KR100869384B1 - Translucent aerogel monolith insulating materials having improved durability and overlap glasses prepared thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 강도, 내구성, 내후성 및 내크랙성이 개선된 에어로겔 투광성 단열재 및 이로 제조된 복층유리에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 고분자와의 복합화에 의해 강도, 내구성, 내후성 및 내크랙성이 개선된 유,무기 하이브리드 에어로겔 모노리스 투광성 단열재 및 이로 제조된 복층유리에 관한 것이다. The present invention relates to an airgel-translucent insulating material and a multilayer glass manufactured therefrom, which have improved strength, durability, weather resistance and crack resistance, and more specifically, strength, durability, weather resistance and crack resistance are improved by complexing with a polymer. The present invention relates to an organic and inorganic hybrid airgel monolith transparent insulating material and a multilayer glass prepared therefrom.
에어로겔은 기공율이 90% 이상이고, 비표면적이 수백 내지 1500 m2/g 정도인 투명한 극저밀도의 첨단소재이다. 이러한 다공성 에어로겔은 극저유전체, 촉매, 전극소재, 방음재, 단열재, 완충재등의 분야에 응용이 가능하며, 특히 실리카 에어로겔은 높은 투광성과 낮은 열전도도 특성을 갖기 때문에 투광성 단열재로의 높은 잠재력을 갖고 있을 뿐만 아니라, 건축용 단열패널, 단열창, 냉장고, 자동차, 항공기 등에 사용될 수 있는 매우 효율적인 초단열재이다. Airgel is a transparent ultra-low density material having a porosity of 90% or more and a specific surface area of several hundred to 1500 m 2 / g. Such porous airgel can be applied to the fields of ultra low dielectric, catalyst, electrode material, soundproof material, heat insulating material, buffer material, and the like. Especially, silica airgel has high light transmittance and low thermal conductivity, so it has high potential as a light transmissive heat insulating material. Rather, it is a very efficient super insulation material that can be used for building insulation panels, insulation windows, refrigerators, automobiles, aircraft, and the like.
특히, 에어로겔 모노리스는 유리에 비하여 단열성이 매우 우수(유리 열전도도 ~ 1000 mW/mk >> 에어로겔 모노리스 10~15 mW/mk)한 재료로서 종래 강도가 개선된 에어로겔 모노리스를 이용한 투광성 단열창은 “Development of windows based on highly insulating aerogel glazings," Journal of Non-Crystalline Solids 350 (2004) 351-357, Solar Energy Vol. 63, No. 4, pp. 259-267, 1998에 개시되어 있다. In particular, aerogel monolith is a material with excellent heat insulation compared to glass (glass thermal conductivity ~ 1000 mW / mk >> aerogel monolith 10-15 mW / mk). of windows based on highly insulating aerogel glazings, "Journal of Non-Crystalline Solids 350 (2004) 351-357, Solar Energy Vol. 63, No. 4, pp. 259-267, 1998.
그러나, 에어로겔 모노리스는 이러한 우수한 단열특성에도 불구하고 매우 약한 기계적 강도 및 내구성으로 인하여 매우 약한 충격에 의해서도 쉽게 깨지므로 현재까지 에어로겔을 그 자체로 단열재로 사용하기는 어려운 것으로 알려져 있다. 따라서, 최근까지 에어로겔은 섬유와 함께 복합체로 형성하여 가요성 시이트 형상, 폴리우레탄(PU) 폼(foam)과의 복합체를 형성 또는 입자/비드 형태로 제조하여 단열재로 응용하는 시도가 행하여져 왔다. However, since airgel monolith is easily broken by very weak impact due to very weak mechanical strength and durability, it is known that it is difficult to use airgel as a heat insulating material by itself. Thus, until recently, aerogels have been formed into composites with fibers to form flexible sheet-like, composites with polyurethane (PU) foams, or to produce particles / beads and to apply them as thermal insulators.
