JP7119292B2 - Package containing airgel and method for manufacturing package containing airgel - Google Patents

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Description

本発明はエアロゲル入り梱包体及びエアロゲル入り梱包体の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an airgel-containing package and a method for manufacturing an airgel-containing package.

近年、居住空間の快適性及び省エネルギー化の要求が高まっていることから、断熱性が要求される対象物の形状は複雑となり、断熱材の設置空間も狭小となる傾向にある。そのため、断熱性能を向上するだけでなく、薄型化した断熱材が求められている。 In recent years, due to the increasing demand for comfort and energy saving of living spaces, the shapes of objects requiring heat insulation tend to be complicated, and the space for installing heat insulating materials tends to be narrow. Therefore, there is a demand for a heat insulating material that not only has improved heat insulating performance but also has a reduced thickness.

発泡樹脂を用いた断熱材の断熱性能向上の試みとして、例えば、特許文献1では、ポリプロピレン系樹脂発泡体の及び/又は内部に少なくとも1層の金属薄膜を含有する板状発泡体が提案されている。 As an attempt to improve the heat insulating performance of a heat insulating material using foamed resin, for example, Patent Document 1 proposes a plate-shaped foam containing polypropylene resin foam and/or at least one layer of metal thin film inside. there is

一方、液体窒素、液体ヘリウム等の極低温物質は、内容器と外容器とからなる二重壁構造を有する容器に保管されており、内容器と外容器との間は真空になっており、断熱材が充填されている。真空空間に充填する断熱材として、例えば、特許文献2には、ポリイミドフィルムの片面又は両面に金属層を形成した反射膜と、プラスチックヤーンからなるネット状のスペーサーとを積層した積層断熱材が開示されている。また、特許文献3には、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの片面もしくは両面または内部に金属層を形成した反射膜と、熱可塑性ポリマー繊維からなるシート状のスペーサーとを積層した積層断熱材が開示されている。 On the other hand, cryogenic substances such as liquid nitrogen and liquid helium are stored in a double-walled container consisting of an inner container and an outer container, and a vacuum is created between the inner container and the outer container. Filled with insulation. As a heat insulating material to be filled in a vacuum space, for example, Patent Document 2 discloses a laminated heat insulating material in which a reflective film having a metal layer formed on one or both sides of a polyimide film and a net-like spacer made of plastic yarn are laminated. It is Further, Patent Document 3 discloses a laminated heat insulating material obtained by laminating a reflective film having a metal layer formed on one or both sides of a thermoplastic liquid crystal polymer film or inside thereof, and a sheet-like spacer made of thermoplastic polymer fibers. there is

特開2001-179866号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-179866 特開平9-109323号公報JP-A-9-109323 特開平11-70053号公報JP-A-11-70053

しかしながら、断熱材を真空下で使用する際には、断熱材からのガス放出により、真空度が悪化し、断熱性能を劣化させている。加えて、断熱材を長期間保存することにより、空気中の水分が吸着し、さらなる真空度の悪化が懸念される。また、極低温物質を必要とする極低温技術、超電導技術等の分野において用いられる断熱材には、厚みを薄くした上で、断熱性能の更なる向上が求められている。 However, when the heat insulating material is used in a vacuum, the degree of vacuum deteriorates due to gas released from the heat insulating material, degrading the heat insulating performance. In addition, when the heat insulating material is stored for a long period of time, it is feared that moisture in the air will be adsorbed, further deteriorating the degree of vacuum. In addition, thermal insulation materials used in fields such as cryogenic technology and superconducting technology, which require cryogenic materials, are required to have a reduced thickness and further improved thermal insulation performance.

なお、厚みの薄い断熱材としてエアロゲルの利用も考えられるが、エアロゲルにおいても、ガス放出や水分吸着といった現象が起こり得る。 It should be noted that airgel may be used as a heat insulating material with a small thickness, but phenomena such as gas release and water adsorption may occur even in airgel.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、長期保管時の吸湿と、使用時のアウトガスとを抑制することのできる、エアロゲル入り梱包体、及び当該梱包体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an airgel-containing package that can suppress moisture absorption during long-term storage and outgassing during use, and a method for manufacturing the package. aim.

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、水分量が10×1015[個/cm]以下であるエアロゲルであれば、真空下で長期使用しても、真空度の悪化が起こらず、また、包装体中にエアロゲルを真空引きして保管すれば、吸湿が少ないことを見出した。 As a result of intensive research to achieve the above object, the inventors of the present invention have found that airgel with a water content of 10×10 15 [pieces/cm 2 ] or less can be used under vacuum for a long period of time. It has been found that the airgel does not deteriorate in temperature, and that the airgel absorbs less moisture if it is stored in a vacuumed state in the package.

本発明は、エアロゲル成分を含有し、かつ水分量が10×1015[個/cm]以下であるエアロゲルと、該エアロゲルを減圧下にて密封してなる包装体と、を備える、エアロゲル入り梱包体を提供する。これにより、エアロゲルの長期保管時の吸湿と、使用時のアウトガスとを抑制することができる。 The present invention comprises an airgel containing an airgel component and having a water content of 10×10 15 [pieces/cm 2 ] or less, and a package body formed by sealing the airgel under reduced pressure. Provide packaging. As a result, moisture absorption during long-term storage of the airgel and outgassing during use can be suppressed.

本発明において、エアロゲルは支持部材に担持されていてもよい。これにより、エアロゲルの柔軟性をより高めることができる。 In the present invention, the airgel may be supported by a supporting member. Thereby, the flexibility of airgel can be improved more.

本発明において、包装体が、アルミニウム層を有する樹脂フィルムから形成されていてもよい。これにより、包装体からエアロゲルを取り出し易くなり、かつ外部からの水分の浸入をより抑制することができる。 In the present invention, the package may be formed from a resin film having an aluminum layer. This makes it easier to take out the airgel from the package, and can further suppress the infiltration of moisture from the outside.

本発明において、エアロゲルは、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、該加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種、を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物であってもよい。このようにして得られたエアロゲルは、優れた断熱性及び柔軟性を達成することができる。 In the present invention, the airgel is at least selected from the group consisting of a silicon compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and a hydrolysis product of the silicon compound having the hydrolyzable functional group It may be a dried product of a wet gel that is a condensate of a sol containing one. The airgel thus obtained can achieve excellent thermal insulation and flexibility.

本発明において、エアロゲルはさらにシリカ粒子を含有していてもよい。これによりエアロゲルの断熱性、柔軟性等をより向上することができる。 In the present invention, the airgel may further contain silica particles. As a result, the heat insulating properties, flexibility, etc. of the airgel can be further improved.

本発明において、シリカ粒子の平均一次粒子径は1~500nmであってもよい。これにより、エアロゲルの断熱性と柔軟性とをさらに向上し易くなる。 In the present invention, the silica particles may have an average primary particle size of 1 to 500 nm. This makes it easier to further improve the thermal insulation and flexibility of the airgel.

本発明は、また、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、該加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種、を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルを乾燥し、水分量が10×1015[個/cm]以下であるエアロゲルを得る工程と、エアロゲルを、包装体を用いて減圧下にて密封する工程と、を備える、エアロゲル入り梱包体の製造方法を提供する。これにより、エアロゲルの長期保管時の吸湿と、使用時のアウトガスとを抑制することができる。 The present invention also provides at least one selected from the group consisting of a silicon compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and a hydrolysis product of the silicon compound having the hydrolyzable functional group A step of drying the wet gel, which is a condensate of the sol containing and a sealing step. As a result, moisture absorption during long-term storage of the airgel and outgassing during use can be suppressed.

本発明の製造方法において、密封はヒートシールによりなされてもよい。 In the manufacturing method of the present invention, sealing may be performed by heat sealing.

本発明によれば、長期保管時の吸湿と、使用時のアウトガスとを抑制することのできる、エアロゲル入り梱包体、及び当該梱包体の製造方法を提供することができる。また、エアロゲルがシリカ粒子を含む場合は、断熱材として使用した際の取扱い性により優れ、なおかつ厚みを薄くした場合であってもさらに優れた断熱性能を発現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the package containing an airgel which can suppress the moisture absorption at the time of long-term storage, and the outgassing at the time of use, and the said package can be provided. In addition, when the airgel contains silica particles, it is superior in handleability when used as a heat insulating material, and even when the thickness is reduced, it is possible to exhibit even better heat insulating performance.

本開示の一実施形態に係るエアロゲルの微細構造を模式的に表す図である。FIG. 2 is a schematic representation of the microstructure of an airgel according to one embodiment of the present disclosure; 粒子の二軸平均一次粒子径の算出方法を示す図である。It is a figure which shows the calculation method of the biaxial average primary particle diameter of particle|grains.

以下、場合により図面を参照しつつ本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings as the case may be. However, the present disclosure is not limited to the following embodiments.

<エアロゲル>
狭義には、湿潤ゲルに対して超臨界乾燥法を用いて得られた乾燥ゲルをエアロゲル、大気圧下での乾燥により得られた乾燥ゲルをキセロゲル、凍結乾燥により得られた乾燥ゲルをクライオゲルと称するが、本実施形態においては、湿潤ゲルのこれらの乾燥手法によらず、得られた低密度の乾燥ゲルを「エアロゲル」と称する。すなわち、本実施形態においてエアロゲルとは、広義のエアロゲルである「Gel comprised of a microporous solid in which the dispersed phase is a gas(分散相が気体である微多孔性固体から構成されるゲル)」を意味するものである。一般的にエアロゲルの内部は網目状の微細構造となっており、2~20nm程度のエアロゲル粒子(エアロゲルを構成する粒子)が結合したクラスター構造を有している。このクラスターにより形成される骨格間には、100nmに満たない細孔がある。これにより、エアロゲルは、三次元的に微細な多孔性の構造をしている。なお、本実施形態におけるエアロゲルは、例えば、シリカを主成分とするシリカエアロゲルである。シリカエアロゲルとしては、例えば、有機基(メチル基等)又は有機鎖を導入した、いわゆる有機-無機ハイブリッド化されたシリカエアロゲルが挙げられる。本実施形態のエアロゲルは、上述のエアロゲル粒子から構成されるエアロゲル成分を含有することができる。
<Aerogel>
In a narrow sense, a dry gel obtained by supercritical drying of a wet gel is called aerogel, a dry gel obtained by drying under atmospheric pressure is called xerogel, and a dry gel obtained by freeze-drying is called cryogel. However, in the present embodiment, the resulting low-density dried gel is referred to as an "aerogel" regardless of these drying techniques for wet gels. That is, in the present embodiment, airgel is aerogel in a broad sense, meaning "Gel comprised of a microporous solid in which the dispersed phase is a gas (a gel composed of a microporous solid in which the dispersed phase is a gas)". It is something to do. In general, the inside of an airgel has a network-like fine structure, and has a cluster structure in which airgel particles (particles constituting the airgel) of about 2 to 20 nm are bonded. Between the frameworks formed by these clusters are pores less than 100 nm. As a result, the airgel has a three-dimensional fine porous structure. In addition, the airgel in this embodiment is, for example, a silica airgel containing silica as a main component. Silica airgel includes, for example, so-called organic-inorganic hybridized silica airgel into which an organic group (such as a methyl group) or an organic chain is introduced. The airgel of this embodiment can contain an airgel component composed of the airgel particles described above.

本実施形態のエアロゲルは、エアロゲル成分に加え、さらにシリカ粒子を含有していてもよい。エアロゲル成分及びシリカ粒子を含有するエアロゲルを、エアロゲル複合体と言うこともできる。なお、必ずしもこれと同じ概念を意味するものではないが、エアロゲル複合体は、三次元網目骨格を構成する成分としてシリカ粒子を含有するものである、と表現することも可能である。エアロゲル複合体は、エアロゲル成分とシリカ粒子とが複合化されていながらも、エアロゲルの特徴であるクラスター構造を有しており、三次元的に微細な多孔性の構造を有していると考えられる。エアロゲル複合体は、後述するとおり断熱性と柔軟性とにより優れている。特に、柔軟性が優れていることにより取り扱い性が向上して大型化も可能となるため、生産性を高めることができる。なお、エアロゲル複合体は、エアロゲルの製造環境中にシリカ粒子を存在させることにより得られるものである。そしてシリカ粒子を存在させることによるメリットは、複合体自体の断熱性、柔軟性等を向上できることのみならず、後述する湿潤ゲル生成工程の時間短縮、あるいは洗浄及び溶媒置換工程から乾燥工程の簡略化が可能であることにもある。なお、この工程の時間短縮及び工程の簡略化は、柔軟性が優れるエアロゲル複合体を作製する上で必ずしも求められることではない。 The airgel of the present embodiment may contain silica particles in addition to the airgel component. An airgel containing an airgel component and silica particles can also be referred to as an airgel composite. Although it does not necessarily mean the same concept as this, the airgel composite can also be expressed as containing silica particles as a component constituting a three-dimensional network skeleton. The airgel composite has a cluster structure, which is a characteristic of airgel, even though the airgel component and silica particles are composited, and is considered to have a three-dimensionally fine porous structure. . The airgel composite is superior in heat insulation and flexibility as described below. In particular, the excellent flexibility improves the handleability and enables the size to be increased, so that the productivity can be improved. The airgel composite is obtained by allowing silica particles to exist in the airgel production environment. The advantage of the presence of silica particles is not only that the heat insulation properties and flexibility of the composite itself can be improved, but also that the time for the wet gel generation process described later can be shortened, or the drying process from the washing and solvent replacement process can be simplified. is possible. It should be noted that time reduction and simplification of this step are not necessarily required for producing an airgel composite with excellent flexibility.

エアロゲル成分とシリカ粒子との複合化態様は様々である。例えば、エアロゲル成分は膜状等の不定形であってもよく、粒子状(エアロゲル粒子)であってもよい。いずれの態様においても、エアロゲル成分が様々な形態になりシリカ粒子間に存在しているため、エアロゲルの骨格に柔軟性が付与されていると推察される。 There are various forms of composites between the airgel component and the silica particles. For example, the airgel component may be amorphous such as a film, or may be particulate (airgel particles). In any aspect, since the airgel components are present in various forms between the silica particles, it is presumed that flexibility is imparted to the skeleton of the airgel.

エアロゲル成分とシリカ粒子の複合化態様としては、不定形のエアロゲル成分がシリカ粒子間に介在する態様が挙げられる。このような態様としては、具体的には、例えばシリカ粒子が膜状のエアロゲル成分(シリコーン成分)により被覆された態様(エアロゲル成分がシリカ粒子を内包する態様)、エアロゲル成分がバインダーとなりシリカ粒子同士が連結された態様、エアロゲル成分が複数のシリカ粒子間隙を充填している態様、これらの態様の組み合わせの態様(クラスター状に並んだシリカ粒子がエアロゲル成分により被覆された態様等)、など様々な態様が挙げられる。このように、エアロゲル複合体は、三次元網目骨格がシリカ粒子とエアロゲル成分(シリコーン成分)から構成されることができ、その具体的態様(形態)に特に制限はない。 Examples of a composite mode of the airgel component and the silica particles include a mode in which the amorphous airgel component is interposed between the silica particles. Specifically, for example, the silica particles are coated with a film-like airgel component (silicone component) (the airgel component includes the silica particles), and the airgel component serves as a binder between the silica particles. is connected, a mode in which the airgel component fills the gaps between a plurality of silica particles, a combination of these modes (a mode in which silica particles arranged in a cluster are coated with an airgel component, etc.), etc. aspects. Thus, in the airgel composite, the three-dimensional network skeleton can be composed of silica particles and an airgel component (silicone component), and there is no particular limitation on the specific aspect (morphology).

一方、後述するように、エアロゲル成分は、不定形ではなく図1のように明確な粒子状となっていてもよく、その状態でシリカ粒子と複合化していてもよい。 On the other hand, as will be described later, the airgel component may be in the form of distinct particles as shown in FIG. 1 instead of being amorphous, and may be combined with silica particles in that state.

エアロゲル複合体においてこのような様々な態様が生じるメカニズムは必ずしも定かではないが、本発明者は、ゲル化工程におけるエアロゲル成分の生成速度が関与していると推察している。例えば、シリカ粒子のシラノール基数を変動させることによってエアロゲル成分の生成速度が変動する傾向がある。また、系のpHを変動させることによってもエアロゲル成分の生成速度が変動する傾向がある。 Although the mechanism by which such various aspects occur in the airgel composite is not necessarily clear, the present inventors speculate that the generation rate of the airgel components in the gelation process is involved. For example, changing the number of silanol groups of silica particles tends to change the production rate of the airgel component. In addition, the production rate of the airgel component also tends to fluctuate by fluctuating the pH of the system.

このことは、シリカ粒子のサイズ、形状、シラノール基数、系のpH等を調整することにより、エアロゲルの態様(三次元網目骨格のサイズ、形状等)を制御できることを示唆する。したがって、エアロゲルの密度、気孔率等の制御が可能となり、エアロゲルの断熱性と柔軟性を制御することができると考えられる。なお、エアロゲルの三次元網目骨格は、上述した様々な態様の一種類のみから構成されていてもよいし、二種以上の態様から構成されていてもよい。 This suggests that by adjusting the size and shape of silica particles, the number of silanol groups, the pH of the system, and the like, it is possible to control the aspect of the airgel (size, shape, etc. of the three-dimensional network skeleton). Therefore, it is possible to control the density, porosity, etc. of the airgel, and it is thought that the heat insulation and flexibility of the airgel can be controlled. In addition, the three-dimensional network skeleton of the airgel may be composed of only one of the various aspects described above, or may be composed of two or more aspects.

