各成分を混合した。ＡＩＢＮの溶解を確認した後、スクリュー管瓶を７０℃のオーブンに入れた。オーブンにて２４時間加熱した後、スクリュー管瓶をオーブンから取り出し、室温となるまで徐冷した。これにより、有機重合鎖を有する有機ポリマーと第２アルコキシド（Ａ２）を含有する混合液を調製した。
有機重合鎖を有する有機ポリマーは、下記構造式（３）で表される。
＜加水分解工程＞
上記混合液１．０ｍＬをスターラーチップとともにスクリュー管瓶に入れ、混合液を撹拌しながら、５ｍＭの硝酸水溶液（ＨＮＯ３ａｑ）を１．０ｍＬ添加した。このとき、ＨＮＯ３ａｑは、２分毎に０．２ｍＬずつ添加し、ＨＮＯ３ａｑの添加開始から１２分間撹拌することで均一なゾルを調製した。
上記混合液１．０ｍＬをスターラーチップとともにスクリュー管瓶に入れ、混合液を撹拌しながら、５ｍＭの硝酸水溶液（ＨＮＯ３ａｑ）を１．０ｍＬ添加した。このとき、ＨＮＯ３ａｑは、２分毎に０．２ｍＬずつ添加し、ＨＮＯ３ａｑの添加開始から１２分間撹拌することで均一なゾルを調製した。
有機ポリマーの加水分解物は、下記構造式（４）で表される。ＭＴＭＳの加水分解物は、下記構造式（５）で表される。
次に、０．８ｇの界面活性剤（Ｂ１）を上記加水分解工程で得られたゾルに配合し、さらに３分間撹拌した。次に、スクリュー管瓶をアイスバスに浸漬するとともに１０分間撹拌することによりゾルを冷却した。
界面活性剤（Ｂ１）は、ノニオン性界面活性剤（Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ製、商品名：プルロニックＬ－６４、ポリオキシプロピレン鎖の分子量：１７５０、エチレンオキサイドの含有量：４０質量％）である。このノニオン性界面活性剤は、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロック共重合体である。
＜ゲル調製工程＞
続いて、上記分散工程で得られたゾルに、１００ｍＭのテトラメチルアンモニウムヒドロキサイド水溶液（ＴＭＡＯＨａｑ）０．６ｍＬを添加した後、３分間撹拌した。次に、スクリュー管瓶内のスターラーチップを取り除いた後、スクリュー管瓶を密栓した。このスクリュー管瓶を室温で１時間静置することで、ゾルをゲル化させた。スクリュー管瓶を６０℃のオーブン内に９６時間静置することで、ゲルのエージングを行った。スクリュー管瓶をオーブンから取り出し、広口瓶中の水にゲルを浸漬させた。広口瓶を密栓し、６０℃のオーブン内に２４時間静置した。広口瓶内の水を混合溶媒（水の体積：イソプロパノール（ＩＰＡ）の体積＝１：１）に交換し、密栓後、６０℃のオーブン内に８時間静置した。次に、広口瓶中の混合溶媒をＩＰＡに交換し、密栓後、６０℃のオーブン内に８時間静置する溶媒交換操作を行った。この溶媒交換操作を合計５回行うことで、ＩＰＡに溶媒交換されたゲルを得た。このゲルを８０℃、１４ＭＰａの超臨界乾燥装置を用いて乾燥させることで、低密度ゲル体を得た。
続いて、上記分散工程で得られたゾルに、１００ｍＭのテトラメチルアンモニウムヒドロキサイド水溶液（ＴＭＡＯＨａｑ）０．６ｍＬを添加した後、３分間撹拌した。次に、スクリュー管瓶内のスターラーチップを取り除いた後、スクリュー管瓶を密栓した。このスクリュー管瓶を室温で１時間静置することで、ゾルをゲル化させた。スクリュー管瓶を６０℃のオーブン内に９６時間静置することで、ゲルのエージングを行った。スクリュー管瓶をオーブンから取り出し、広口瓶中の水にゲルを浸漬させた。広口瓶を密栓し、６０℃のオーブン内に２４時間静置した。広口瓶内の水を混合溶媒（水の体積：イソプロパノール（ＩＰＡ）の体積＝１：１）に交換し、密栓後、６０℃のオーブン内に８時間静置した。次に、広口瓶中の混合溶媒をＩＰＡに交換し、密栓後、６０℃のオーブン内に８時間静置する溶媒交換操作を行った。この溶媒交換操作を合計５回行うことで、ＩＰＡに溶媒交換されたゲルを得た。このゲルを８０℃、１４ＭＰａの超臨界乾燥装置を用いて乾燥させることで、低密度ゲル体を得た。