그러나, 이러한 시도에 의해 에어로겔의 취약한 강도는 보강되지만 입자화 또는 복합화 과정에서 에어로겔의 단열성 및 투광성이 손상된다. 예를들어, 에어로겔을 입자화하면 에어로겔 입자간의 공극에 존재하는 공기(~25mW/mk) 로 인하여 에어로겔의 단열성능이 저하된다. 섬유와의 복합체는 에어로겔에 비하여 단열성능이 저조한 섬유가 에어로겔을 일부 대체하므로 인하여 단열성능이 저하되고 투광성이 손실된다. However, these attempts reinforce the fragile strength of the aerogels but impair the adiabatic and translucent properties of the aerogels during granulation or compounding. For example, when the airgel is granulated, the adiabatic performance of the airgel is deteriorated due to the air (˜25 mW / mk) present in the voids between the airgel particles. In the composite with the fiber, the thermally inferior performance is lowered and the light transmittance is lost because the fiber having a lower thermal insulation performance than the airgel partially replaces the airgel.
또한, 에어로겔 입자가 충진된 단열창등은 지속적인 외부기온 변화 및 태양빛, 구체적으로 자외선등에 장기간 노출시, 팽창과 수축의 반복으로 인한 열 스트레스(thermal stress) 및 노화(aging)로 인하여 에어로겔 입자에 크랙(crack)이 발생한다. 이러한 장기간에 걸쳐 형성되는 에어로겔 입자의 크랙으로 인하여 투광성이 손실될 뿐만 아니라, 입자 크기 변화 및 입자의 충진율 변화로 인하여 공기대류층이 형성되어 단열특성이 현저하게 저하된다. In addition, the insulation window filled with the airgel particles is applied to the airgel particles due to thermal stress and aging due to repeated expansion and contraction after long-term exposure to external temperature changes and sunlight, in particular ultraviolet rays. Cracks occur. Not only the light transmittance is lost due to the cracks of the airgel particles formed over such a long period of time, but also the air convection layer is formed due to the change in particle size and the filling rate of the particles.
구체적으로 Journal of Non-Crystalline Solids 344 (2004) 22.25는 실리카 에어로겔이 유리나 고밀도 실리카(dense silica)와 같이 온도 및/또는 습도에 따라 크랙 성장 성질이 달라지는 바에 대하여 개시하고 있다. 예를들어, 에어로겔에 동일한 열 스트레스를 가하는 경우에, 크랙의 성장속도는 상온과 100℃에서 10배이상 차이가 나는 것으로 보고되어 있다. 또한, 에어로겔에 동일한 열 스트레스를 가하는 경우에, 크랙의 성장속도는 5% RH와 50% RH 습도조건에서 300배 이상 차이나는 것으로 보고되어 있다. Specifically, Journal of Non-Crystalline Solids 344 (2004) 22.25 discloses that silica aerogels have different crack growth properties depending on temperature and / or humidity, such as glass or dense silica. For example, when the same heat stress is applied to an aerogel, the growth rate of cracks is reported to be more than 10 times different at room temperature and 100 ° C. In addition, when the same heat stress is applied to the airgel, the growth rate of cracks is reported to be more than 300 times different at 5% RH and 50% RH humidity conditions.
따라서, 에어로겔이 사용된 건축용 단열재등은 온도 및/또는 습도변화가 큰 기후에 장기간 노출시 에어로겔에 미세한 크랙이 형성되며 일단 크랙이 형성된 후에는 더 미세한 스트레스에 의해서도 크랙 성장이 현저하게 진행되어 투광성 및 단열성이 저하된다. Therefore, in the case of building insulation using aerogels, fine cracks are formed on the aerogels after prolonged exposure to climates with large temperature and / or humidity changes, and once the cracks are formed, crack growth proceeds remarkably due to finer stresses. Insulation property is reduced.
이러한 문제로 인하여 장기간동안 자연환경에 노출되는 경우에도 우수한 강도, 내후성, 내구성, 내크랙성등을 나타낼 뿐만 아니라, 에어로겔의 특성인 우수한 단열성 및 투광성이 유지되는 에어로겔이 요구된다.Due to these problems, there is a need for an airgel that exhibits excellent strength, weather resistance, durability, crack resistance, etc., even when exposed to the natural environment for a long time, as well as excellent thermal insulation and light transmittance, which are characteristics of the airgel.