以下、図1を例にとり、エアロゲル(エアロゲル複合体)について説明するが、上述のとおりエアロゲルは必ずしもシリカ粒子を含有していなくてもよく、本開示は図1の態様に限定されるものではない。ただし、上記いずれの態様にも共通する事項(シリカ粒子の種類、サイズ、含有量等)については、以下の記載を適宜参照することができる。 Hereinafter, taking FIG. 1 as an example, the airgel (airgel composite) will be described, but as described above, the airgel may not necessarily contain silica particles, and the present disclosure is not limited to the embodiment of FIG. . However, the following description can be appropriately referred to for matters common to all of the above embodiments (type, size, content, etc. of silica particles).

図1は、本開示の一実施形態に係るエアロゲル(エアロゲル複合体)の微細構造を模式的に表す図である。図1に示されるように、エアロゲル10は、エアロゲル成分を構成するエアロゲル粒子1が部分的にシリカ粒子2を介して三次元的にランダムに連なることにより形成される三次元網目骨格と、当該骨格に囲まれた細孔3とを有する。この際、シリカ粒子2はエアロゲル粒子1間に介在し、三次元網目骨格を支持する骨格支持体として機能していると推察される。したがって、このような構造を有することにより、エアロゲルとしての断熱性及び柔軟性を維持しつつ、適度な強度がエアロゲルに付与されることになると考えられる。すなわち、エアロゲルは、シリカ粒子がエアロゲル粒子を介して三次元的にランダムに連なることにより形成される三次元網目骨格を有していてもよい。また、シリカ粒子はエアロゲル粒子により被覆されていてもよい。なお、上記エアロゲル粒子(エアロゲル成分)はケイ素化合物から構成されるため、シリカ粒子への親和性が高いと推察される。そのため、本実施形態においてはエアロゲルの三次元網目骨格中にシリカ粒子を導入することに成功したと考えられる。この点においては、シリカ粒子のシラノール基も、両者の親和性に寄与していると考えられる。 FIG. 1 is a diagram schematically showing the microstructure of an airgel (airgel composite) according to one embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 1, the airgel 10 includes a three-dimensional mesh skeleton formed by randomly connecting airgel particles 1 constituting the airgel component in three dimensions partially through silica particles 2, and the skeleton and a pore 3 surrounded by At this time, the silica particles 2 are interposed between the airgel particles 1, and are presumed to function as a skeleton support that supports the three-dimensional network skeleton. Therefore, by having such a structure, it is considered that moderate strength is imparted to the airgel while maintaining the heat insulating properties and flexibility of the airgel. That is, the airgel may have a three-dimensional network skeleton formed by randomly connecting silica particles three-dimensionally via airgel particles. Also, the silica particles may be coated with airgel particles. Since the airgel particles (airgel component) are composed of a silicon compound, it is presumed that they have a high affinity for silica particles. Therefore, it is considered that the present embodiment succeeded in introducing silica particles into the three-dimensional network framework of the airgel. In this respect, the silanol groups of the silica particles are also considered to contribute to the affinity between the two.

エアロゲル粒子1は、複数の一次粒子から構成される二次粒子の態様を取っていると考えられており、概ね球状である。エアロゲル粒子1の平均粒子径(すなわち二次粒子径)は2nm~50μmとすることができるが、5nm~2μmであってもよく、又は10nm~200nmであってもよい。エアロゲル粒子1の平均粒子径が2nm以上であることにより、柔軟性に優れるエアロゲルが得易くなり、一方平均粒子径が50μm以下であることにより、断熱性に優れるエアロゲルが得易くなる。なお、エアロゲル粒子1を構成する一次粒子の平均粒子径は、低密度の多孔質構造の2次粒子を形成し易いという観点から、0.1nm~5μmとすることができるが、0.5nm~200nmであってもよく、又は1nm~20nmであってもよい。 The airgel particles 1 are considered to take the form of secondary particles composed of a plurality of primary particles, and are generally spherical. The average particle size (ie, secondary particle size) of the airgel particles 1 can be 2 nm to 50 μm, but may be 5 nm to 2 μm, or 10 nm to 200 nm. When the average particle size of the airgel particles 1 is 2 nm or more, it becomes easy to obtain an airgel having excellent flexibility, while when the average particle size is 50 μm or less, it becomes easy to obtain an airgel having excellent heat insulating properties. In addition, the average particle diameter of the primary particles constituting the airgel particles 1 can be 0.1 nm to 5 μm from the viewpoint of easy formation of secondary particles with a low density porous structure, but 0.5 nm to It may be 200 nm, or it may be between 1 nm and 20 nm.

シリカ粒子2としては特に制限なく用いることができ、例えば非晶質シリカ粒子が挙げられる。さらに当該非晶質シリカ粒子としては、溶融シリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子及びコロイダルシリカ粒子からなる群より選択される少なくとも一種が挙げられる。これらのうち、コロイダルシリカ粒子は単分散性が高く、ゾル中での凝集を抑制し易い。なお、シリカ粒子2としては、中空構造、多孔質構造等を有するシリカ粒子であってもよい。 The silica particles 2 can be used without any particular limitation, and examples thereof include amorphous silica particles. Furthermore, the amorphous silica particles include at least one selected from the group consisting of fused silica particles, fumed silica particles and colloidal silica particles. Among these, colloidal silica particles have high monodispersity and easily suppress aggregation in the sol. The silica particles 2 may be silica particles having a hollow structure, a porous structure, or the like.

シリカ粒子2の形状は特に制限されず、球状、繭型、会合型等が挙げられる。これらのうち、シリカ粒子2として球状の粒子を用いることにより、ゾル中での凝集を抑制し易くなる。シリカ粒子2の平均一次粒子径は1~500nmとすることができるが、5~300nmであってもよく、又は20~100nmであってもよい。シリカ粒子2の平均一次粒子径が1nm以上であることにより、適度な強度をエアロゲルに付与し易くなり、乾燥時の耐収縮性に優れるエアロゲルが得易くなる。一方、平均一次粒子径が500nm以下であることにより、シリカ粒子の固体熱伝導を抑制し易くなり、断熱性に優れるエアロゲルが得易くなる。 The shape of the silica particles 2 is not particularly limited, and may be spherical, cocoon-shaped, association-shaped, or the like. Among these, by using spherical particles as the silica particles 2, aggregation in the sol can be easily suppressed. The average primary particle size of the silica particles 2 can be 1 to 500 nm, but may be 5 to 300 nm, or may be 20 to 100 nm. When the average primary particle size of the silica particles 2 is 1 nm or more, it becomes easy to impart appropriate strength to the airgel, and it becomes easy to obtain an airgel excellent in shrinkage resistance during drying. On the other hand, when the average primary particle size is 500 nm or less, it becomes easy to suppress the solid heat conduction of the silica particles, and it becomes easy to obtain an airgel having excellent heat insulating properties.

エアロゲル粒子1(エアロゲル成分)とシリカ粒子2とは、水素結合及び/又は化学結合の態様を取って結合していると推測される。この際、水素結合及び/又は化学結合は、エアロゲル粒子1(エアロゲル成分)のシラノール基及び/又は反応性基と、シリカ粒子2のシラノール基により形成されると考えられる。そのため、結合の態様が化学結合であると、適度な強度をエアロゲルに付与し易いと考えられる。このことから考えると、エアロゲル成分と複合化させる粒子として、シリカ粒子に限らず、粒子表面にシラノール基を有する無機粒子又は有機粒子も用いることができる。 It is presumed that the airgel particles 1 (airgel component) and the silica particles 2 are bonded by hydrogen bonding and/or chemical bonding. At this time, hydrogen bonds and/or chemical bonds are considered to be formed by the silanol groups and/or reactive groups of the airgel particles 1 (airgel component) and the silanol groups of the silica particles 2 . Therefore, it is considered that appropriate strength can be easily imparted to the airgel when the bonding mode is a chemical bond. Considering this, the particles to be combined with the airgel component are not limited to silica particles, and inorganic or organic particles having silanol groups on the particle surface can also be used.

シリカ粒子2の1g当りのシラノール基数は、10×1018~1000×1018個/gとすることができるが、50×1018~800×1018個/gであってもよく、又は100×1018~700×1018個/gであってもよい。シリカ粒子2の1g当りのシラノール基数が10×1018個/g以上であることにより、エアロゲル粒子1(エアロゲル成分)とのより良好な反応性を有することができ、耐収縮性に優れるエアロゲルを得易くなる。一方、シラノール基数が1000×1018個/g以下であることにより、ゾル作製時における急なゲル化を抑制し易くなり、均質なエアロゲルが得易くなる。 The number of silanol groups per 1 g of the silica particles 2 can be 10×10 18 to 1000×10 18 /g, but may be 50×10 18 to 800×10 18 /g, or 100 It may be ×10 18 to 700×10 18 /g. Since the number of silanol groups per 1 g of the silica particles 2 is 10 × 10 18 / g or more, it is possible to have better reactivity with the airgel particles 1 (airgel component), and the airgel is excellent in shrinkage resistance. become easier to obtain. On the other hand, when the number of silanol groups is 1000×10 18 /g or less, it becomes easier to suppress rapid gelation during sol production, and it becomes easier to obtain a homogeneous airgel.

本実施形態において、粒子の平均粒子径(エアロゲル粒子の平均二次粒子径、シリカ粒子の平均一次粒子径等)は、走査型電子顕微鏡(以下「SEM」と略記する。)を用いてエアロゲルの断面を直接観察することにより得ることができる。例えば、三次元網目骨格からは、その断面の直径に基づきエアロゲル粒子又はシリカ粒子個々の粒子径を得ることができる。ここでいう直径とは、三次元網目骨格を形成する骨格の断面を円とみなした場合の直径を意味する。また、断面を円とみなした場合の直径とは、断面の面積を同じ面積の円に置き換えたときの当該円の直径のことである。なお、平均粒子径の算出に当たっては、100個の粒子について円の直径を求め、その平均を取るものとする。 In the present embodiment, the average particle size of the particles (average secondary particle size of airgel particles, average primary particle size of silica particles, etc.) is determined using a scanning electron microscope (hereinafter abbreviated as “SEM”). It can be obtained by directly observing the cross section. For example, from the three-dimensional network skeleton, the particle size of each airgel particle or silica particle can be obtained based on the diameter of its cross section. The diameter here means the diameter when the cross section of the skeleton forming the three-dimensional mesh skeleton is regarded as a circle. Further, the diameter when the cross section is regarded as a circle is the diameter of the circle when the area of the cross section is replaced by a circle having the same area. In addition, in calculating the average particle size, the diameters of circles of 100 particles are obtained and the average is taken.

なお、シリカ粒子については原料から平均粒子径を測定することが可能である。例えば、二軸平均一次粒子径は、任意の粒子20個をSEMにより観察した結果から、次のようにして算出される。すなわち、通常水に分散している固形分濃度が5~40質量%のコロイダルシリカ粒子を例にすると、コロイダルシリカ粒子の分散液にパターン配線付きウエハを2cm角に切ったチップを約30秒浸した後、当該チップを純水にて約30秒間すすぎ、窒素ブロー乾燥する。その後、チップをSEM観察用の試料台に載せ、加速電圧10kVを掛け、10万倍の倍率にてシリカ粒子を観察し、画像を撮影する。得られた画像から20個のシリカ粒子を任意に選択し、それらの粒子の粒子径の平均を平均粒子径とする。この際、選択したシリカ粒子が図2に示すような形状であった場合、シリカ粒子2に外接し、その長辺が最も長くなるように配置した長方形(外接長方形L)を導く。そして、その外接長方形Lの長辺をX、短辺をYとして、(X+Y)/2として二軸平均一次粒子径を算出し、その粒子の粒子径とする。 As for the silica particles, it is possible to measure the average particle size from the raw material. For example, the biaxial average primary particle size is calculated as follows from the result of observing 20 arbitrary particles by SEM. That is, taking colloidal silica particles with a solid content concentration of 5 to 40% by mass, which are usually dispersed in water, as an example, a chip obtained by cutting a wafer with pattern wiring into 2 cm squares is immersed in the dispersion liquid of colloidal silica particles for about 30 seconds. After that, the chip is rinsed with pure water for about 30 seconds and dried by blowing nitrogen. After that, the chip is placed on a sample table for SEM observation, an acceleration voltage of 10 kV is applied, the silica particles are observed at a magnification of 100,000 times, and an image is taken. 20 silica particles are arbitrarily selected from the obtained image, and the average particle size of those particles is taken as the average particle size. At this time, if the selected silica particles have a shape as shown in FIG. 2, a rectangle (circumscribing rectangle L) that circumscribes the silica particles 2 and is arranged so that its long sides are the longest is derived. Then, the long side of the circumscribing rectangle L is X, the short side is Y, and the biaxial average primary particle size is calculated as (X+Y)/2, and is defined as the particle size of the particle.

エアロゲルにおける細孔3のサイズは、後述の[密度及び気孔率]の項にて説明する。 The size of the pores 3 in the airgel will be explained later in the section [Density and porosity].

エアロゲルに含まれるエアロゲル成分の含有量は、エアロゲルの総量100質量部に対し、4~25質量部とすることができるが、10~20質量部であってもよい。含有量が4質量部以上であることにより適度な強度をエアロゲルに付与し易くなり、25質量部以下であることにより良好な断熱性を得易くなる。 The content of the airgel component contained in the airgel can be 4 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total airgel, but may be 10 to 20 parts by mass. When the content is 4 parts by mass or more, it becomes easy to impart appropriate strength to the airgel, and when it is 25 parts by mass or less, it becomes easy to obtain good heat insulation.

エアロゲルがシリカ粒子を含む場合、エアロゲルに含まれるシリカ粒子の含有量は、エアロゲルの総量100質量部に対し、1~25質量部とすることができるが、3~15質量部であってもよい。含有量が1質量部以上であることにより適度な強度をエアロゲルに付与し易くなり、25質量部以下であることによりシリカ粒子の固体熱伝導を抑制し易くなる。 When the airgel contains silica particles, the content of the silica particles contained in the airgel can be 1 to 25 parts by weight with respect to the total amount of 100 parts by weight of the airgel, but may be 3 to 15 parts by weight. . When the content is 1 part by mass or more, it becomes easy to impart appropriate strength to the airgel, and when it is 25 parts by mass or less, it becomes easy to suppress the solid heat conduction of the silica particles.

エアロゲルは、これらエアロゲル成分及びシリカ粒子の他に、熱線輻射抑制等を目的として、カーボングラファイト、アルミニウム化合物、マグネシウム化合物、銀化合物、チタン化合物等のその他の成分をさらに含んでいてもよい。その他の成分の含有量は特に制限されないが、エアロゲルの所期の効果を十分に確保する観点から、エアロゲルの総量100質量部に対し、1~5質量部とすることができる。 In addition to these airgel components and silica particles, the airgel may further contain other components such as carbon graphite, aluminum compounds, magnesium compounds, silver compounds, and titanium compounds for the purpose of suppressing heat radiation. The content of other components is not particularly limited, but from the viewpoint of sufficiently ensuring the desired effect of the airgel, it can be 1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the airgel.

[密度及び気孔率]
本実施形態のエアロゲルにおいて、細孔3のサイズ、すなわち平均細孔径は5~1000nmとすることができるが、25~500nmであってもよい。平均細孔径が5nm以上であることにより、柔軟性に優れるエアロゲルが得易くなり、また、1000nm以下であることにより、断熱性に優れるエアロゲルが得易くなる。
[Density and porosity]
In the airgel of the present embodiment, the size of the pores 3, that is, the average pore diameter can be 5 to 1000 nm, but may be 25 to 500 nm. When the average pore diameter is 5 nm or more, it becomes easy to obtain an airgel with excellent flexibility, and when it is 1000 nm or less, it becomes easy to obtain an airgel with excellent heat insulation.

本実施形態のエアロゲルにおいて、25℃における密度は0.05~0.25g/cmとすることができるが、0.1~0.2g/cmであってもよい。密度が0.05g/cm以上であることにより、より優れた強度及び柔軟性を得ることができ、また、0.25g/cm以下であることにより、より優れた断熱性を得ることができる。 In the airgel of this embodiment, the density at 25° C. can be 0.05-0.25 g/cm 3 , but it may be 0.1-0.2 g/cm 3 . When the density is 0.05 g/cm 3 or more, better strength and flexibility can be obtained, and when it is 0.25 g/cm 3 or less, better heat insulating properties can be obtained. can.

本実施形態のエアロゲルにおいて、25℃における気孔率は85~95%とすることができるが、87~93%であってもよい。気孔率が85%以上であることにより、より優れた断熱性を得ることができ、また、95%以下であることにより、より優れた強度及び柔軟性を得ることができる。 In the airgel of the present embodiment, the porosity at 25° C. can be 85-95%, but it may be 87-93%. When the porosity is 85% or more, better heat insulating properties can be obtained, and when it is 95% or less, better strength and flexibility can be obtained.

エアロゲルにおける、3次元網目状に連続した細孔(通孔)の平均細孔径、密度及び気孔率は、DIN66133に準じて水銀圧入法により測定することができる。測定装置としては、例えばオートポアIV9520(株式会社島津製作所製、製品名)を用いることができる。 The average pore diameter, density, and porosity of pores (through pores) that are continuous in a three-dimensional network shape in an airgel can be measured by a mercury intrusion method according to DIN66133. As a measuring device, for example, Autopore IV9520 (manufactured by Shimadzu Corporation, product name) can be used.