（実施例２）
表１に示すように、実施例２では、分散工程における界面活性剤（Ｂ１）の配合量を変更した以外は、実施例１と同様に低密度ゲル体を得た。
表１に示すように、実施例２では、分散工程における界面活性剤（Ｂ１）の配合量を変更した以外は、実施例１と同様に低密度ゲル体を得た。
（実施例３）
表１に示すように、実施例３では、ポリマー溶液調製工程におけるＭＰＴＭＳの配合量を変更した以外は、実施例１と同様に低密度ゲル体を得た。
表１に示すように、実施例３では、ポリマー溶液調製工程におけるＭＰＴＭＳの配合量を変更した以外は、実施例１と同様に低密度ゲル体を得た。
（実施例４）
表１に示すように、実施例４では、加水分解工程におけるポリマー溶液の使用量を変更した以外は、実施例１と同様に低密度ゲル体を得た。
表１に示すように、実施例４では、加水分解工程におけるポリマー溶液の使用量を変更した以外は、実施例１と同様に低密度ゲル体を得た。
（実施例５）
表１に示すように、実施例５では、分散工程で用いる界面活性剤（Ｂ１）を界面活性剤（Ｂ２）に変更した以外は、実施例１と同様に低密度ゲル体を得た。
表１に示すように、実施例５では、分散工程で用いる界面活性剤（Ｂ１）を界面活性剤（Ｂ２）に変更した以外は、実施例１と同様に低密度ゲル体を得た。
界面活性剤（Ｂ２）は、ノニオン性界面活性剤（Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ製、商品名：プルロニックＬ－４４、ポリオキシプロピレン鎖の分子量：１２００、エチレンオキサイドの含有量：４０質量％）である。このノニオン性界面活性剤は、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロック共重合体である。
（比較例１）
表２に示すように、比較例１では、分散工程における界面活性剤（Ｂ１）の添加量を変更した以外は、実施例１と同様に低密度ゲル体を得た。
表２に示すように、比較例１では、分散工程における界面活性剤（Ｂ１）の添加量を変更した以外は、実施例１と同様に低密度ゲル体を得た。
（比較例２）
表２に示すように、比較例２では、ポリマー溶液調製工程を省略し、ポリマー溶液をＭＴＭＳに変更した以外は、実施例１と同様に低密度ゲル体を得た。
表２に示すように、比較例２では、ポリマー溶液調製工程を省略し、ポリマー溶液をＭＴＭＳに変更した以外は、実施例１と同様に低密度ゲル体を得た。
（比較例３）
表２に示すように、比較例３では、加水分解工程におけるポリマー溶液の使用量を変更した以外は、実施例１と同様に低密度ゲル体を得た。
表２に示すように、比較例３では、加水分解工程におけるポリマー溶液の使用量を変更した以外は、実施例１と同様に低密度ゲル体を得た。
（比較例４）
表２に示すように、比較例４では、分散工程で用いる界面活性剤（Ｂ１）を配合せずに、イソプロパノール（ＩＰＡ）を０．８ｇ配合した以外は、実施例１と同様に低密度ゲル体を得た。
表２に示すように、比較例４では、分散工程で用いる界面活性剤（Ｂ１）を配合せずに、イソプロパノール（ＩＰＡ）を０．８ｇ配合した以外は、実施例１と同様に低密度ゲル体を得た。