이에, 본 발명의 목적은 강도, 내구성, 내후성, 내크랙성, 투광성 및 단열성이 우수한 에어로겔 모노리스 투광성 단열재를 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide an airgel monolith transparent heat insulating material excellent in strength, durability, weather resistance, crack resistance, light transmittance, and heat insulating property.
본 발명의 다른 목적은 고분자와 복합화되어 우수한 강도, 내구성, 내후성, 내크랙성, 투광성 및 단열성을 나타내는 유,무기 하이브리드 에어로겔 모노리스 투광성 단열재를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an organic / inorganic hybrid airgel monolith transparent light insulating material which is complexed with a polymer and exhibits excellent strength, durability, weather resistance, crack resistance, light transmittance and heat insulating property.
본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 유,무기 하이브리드 에어로겔 모노리스 투광성 단열재로된 강도, 내구성, 내후성, 내크랙성, 투광성 및 단열성이 우수한 복층유리를 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide a multilayer glass having excellent strength, durability, weather resistance, crack resistance, light transmittance, and heat insulation, which are made of the organic and inorganic hybrid airgel monolith transparent heat insulating material of the present invention.
본 발명의 일 견지에 의하면,According to one aspect of the invention,
에어로겔과 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 고분자가 복합화된 유,무기 하이브리드 에어로겔 모노리스 투광성 단열재가 제공된다. There is provided an organic and inorganic hybrid airgel monolith translucent insulating material in which an airgel and a silicone polymer represented by Formula 1 are combined.
[화학식 1] [Formula 1]
(단, 상기 식에서 X는 히드록시기이며, R1 과 R2는 각각 수소, C1 ~10 알킬기 및 C6 ~20 아릴기로 구성되는 그룹으로부터 독립적으로 선택되며, 상기 C6 ~20 아릴기는 C1 ~5 알킬기 및 C2 ~5 알킬렌기로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 하나의 그룹으로 치환될 수 있으며, 상기 R1 과 R2는 동일하거나 다를 수 있으며, n은 3~10,000 이다.)(Wherein X is a hydroxy group and R 1 And R 2 are each hydrogen, C 1 ~ 10 alkyl and C 6 are independently selected from the group consisting of a group - 20 aryl, wherein said C 6 - 20 aryl C 1 ~ 5 alkyl group and C 2 - 5 alkyl that is configured as alkylene At least one group selected from the group, R 1 And R 2 may be the same or different and n is 3 to 10,000.)
본 발명의 다른 견지에 의하면,According to another aspect of the present invention,
일정한 간격을 두고 평행하게 위치하는 2장의 기판중 최소 하나는 본 발명의 에어로겔 모노리스 투광성 단열재로된 복층유리가 제공된다. At least one of the two substrates positioned in parallel at regular intervals is provided with a multilayer glass of the airgel monolith transparent insulating material of the present invention.
본 발명의 또 다른 견지에 의하면, According to another aspect of the present invention,
일정한 간격을 두고 평행하게 위치하는 2장의 기판 및 2장의 기판 사이에 2장의 기판과 평행하게 위치되는 본 발명의 에어로겔 모노리스 투광성 단열재를 포함하는 복층유리가 제공된다. There is provided a multilayer glass comprising the airgel monolith translucent insulating material of the present invention positioned in parallel between two substrates and two substrates positioned in parallel at regular intervals.
본 발명의 에어로겔 모노리스 투광성 단열재는 에어로겔과 실리콘 고분자와의 복합화에 의한 유,무기 하이브리드로 강도, 내구성, 내후성, 내크랙성이 증대될 뿐만 아니라, 종래 에어로겔의 우수한 단열성 및 투광성을 갖는다. The airgel monolith transmissive heat insulating material of the present invention is an organic / inorganic hybrid obtained by complexing an airgel and a silicone polymer to increase strength, durability, weather resistance, and crack resistance, and has excellent heat insulation and light transmittance of conventional airgel.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실리콘 고분자와의 복합화로 유,무기 하이브리드된 에어로겔 모노리스 투광성 단열재에 대하여 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the drawings will be described in more detail with respect to the organic and inorganic hybrid aerogel monolith light-transmitting heat insulating material in combination with the silicone polymer according to the present invention.