<エアロゲル成分の具体的態様>
本実施形態のエアロゲルは、シロキサン結合(Si-O-Si)を含む主鎖を有するポリシロキサンを含有することができる。エアロゲルは、構造単位として、下記M単位、D単位、T単位又はQ単位を有することができる。

Figure 0007119292000001
<Specific aspects of the airgel component>
The airgel of this embodiment can contain polysiloxane having a backbone containing siloxane bonds (Si—O—Si). The airgel can have the following M units, D units, T units or Q units as structural units.
Figure 0007119292000001

上記式中、Rは、ケイ素原子に結合している原子(水素原子等)又は原子団(アルキル基等)を示す。M単位は、ケイ素原子が1個の酸素原子と結合した一価の基からなる単位である。D単位は、ケイ素原子が2個の酸素原子と結合した二価の基からなる単位である。T単位は、ケイ素原子が3個の酸素原子と結合した三価の基からなる単位である。Q単位は、ケイ素原子が4個の酸素原子と結合した四価の基からなる単位である。これらの単位の含有量に関する情報は、Si-NMRにより得ることができる。 In the above formula, R represents an atom (such as a hydrogen atom) or an atomic group (such as an alkyl group) bonded to a silicon atom. An M unit is a unit consisting of a monovalent group in which a silicon atom is bonded to one oxygen atom. A D unit is a unit consisting of a divalent group in which a silicon atom is bonded to two oxygen atoms. A T unit is a unit consisting of a trivalent group in which a silicon atom is bonded to three oxygen atoms. A Q unit is a unit consisting of a tetravalent group in which a silicon atom is bonded to four oxygen atoms. Information on the content of these units can be obtained by Si-NMR.

本実施形態のエアロゲルにおけるエアロゲル成分としては、以下の態様が挙げられる。これらの態様を採用することにより、エアロゲルの断熱性及び柔軟性を所望の水準に制御することが容易となる。ただし、これらの態様の各々を採用することは、必ずしも本実施形態にて規定するエアロゲルを得ることが目的ではない。各々の態様を採用することで、各々の態様に応じた熱伝導率及び圧縮弾性率を有するエアロゲルを得ることができる。したがって、用途に応じた断熱性及び柔軟性を有するエアロゲルを提供することができる。 The following aspects are mentioned as an airgel component in the airgel of this embodiment. By adopting these aspects, it becomes easy to control the thermal insulation and flexibility of the airgel to a desired level. However, the purpose of adopting each of these aspects is not necessarily to obtain the airgel defined in the present embodiment. By adopting each aspect, it is possible to obtain an airgel having thermal conductivity and compression elastic modulus according to each aspect. Therefore, it is possible to provide an airgel having thermal insulation and flexibility depending on the application.

(第一の態様)
本実施形態のエアロゲルは、下記一般式(1)で表される構造を有することができる。本実施形態のエアロゲルは、式(1)で表される構造を含む構造として、下記一般式(1a)で表される構造を有することができる。

Figure 0007119292000002

Figure 0007119292000003
(First aspect)
The airgel of this embodiment can have a structure represented by the following general formula (1). The airgel of this embodiment can have a structure represented by the following general formula (1a) as a structure containing the structure represented by formula (1).
Figure 0007119292000002

Figure 0007119292000003

式(1)及び式(1a)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、R及びRはそれぞれ独立にアルキレン基を示す。ここで、アリール基としてはフェニル基、置換フェニル基等が挙げられる。なお、置換フェニル基の置換基としては、例えばアルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基等が挙げられる。pは1~50の整数を示す。式(1a)中、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよい。式(1a)中、2個のRは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個のRは各々同一であっても異なっていてもよい。 In formulas (1) and (1a), R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group or an aryl group, and R 3 and R 4 each independently represent an alkylene group. Here, the aryl group includes a phenyl group, a substituted phenyl group, and the like. Examples of substituents for the substituted phenyl group include alkyl groups, vinyl groups, mercapto groups, amino groups, nitro groups and cyano groups. p represents an integer from 1 to 50; In formula (1a), two or more R 1 's may be the same or different, and two or more R 2 's may be the same or different. In formula (1a), two R 3 may be the same or different, and similarly, two R 4 may be the same or different.

上記式(1)又は式(1a)で表される構造をエアロゲル成分としてエアロゲルの骨格中に導入することにより、低熱伝導率かつ柔軟なエアロゲルとなる。このような観点から、式(1)及び式(1a)中、R及びRとしてはそれぞれ独立に炭素数が1~6のアルキル基、フェニル基等が挙げられ、当該アルキル基としてはメチル基等が挙げられる。また、式(1)及び式(1a)中、R及びRとしてはそれぞれ独立に炭素数が1~6のアルキレン基等が挙げられ、当該アルキレン基としてはエチレン基、プロピレン基等が挙げられる。式(1a)中、pは2~30とすることができ、5~20であってもよい。 By introducing the structure represented by the above formula (1) or formula (1a) as an airgel component into the skeleton of the airgel, a low thermal conductivity and flexible airgel can be obtained. From this point of view, in formulas (1) and (1a), R 1 and R 2 each independently include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group, and the like. and the like. In formulas (1) and (1a), R 3 and R 4 each independently include an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and examples of the alkylene group include an ethylene group and a propylene group. be done. In formula (1a), p can be 2-30, and may be 5-20.

(第二の態様)
本実施形態のエアロゲルは、支柱部及び橋かけ部を備えるラダー型構造を有し、かつ橋かけ部が下記一般式(2)で表される構造を有することができる。このようなラダー型構造をエアロゲル成分としてエアロゲルの骨格中に導入することにより、耐熱性と機械的強度を向上させることができる。なお、本実施形態において「ラダー型構造」とは、2本の支柱部(struts)と支柱部同士を連結する橋かけ部(bridges)とを有するもの(いわゆる「梯子」の形態を有するもの)である。本態様において、エアロゲルの骨格がラダー型構造からなっていてもよいが、エアロゲルが部分的にラダー型構造を有していてもよい。

Figure 0007119292000004
(Second aspect)
The airgel of the present embodiment can have a ladder-type structure comprising struts and bridging portions, and the bridging portions can have a structure represented by the following general formula (2). Heat resistance and mechanical strength can be improved by introducing such a ladder structure as an airgel component into the skeleton of the airgel. In the present embodiment, the “ladder structure” refers to a structure having two struts and bridges that connect the struts (having a so-called “ladder” form) is. In this embodiment, the skeleton of the airgel may have a ladder-type structure, or the airgel may partially have a ladder-type structure.
Figure 0007119292000004

式(2)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、bは1~50の整数を示す。ここで、アリール基としてはフェニル基、置換フェニル基等が挙げられる。また、置換フェニル基の置換基としては、例えばアルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基等が挙げられる。なお、式(2)中、bが2以上の整数の場合、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に2個以上のRも各々同一であっても異なっていてもよい。 In formula (2), R 5 and R 6 each independently represent an alkyl group or an aryl group, and b represents an integer of 1-50. Here, the aryl group includes a phenyl group, a substituted phenyl group, and the like. Substituents for the substituted phenyl group include, for example, an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, a cyano group and the like. In formula (2), when b is an integer of 2 or more, two or more R 5 may be the same or different, and two or more R 6 may also be the same. may also be different.

上記の構造をエアロゲル成分としてエアロゲルの骨格中に導入することにより、例えば、従来のラダー型シルセスキオキサンに由来する構造を有する(すなわち、下記一般式(X)で表される構造を有する)エアロゲルよりも優れた柔軟性を有するエアロゲルとなる。シルセスキオキサンは、組成式:(RSiO1.5を有するポリシロキサンであり、カゴ型、ラダー型、ランダム型等の種々の骨格構造を有することができる。なお、下記一般式(X)にて示すように、従来のラダー型シルセスキオキサンに由来する構造を有するエアロゲルでは、橋かけ部の構造が-O-(構造単位として上記T単位を有する)であるが、本実施形態のエアロゲルでは、橋かけ部の構造が上記一般式(2)で表される構造(ポリシロキサン構造)である。ただし、本態様のエアロゲルは、一般式(2)で表される構造に加え、さらにシルセスキオキサンに由来する構造を有していてもよい。

Figure 0007119292000005
By introducing the above structure into the airgel skeleton as an airgel component, for example, it has a structure derived from a conventional ladder-type silsesquioxane (i.e., has a structure represented by the following general formula (X)) It becomes an airgel having flexibility superior to that of an airgel. Silsesquioxane is a polysiloxane having a compositional formula: (RSiO 1.5 ) n and can have various skeleton structures such as a cage type, ladder type and random type. In addition, as shown by the following general formula (X), in an airgel having a structure derived from a conventional ladder-type silsesquioxane, the structure of the bridging portion is -O- (having the above T unit as a structural unit). However, in the airgel of the present embodiment, the structure of the bridging portion is the structure (polysiloxane structure) represented by the general formula (2). However, the airgel of this aspect may have a structure derived from silsesquioxane in addition to the structure represented by general formula (2).
Figure 0007119292000005

式(X)中、Rはヒドロキシ基、アルキル基又はアリール基を示す。 In formula (X), R represents a hydroxy group, an alkyl group or an aryl group.

支柱部となる構造及びその鎖長、並びに橋かけ部となる構造の間隔は特に限定されないが、耐熱性と機械的強度とをより向上させるという観点から、ラダー型構造としては、下記一般式(3)で表されるラダー型構造を有していてもよい。

Figure 0007119292000006
The structure and chain length of the struts, and the spacing of the structure that serves as the bridging portion are not particularly limited. 3) may have a ladder-type structure.
Figure 0007119292000006

式(3)中、R、R、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、a及びcはそれぞれ独立に1~3000の整数を示し、bは1~50の整数を示す。ここで、アリール基としてはフェニル基、置換フェニル基等が挙げられる。また、置換フェニル基の置換基としては、例えばアルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基等が挙げられる。なお、式(3)中、bが2以上の整数の場合、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に2個以上のRも各々同一であっても異なっていてもよい。また、式(3)中、aが2以上の整数の場合、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよく、同様にcが2以上の整数の場合、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよい。 In formula (3), R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently represent an alkyl group or an aryl group, a and c each independently represent an integer of 1 to 3000, b is 1 to 50 Indicates an integer. Here, the aryl group includes a phenyl group, a substituted phenyl group, and the like. Substituents for the substituted phenyl group include, for example, an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, a cyano group and the like. In formula (3), when b is an integer of 2 or more, two or more R 5 may be the same or different, and two or more R 6 may also be the same. may also be different. In formula (3), when a is an integer of 2 or more, two or more R 7 may be the same or different, and similarly when c is an integer of 2 or more, two or more each R 8 may be the same or different.

なお、より優れた柔軟性を得る観点から、式(2)及び(3)中、R、R、R及びR(ただし、R及びRは式(3)中のみ)としてはそれぞれ独立に炭素数が1~6のアルキル基、フェニル基等が挙げられ、当該アルキル基としてはメチル基等が挙げられる。また、式(3)中、a及びcは、それぞれ独立に6~2000とすることができるが、10~1000であってもよい。また、式(2)及び(3)中、bは、2~30とすることができるが、5~20であってもよい。 From the viewpoint of obtaining better flexibility, in formulas (2) and (3), R 5 , R 6 , R 7 and R 8 (wherein R 7 and R 8 are only in formula (3)) each independently include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group and the like, and the alkyl group includes a methyl group and the like. Further, in formula (3), a and c can be independently 6 to 2,000, but may be 10 to 1,000. In formulas (2) and (3), b can be 2 to 30, but may be 5 to 20.

(第三の態様)
本実施形態のエアロゲルは、(分子内に)加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種と、場合によりシリカ粒子と、を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物(ゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥して得られるもの:ゾル由来の湿潤ゲルの乾燥物)であってもよい。なお、これまで述べてきたエアロゲルも、このように、ケイ素化合物等を含有するゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥することで得られるものであってもよい。
(Third aspect)
The airgel of the present embodiment is a silicon compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group (in the molecule), and a hydrolysis product of a silicon compound having a hydrolyzable functional group. Dried wet gel that is a condensate of sol containing at least one selected and optionally silica particles (obtained by drying wet gel produced from sol: dried wet gel derived from sol object). The airgel described so far may also be obtained by drying a wet gel produced from a sol containing a silicon compound or the like.

加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物としては、後述のポリシロキサン化合物以外のケイ素化合物(シリコン化合物)を用いることができる。すなわち、上記ゾルは、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物(ポリシロキサン化合物を除く)、及び、加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物(以下、場合により「ケイ素化合物群」という)を含有することができる。ケイ素化合物における分子内のケイ素数は1又は2とすることができる。 As the silicon compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, a silicon compound (silicon compound) other than the polysiloxane compound described later can be used. That is, the sol is a group consisting of silicon compounds (excluding polysiloxane compounds) having hydrolyzable functional groups or condensable functional groups, and hydrolysis products of silicon compounds having hydrolyzable functional groups. It can contain at least one more selected compound (hereinafter sometimes referred to as "silicon compound group"). The number of silicon molecules in the silicon compound can be one or two.

分子内に加水分解性の官能基を有するケイ素化合物としては、特に限定されないが、例えば、アルキルケイ素アルコキシドが挙げられる。アルキルケイ素アルコキシドは、耐水性を向上する観点から、加水分解性の官能基の数を3個以下とすることができる。このようなアルキルケイ素アルコキシドとしては、モノアルキルトリアルコキシシラン、モノアルキルジアルコキシシラン、ジアルキルジアルコキシシラン、モノアルキルモノアルコキシシラン、ジアルキルモノアルコキシシラン、トリアルキルモノアルコキシシラン等が挙げられ、具体的には、例えばメチルトリメトキシシラン、メチルジメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン及びエチルトリメトキシシランが挙げられる。ここで、加水分解性の官能基としては、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基などが挙げられる。 Examples of the silicon compound having a hydrolyzable functional group in the molecule include, but are not particularly limited to, alkyl silicon alkoxides. From the viewpoint of improving water resistance, the alkyl silicon alkoxide can have 3 or less hydrolyzable functional groups. Examples of such alkyl silicon alkoxides include monoalkyltrialkoxysilanes, monoalkyldialkoxysilanes, dialkyldialkoxysilanes, monoalkylmonoalkoxysilanes, dialkylmonoalkoxysilanes, and trialkylmonoalkoxysilanes. are, for example, methyltrimethoxysilane, methyldimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane and ethyltrimethoxysilane. Here, examples of the hydrolyzable functional group include alkoxy groups such as a methoxy group and an ethoxy group.

縮合性の官能基を有するケイ素化合物としては、特に限定されないが、例えば、シランテトラオール、メチルシラントリオール、ジメチルシランジオール、フェニルシラントリオール、フェニルメチルシランジオール、ジフェニルシランジオール、n-プロピルシラントリオール、ヘキシルシラントリオール、オクチルシラントリオール、デシルシラントリオール、トリフルオロプロピルシラントリオール等が挙げられる。 The silicon compound having a condensable functional group is not particularly limited, but examples include silanetetraol, methylsilanetriol, dimethylsilanediol, phenylsilanetriol, phenylmethylsilanediol, diphenylsilanediol, n-propylsilanetriol, hexylsilanetriol, octylsilanetriol, decylsilanetriol, trifluoropropylsilanetriol, and the like.

加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物は、加水分解性の官能基及び縮合性の官能基とは異なる反応性基(加水分解性の官能基及び縮合性の官能基に該当しない官能基)を更に有していてもよい。反応性基としては、エポキシ基、メルカプト基、グリシドキシ基、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アミノ基等が挙げられる。エポキシ基は、グリシドキシ基等のエポキシ基含有基に含まれていてもよい。 A silicon compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group has a reactive group different from the hydrolyzable functional group and the condensable functional group (hydrolyzable functional group and condensable functional group It may further have a non-applicable functional group). Reactive groups include epoxy group, mercapto group, glycidoxy group, vinyl group, acryloyl group, methacryloyl group, amino group and the like. The epoxy group may be contained in an epoxy group-containing group such as a glycidoxy group.

また、加水分解性の官能基の数が3個以下であり、反応性基を有するケイ素化合物として、ビニルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン等も用いることができる。 In addition, the number of hydrolyzable functional groups is 3 or less and the silicon compound having a reactive group includes vinyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane. Silane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, N-phenyl-3 -aminopropyltrimethoxysilane, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, and the like can also be used.

また、縮合性の官能基を有し、反応性基を有するケイ素化合物として、ビニルシラントリオール、3-グリシドキシプロピルシラントリオール、3-グリシドキシプロピルメチルシランジオール、3-メタクリロキシプロピルシラントリオール、3-メタクリロキシプロピルメチルシランジオール、3-アクリロキシプロピルシラントリオール、3-メルカプトプロピルシラントリオール、3-メルカプトプロピルメチルシランジオール、N-フェニル-3-アミノプロピルシラントリオール、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルシランジオール等も用いることができる。 Further, as silicon compounds having a condensable functional group and a reactive group, vinylsilanetriol, 3-glycidoxypropylsilanetriol, 3-glycidoxypropylmethylsilanediol, 3-methacryloxypropylsilanetriol, 3-methacryloxypropylmethylsilanediol, 3-acryloxypropylsilanetriol, 3-mercaptopropylsilanetriol, 3-mercaptopropylmethylsilanediol, N-phenyl-3-aminopropylsilanetriol, N-2-(aminoethyl )-3-aminopropylmethylsilanediol and the like can also be used.

さらに、分子末端の加水分解性の官能基が3個以下のケイ素化合物であるビストリメトキシシリルメタン、ビストリメトキシシリルエタン、ビストリメトキシシリルヘキサン、エチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等も用いることができる。 Furthermore, bistrimethoxysilylmethane, bistrimethoxysilylethane, bistrimethoxysilylhexane, ethyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, etc., which are silicon compounds having 3 or less hydrolyzable functional groups at the molecular terminals, can also be used. .

加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物(ポリシロキサン化合物を除く)、及び、加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物は、単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。 A silicon compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group (excluding polysiloxane compounds), and a hydrolysis product of a silicon compound having a hydrolyzable functional group may be used alone or in combination of two or more. may be mixed and used.