＜密度＞
各例の低密度ゲル体のかさ密度を、容積置換法（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製、商品名：ＧｅｏＰｙｃ１３６０）により測定した。その結果を表３，４中の“密度”欄に示す。
＜細孔径＞
低密度ゲル体の細孔径のピーク値を窒素吸着分析法により測定した。この測定には、窒素吸着分析装置（マイクロトラック・ベル製、商品名：ＢＥＬＳＯＲＰ－ｍｉｎｉ）を用いた。細孔径のピーク値は、バレット－ジョイナー－ハレンダ（ＢＪＨ）法を用いて吸着枝より求めた。細孔径のピーク値は、３回測定し、その平均値とした。
低密度ゲル体の細孔径のピーク値を窒素吸着分析法により測定した。この測定には、窒素吸着分析装置（マイクロトラック・ベル製、商品名：ＢＥＬＳＯＲＰ－ｍｉｎｉ）を用いた。細孔径のピーク値は、バレット－ジョイナー－ハレンダ（ＢＪＨ）法を用いて吸着枝より求めた。細孔径のピーク値は、３回測定し、その平均値とした。
各例の低密度ゲル体の測定用のサンプルは、次のように調製した。まず、低密度ゲル体を数ｍｍのサイズに解砕し、ゲルの粉体を得た。次に、得られたゲルの粉体約３０ｍｇをセルに採取し、真空下、８０℃、２４時間の条件で脱気した。その結果を表３，４中の“細孔径”欄に示す。
＜骨格径＞
低密度ゲル体の骨格径は、電界放出型透過電子顕微鏡（ＦＥ－ＴＥＭ、日本電子株式会社製、商品名：ＪＥＭ－２２００ＦＳ）を用いて測定した。まず、ＦＥ－ＴＥＭを用いて測定用のサンプルの異なる３箇所の位置を撮像することにより、３枚の画像を得た。各画像について、孤立した骨格３点の骨格径を測定した。骨格径は、画像中のスケールバーとの比から求めることができる。各画像から測定された合計９点の骨格径の平均値を求めた。その結果を表３，４中の“骨格径”欄に示す。
低密度ゲル体の骨格径は、電界放出型透過電子顕微鏡（ＦＥ－ＴＥＭ、日本電子株式会社製、商品名：ＪＥＭ－２２００ＦＳ）を用いて測定した。まず、ＦＥ－ＴＥＭを用いて測定用のサンプルの異なる３箇所の位置を撮像することにより、３枚の画像を得た。各画像について、孤立した骨格３点の骨格径を測定した。骨格径は、画像中のスケールバーとの比から求めることができる。各画像から測定された合計９点の骨格径の平均値を求めた。その結果を表３，４中の“骨格径”欄に示す。
（５０％圧縮時の強度及び弾性率）
低密度ゲルの５０％圧縮時の強度及び弾性率を、圧縮・引張試験機（株式会社島津製作所製、商品名：ＥＺＧｒａｐｈ）を用いて測定した。測定用のサンプルは、直径９．５ｍｍのロッド状のゲルを長さ１０ｍｍに切断することで得た。この測定用のサンプルを長さ方向に０．５ｍｍ／ｓの圧縮速度で５０％の圧縮ひずみとなるまで圧縮し、このときの強度を測定した。この際に、試験力範囲１０～２０Ｎのひずみから弾性率を求めた。低密度ゲルの５０％圧縮時の強度及び弾性率の測定は、３つの測定用のサンプルについて行い、その平均値を算出した。その結果を表３，４中の“５０％圧縮時の強度”及び“弾性率”欄に示す。測定用のサンプルが５０％圧縮ひずみとなるまでに破壊された場合は、“５０％圧縮時の強度”欄に“破壊”と示している。