본 발명은 종래 유리와 같은 투광성 단열재로 이용가능한 에어로겔과 실리콘 고분자가 복합화된 유,무기 하이브리드 에어로겔 모노리스에 관한 것이다. 본 발명에서 제공되는 투광성 단열재인 에어로겔 모노리스는 에어로겔과 실리콘 고분자와의 복합화에 의한 유,무기 하이브리드로 강도, 내구성, 내후성, 내크랙성이 증대될 뿐만 아니라, 종래 에어로겔의 우수한 단열성 및 투광성을 갖는 것이다. The present invention relates to an organic / inorganic hybrid airgel monolith in which an airgel and a silicone polymer are used as a conventional light transmitting insulation such as glass. The airgel monolith, which is a light-transmitting heat insulating material provided in the present invention, is an organic / inorganic hybrid obtained by complexing an airgel with a silicone polymer, thereby increasing strength, durability, weather resistance, and crack resistance, as well as having excellent heat insulation and light transmittance of conventional airgel. .
본 발명에 의한 에어로겔 모노리스는 그 자체로 충분한 강도, 내구성, 내후성, 내크랙성, 단열성 및 투광성을 갖는 것으로 종래 사용되던 유리대신 투광성 단열재로 사용될 수 있다. The airgel monolith according to the present invention can be used as a light-transmitting heat insulating material instead of glass which is conventionally used to have sufficient strength, durability, weather resistance, crack resistance, heat insulating property and light transmitting property by itself.
본 발명의 에어로겔과 실리콘 고분자가 복합화된 유,무기 하이브리드 에어로겔 모노리스가 사용될 수 있는 투광성 단열재, 예를들어, 유리창의 구조, 형태 및/또는 종류는 특히 한정되지 않는다. 일 예로서, 본 발명의 에어로겔 모노리스로 제조된 복층 유리 구조의 사시도를 도 1a에 그리고 측단면도를 도 1b에 나타내었다. 본 발명의 에어로겔 모노리스로 제조될 수 있는 투광성 단열재의 구조, 형태 및/또는 종류를 한정하는 것은 아니지만, 편의상 첨부된 도 1a 및 도 1b의 복층유리를 참조하여 설명한다. 복층유리구조(10)는 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이 일정한 간격을 두고 평행하게 위치하는 2장의 기판(11,11')을 포함하여 구성되며, 기판(11,11’)중 최소 하나의 기판이 에어로겔 모노리스일 수 있다. 2장의 기판중 하나가 에어로겔 모노리스인 경우에, 다른 기판은 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, 일반유리, 로이유리, 폴리카보네이트 기판 또는 본 발명의 에어로겔 모노리스가 사용될 수 있다. 또한, 기판으로 로이유리가 사용되는 경우에는 기판 중 기판이 서로 마주보는 내부면에 로이 코팅면(12,12')을 가지며, 에어로겔 모노리스 기판에도 또한, 로이 코팅면을 형성할 수 있다. The structure, shape and / or type of the light-transmitting heat insulating material, for example, the glass window, in which the organic and inorganic hybrid airgel monoliths in which the airgel and the silicone polymer of the present invention are combined may be used, are not particularly limited. As an example, a perspective view of a multilayer glass structure made of the airgel monolith of the present invention is shown in FIG. 1A and a side cross-sectional view in FIG. 1B. Although not intended to limit the structure, form and / or type of light transmissive insulation that can be made with the airgel monolith of the present invention, it will be described with reference to the laminated glass of FIGS. 1A and 1B for convenience. The