本実施形態のエアロゲルを作製するにあたり、ケイ素化合物は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物を含むことができる。すなわち、上記のケイ素化合物を含有するゾルは、(分子内に)加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種(以下、場合により「ポリシロキサン化合物群」という)をさらに含有することができる。 In producing the airgel of this embodiment, the silicon compound can contain a polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group. That is, the sol containing the silicon compound is composed of a polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group (inside the molecule), and a hydrolyzable polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group. At least one selected from the group consisting of decomposition products (hereinafter sometimes referred to as "polysiloxane compound group") can be further contained.

ポリシロキサン化合物等における官能基は、特に限定されないが、同じ官能基同士で反応するか、あるいは他の官能基と反応する基とすることができる。加水分解性の官能基としては、例えば、アルコキシ基が挙げられる。縮合性の官能基としては、水酸基、シラノール基、カルボキシル基、フェノール性水酸基等が挙げられる。水酸基は、ヒドロキシアルキル基等の水酸基含有基に含まれていてもよい。なお、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物は、加水分解性の官能基及び縮合性の官能基とは異なる前述の反応性基(加水分解性の官能基及び縮合性の官能基に該当しない官能基)を更に有していてもよい。これらの官能基及び反応性基を有するポリシロキサン化合物は単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。これらの官能基及び反応性基のうち、例えば、エアロゲルの柔軟性を向上する基としては、アルコキシ基、シラノール基、ヒドロキシアルキル基等が挙げられ、これらのうち、アルコキシ基及びヒドロキシアルキル基は、ゾルの相溶性をより向上することができる。また、ポリシロキサン化合物の反応性の向上とエアロゲルの熱伝導率の低減の観点から、アルコキシ基及びヒドロキシアルキル基の炭素数は1~6とすることができるが、エアロゲルの柔軟性をより向上する観点から2~4であってもよい。 The functional groups in the polysiloxane compound and the like are not particularly limited, but may be groups that react with the same functional groups or groups that react with other functional groups. Hydrolyzable functional groups include, for example, alkoxy groups. Examples of condensable functional groups include hydroxyl groups, silanol groups, carboxyl groups, and phenolic hydroxyl groups. A hydroxyl group may be contained in a hydroxyl group-containing group such as a hydroxyalkyl group. In addition, the polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group is a reactive group different from the hydrolyzable functional group and the condensable functional group (hydrolyzable functional group and condensable functional group). may further have a functional group that does not correspond to a functional group of Polysiloxane compounds having these functional groups and reactive groups may be used alone or in combination of two or more. Among these functional groups and reactive groups, for example, groups that improve the flexibility of the airgel include alkoxy groups, silanol groups, hydroxyalkyl groups, etc. Among these, the alkoxy groups and hydroxyalkyl groups are The compatibility of the sol can be further improved. In addition, from the viewpoint of improving the reactivity of the polysiloxane compound and reducing the thermal conductivity of the airgel, the number of carbon atoms of the alkoxy group and the hydroxyalkyl group can be 1 to 6, but the flexibility of the airgel is further improved. It may be 2 to 4 from the point of view.

分子内にヒドロキシアルキル基を有するポリシロキサン化合物としては、下記一般式(A)で表される構造を有するものが挙げられる。下記一般式(A)で表される構造を有するポリシロキサン化合物を使用することにより、前記一般式(1)及び式(1a)で表される構造をエアロゲルの骨格中に導入することができる。

Figure 0007119292000007
Polysiloxane compounds having a hydroxyalkyl group in the molecule include those having a structure represented by the following general formula (A). By using a polysiloxane compound having a structure represented by the following general formula (A), the structures represented by the general formulas (1) and (1a) can be introduced into the skeleton of the airgel.
Figure 0007119292000007

式(A)中、R1aはヒドロキシアルキル基を示し、R2aはアルキレン基を示し、R3a及びR4aはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、nは1~50の整数を示す。ここで、アリール基としてはフェニル基、置換フェニル基等が挙げられる。また、置換フェニル基の置換基としては、例えばアルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基等が挙げられる。なお、式(A)中、2個のR1aは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に2個のR2aは各々同一であっても異なっていてもよい。また、式(A)中、2個以上のR3aは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に2個以上のR4aは各々同一であっても異なっていてもよい。 In formula (A), R 1a represents a hydroxyalkyl group, R 2a represents an alkylene group, R 3a and R 4a each independently represent an alkyl group or an aryl group, and n represents an integer of 1-50. Here, the aryl group includes a phenyl group, a substituted phenyl group, and the like. Substituents for the substituted phenyl group include, for example, an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, a cyano group and the like. In formula (A), two R 1a may be the same or different, and two R 2a may be the same or different. In formula (A), two or more R 3a may be the same or different, and two or more R 4a may be the same or different.

上記構造のポリシロキサン化合物を含有するゾルの縮合物である(ゾルから生成された)湿潤ゲルを用いることにより、低熱伝導率かつ柔軟なエアロゲルをさらに得やすくなる。このような観点から、式(A)中、R1aとしては炭素数が1~6のヒドロキシアルキル基等が挙げられ、当該ヒドロキシアルキル基としてはヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基等が挙げられる。また、式(A)中、R2aとしては炭素数が1~6のアルキレン基等が挙げられ、当該アルキレン基としてはエチレン基、プロピレン基等が挙げられる。また、式(A)中、R3a及びR4aとしてはそれぞれ独立に炭素数が1~6のアルキル基、フェニル基等が挙げられ、当該アルキル基としてはメチル基等が挙げられる。また、式(A)中、nは2~30とすることができるが、5~20であってもよい。 By using a wet gel (produced from the sol), which is a condensate of the sol containing the polysiloxane compound having the above structure, it becomes easier to obtain a low thermal conductivity and flexible airgel. From this point of view, R 1a in formula (A) includes a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and examples of the hydroxyalkyl group include a hydroxyethyl group and a hydroxypropyl group. In formula (A), R 2a includes an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and examples of the alkylene group include an ethylene group and a propylene group. In formula (A), R 3a and R 4a each independently include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group, and the like, and the alkyl group includes a methyl group and the like. In formula (A), n can range from 2 to 30, but may range from 5 to 20.

上記一般式(A)で表される構造を有するポリシロキサン化合物としては、市販品を用いることができ、X-22-160AS、KF-6001、KF-6002、KF-6003等の化合物(いずれも、信越化学工業株式会社製)、XF42-B0970、Fluid OFOH 702-4%等の化合物(いずれも、モメンティブ社製)などが挙げられる。 As the polysiloxane compound having the structure represented by the general formula (A), commercially available products can be used, and compounds such as X-22-160AS, KF-6001, KF-6002, KF-6003 (all , manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), and compounds such as XF42-B0970 and Fluid OFOH 702-4% (both of which are manufactured by Momentive).

分子内にアルコキシ基を有するポリシロキサン化合物としては、下記一般式(B)で表される構造を有するものが挙げられる。下記一般式(B)で表される構造を有するポリシロキサン化合物を使用することにより、前記一般式(2)で表される橋かけ部を有するラダー型構造をエアロゲルの骨格中に導入することができる。

Figure 0007119292000008
Polysiloxane compounds having an alkoxy group in the molecule include those having a structure represented by the following general formula (B). By using a polysiloxane compound having a structure represented by the following general formula (B), a ladder-type structure having a bridging portion represented by the general formula (2) can be introduced into the skeleton of the airgel. can.
Figure 0007119292000008

式(B)中、R1bはアルキル基、アルコキシ基又はアリール基を示し、R2b及びR3bはそれぞれ独立にアルコキシ基を示し、R4b及びR5bはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、mは1~50の整数を示す。ここで、アリール基としてはフェニル基、置換フェニル基等が挙げられる。また、置換フェニル基の置換基としては、例えばアルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基等が挙げられる。なお、式(B)中、2個のR1bは各々同一であっても異なっていてもよく、2個のR2bは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に2個のR3bは各々同一であっても異なっていてもよい。また、式(B)中、mが2以上の整数の場合、2個以上のR4bは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に2個以上のR5bも各々同一であっても異なっていてもよい。 In formula (B), R 1b represents an alkyl group, an alkoxy group or an aryl group, R 2b and R 3b each independently represent an alkoxy group, and R 4b and R 5b each independently represent an alkyl group or an aryl group. , m represents an integer from 1 to 50. Here, the aryl group includes a phenyl group, a substituted phenyl group, and the like. Substituents for the substituted phenyl group include, for example, an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, a cyano group and the like. In formula (B), two R 1b may be the same or different, two R 2b may be the same or different, and similarly two R 3b may be the same or different. In formula (B), when m is an integer of 2 or more, two or more R 4b may be the same or different, and similarly two or more R 5b may be the same. may also be different.

上記構造のポリシロキサン化合物又はその加水分解生成物を含有するゾルの縮合物である(ゾルから生成された)湿潤ゲルを用いることにより、低熱伝導率かつ柔軟なエアロゲルをさらに得やすくなる。このような観点から、式(B)中、R1bとしては炭素数が1~6のアルキル基、炭素数が1~6のアルコキシ基等が挙げられ、当該アルキル基又はアルコキシ基としてはメチル基、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。また、式(B)中、R2b及びR3bとしてはそれぞれ独立に炭素数が1~6のアルコキシ基等が挙げられ、当該アルコキシ基としてはメトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。また、式(B)中、R4b及びR5bとしてはそれぞれ独立に炭素数が1~6のアルキル基、フェニル基等が挙げられ、当該アルキル基としてはメチル基等が挙げられる。また、式(B)中、mは2~30とすることができるが、5~20であってもよい。 By using a wet gel (produced from the sol), which is a condensate of the sol containing the polysiloxane compound having the above structure or a hydrolysis product thereof, it becomes easier to obtain a low thermal conductivity and flexible airgel. From such a viewpoint, in formula (B), R 1b includes an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and the like, and the alkyl group or alkoxy group is a methyl group. , methoxy group, ethoxy group and the like. In formula (B), R 2b and R 3b each independently include an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and the alkoxy group includes a methoxy group, an ethoxy group, and the like. In formula (B), R 4b and R 5b each independently include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group, and the like, and the alkyl group includes a methyl group and the like. In formula (B), m can range from 2 to 30, but may range from 5 to 20.

上記一般式(B)で表される構造を有するポリシロキサン化合物は、例えば、特開2000-26609号公報、特開2012-233110号公報等にて報告される製造方法を適宜参照して得ることができる。 The polysiloxane compound having the structure represented by the general formula (B) can be obtained by appropriately referring to the production methods reported in, for example, JP-A-2000-26609 and JP-A-2012-233110. can be done.

なお、アルコキシ基は加水分解するため、アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物はゾル中にて加水分解生成物として存在する可能性があり、アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物とその加水分解生成物は混在していてもよい。また、アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物において、分子中のアルコキシ基の全てが加水分解されていてもよいし、部分的に加水分解されていてもよい。 In addition, since the alkoxy group is hydrolyzed, the polysiloxane compound having an alkoxy group may exist as a hydrolysis product in the sol. may be Moreover, in the polysiloxane compound having an alkoxy group, all the alkoxy groups in the molecule may be hydrolyzed or partially hydrolyzed.

これら、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物は、単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。 These polysiloxane compounds having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and the hydrolysis products of the polysiloxane compounds having a hydrolyzable functional group may be used alone or in combination of two or more. may be used.

上記ゾルに含まれるケイ素化合物群の含有量(加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物の含有量、及び、加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物の含有量の総和)は、ゾルの総量100質量部に対し、5~50質量部とすることができるが、10~30質量部であってもよい。5質量部以上にすることにより良好な反応性を得易くなり、また、50質量部以下にすることにより良好な相溶性を得易くなる。 The content of the silicon compound group contained in the sol (the content of the silicon compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and the hydrolysis product of the silicon compound having a hydrolyzable functional group The total content) can be 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the sol, but may be 10 to 30 parts by mass. When the amount is 5 parts by mass or more, good reactivity can be easily obtained, and when the amount is 50 parts by mass or less, good compatibility can be easily obtained.

また、上記ゾルが、ポリシロキサン化合物をさらに含有する場合、ケイ素化合物群の含有量及びポリシロキサン化合物群の含有量(加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物の含有量、及び、加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物の含有量の総和)の総和は、ゾルの総量100質量部に対し、5~50質量部とすることができるが、10~30質量部であってもよい。含有量の総和を5質量部以上にすることにより良好な反応性をさらに得易くなり、また、50質量部以下にすることにより良好な相溶性をさらに得易くなる。この際、ケイ素化合物群の含有量とポリシロキサン化合物群の含有量との比は、0.5:1~4:1とすることができるが、1:1~2:1であってもよい。これらの化合物の含有量の比を0.5:1以上とすることにより良好な相溶性をさらに得易くなり、また、4:1以下とすることによりゲルの収縮をさらに抑制し易くなる。 In addition, when the sol further contains a polysiloxane compound, the content of the silicon compound group and the content of the polysiloxane compound group (the content of the polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group , and the sum of the contents of the hydrolysis products of the polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group) can be 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the sol, It may be 10 to 30 parts by mass. A total content of 5 parts by mass or more makes it easier to obtain good reactivity, and a total content of 50 parts by mass or less makes it easier to obtain good compatibility. At this time, the ratio of the content of the silicon compound group and the content of the polysiloxane compound group can be 0.5:1 to 4:1, but may be 1:1 to 2:1. . A content ratio of these compounds of 0.5:1 or more makes it easier to obtain good compatibility, and a content ratio of 4:1 or less makes it easier to suppress gel shrinkage.

上記ゾルにシリカ粒子が含まれる場合、シリカ粒子の含有量は、ゾルの総量100質量部に対し、1~20質量部とすることができるが、4~15質量部であってもよい。含有量を1質量部以上にすることにより適度な強度をエアロゲルに付与し易くなり、乾燥時の耐収縮性に優れるエアロゲルが得易くなる。また、含有量を20質量部以下にすることによりシリカ粒子の固体熱伝導を抑制し易くなり、断熱性に優れるエアロゲルが得易くなる。 When silica particles are contained in the sol, the content of the silica particles may be 1 to 20 parts by mass, but may be 4 to 15 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of the total amount of the sol. By setting the content to 1 part by mass or more, it becomes easier to impart appropriate strength to the airgel, and it becomes easier to obtain an airgel that is excellent in shrinkage resistance during drying. In addition, by setting the content to 20 parts by mass or less, it becomes easy to suppress the solid heat conduction of the silica particles, and it becomes easy to obtain an airgel having excellent heat insulating properties.

(その他の態様)
本実施形態のエアロゲルは、下記一般式(4)で表される構造を有することができる。

Figure 0007119292000009
(Other aspects)
The airgel of this embodiment can have a structure represented by the following general formula (4).
Figure 0007119292000009

式(4)中、Rはアルキル基を示す。ここで、アルキル基としては炭素数が1~6のアルキル基等が挙げられ、当該アルキル基としてはメチル基等が挙げられる。 In formula ( 4 ), R9 represents an alkyl group. Here, the alkyl group includes an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and the like, and the alkyl group includes a methyl group and the like.

本実施形態のエアロゲルは、下記一般式(5)で表される構造を有することができる。

Figure 0007119292000010
The airgel of this embodiment can have a structure represented by the following general formula (5).
Figure 0007119292000010

式(5)中、R10及びR11はそれぞれ独立にアルキル基を示す。ここで、アルキル基としては炭素数が1~6のアルキル基等が挙げられ、当該アルキル基としてはメチル基等が挙げられる。 In formula (5), R 10 and R 11 each independently represent an alkyl group. Here, the alkyl group includes an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and the like, and the alkyl group includes a methyl group and the like.

本実施形態のエアロゲルは、下記一般式(6)で表される構造を有することができる。

Figure 0007119292000011
The airgel of this embodiment can have a structure represented by the following general formula (6).
Figure 0007119292000011

式(6)中、R12はアルキレン基を示す。ここで、アルキレン基としては炭素数が1~10のアルキレン基等が挙げられ、当該アルキレン基としてはエチレン基、ヘキシレン基等が挙げられる。 In formula (6), R 12 represents an alkylene group. Here, the alkylene group includes an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms and the like, and the alkylene group includes an ethylene group, a hexylene group and the like.

<エアロゲルの製造方法>
次に、エアロゲルの製造方法について説明する。エアロゲルの製造方法は、特に限定されないが、例えば以下の方法により製造することができる。
<Method for producing airgel>
Next, a method for producing an airgel will be described. Although the method for producing an airgel is not particularly limited, it can be produced, for example, by the following method.

すなわち、本実施形態のエアロゲルは、ゾル生成工程と、ゾル生成工程で得られたゾルをゲル化し、その後熟成して湿潤ゲルを得る湿潤ゲル生成工程と、湿潤ゲル生成工程で得られた湿潤ゲルを洗浄及び(必要に応じ)溶媒置換する工程と、洗浄及び溶媒置換した湿潤ゲルを乾燥する乾燥工程とを主に備える製造方法により製造することができる。なお、「ゾル」とは、ゲル化反応が生じる前の状態であって、本実施形態においては上記ケイ素化合物群と、場合によりポリシロキサン化合物群と、さらに場合によりシリカ粒子とが溶媒中に溶解若しくは分散している状態を意味する。また、湿潤ゲルとは、液体媒体を含んでいながらも、流動性を有しない湿潤状態のゲル固形物を意味する。 That is, the airgel of the present embodiment includes a sol generation step, a wet gel generation step in which the sol obtained in the sol generation step is gelled and then aged to obtain a wet gel, and a wet gel obtained in the wet gel generation step. It can be produced by a production method mainly comprising a step of washing and (if necessary) solvent replacement, and a drying step of drying the wet gel after washing and solvent replacement. In addition, the "sol" is a state before the gelation reaction occurs, and in the present embodiment, the silicon compound group, optionally the polysiloxane compound group, and optionally silica particles are dissolved in a solvent. Or it means a dispersed state. A wet gel means a gel solid in a wet state that does not have fluidity even though it contains a liquid medium.