低密度ゲルの５０％圧縮時の強度及び弾性率を、圧縮・引張試験機（株式会社島津製作所製、商品名：ＥＺＧｒａｐｈ）を用いて測定した。測定用のサンプルは、直径９．５ｍｍのロッド状のゲルを長さ１０ｍｍに切断することで得た。この測定用のサンプルを長さ方向に０．５ｍｍ／ｓの圧縮速度で５０％の圧縮ひずみとなるまで圧縮し、このときの強度を測定した。この際に、試験力範囲１０～２０Ｎのひずみから弾性率を求めた。低密度ゲルの５０％圧縮時の強度及び弾性率の測定は、３つの測定用のサンプルについて行い、その平均値を算出した。その結果を表３，４中の“５０％圧縮時の強度”及び“弾性率”欄に示す。測定用のサンプルが５０％圧縮ひずみとなるまでに破壊された場合は、“５０％圧縮時の強度”欄に“破壊”と示している。
（可視光透過率）
低密度ゲル体の可視光透過率を、紫外可視近赤外分光光度計（日本分光株式会社製、商品名：Ｖ－６７０）を用いて測定した。測定用のサンプルの厚さは、１０ｍｍであり、可視光の波長は、５５０ｎｍである。その結果を表３，４中の“可視光透過率”欄に示す。
低密度ゲル体の可視光透過率を、紫外可視近赤外分光光度計（日本分光株式会社製、商品名：Ｖ－６７０）を用いて測定した。測定用のサンプルの厚さは、１０ｍｍであり、可視光の波長は、５５０ｎｍである。その結果を表３，４中の“可視光透過率”欄に示す。
また、実施例１～５の低密度ゲル体における上記可視光透過率は、６０％以上であり、実施例１～５の低密度ゲル体は、良好な可視光透過性を有していることが分かる。特に、実施例１，３～５における上記可視光透過率は、７０％以上であり、実施例１，３～５の低密度ゲル体は、可視光透過性に優れることが分かる。
Claims (6)
- ポリシロキサン鎖及び有機重合鎖を含み、３次元の網目構造を有する低密度ゲル体であって、
密度が０．３ｇ／ｃｍ３以下の範囲内であり、
細孔径が、１０ｎｍ以上、４０ｎｍ以下の範囲内であり、
骨格径が、３ｎｍ以上、１０ｎｍ以下の範囲内である、低密度ゲル体。 - ５０％圧縮時の強度が、２ＭＰａ以上である、請求項１に記載の低密度ゲル体。
- 前記細孔径が、２５ｎｍ以下であり、前記骨格径が、７ｎｍ以下である、請求項１又は請求項２に記載の低密度ゲル体。
- 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の低密度ゲル体の製造方法であって、
有機ポリマー調製工程と、加水分解工程と、分散工程と、ゲル調製工程と、を備え、
前記有機ポリマー調製工程は、
ラジカル重合性基を有する第１アルコキシドをラジカル重合させることで前記有機重合鎖を有する有機ポリマーを調製する工程であり、
前記加水分解工程は、前記有機ポリマーと、シロキサン結合のみにより重合可能な第２アルコキシドと、を含有する混合液に酸を加えることでアルコキシドの加水分解を行う工程であり、
前記分散工程は、前記ゲル調製工程前の前記混合液にアルコール以外の両親媒性物質からなる界面活性剤を混合することで、前記混合液中の成分を分散させる工程であり、
前記ゲル調製工程は、前記加水分解工程後の前記混合液に塩基を添加することで、ゲルを調製する工程である、低密度ゲル体の製造方法。 - 前記界面活性剤は、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロック共重合体を含む、請求項４に記載の低密度ゲル体の製造方法。
- 前記有機ポリマー調製工程は、前記第１アルコキシドと前記第２アルコキシドとを含有するモノマー液を用いて行われる、請求項４又は請求項５に記載の低密度ゲル体の製造方法。
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2021
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