일반적으로 복층유리구조는 2장의 평행한 기판 말단에 2장의 평행한 기판 사이의 일정한 간격이 유지되고 수분으로 인한 투광성 단열재의 흐림 현상이 방지되도록 제습제(13)가 충진된다. 제습제(13)와 기판(11,11')은 접착제(14,14’)로 부착된다. 접착제로는 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, 폴리이소부틸렌등이 일반적으로 사용될 수 있다. 한편, 2장의 기판(11,11')의 말단, 제습제(13) 및 접착제(14,14’)는 투광성 단열재의 내부를 외부와 차단하여 온도 및 습도에 의한 물성저하를 방지하기 위해 밀봉된다. 밀봉제(15)로는 실리콘등이 일반적으로 사용된다. In general, the multilayer glass structure is filled with a
또한, 도 2a 및 2b에 도시한 바와 같이, 기판(21,21’)사이에 형성된 공간에 에어로겔 모노리스 기판(26)이 기판(21,21')와 평행하게 삽입된 복층유리(20)로 제조할 수 있다. 이 경우 3중창 형태의 구조를 갖는다. 이 때, 기판사이에 구비되는 에어로겔 모노리스의 수는 특히 한정되지 않으며, 복층유리의 두께 및 원하는 단열정도에 따라 적합하게 조절할 수 있다. 기판(21, 21’)은 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, 일반유리, 로이유리, 폴리카보네이트 기판 또는 본 발명의 에어로겔 모노리스일 수 있다. In addition, as shown in FIGS. 2A and 2B, the
또한, 본 발명의 에어로겔 모노리스로된 투광성 단열재의 양면중 최소 일면에 보호기판이 구비될 수 있다. 이러한 보호기판에 의해 에어로겔 모노리스의 강도가 더욱 증대되고 외부의 자극에 의한 에어로겔 모노리스의 투광성 손상등이 방지될 수 있다. 구체적으로는 도 3에 도시한 바와 같이, 에어로겔 모노리스 기판(26)의 양면중 최소 일면(도 3에서는 양면)에 보호기판(21,21')이 부착된 구조의 투광성 단열재 형태일 수 있다. 상기 보호기판으로는 일반유리, 로이코팅면(22,22’)을 갖는 로이유리 또는 폴리카보네이트 기판등이 사용될 수 있다. 양면에 보호기판(21,21')이 부착되는 경우에, 두 보호기판은 같거나 다른 종류의 기판일 수 있 다. 도 3 형태의 투광성 단열재의 구조는 달리 표현하면, 기판(21,21’)사이의 공간에 공간의 폭에 해당하는 에어로겔 모노리스(26)가 삽입된 형태의 복층유리구조(20)이다. In addition, a protective substrate may be provided on at least one surface of both surfaces of the translucent insulating material made of the airgel monolith of the present invention. The protective substrate further increases the strength of the airgel monolith and prevents light damage of the airgel monolith due to external stimuli. Specifically, as shown in FIG. 3, a transparent heat insulating material having a structure in which
나아가, 도 4에 도시한 바와 같이 최소 하나의 기판이 본 발명의 에어로겔 모노리스인 복층유리구조(30)에서 기판(31,31‘) 사이의 공간에 에어로겔 입자가 충진(36)될 수 있다. Furthermore, as shown in FIG. 4, the
에어로겔과 실리콘 고분자의 복합화에 의해 유,무기 하이브리드된 에어로겔 모노리스는 고분자의 탄성 및 고무성(rubbery)과 에어로겔 물성(단열성 및 투광성)의 조화 및 고분자에 의한 에어로겔의 강도향상으로 인하여 우수한 기계적 강도, 내구성, 내후성 및 온도 및/또는 습도 변화에 따른 내균열성, 단열성 및 투광성을 나타내는 것으로 유리창등 종래 투광성 단열재의 대체재로 적합한 것이다. Aerogel monoliths, which are organic / inorganic hybrids by combining aerogels and silicone polymers, have excellent mechanical strength and durability due to the balance of elasticity and rubbery properties of the polymers and aerogel properties (insulation and light transmitting properties) and the augmentation of aerogels by polymers. It is suitable as a substitute for the conventional light-transmitting heat insulating material, such as glass, to show the weather resistance and crack resistance, heat insulation and light transmittance according to temperature and / or humidity change.