以下、本実施形態のエアロゲルの製造方法の各工程について説明する。 Each step of the method for producing an airgel according to the present embodiment will be described below.

(ゾル生成工程)
ゾル生成工程は、上述のケイ素化合物と、場合によりポリシロキサン化合物と、さらに場合によりシリカ粒子及び/又はシリカ粒子を含む溶媒とを混合し、加水分解させてゾルを生成する工程である。本工程においては、加水分解反応を促進させるため、溶媒中に更に酸触媒を添加してもよい。また、特許第5250900号公報に示されるように、溶媒中に界面活性剤、熱加水分解性化合物等を添加することもできる。さらに、熱線輻射抑制等を目的として、溶媒中にカーボングラファイト、アルミニウム化合物、マグネシウム化合物、銀化合物、チタン化合物等の成分を添加してもよい。
(Sol generation step)
The sol-producing step is a step of mixing the silicon compound described above, optionally a polysiloxane compound, and optionally silica particles and/or a solvent containing silica particles, followed by hydrolysis to produce a sol. In this step, an acid catalyst may be further added to the solvent in order to promote the hydrolysis reaction. Further, as shown in Japanese Patent No. 5250900, a surfactant, a thermally hydrolyzable compound, etc. can be added to the solvent. Furthermore, components such as carbon graphite, aluminum compounds, magnesium compounds, silver compounds, and titanium compounds may be added to the solvent for the purpose of suppressing heat radiation.

溶媒としては、例えば、水、又は、水及びアルコール類の混合液を用いることができる。アルコール類としては、メタノール、エタノール、n-プロパノール、2-プロパノール、n-ブタノール、2-ブタノール、t-ブタノール等が挙げられる。これらの中でも、ゲル壁との界面張力を低減させる点で、表面張力が低くかつ沸点の低いアルコールとしては、メタノール、エタノール、2-プロパノール等が挙げられる。これらは単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。 As the solvent, for example, water or a mixture of water and alcohols can be used. Alcohols include methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, n-butanol, 2-butanol, t-butanol and the like. Among these alcohols, methanol, ethanol, 2-propanol, and the like are listed as alcohols having a low surface tension and a low boiling point in terms of reducing the interfacial tension with the gel wall. These may be used alone or in combination of two or more.

例えば、溶媒としてアルコール類を用いる場合、アルコール類の量は、ケイ素化合物群及びポリシロキサン化合物群の総量1モルに対し、4~8モルとすることができるが、4~6.5であってもよく、又は4.5~6モルであってもよい。アルコール類の量を4モル以上にすることにより良好な相溶性を更に得易くなり、また、8モル以下にすることによりゲルの収縮を更に抑制し易くなる。 For example, when alcohol is used as a solvent, the amount of alcohol can be 4 to 8 mol per 1 mol of the total amount of silicon compound group and polysiloxane compound group, but 4 to 6.5. , or 4.5 to 6 mol. When the amount of alcohol is 4 mol or more, it becomes easier to obtain good compatibility, and when it is 8 mol or less, it becomes easier to suppress gel shrinkage.

酸触媒としては、フッ酸、塩酸、硝酸、硫酸、亜硫酸、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、臭素酸、塩素酸、亜塩素酸、次亜塩素酸等の無機酸類;酸性リン酸アルミニウム、酸性リン酸マグネシウム、酸性リン酸亜鉛等の酸性リン酸塩類;酢酸、ギ酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、アジピン酸、アゼライン酸等の有機カルボン酸類などが挙げられる。これらの中でも、得られるエアロゲルの耐水性をより向上する酸触媒としては有機カルボン酸類が挙げられる。当該有機カルボン酸類としては酢酸が挙げられるが、ギ酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸等であってもよい。これらは単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。 Acid catalysts include inorganic acids such as hydrofluoric acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, sulfurous acid, phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, bromic acid, chloric acid, chlorous acid, and hypochlorous acid; Acidic phosphates such as aluminum, acidic magnesium phosphate, and acidic zinc phosphate; Organic carboxylic acids such as acetic acid, formic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, citric acid, malic acid, adipic acid, and azelaic acid etc. Among these, organic carboxylic acids are exemplified as acid catalysts that further improve the water resistance of the resulting airgel. The organic carboxylic acids include acetic acid, but may also be formic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

酸触媒を用いることで、ケイ素化合物及びポリシロキサン化合物の加水分解反応を促進させて、より短時間でゾルを得ることができる。 By using an acid catalyst, the hydrolysis reaction of the silicon compound and the polysiloxane compound can be accelerated and the sol can be obtained in a shorter time.

酸触媒の添加量は、ケイ素化合物群及びポリシロキサン化合物群の総量100質量部に対し、0.001~0.1質量部とすることができる。 The amount of the acid catalyst added can be 0.001 to 0.1 part by mass with respect to 100 parts by mass as the total amount of the silicon compound group and the polysiloxane compound group.

界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、イオン性界面活性剤等を用いることができる。これらは単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。 As surfactants, nonionic surfactants, ionic surfactants, and the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more.

非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレン等の親水部と主にアルキル基からなる疎水部とを含むもの、ポリオキシプロピレン等の親水部を含むものなどを使用できる。ポリオキシエチレン等の親水部と主にアルキル基からなる疎水部とを含むものとしては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等が挙げられる。ポリオキシプロピレン等の親水部を含むものとしては、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンとポリオキシプロピレンのブロック共重合体等が挙げられる。 Examples of nonionic surfactants that can be used include those containing a hydrophilic portion such as polyoxyethylene and a hydrophobic portion mainly composed of alkyl groups, and those containing a hydrophilic portion such as polyoxypropylene. Those containing a hydrophilic portion such as polyoxyethylene and a hydrophobic portion mainly composed of an alkyl group include polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene octylphenyl ether, polyoxyethylene alkyl ether, and the like. Polyoxypropylene alkyl ethers, block copolymers of polyoxyethylene and polyoxypropylene, and the like are examples of those containing hydrophilic moieties such as polyoxypropylene.

イオン性界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両イオン性界面活性剤等が挙げられる。カチオン性界面活性剤としては、臭化セチルトリメチルアンモニウム、塩化セチルトリメチルアンモニウム等が挙げられ、アニオン性界面活性剤としては、ドデシルスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。また、両イオン性界面活性剤としては、アミノ酸系界面活性剤、ベタイン系界面活性剤、アミンオキシド系界面活性剤等が挙げられる。アミノ酸系界面活性剤としては、例えば、アシルグルタミン酸等が挙げられる。ベタイン系界面活性剤としては、例えば、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ステアリルジメチルアミノ酢酸ベタイン等が挙げられる。アミンオキシド系界面活性剤としては、例えばラウリルジメチルアミンオキシドが挙げられる。 Examples of ionic surfactants include cationic surfactants, anionic surfactants, and amphoteric surfactants. Examples of cationic surfactants include cetyltrimethylammonium bromide and cetyltrimethylammonium chloride, and examples of anionic surfactants include sodium dodecylsulfonate. Amphoteric surfactants include amino acid-based surfactants, betaine-based surfactants, amine oxide-based surfactants, and the like. Examples of amino acid-based surfactants include acylglutamic acid and the like. Examples of betaine surfactants include betaine lauryldimethylaminoacetate and betaine stearyldimethylaminoacetate. Amine oxide surfactants include, for example, lauryldimethylamine oxide.

これらの界面活性剤は、後述する湿潤ゲル生成工程において、反応系中の溶媒と、成長していくシロキサン重合体との間の化学的親和性の差異を小さくし、相分離を抑制する作用をすると考えられている。 These surfactants act to reduce the difference in chemical affinity between the solvent in the reaction system and the growing siloxane polymer in the wet gel formation step described later, thereby suppressing phase separation. It is believed that

界面活性剤の添加量は、界面活性剤の種類、あるいはケイ素化合物群及びポリシロキサン化合物群の種類並びに量にも左右されるが、例えばケイ素化合物群及びポリシロキサン化合物群の総量100質量部に対し、1~100質量部とすることができる。なお、同添加量は5~60質量部であってもよい。 The amount of surfactant to be added depends on the type of surfactant, or the type and amount of silicon compound group and polysiloxane compound group, but for example, the total amount of silicon compound group and polysiloxane compound group is 100 parts by mass. , 1 to 100 parts by mass. The amount of addition may be 5 to 60 parts by mass.

熱加水分解性化合物は、熱加水分解により塩基触媒を発生して、反応溶液を塩基性とし、後述する湿潤ゲル生成工程でのゾルゲル反応を促進すると考えられている。よって、この熱加水分解性化合物としては、加水分解後に反応溶液を塩基性にできる化合物であれば、特に限定されず、尿素;ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等の酸アミド;ヘキサメチレンテトラミン等の環状窒素化合物などを挙げることができる。これらの中でも、特に尿素は上記促進効果を得られ易い。 It is believed that the thermally hydrolyzable compound generates a base catalyst by thermal hydrolysis, makes the reaction solution basic, and promotes the sol-gel reaction in the wet gel formation step described later. Therefore, the thermohydrolyzable compound is not particularly limited as long as it is a compound capable of making the reaction solution basic after hydrolysis. Urea; formamide, N-methylformamide, N,N-dimethylformamide, acetamide, N acid amides such as -methylacetamide and N,N-dimethylacetamide; and cyclic nitrogen compounds such as hexamethylenetetramine. Among these, urea is particularly easy to obtain the above promotion effect.

熱加水分解性化合物の添加量は、後述する湿潤ゲル生成工程でのゾルゲル反応を十分に促進することができる量であれば、特に限定されない。例えば、熱加水分解性化合物として尿素を用いた場合、その添加量は、ケイ素化合物群及びポリシロキサン化合物群の総量100質量部に対して、1~200質量部とすることができる。なお、同添加量は2~150質量部であってもよい。添加量を1質量部以上とすることにより、良好な反応性を更に得易くなり、また、200質量部以下とすることにより、結晶の析出及びゲル密度の低下を更に抑制し易くなる。 The amount of the thermally hydrolyzable compound to be added is not particularly limited as long as it is an amount capable of sufficiently promoting the sol-gel reaction in the wet gel forming step described below. For example, when urea is used as the thermohydrolyzable compound, the amount added can be 1 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass as the total amount of the silicon compound group and the polysiloxane compound group. The addition amount may be 2 to 150 parts by mass. When the amount added is 1 part by mass or more, it becomes easier to obtain good reactivity, and when it is 200 parts by mass or less, it becomes easier to suppress precipitation of crystals and decrease in gel density.

ゾル生成工程の加水分解は、混合液中のケイ素化合物、ポリシロキサン化合物、シリカ粒子、酸触媒、界面活性剤等の種類及び量にも左右されるが、例えば20~60℃の温度環境下で10分~24時間行ってもよく、50~60℃の温度環境下で5分~8時間行ってもよい。これにより、ケイ素化合物及びポリシロキサン化合物中の加水分解性官能基が十分に加水分解され、ケイ素化合物の加水分解生成物及びポリシロキサン化合物の加水分解生成物をより確実に得ることができる。 Hydrolysis in the sol generation step depends on the types and amounts of silicon compounds, polysiloxane compounds, silica particles, acid catalysts, surfactants, etc. in the mixed liquid, but is carried out in a temperature environment of, for example, 20 to 60°C. It may be carried out for 10 minutes to 24 hours, or may be carried out in a temperature environment of 50 to 60° C. for 5 minutes to 8 hours. As a result, the hydrolyzable functional groups in the silicon compound and the polysiloxane compound are sufficiently hydrolyzed, and a hydrolysis product of the silicon compound and a hydrolysis product of the polysiloxane compound can be obtained more reliably.

ただし、溶媒中に熱加水分解性化合物を添加する場合は、ゾル生成工程の温度環境を、熱加水分解性化合物の加水分解を抑制してゾルのゲル化を抑制する温度に調節してもよい。この時の温度は、熱加水分解性化合物の加水分解を抑制できる温度であれば、いずれの温度であってもよい。例えば、熱加水分解性化合物として尿素を用いた場合は、ゾル生成工程の温度環境は0~40℃とすることができるが、10~30℃であってもよい。 However, when the thermally hydrolyzable compound is added to the solvent, the temperature environment in the sol formation step may be adjusted to a temperature that suppresses hydrolysis of the thermally hydrolyzable compound and gelation of the sol. . The temperature at this time may be any temperature as long as it can suppress the hydrolysis of the thermally hydrolyzable compound. For example, when urea is used as the thermally hydrolyzable compound, the temperature environment in the sol formation step can be 0 to 40°C, but may be 10 to 30°C.

(湿潤ゲル生成工程)
湿潤ゲル生成工程は、ゾル生成工程で得られたゾルをゲル化し、その後熟成して湿潤ゲルを得る工程である。本工程では、ゲル化を促進させるため塩基触媒を用いることができる。
(Wet gel generation step)
The wet gel forming step is a step of gelling the sol obtained in the sol forming step and then aging it to obtain a wet gel. In this step, a base catalyst can be used to promote gelation.

塩基触媒としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等のアルカリ金属水酸化物;水酸化アンモニウム、フッ化アンモニウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム等のアンモニウム化合物;メタ燐酸ナトリウム、ピロ燐酸ナトリウム、ポリ燐酸ナトリウム等の塩基性燐酸ナトリウム塩;アリルアミン、ジアリルアミン、トリアリルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、2-エチルヘキシルアミン、3-エトキシプロピルアミン、ジイソブチルアミン、3-(ジエチルアミノ)プロピルアミン、ジ-2-エチルヘキシルアミン、3-(ジブチルアミノ)プロピルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、t-ブチルアミン、sec-ブチルアミン、プロピルアミン、3-(メチルアミノ)プロピルアミン、3-(ジメチルアミノ)プロピルアミン、3-メトキシアミン、ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の脂肪族アミン類;モルホリン、N-メチルモルホリン、2-メチルモルホリン、ピペラジン及びその誘導体、ピペリジン及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体等の含窒素複素環状化合物類などが挙げられる。これらの中でも、水酸化アンモニウム(アンモニア水)は、揮発性が高く、乾燥後のエアロゲル中に残存し難いため耐水性を損ない難いという点、更には経済性の点で優れている。上記の塩基触媒は単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。 Base catalysts include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide and cesium hydroxide; ammonium compounds such as ammonium hydroxide, ammonium fluoride, ammonium chloride and ammonium bromide; sodium metaphosphate. , sodium pyrophosphate, sodium polyphosphate; allylamine, diallylamine, triallylamine, isopropylamine, diisopropylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, 2-ethylhexylamine, 3-ethoxypropylamine, diisobutylamine, 3 -(diethylamino)propylamine, di-2-ethylhexylamine, 3-(dibutylamino)propylamine, tetramethylethylenediamine, t-butylamine, sec-butylamine, propylamine, 3-(methylamino)propylamine, 3-( dimethylamino)propylamine, 3-methoxyamine, dimethylethanolamine, methyldiethanolamine, diethanolamine, triethanolamine and other aliphatic amines; morpholine, N-methylmorpholine, 2-methylmorpholine, piperazine and its derivatives, piperidine and its nitrogen-containing heterocyclic compounds such as derivatives, imidazole and derivatives thereof; Among these, ammonium hydroxide (aqueous ammonia) has high volatility and is less likely to remain in the airgel after drying, so it is less likely to impair water resistance. The above basic catalysts may be used alone or in combination of two or more.

塩基触媒を用いることで、ゾル中のケイ素化合物、ポリシロキサン化合物、及びシリカ粒子の脱水縮合反応及び/又は脱アルコール縮合反応を促進することができ、ゾルのゲル化をより短時間で行うことができる。また、これにより、強度(剛性)のより高い湿潤ゲルを得ることができる。特に、アンモニアは揮発性が高く、エアロゲル中に残留し難いので、塩基触媒としてアンモニアを用いることで、より耐水性の優れたエアロゲルを得ることができる。 By using a basic catalyst, the dehydration condensation reaction and/or dealcoholization condensation reaction of the silicon compound, polysiloxane compound, and silica particles in the sol can be promoted, and the sol can be gelled in a shorter time. can. In addition, this makes it possible to obtain a wet gel with higher strength (rigidity). In particular, since ammonia is highly volatile and hardly remains in the airgel, using ammonia as the basic catalyst makes it possible to obtain an airgel with more excellent water resistance.

塩基触媒の添加量は、ケイ素化合物群及びポリシロキサン化合物群の総量100質量部に対し、0.5~5質量部とすることができるが、1~4質量部であってもよい。0.5質量部以上とすることにより、ゲル化をより短時間で行うことができ、5質量部以下とすることにより、耐水性の低下をより抑制することができる。 The amount of the basic catalyst to be added may be 0.5 to 5 parts by mass, but may be 1 to 4 parts by mass, with respect to 100 parts by mass as the total amount of the silicon compound group and the polysiloxane compound group. When the amount is 0.5 parts by mass or more, gelation can be performed in a shorter time, and when the amount is 5 parts by mass or less, deterioration of water resistance can be further suppressed.

湿潤ゲル生成工程におけるゾルのゲル化は、溶媒及び塩基触媒が揮発しないように密閉容器内で行ってもよい。ゲル化温度は、30~90℃とすることができるが、40~80℃であってもよい。ゲル化温度を30℃以上とすることにより、ゲル化をより短時間に行うことができ、強度(剛性)のより高い湿潤ゲルを得ることができる。また、ゲル化温度を90℃以下にすることにより、溶媒(特にアルコール類)の揮発を抑制し易くなるため、体積収縮を抑えながらゲル化することができる。 Gelation of the sol in the wet gel formation step may be performed in a sealed container so that the solvent and base catalyst do not volatilize. The gelation temperature can be 30-90°C, but may be 40-80°C. By setting the gelation temperature to 30° C. or higher, gelation can be performed in a shorter time, and a wet gel with higher strength (rigidity) can be obtained. Further, by setting the gelation temperature to 90° C. or lower, volatilization of the solvent (especially alcohols) can be easily suppressed, so that gelation can be performed while suppressing volume shrinkage.

湿潤ゲル生成工程における熟成は、溶媒及び塩基触媒が揮発しないように密閉容器内で行ってもよい。熟成により、湿潤ゲルを構成する成分の結合が強くなり、その結果、乾燥時の収縮を抑制するのに十分な強度(剛性)の高い湿潤ゲルを得ることができる。熟成温度は、30~90℃とすることができるが、40~80℃であってもよい。熟成温度を30℃以上とすることにより、強度(剛性)のより高い湿潤ゲルを得ることができ、熟成温度を90℃以下にすることにより、溶媒(特にアルコール類)の揮発を抑制し易くなるため、体積収縮を抑えながらゲル化することができる。 Aging in the wet gel formation step may be performed in a closed container so that the solvent and basic catalyst do not volatilize. Aging strengthens the bonding of the components constituting the wet gel, and as a result, a wet gel having sufficient strength (rigidity) to suppress shrinkage during drying can be obtained. The aging temperature can be 30-90°C, but may be 40-80°C. By setting the aging temperature to 30°C or higher, a wet gel with higher strength (rigidity) can be obtained, and by setting the aging temperature to 90°C or lower, volatilization of the solvent (especially alcohols) can be easily suppressed. Therefore, gelation can be achieved while suppressing volumetric shrinkage.

なお、ゾルのゲル化終了時点を判別することは困難な場合が多いため、ゾルのゲル化とその後の熟成とは、連続して一連の操作で行ってもよい。 Since it is often difficult to determine the end point of gelation of the sol, the gelation of the sol and the subsequent aging may be performed in a continuous series of operations.

ゲル化時間と熟成時間は、ゲル化温度及び熟成温度に応じて適宜設定することができる。ゾル中にシリカ粒子が含まれている場合は、含まれていない場合と比較して特にゲル化時間を短縮することができる。この理由は、ゾル中のケイ素化合物、ポリシロキサン化合物等が有するシラノール基及び/又は反応性基が、シリカ粒子のシラノール基と水素結合及び/又は化学結合を形成するためであると推察する。なお、ゲル化時間は10~120分間とすることができるが、20~90分間であってもよい。ゲル化時間を10分間以上とすることにより均質な湿潤ゲルを得易くなり、120分間以下とすることにより後述する洗浄及び溶媒置換工程から乾燥工程の簡略化が可能となる。なお、ゲル化及び熟成の工程全体として、ゲル化時間と熟成時間との合計時間は、4~480時間とすることができるが、6~120時間であってもよい。ゲル化時間と熟成時間の合計を4時間以上とすることにより、強度(剛性)のより高い湿潤ゲルを得ることができ、480時間以下にすることにより熟成の効果をより維持し易くなる。 The gelation time and aging time can be appropriately set according to the gelation temperature and aging temperature. When silica particles are contained in the sol, the gelation time can be particularly shortened compared to when they are not contained. The reason for this is presumed to be that the silanol groups and/or reactive groups of the silicon compound, polysiloxane compound, etc. in the sol form hydrogen bonds and/or chemical bonds with the silanol groups of the silica particles. The gelling time can be 10 to 120 minutes, but may be 20 to 90 minutes. A gelation time of 10 minutes or more makes it easier to obtain a homogeneous wet gel, and a gelation time of 120 minutes or less makes it possible to simplify the washing and solvent replacement steps and the drying steps, which will be described later. In addition, the total time of the gelling and aging steps can be 4 to 480 hours, but may be 6 to 120 hours. A wet gel with higher strength (rigidity) can be obtained by setting the total time of gelling time and aging time to 4 hours or more, and the effect of aging can be more easily maintained by setting the total time to 480 hours or less.

得られるエアロゲルの密度を下げたり、平均細孔径を大きくするために、ゲル化温度及び熟成温度を上記範囲内で高めたり、ゲル化時間と熟成時間の合計時間を上記範囲内で長くしてもよい。また、得られるエアロゲルの密度を上げたり、平均細孔径を小さくするために、ゲル化温度及び熟成温度を上記範囲内で低くしたり、ゲル化時間と熟成時間の合計時間を上記範囲内で短くしてもよい。 In order to reduce the density of the resulting airgel and increase the average pore size, the gelation temperature and aging temperature are increased within the above range, or the total time of gelation time and aging time is increased within the above range. good. In addition, in order to increase the density of the resulting airgel and reduce the average pore size, the gelation temperature and aging temperature are lowered within the above range, and the total time of gelation time and aging time is shortened within the above range. You may

(洗浄及び溶媒置換工程)
洗浄及び溶媒置換工程は、上記湿潤ゲル生成工程により得られた湿潤ゲルを洗浄する工程(洗浄工程)と、湿潤ゲル中の洗浄液を乾燥条件(後述の乾燥工程)に適した溶媒に置換する工程(溶媒置換工程)を有する工程である。洗浄及び溶媒置換工程は、湿潤ゲルを洗浄する工程を行わず、溶媒置換工程のみを行う形態でも実施可能であるが、湿潤ゲル中の未反応物、副生成物等の不純物を低減し、より純度の高いエアロゲルの製造を可能にする観点からは、湿潤ゲルを洗浄してもよい。なお、ゲル中にシリカ粒子が含まれている場合は、後述するように洗浄工程後の溶媒置換工程は必ずしも必須ではない。
(Washing and solvent replacement step)
The washing and solvent replacement step includes a step of washing the wet gel obtained in the wet gel generation step (washing step) and a step of replacing the washing liquid in the wet gel with a solvent suitable for drying conditions (drying step described later). (solvent replacement step). The washing and solvent replacement step can be performed in a form in which only the solvent replacement step is performed without performing the step of washing the wet gel. The wet gel may be washed from the viewpoint of enabling production of airgel with high purity. In addition, when silica particles are contained in the gel, the solvent replacement step after the washing step is not necessarily essential, as will be described later.

洗浄工程では、上記湿潤ゲル生成工程で得られた湿潤ゲルを洗浄する。当該洗浄は、例えば水又は有機溶媒を用いて繰り返し行うことができる。この際、加温することにより洗浄効率を向上させることができる。 In the washing step, the wet gel obtained in the wet gel forming step is washed. The washing can be repeated using, for example, water or an organic solvent. At this time, the cleaning efficiency can be improved by heating.

有機溶媒としては、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、1,2-ジメトキシエタン、アセトニトリル、ヘキサン、トルエン、ジエチルエーテル、クロロホルム、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、N、N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、酢酸、ギ酸等の各種の有機溶媒を使用することができる。上記の有機溶媒は単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。 Organic solvents include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, acetone, methyl ethyl ketone, 1,2-dimethoxyethane, acetonitrile, hexane, toluene, diethyl ether, chloroform, ethyl acetate, tetrahydrofuran, and methylene chloride. , N,N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide, acetic acid, formic acid and the like can be used. The above organic solvents may be used alone or in combination of two or more.

後述する溶媒置換工程では、乾燥によるゲルの収縮を抑制するため、低表面張力の溶媒を用いることができる。しかし、低表面張力の溶媒は、一般的に水との相互溶解度が極めて低い。そのため、溶媒置換工程において低表面張力の溶媒を用いる場合、洗浄工程で用いる有機溶媒としては、水及び低表面張力の溶媒の双方に対して高い相互溶解性を有する親水性有機溶媒が挙げられる。なお、洗浄工程において用いられる親水性有機溶媒は、溶媒置換工程のための予備置換の役割を果たすことができる。上記の有機溶媒の中で、親水性有機溶媒としては、メタノール、エタノール、2-プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。なお、メタノール、エタノール、メチルエチルケトン等は経済性の点で優れている。 In the solvent replacement step, which will be described later, a low surface tension solvent can be used in order to suppress shrinkage of the gel due to drying. However, low surface tension solvents generally have very low mutual solubility with water. Therefore, when a low surface tension solvent is used in the solvent replacement step, the organic solvent used in the washing step includes a hydrophilic organic solvent having high mutual solubility in both water and the low surface tension solvent. It should be noted that the hydrophilic organic solvent used in the washing step can serve as preliminary replacement for the solvent replacement step. Among the above organic solvents, hydrophilic organic solvents include methanol, ethanol, 2-propanol, acetone, methyl ethyl ketone and the like. In addition, methanol, ethanol, methyl ethyl ketone, etc. are excellent in terms of economy.

洗浄工程に使用される水又は有機溶媒の量としては、湿潤ゲル中の溶媒を十分に置換し、洗浄できる量とすることができる。当該量は、湿潤ゲルの容量に対して3~10倍の量とすることができる。洗浄は、洗浄後の湿潤ゲル中の含水率が、シリカ質量に対し、10質量%以下となるまで繰り返すことができる。 The amount of water or organic solvent used in the washing step can be an amount that can sufficiently replace the solvent in the wet gel and wash. The amount can be 3 to 10 times the volume of the wet gel. Washing can be repeated until the water content in the wet gel after washing is 10% by mass or less relative to the mass of silica.

洗浄工程における温度環境は、洗浄に用いる溶媒の沸点以下の温度とすることができ、例えば、メタノールを用いる場合は、30~60℃程度の加温とすることができる。 The temperature environment in the washing step can be a temperature below the boiling point of the solvent used for washing.

溶媒置換工程では、後述する乾燥工程における収縮を抑制するため、洗浄した湿潤ゲルの溶媒を所定の置換用溶媒に置き換える。この際、加温することにより置換効率を向上させることができる。置換用溶媒としては、具体的には、乾燥工程において、乾燥に用いられる溶媒の臨界点未満の温度にて、大気圧下で乾燥する場合は、後述の低表面張力の溶媒が挙げられる。一方、超臨界乾燥をする場合は、置換用溶媒としては、例えば、エタノール、メタノール、2-プロパノール、ジクロロジフルオロメタン、二酸化炭素等、又はこれらを2種以上混合した溶媒が挙げられる。 In the solvent replacement step, the solvent of the washed wet gel is replaced with a predetermined solvent for replacement in order to suppress shrinkage in the drying step described later. At this time, the replacement efficiency can be improved by heating. Specific examples of the replacement solvent include low surface tension solvents described below when drying is performed under atmospheric pressure at a temperature below the critical point of the solvent used for drying in the drying step. On the other hand, in the case of supercritical drying, the replacement solvent includes, for example, ethanol, methanol, 2-propanol, dichlorodifluoromethane, carbon dioxide, or a mixture of two or more thereof.

低表面張力の溶媒としては、20℃における表面張力が30mN/m以下のものが挙げられる。なお、当該表面張力は25mN/m以下であっても、又は20mN/m以下であってもよい。低表面張力の溶媒としては、例えば、ペンタン(15.5)、ヘキサン(18.4)、ヘプタン(20.2)、オクタン(21.7)、2-メチルペンタン(17.4)、3-メチルペンタン(18.1)、2-メチルヘキサン(19.3)、シクロペンタン(22.6)、シクロヘキサン(25.2)、1-ペンテン(16.0)等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン(28.9)、トルエン(28.5)、m-キシレン(28.7)、p-キシレン(28.3)等の芳香族炭化水素類;ジクロロメタン(27.9)、クロロホルム(27.2)、四塩化炭素(26.9)、1-クロロプロパン(21.8)、2-クロロプロパン(18.1)等のハロゲン化炭化水素類;エチルエーテル(17.1)、プロピルエーテル(20.5)、イソプロピルエーテル(17.7)、ブチルエチルエーテル(20.8)、1,2-ジメトキシエタン(24.6)等のエーテル類;アセトン(23.3)、メチルエチルケトン(24.6)、メチルプロピルケトン(25.1)、ジエチルケトン(25.3)等のケトン類;酢酸メチル(24.8)、酢酸エチル(23.8)、酢酸プロピル(24.3)、酢酸イソプロピル(21.2)、酢酸イソブチル(23.7)、エチルブチレート(24.6)等のエステル類などが挙げられる(かっこ内は20℃での表面張力を示し、単位は[mN/m]である)。これらの中で、脂肪族炭化水素類(ヘキサン、ヘプタン等)は低表面張力でありかつ作業環境性に優れている。また、これらの中でも、アセトン、メチルエチルケトン、1,2-ジメトキシエタン等の親水性有機溶媒を用いることで、上記洗浄工程の有機溶媒と兼用することができる。なお、これらの中でも、更に後述する乾燥工程における乾燥が容易な点で、常圧での沸点が100℃以下のものを用いてもよい。上記の溶媒は単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。 Low surface tension solvents include those having a surface tension of 30 mN/m or less at 20°C. The surface tension may be 25 mN/m or less, or 20 mN/m or less. Examples of low surface tension solvents include pentane (15.5), hexane (18.4), heptane (20.2), octane (21.7), 2-methylpentane (17.4), 3- Aliphatic hydrocarbons such as methylpentane (18.1), 2-methylhexane (19.3), cyclopentane (22.6), cyclohexane (25.2), 1-pentene (16.0); benzene (28.9), toluene (28.5), m-xylene (28.7), p-xylene (28.3) and other aromatic hydrocarbons; dichloromethane (27.9), chloroform (27.2) ), carbon tetrachloride (26.9), 1-chloropropane (21.8), 2-chloropropane (18.1) and other halogenated hydrocarbons; ethyl ether (17.1), propyl ether (20.5 ), isopropyl ether (17.7), butyl ethyl ether (20.8), 1,2-dimethoxyethane (24.6) and other ethers; acetone (23.3), methyl ethyl ketone (24.6), methyl Ketones such as propyl ketone (25.1) and diethyl ketone (25.3); methyl acetate (24.8), ethyl acetate (23.8), propyl acetate (24.3), isopropyl acetate (21.2) ), isobutyl acetate (23.7), ethyl butyrate (24.6), and the like (surface tension at 20° C. is shown in parentheses, and the unit is [mN/m]). Among these, aliphatic hydrocarbons (hexane, heptane, etc.) have low surface tension and are excellent in working environment. Among these, hydrophilic organic solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and 1,2-dimethoxyethane can be used as organic solvents in the washing step. Among these, those having a boiling point of 100° C. or lower under normal pressure may be used because they are easy to dry in the drying step to be described later. The above solvents may be used alone or in combination of two or more.

溶媒置換工程に使用される溶媒の量としては、洗浄後の湿潤ゲル中の溶媒を十分に置換できる量とすることができる。当該量は、湿潤ゲルの容量に対して3~10倍の量とすることができる。 The amount of solvent used in the solvent replacement step can be an amount sufficient to replace the solvent in the wet gel after washing. The amount can be 3 to 10 times the volume of the wet gel.

溶媒置換工程における温度環境は、置換に用いる溶媒の沸点以下の温度とすることができ、例えば、ヘプタンを用いる場合は、30~60℃程度の加温とすることができる。 The temperature environment in the solvent replacement step can be a temperature below the boiling point of the solvent used for replacement.

なお、ゲル中にシリカ粒子が含まれている場合は、上述のとおり溶媒置換工程は必ずしも必須ではない。推察されるメカニズムとしては次のとおりである。すなわち、一般的には乾燥工程における収縮を抑制するため、湿潤ゲルの溶媒を所定の置換用溶媒(低表面張力の溶媒)に置き換えるが、シリカ粒子を含む場合は、シリカ粒子が三次元網目状の骨格の支持体として機能することにより、当該骨格が支持され、乾燥工程におけるゲルの収縮が抑制される。そのため、洗浄に用いた溶媒を置換せずに、ゲルをそのまま乾燥工程に付すことができると考えられる。このように、ゲル中にシリカ粒子が含まれている場合は、洗浄及び溶媒置換工程から乾燥工程の簡略化が可能である。ただし、本実施形態は溶媒置換工程を行うことを何ら排除するものではない。 In addition, when silica particles are contained in the gel, the solvent replacement step is not necessarily essential as described above. The presumed mechanism is as follows. That is, in general, in order to suppress shrinkage in the drying process, the solvent of the wet gel is replaced with a predetermined replacement solvent (low surface tension solvent). By functioning as a support for the skeleton of , the skeleton is supported and shrinkage of the gel during the drying process is suppressed. Therefore, it is considered that the gel can be directly subjected to the drying process without replacing the solvent used for washing. Thus, when silica particles are contained in the gel, it is possible to simplify the drying process from the washing and solvent replacement process. However, this embodiment does not exclude performing the solvent replacement step.

(乾燥工程)
乾燥工程では、上記のとおり洗浄及び(必要に応じ)溶媒置換した湿潤ゲルを乾燥(ベーキング)させる。これにより、最終的にエアロゲルを得ることができる。すなわち、上記ゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥してなるエアロゲルを得ることができる。
(Drying process)
In the drying step, the wet gel that has been washed and (if necessary) solvent-substituted as described above is dried (baked). Thereby, an aerogel can be finally obtained. That is, an airgel can be obtained by drying the wet gel produced from the sol.

乾燥の手法としては特に制限されず、公知の常圧乾燥、超臨界乾燥又は凍結乾燥を用いることができる。これらの中で、低密度のエアロゲルを製造し易いという観点からは、常圧乾燥又は超臨界乾燥を用いることができる。また、低コストで生産可能という観点からは、常圧乾燥を用いることができる。なお、本実施形態において、常圧とは0.1MPa(大気圧)を意味する。 The method of drying is not particularly limited, and known normal pressure drying, supercritical drying or freeze drying can be used. Among these, normal pressure drying or supercritical drying can be used from the viewpoint of easy production of low-density airgel. Moreover, normal pressure drying can be used from the viewpoint of low-cost production. In addition, in this embodiment, normal pressure means 0.1 MPa (atmospheric pressure).

本実施形態のエアロゲルは、洗浄及び(必要に応じ)溶媒置換した湿潤ゲルを、乾燥に用いられる溶媒の臨界点未満の温度にて、大気圧下で乾燥することにより得ることができる。乾燥温度は、置換された溶媒(溶媒置換を行わない場合は洗浄に用いられた溶媒)の種類により異なるが、特に高温での乾燥が溶媒の蒸発速度を速め、ゲルに大きな亀裂を生じさせる場合があるという点に鑑み、20~150℃とすることができる。なお、当該乾燥温度は60~120℃であってもよい。また、乾燥時間は、湿潤ゲルの容量及び乾燥温度により異なるが、4~120時間とすることができる。なお、本実施形態において、生産性を阻害しない範囲内において臨界点未満の圧力をかけて乾燥を早めることも、常圧乾燥に包含されるものとする。 The airgel of the present embodiment can be obtained by drying the washed and (optionally) solvent-substituted wet gel under atmospheric pressure at a temperature below the critical point of the solvent used for drying. The drying temperature depends on the type of solvent replaced (or the solvent used for washing if solvent replacement is not performed), especially if drying at high temperature accelerates the evaporation rate of the solvent and causes large cracks in the gel. In view of the fact that there is a Incidentally, the drying temperature may be 60 to 120°C. Also, the drying time varies depending on the volume of the wet gel and the drying temperature, but can be 4 to 120 hours. In the present embodiment, normal pressure drying also includes accelerating drying by applying a pressure below the critical point within a range that does not hinder productivity.

本実施形態のエアロゲルは、また、洗浄及び(必要に応じ)溶媒置換した湿潤ゲルを、超臨界乾燥することによっても得ることができる。超臨界乾燥は、公知の手法にて行うことができる。超臨界乾燥する方法としては、例えば、湿潤ゲルに含まれる溶媒の臨界点以上の温度及び圧力にて溶媒を除去する方法が挙げられる。あるいは、超臨界乾燥する方法としては、湿潤ゲルを、液化二酸化炭素中に、例えば、20~25℃、5~20MPa程度の条件で浸漬することで、湿潤ゲルに含まれる溶媒の全部又は一部を当該溶媒より臨界点の低い二酸化炭素に置換した後、二酸化炭素を単独で、又は二酸化炭素及び溶媒の混合物を除去する方法が挙げられる。 The airgel of this embodiment can also be obtained by supercritical drying of a washed and (optionally) solvent-exchanged wet gel. Supercritical drying can be performed by a known method. Examples of the supercritical drying method include a method of removing the solvent at a temperature and pressure above the critical point of the solvent contained in the wet gel. Alternatively, as a method of supercritical drying, the wet gel is immersed in liquefied carbon dioxide under conditions of, for example, 20 to 25 ° C. and 5 to 20 MPa, so that all or part of the solvent contained in the wet gel is is replaced with carbon dioxide having a lower critical point than the solvent, and then carbon dioxide alone or a mixture of carbon dioxide and the solvent is removed.

このような常圧乾燥又は超臨界乾燥により得られたエアロゲルは、更に常圧下にて、105~200℃で0.5~2時間程度追加乾燥してもよい。これにより、密度が低く、小さな細孔を有するエアロゲルを更に得易くなる。追加乾燥は、常圧下にて、150~200℃で行ってもよい。 The airgel obtained by such normal pressure drying or supercritical drying may be additionally dried at 105 to 200° C. for about 0.5 to 2 hours under normal pressure. This makes it easier to obtain airgel with low density and small pores. Additional drying may be performed at 150 to 200° C. under normal pressure.

<断熱材>
本実施形態のエアロゲルを備える断熱材は、高断熱性と優れた屈曲性とを有することができる。なお、上記エアロゲルの製造方法により得られるエアロゲルをそのまま(必要に応じ所定の形状に加工し)断熱材とすることができる。
<Insulation material>
A heat insulating material comprising the airgel of the present embodiment can have high heat insulating properties and excellent flexibility. In addition, the airgel obtained by the above airgel manufacturing method can be used as a heat insulating material as it is (processed into a predetermined shape as necessary).

このような利点から、本実施形態のエアロゲル及び支持部材付きエアロゲルは、建築分野、自動車分野、家電製品、半導体分野、産業用設備等における断熱材としての用途等に適用できる。また、本実施形態のエアロゲルは、断熱材としての用途の他に、塗料用添加剤、化粧品、アンチブロッキング剤、触媒担持体等として利用することができる。 From such advantages, the airgel and the airgel with a support member of the present embodiment can be applied to applications such as heat insulating materials in the construction field, the automobile field, home appliances, the semiconductor field, industrial equipment, and the like. Further, the airgel of the present embodiment can be used as an additive for paint, cosmetics, an anti-blocking agent, a catalyst carrier, etc., in addition to being used as a heat insulating material.

<支持部材付きエアロゲル>
本実施形態のエアロゲルは、支持部材に担持されてなるもの(支持部材付きエアロゲル)であってもよい。支持部材付きエアロゲルは、これまで説明したエアロゲルと、当該エアロゲルを担持する支持部材と、を備えるものである。このような支持部材付きエアロゲルであれば、高断熱性と優れた屈曲性とを発現することができる。
<Aerogel with support member>
The airgel of the present embodiment may be one supported by a supporting member (aerogel with a supporting member). The airgel with a support member includes the airgel described above and a support member that supports the airgel. Such an airgel with a support member can exhibit high heat insulation and excellent flexibility.

支持部材としては、例えば、フィルム状支持部材、箔状支持部材等が挙げられる。 Examples of the supporting member include a film-like supporting member and a foil-like supporting member.

フィルム状支持部材は、高分子原料を薄い膜状に成形したものであり、PET、ポリイミド等の有機フィルム、ガラスフィルムなどが挙げられる(金属蒸着フィルムも含む)。 The film-like support member is formed by forming a polymer raw material into a thin film, and examples thereof include organic films such as PET and polyimide, and glass films (including metal-deposited films).

箔状支持部材は、金属原料を薄い膜状に成形したものであり、アルミ箔、銅箔等が挙げられる。 The foil-shaped support member is formed by forming a metal raw material into a thin film, and examples thereof include aluminum foil and copper foil.

支持部材付きエアロゲルは、例えば次のようにして作製することができる。まず、上述のゾル生成工程に従ってゾルを準備する。これを支持部材上にフィルムアプリケーター等を用いて塗布した後、又はこれに支持部材を含浸させた後、上述の湿潤ゲル生成工程に従って、フィルム状支持部材に担持された湿潤ゲルを得る。そして、支持部材に担持された湿潤ゲルを、上述の洗浄及び溶媒置換工程に従って洗浄及び(必要に応じ)溶媒置換を行い、更に上述の乾燥工程に従って乾燥することにより、支持部材付きエアロゲルを得ることができる。 An airgel with a support member can be produced, for example, as follows. First, a sol is prepared according to the sol generation process described above. After applying this to the support member using a film applicator or the like, or after impregnating the support member with this, according to the above-described wet gel production step, a wet gel carried on the film-like support member is obtained. Then, the wet gel supported by the support member is washed and (if necessary) solvent-substituted according to the above-described washing and solvent-substitution steps, and further dried according to the above-described drying step to obtain an airgel with a support member. can be done.

フィルム状支持部材又は箔状支持部材上に形成したエアロゲルの厚みは1~200μmとすることができるが、10~100μmであっても、又は30~80μmであってもよい。1μm以上とすることで良好な断熱性を得易くなり、また、200μm以下とすることにより柔軟性を得易くなる。 The thickness of the airgel formed on the film-like support member or foil-like support member can be 1-200 μm, but it may be 10-100 μm or 30-80 μm. A thickness of 1 μm or more makes it easy to obtain good heat insulation, and a thickness of 200 μm or less makes it easy to obtain flexibility.

<梱包体>
本実施形態のエアロゲル入り梱包体は、エアロゲルと、当該エアロゲルを減圧下にて密封してなる包装体と、を備える。すなわち、本実施形態のエアロゲル入り梱包体は、エアロゲルが減圧状態で包装体内に密封されてなる梱包体であるということもできる。
<Package>
The airgel-containing package of the present embodiment includes an airgel and a package formed by sealing the airgel under reduced pressure. That is, it can be said that the airgel-containing package of the present embodiment is a package in which the airgel is sealed in the package under reduced pressure.

エアロゲルに含まれる水分量は、真空下でのアウトガス量を減らすという点から、10×1015[個/cm]以下であるが、7×1015[個/cm]以下であることが好ましく、4×1015[個/cm]以下であることがより好ましい。水分量[個/cm]は、昇温脱離ガス分析法を用いて下記の条件にて測定された、エアロゲルからのガス脱離強度[A・sec]から算出することができる。
エアロゲルサイズ:9mm×8mm×40μm(厚み)
測定初期圧力:3.0×10-7Pa
測定時間:45分間
測定温度:0~8分は45℃とし、45℃から昇温速度:5℃/分にて80℃とし、45分まで80℃を維持。
The amount of water contained in the airgel is 10×10 15 [pieces/cm 2 ] or less from the viewpoint of reducing the amount of outgassing under vacuum, but it is preferable that it is 7×10 15 [pieces/cm 2 ] or less. It is preferably 4×10 15 [pieces/cm 2 ] or less. The water content [number/cm 2 ] can be calculated from the gas desorption strength [A·sec] from the airgel measured under the following conditions using thermal desorption spectrometry.
Airgel size: 9 mm × 8 mm × 40 μm (thickness)
Measurement initial pressure: 3.0 × 10 -7 Pa
Measurement time: 45 minutes Measurement temperature: 45°C from 0 to 8 minutes, temperature rising rate from 45°C: 80°C at 5°C/min, and maintained at 80°C until 45 minutes.

包装体としては、エアロゲルによる吸湿を十分に抑制する観点から、水蒸気の透過率が十分に抑制された防湿性を有するものであることが好ましい。包装体の水蒸気の透過率は、好ましくは15g/m/24時間以下であり、より好ましくは10g/m/24時間以下であり、更に好ましくは2g/m/24時間以下である。水蒸気の透過率が15g/m/24時間を超えると、エアロゲルへ水分が吸着し、真空下で当該エアロゲルを使用した際の断熱性能が悪化してしまう場合がある。 From the viewpoint of sufficiently suppressing moisture absorption by the airgel, the packaging body preferably has moisture resistance with sufficiently suppressed water vapor permeability. The moisture vapor permeability of the package is preferably 15 g/m 2 /24 hours or less, more preferably 10 g/m 2 /24 hours or less, and still more preferably 2 g/m 2 /24 hours or less. When the water vapor transmission rate exceeds 15 g/m 2 /24 hours, water is adsorbed to the airgel, and the heat insulating performance may deteriorate when the airgel is used under vacuum.

包装体は、アルミニウム層を有する樹脂フィルムから形成されるものであることが好ましい。包装体の具体例としては、アルミニウムコーティングされたプラスチック製の袋などが挙げられる。包装体が、アルミニウムコーティングを有することにより、包装体の水蒸気の透過率を低くすることができる。なお、包装体を後述するヒートシールで封止する場合、包装体の外装の素材は、熱により溶着できるものが好ましい。このような素材としては、例えば、ポリエチレン、ポリエステル、塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチックが挙げられる。これらの条件を満たす包装体の構造としては、例えば、ポリエステル層/AL(アルミニウム)層/PE(ポリエチレン)層が順次積層された、3層からなるフィルム状のものが好ましく、PET(ポリエチレンテレフタレート)層/SPE(サンドポリエチレン)層/AL(アルミニウム)層/SPE層/PE(ポリエチレン)層が順次積層された、5層からなるフィルム状のものがより好ましい。 The package is preferably formed from a resin film having an aluminum layer. A specific example of the package includes an aluminum-coated plastic bag. By providing the package with an aluminum coating, the water vapor transmission rate of the package can be reduced. When the package is to be heat-sealed, which will be described later, the material of the exterior of the package is preferably one that can be welded by heat. Examples of such materials include plastics such as polyethylene, polyester, vinyl chloride, and polyethylene terephthalate. As the structure of the package that satisfies these conditions, for example, a three-layered film-like structure in which a polyester layer/AL (aluminum) layer/PE (polyethylene) layer are sequentially laminated is preferable, and PET (polyethylene terephthalate) is preferred. It is more preferable to have a five-layer film-like structure in which a layer/SPE (sand polyethylene) layer/AL (aluminum) layer/SPE layer/PE (polyethylene) layer are sequentially laminated.

エアロゲルを包装体内に収容して密封する際に、包装体内の気体を吸引し、包装体内の気体を極力少なくするために、包装体は、柔軟性のある材質で、かつ袋状であることが好ましい。包装体内の気体を少なくすることにより、エアロゲルの吸湿を更に抑制することができる。また、包装体は、優れた柔軟性を有する程度の厚さを有することが好ましい。ここでいう柔軟性とは、エアロゲルの構造に応じて、柔軟に変形できる程度の軟らかさをいう。このような柔軟性を有することによって、複雑な構造を有するエアロゲルに柔軟に対応することが可能になり、包装体内に残留する空気量を十分に少なくすることが可能になる。また、包装体が袋状であると、エアロゲルを容易に取り出すことができる。包装体の大きさはエアロゲル全体を包むことができる大きさを有するものであれば制限されない。 When the airgel is housed in the package and sealed, the package should be made of a flexible material and have a bag shape in order to suck the gas in the package and reduce the gas in the package as much as possible. preferable. Moisture absorption of the airgel can be further suppressed by reducing the amount of gas in the package. Moreover, it is preferable that the package has a thickness sufficient to have excellent flexibility. The flexibility referred to here means the degree of softness that can be flexibly deformed according to the structure of the airgel. By having such flexibility, it becomes possible to flexibly deal with airgel having a complicated structure, and it becomes possible to sufficiently reduce the amount of air remaining in the package. Moreover, airgel can be easily taken out as a package is a bag shape. The size of the package is not limited as long as it is large enough to wrap the entire airgel.

ただし、包装体は必ずしも袋状である必要はない。すなわち、エアロゲルを二枚の包装体で挟み込み、包装体端部をヒートシールしてエアロゲルを収容してもよく、あるいは、エアロゲルを挟み込むように一枚の包装体を半分に折り、包装体端部をヒートシールしてエアロゲルを収容してもよい。 However, the packaging does not necessarily have to be bag-like. That is, the airgel may be sandwiched between two packages and the ends of the package may be heat-sealed to accommodate the airgel, or one package may be folded in half so as to sandwich the airgel, and the ends of the package may be heat sealed to contain the airgel.

梱包体内の気体体積は、水や水蒸気などの水分による影響を低減する観点から、少ないほうが好ましい。梱包体内における気体体積は、梱包体の全容積の30体積%以下であることが好ましく、20体積%以下であることがより好ましく、10体積%以下であることがさらに好ましく、5体積%以下であることがもっとも好ましい。 From the viewpoint of reducing the influence of moisture such as water and steam, the smaller the gas volume in the package, the better. The gas volume in the package is preferably 30% by volume or less of the total volume of the package, more preferably 20% by volume or less, even more preferably 10% by volume or less, and 5% by volume or less. It is most preferable to have

本実施形態の梱包体の好ましい一態様としては、支持部材に担持されてなりかつ水分量が10×1015[個/cm]以下であるエアロゲルが、アルミニウムコーティング層を有する袋状の包装体内に、真空引きをした後に開口をヒートシールして封止されてなる態様が挙げられる。これにより、断熱性及び取り扱い性に優れ、アウトガスが発生し難い支持部材付きエアロゲルを、長期間吸湿を抑制して保管することができる。 As a preferred aspect of the package of the present embodiment, the airgel supported by the support member and having a water content of 10×10 15 [pieces/cm 2 ] or less is contained in a bag-shaped package having an aluminum coating layer. Another example is an embodiment in which the opening is heat-sealed after evacuation. As a result, the airgel with a support member, which is excellent in heat insulation and handleability and hardly generates outgas, can be stored for a long period of time while suppressing moisture absorption.

<梱包体の製造方法>
本実施形態のエアロゲル入り梱包体は、例えば以下の方法により製造することができる。すなわち、本実施形態のエアロゲル入り梱包体の製造方法は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、該加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種と、場合によりシリカ粒子と、を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルを乾燥し、水分量が10×1015[個/cm]以下であるエアロゲルを得る乾燥工程と、エアロゲルを、包装体を用いて減圧下にて密封する密封工程と、を備えることができる。
<Manufacturing method of package>
The airgel-containing package of the present embodiment can be produced, for example, by the following method. That is, the method for producing an airgel-containing package of the present embodiment includes a silicon compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and a hydrolysis product of the silicon compound having the hydrolyzable functional group Dry a wet gel that is a condensate of a sol containing at least one selected from the group consisting of and optionally silica particles to obtain an airgel having a water content of 10 × 10 15 [pieces/cm 2 ] or less A drying step of obtaining and a sealing step of sealing the airgel under reduced pressure using a package can be provided.

(乾燥工程)
本工程により、水分量が十分に低減されたエアロゲルを得る。温度や時間は制限されないが、より高い温度でより長い時間処理することで、水分量をより低減することができる。乾燥工程の詳細は、エアロゲルの製造方法の項に記載のとおりである。
(Drying process)
Through this step, an airgel with a sufficiently reduced water content is obtained. The temperature and time are not limited, but the water content can be further reduced by treating at a higher temperature for a longer time. The details of the drying process are as described in the section on the airgel production method.

(密封工程)
本工程により、乾燥工程により得られたエアロゲルに水分等が再吸着しないよう、エアロゲルを包装体内に密封する。本工程は、より具体的には、エアロゲルを包装体内部に収容する工程と、エアロゲルを収容した包装体の開口を減圧下にて封止して、エアロゲル入り梱包体を得る封止工程と、を有することができる。
(Sealing process)
In this step, the airgel is sealed in the package so that the airgel obtained in the drying step does not re-adsorb water or the like. More specifically, this step includes a step of accommodating the airgel inside the package, a sealing step of sealing the opening of the package containing the airgel under reduced pressure to obtain an airgel-containing package, can have

包装体(梱包体)内を減圧する方法としては、例えば真空ポンプなどを用いて真空引きをし、包装体内の水分を含む気体を除去する方法が挙げられる。この際、真空引きの条件は特に限定されるものではなく、梱包体内の気体体積が上記の所望の範囲内になるように設定すればよい。 As a method for depressurizing the inside of the package (package), for example, a method of vacuuming using a vacuum pump or the like to remove gas containing moisture in the package can be mentioned. At this time, the vacuum drawing condition is not particularly limited, and may be set so that the gas volume in the package is within the above desired range.

包装体の開口は、例えばヒートシールによって封止することができる。なお、ヒートシールとは、包装体の一部に、熱と圧力を印加することによって包装体の開口を封止することを言う。 The opening of the package can be sealed, for example by heat sealing. Heat sealing means sealing the opening of the package by applying heat and pressure to a part of the package.

次に、下記の実施例により本開示を更に詳しく説明するが、これらの実施例は本開示を制限するものではない。 The present disclosure will now be described in more detail with the following examples, which are not intended to limit the disclosure.

(合成例)
撹拌機、温度計及びジムロート冷却管を備えた1リットルの3つ口フラスコにて、ヒドロキシ末端ジメチルポリシロキサン「XC96-723」(モメンティブ社製、製品名)を100.0質量部、メチルトリメトキシシランを181.3質量部及びt-ブチルアミンを0.50質量部混合し、30℃で5時間反応させた。その後、この反応液を、1.3kPaの減圧下、140℃で2時間加熱し、揮発分を除去することで、上記一般式(B)で表される両末端2官能アルコキシ変性ポリシロキサン化合物(ポリシロキサン化合物A)を得た。
(Synthesis example)
In a 1-liter three-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer and a Dimroth condenser, 100.0 parts by mass of hydroxy-terminated dimethylpolysiloxane "XC96-723" (manufactured by Momentive, product name), methyltrimethoxy 181.3 parts by mass of silane and 0.50 parts by mass of t-butylamine were mixed and reacted at 30° C. for 5 hours. Thereafter, the reaction solution is heated at 140° C. for 2 hours under a reduced pressure of 1.3 kPa to remove volatile matter, thereby obtaining a bifunctional alkoxy-modified polysiloxane compound ( A polysiloxane compound A) was obtained.

[エアロゲルの作製]
シリカ粒子含有原料としてPL-2L(扶桑化学工業株式会社製、製品名、平均一次粒子径:20nm、固形分:20質量%)を100.0質量部、水を100.0質量部、酸触媒として酢酸を0.10質量部、イオン性界面活性剤としてヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド(和光純薬工業株式会社製、以下「CTAB」と略記)を20.0質量部及び熱加水分解性化合物として尿素を120.0質量部混合し、これにシリコン化合物としてメチルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、以下「MTMS」と略記)を60.0質量部及びジメトキシジメチルシラン(東京化成工業株式会社製、以下「DMDMS」と略記)を20.0質量部、並びにポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Aを20.0質量部加え、25℃で1時間反応させた。その後、80℃で15分間ゾルゲル反応させてゾル塗液を得た。
[Preparation of airgel]
PL-2L as a raw material containing silica particles (manufactured by Fuso Chemical Industry Co., Ltd., product name, average primary particle size: 20 nm, solid content: 20% by mass) 100.0 parts by mass, water 100.0 parts by mass, acid catalyst 0.10 parts by weight of acetic acid as an ionic surfactant (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., hereinafter abbreviated as "CTAB") 20.0 parts by weight of urea as a thermohydrolyzable compound 120.0 parts by mass of is mixed, and 60.0 parts by mass of methyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., hereinafter abbreviated as “MTMS”) as a silicon compound and dimethoxydimethylsilane (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. , hereinafter abbreviated as "DMDMS") and 20.0 parts by mass of polysiloxane compound A as a polysiloxane compound were added and reacted at 25°C for 1 hour. After that, a sol-gel reaction was carried out at 80° C. for 15 minutes to obtain a sol coating liquid.

(実施例1)
上記ゾル塗液を、基材である(縦)1500mm×(横)1000mm×(厚)12μmの両面アルミニウム蒸着PETフィルム(日立エーアイシー株式会社製、製品名:VM-PET)に、ゲル化後の厚みが40μmとなるようにフィルムアプリケーター(テスター産業株式会社製、製品名:PI-1210)を用いて塗布し、90℃で1.5分乾燥して、支持部材上でゾル塗液をゲル化した。その後、ゾル塗液のゲル化物が形成された支持部材を密閉容器に移し、60℃で3時間熟成し、支持部材上に湿潤ゲルを得た。
(Example 1)
The above sol coating liquid is applied to a base material (vertical) 1500 mm × (horizontal) 1000 mm × (thickness) 12 μm double-sided aluminum vapor deposition PET film (manufactured by Hitachi AIC Co., Ltd., product name: VM-PET). was applied using a film applicator (manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd., product name: PI-1210) so that the thickness of the sol was 40 μm, dried at 90 ° C. for 1.5 minutes, and the sol coating liquid was gelled on the support member. turned into After that, the support member on which the gelled product of the sol coating liquid was formed was transferred to a closed container and aged at 60° C. for 3 hours to obtain a wet gel on the support member.

熟成後、湿潤ゲルが形成された支持部材を水100mLに浸漬し、1分間かけて湿潤ゲルの洗浄を行った。次に、メタノール100mLに浸漬し、1分間かけて溶媒置換を行った。この溶媒置換操作を、新しいメタノールに交換しながら2回行った。支持部材上で洗浄及び溶媒置換された湿潤ゲルを、常圧下にて、120℃で1分間乾燥させた後、120℃に加熱した乾燥機(エスペック株式会社製、製品名:パーフェクトオーブンSPHH-301型)で24時間ベーキングさせ、上記一般式(3)、(4)及び(5)で表される構造を有する、支持部材付きのエアロゲルを得た。 After aging, the supporting member on which the wet gel was formed was immersed in 100 mL of water to wash the wet gel for 1 minute. Next, it was immersed in 100 mL of methanol to replace the solvent for 1 minute. This solvent replacement operation was performed twice while replacing with new methanol. After drying the wet gel washed and solvent-substituted on the support member at 120° C. for 1 minute under normal pressure, a dryer heated to 120° C. (manufactured by Espec Co., Ltd., product name: Perfect Oven SPHH-301 mold) for 24 hours to obtain an airgel with a support member having a structure represented by the general formulas (3), (4) and (5).

次に、得られた支持部材付きのエアロゲルを、外層側からPET(ポリエチレンテレフタレート)層、SPE(サンドポリエチレン)層、AL(アルミニウム)層、SPE層、及びPE(ポリエチレン)層が順次積層された複合フィルム(厚さ:0.14mm、透湿度:0.1~0.29g/30日間=0.01~0.03g/m/24時間(計算値))から形成された袋状の包装体の中に収容した。そして、減圧シーラー(富士インパルス株式会社製)を用いて包装体の内部を真空引きした後に、包装体の開口をヒートシールにより封止した。これにより、エアロゲル入り梱包体(支持部材付きエアロゲル入り梱包体)を得た。 Next, a PET (polyethylene terephthalate) layer, an SPE (sand polyethylene) layer, an AL (aluminum) layer, an SPE layer, and a PE (polyethylene) layer were sequentially laminated from the outer layer side of the obtained airgel with a support member. A bag-shaped package formed from a composite film (thickness: 0.14 mm, moisture permeability: 0.1 to 0.29 g/30 days = 0.01 to 0.03 g/m 2 /24 hours (calculated value)) housed in the body. After the inside of the package was evacuated using a vacuum sealer (manufactured by Fuji Impulse Co., Ltd.), the opening of the package was sealed by heat sealing. Thus, an airgel-containing package (an airgel-containing package with a supporting member) was obtained.

(実施例2)
湿潤ゲルを、常圧下にて、120℃で1分間乾燥させた後、120℃に加熱した乾燥機で48時間ベーキングさせたこと以外は、実施例1と同様にしてエアロゲル入り梱包体を得た。
(Example 2)
An airgel-containing package was obtained in the same manner as in Example 1 except that the wet gel was dried at 120 ° C. for 1 minute under normal pressure and then baked for 48 hours in a dryer heated to 120 ° C. .

(実施例3)
湿潤ゲルを、常圧下にて、120℃で1分間乾燥させた後、120℃に加熱した乾燥機で96時間ベーキングさせたこと以外は、実施例1と同様にしてエアロゲル入り梱包体を得た。
(Example 3)
An airgel-containing package was obtained in the same manner as in Example 1 except that the wet gel was dried at 120 ° C. for 1 minute under normal pressure and then baked for 96 hours in a dryer heated to 120 ° C. .

(比較例1)
湿潤ゲルを、常圧下にて、120℃で1分間乾燥させた後、ベーキングを行わなかったこと以外は、実施例1と同様にしてエアロゲル入り梱包体を得た。
(Comparative example 1)
An airgel-containing package was obtained in the same manner as in Example 1, except that the wet gel was dried at 120° C. for 1 minute under normal pressure and then not baked.

(比較例2)
実施例1と同様にして支持部材付きのエアロゲルを得た。ただし、得られたエアロゲルを包装体を用いて梱包せず、大気雰囲気下に置いた。
(Comparative example 2)
An airgel with a support member was obtained in the same manner as in Example 1. However, the obtained airgel was not packed using a packing material, and was left in the atmosphere.

各実施例及び比較例における、乾燥方法及び保管方法を表1にまとめて示す。 Table 1 summarizes the drying method and storage method in each example and comparative example.

Figure 0007119292000012
Figure 0007119292000012

[評価]
(1)放出水分量測定の準備
各実施例及び比較例で得られた梱包体、並びに支持部材付きエアロゲルを所定期間保管した。保管環境は室温とした。なお、保管日数が0日間とは、梱包体作製後ただちに評価を行ったことを意味する。所定期間保管後の梱包体内から、支持部材付きエアロゲルを取り出し、これを、(縦)9mm×(横)8mmのサイズに加工した。次に、加工した支持部材付きエアロゲルを、(縦)10mm×(横)10mm×(厚さ)0.24mmのシリコンチップ上に、カプトンテープを用いて固定し、測定サンプルを得た。なお、大気雰囲気下で保管した支持部材付きエアロゲルについても同様の作業を行い、測定サンプルを得た。
[evaluation]
(1) Preparation for Measurement of Released Moisture Amount The packages and the airgels with support members obtained in the respective Examples and Comparative Examples were stored for a predetermined period of time. The storage environment was room temperature. In addition, the storage period of 0 days means that the evaluation was performed immediately after the package was produced. The airgel with a support member was taken out from the package after being stored for a predetermined period of time, and processed into a size of 9 mm (vertical)×8 mm (horizontal). Next, the processed airgel with a support member was fixed on a silicon chip of (vertical) 10 mm × (horizontal) 10 mm × (thickness) 0.24 mm using Kapton tape to obtain a measurement sample. The same operation was performed on the airgel with a supporting member stored in the air atmosphere to obtain a measurement sample.

(2)放出水分量の測定
保管日数が0日間及び/又は4日間における測定サンプルの放出水分量を、昇温脱離ガス分析装置(電子科学株式会社製、EMD-WA1000S)を用いて測定した。測定方法は、測定室に測定サンプルを投入してから、測定室内の圧力が3.0×10-7Paになるまで真空排気を行い、圧力が3.0×10-7Pa時点を0分として、そこから45分間の放出水分の脱離強度[A・sec]を測定した。その際の温度条件は、0~8分間は45℃とし、そこから1分間に5℃ずつ昇温させ80℃とし、45分まで80℃を維持した。そして、得られた各時間での脱離強度[A・sec]を0分から45分まで足し合わせたものを、測定サンプルの放出水分量[個/cm]とした。
すなわち、放出水分量[個/cm]は、昇温脱離ガス分析法を用いて下記の条件にて測定された、サンプルからのガス脱離強度[A・sec]から算出した。
サンプルサイズ:9mm×8mm×40μm(厚み)
測定初期圧力:3.0×10-7Pa
測定時間:45分間
測定温度:0~8分は45℃とし、45℃から昇温速度:5℃/分にて80℃とし、45分まで80℃を維持。
(2) Measurement of Released Moisture Amount The amount of released moisture of the measurement sample stored for 0 days and/or 4 days was measured using a thermal desorption gas analyzer (manufactured by Denshi Kagaku Co., Ltd., EMD-WA1000S). . In the measurement method, after the measurement sample is put into the measurement chamber, the pressure inside the measurement chamber is evacuated to 3.0 × 10 -7 Pa, and the pressure is 3.0 × 10 -7 Pa at 0 minutes. As a result, the desorption strength [A·sec] of released water for 45 minutes was measured. The temperature conditions at that time were 45° C. for 0 to 8 minutes, then increased by 5° C. per minute to 80° C., and maintained at 80° C. until 45 minutes. Then, the desorption strength [A·sec] obtained at each time was added up from 0 to 45 minutes, and this was defined as the released water content [pieces/cm 2 ] of the measurement sample.
That is, the amount of released water [number/cm 2 ] was calculated from the gas desorption strength [A·sec] from the sample measured under the following conditions using the thermal desorption spectrometry method.
Sample size: 9 mm x 8 mm x 40 µm (thickness)
Measurement initial pressure: 3.0 × 10 -7 Pa
Measurement time: 45 minutes Measurement temperature: 45°C from 0 to 8 minutes, temperature rising rate from 45°C: 80°C at 5°C/min, and maintained at 80°C until 45 minutes.

Figure 0007119292000013
Figure 0007119292000013

表2から、実施例の支持部材付きエアロゲルの放出水分量は10×1015[個/cm]以下であることがわかる。さらに、4日間保管した後も放出水分量の増加がほとんどないことがわかる。このことから、湿潤ゲルに対する十分なベーキングを行いエアロゲルを得、さらに得られたエアロゲルを包装体内に減圧下にて密封して保管することで、真空下での使用にも耐えうるエアロゲルが得られることを確認した。 From Table 2, it can be seen that the amount of water released from the airgels with support members of Examples is 10×10 15 [pieces/cm 2 ] or less. Furthermore, it can be seen that there is almost no increase in the amount of released water even after storage for 4 days. Therefore, by sufficiently baking the wet gel to obtain an airgel, and then storing the obtained airgel in a sealed package under reduced pressure, an airgel that can withstand use under vacuum can be obtained. It was confirmed.

一方、比較例1では、放出水分量が非常に多かった。このことから、湿潤ゲルに対し十分にベーキングすることで、水分が除去されることが確認できる。 On the other hand, in Comparative Example 1, the amount of released water was very large. From this, it can be confirmed that the moisture is removed by sufficiently baking the wet gel.

比較例2では、実施例2と比較して放出水分量が増えていた。このことから、ベーキングして得られたエアロゲルを包装体内に減圧下にて密封することで、保管中の吸湿を防ぐことが確認できる。 In Comparative Example 2, the amount of released water increased compared to Example 2. From this, it can be confirmed that the airgel obtained by baking is sealed in a package under reduced pressure to prevent moisture absorption during storage.

1…エアロゲル粒子、2…シリカ粒子、3…細孔、10…エアロゲル、L…外接長方形。 1 airgel particles, 2 silica particles, 3 pores, 10 airgel, L circumscribing rectangle.

Claims (8)

エアロゲル成分を含有し、かつ水分量が10×1015[個/cm]以下であるエアロゲルと、
該エアロゲルを減圧下にて密封してなる包装体と、
を備え、前記エアロゲルがシリカエアロゲルである、エアロゲル入り梱包体。
an airgel containing an airgel component and having a water content of 10×10 15 [pieces/cm 2 ] or less;
A package formed by sealing the airgel under reduced pressure;
A package containing an airgel, wherein the airgel is silica airgel .
前記エアロゲルが支持部材に担持されてなる、請求項1に記載の梱包体。 The package according to claim 1, wherein the airgel is supported by a support member. 前記包装体が、アルミニウム層を有する樹脂フィルムから形成される、請求項1又は2に記載の梱包体。 The package according to claim 1 or 2, wherein the package is formed from a resin film having an aluminum layer. 前記エアロゲルが、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、該加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種、を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物である、請求項1~3のいずれか一項に記載の梱包体。 The airgel is a silicon compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and at least one selected from the group consisting of a hydrolysis product of the silicon compound having the hydrolyzable functional group. The package according to any one of claims 1 to 3, which is a dried wet gel that is a condensate of the sol contained. 前記エアロゲルがさらにシリカ粒子を含有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の梱包体。 The package according to any one of claims 1 to 4, wherein the airgel further contains silica particles. 前記シリカ粒子の平均一次粒子径が1~500nmである、請求項5に記載の梱包体。 The package according to claim 5, wherein the silica particles have an average primary particle size of 1 to 500 nm. 加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、該加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種、を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルを乾燥し、水分量が10×1015[個/cm]以下であるエアロゲルを得る工程と、
該エアロゲルを、包装体を用いて減圧下にて密封する工程と、
を備え、前記エアロゲルがシリカエアロゲルである、エアロゲル入り梱包体の製造方法。
A sol containing at least one selected from the group consisting of a silicon compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group and a hydrolysis product of the silicon compound having the hydrolyzable functional group. a step of drying the wet gel, which is a condensate, to obtain an airgel having a moisture content of 10×10 15 [pieces/cm 2 ] or less;
A step of sealing the airgel under reduced pressure using a packaging body;
A method for producing an airgel-containing package, wherein the airgel is silica airgel .
前記密封がヒートシールによりなされる、請求項7に記載の製造方法。 8. The manufacturing method according to claim 7, wherein said sealing is by heat sealing.
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