이하, 본 발명의 에어로겔 모노리스 제조방법에 대하여 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the airgel monolith manufacturing method of this invention is demonstrated.
본 발명에서 에어로겔과 복합화되는 고분자는 에어로겔 전구체와의 상용성 및 하이브리드화에 의한 물성향상을 고려하여, 수평균분자량이 200~80,000인 히드록시기를 갖는 실리콘 고분자를 사용하는 것이 바람직하다. 수평균분자량이 200보다 작으면 에어로겔의 강도 향상에 비효율적이며, 수평균분자량이 80,000보다 크면 에어로겔 전구체 또는 습윤겔과의 상용성(두 반응물간의 섞임성)이 작아져 균일한 반응 혼합물로 제조하기 어렵고 따라서, 균일한 반응이 저하되므로 바람직하지 않다. In the present invention, the polymer complexed with the airgel is preferably a silicone polymer having a hydroxyl group having a number average molecular weight of 200 to 80,000 in consideration of compatibility with the airgel precursor and improvement of physical properties by hybridization. If the number average molecular weight is less than 200, it is inefficient to improve the strength of the aerogel. If the number average molecular weight is more than 80,000, the compatibility with the aerogel precursor or the wet gel (mixing between the two reactants) becomes small, making it difficult to prepare a uniform reaction mixture. Therefore, since uniform reaction falls, it is not preferable.
히드록시기를 갖는 실리콘 고분자와 복합화된 에어로겔 모노리스는 에어로겔 전구체를 가수분해하고 에어로겔 전구체의 가수분해물에 히드록시기를 갖는 실리콘 고분자를 첨가하고 졸,겔반응 및 유,무기 하이브리드 반응이 진행되도록 축합반응을 행하고 이에 따라 형성된 겔 구조내의 용매를 건조시키는 방법으로 제조할 수 있다. The aerogel monolith complexed with a silicone polymer having a hydroxy group hydrolyzes the aerogel precursor, adds a silicone polymer having a hydroxy group to the hydrolyzate of the aerogel precursor, and performs a condensation reaction such that a sol, gel reaction, and an organic / inorganic hybrid reaction proceed. It can be prepared by a method of drying the solvent in the formed gel structure.
먼저, 에어로겔 전구체를 가수분해시킨다. 에어로겔 전구체로는 알킬기가 1 내지 6개의 탄소원자, 바람직하게는 1 내지 4개의 탄소원자를 갖는 금속알콕사이드가 사용될 수 있다. 상기 금속알콕사이드는 특별히 이로써 제한하는 것은 아니나, 테트라알콕시 실란 (예를들어, 테트라에톡시실란(TEOS), 테트라메톡시실란(TMOS), 테트라-n-프로폭시실란), 알루미늄 이소프로폭사이드, 알루미늄-sec-부톡사이드, 세륨 이소프로폭사이드, 하프늄 tert-부톡사이드, 마그네슘 알루미늄 이소프로폭사이드, 이트륨 이소프로폭사이드, 티타늄 이소프로폭사이드 또는 지르코늄 이소프로폭사이드 등이 포함된다. 이중에서 에어로겔 단열재 제조에 가장 적합한 에어로겔 전구체는 테트라알콕시 실란이고, 그중에서 바람직하게는 테트라에톡시실란(TEOS), 테트라메톡시실란(TMOS) 및 테트라-n-프로폭시실란, 보다 바람직하게는 테트라에톡 시실란이 사용될 수 있다. First, the airgel precursor is hydrolyzed. As the airgel precursor, a metal alkoxide having an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms, may be used. The metal alkoxide is not particularly limited by this, but tetraalkoxy silane (eg, tetraethoxysilane (TEOS), tetramethoxysilane (TMOS), tetra-n-propoxysilane), aluminum isopropoxide, Aluminum-sec-butoxide, cerium isopropoxide, hafnium tert-butoxide, magnesium aluminum isopropoxide, yttrium isopropoxide, titanium isopropoxide or zirconium isopropoxide and the like. Of these, the most suitable aerogel precursors for the production of aerogel insulations are tetraalkoxy silanes, preferably tetraethoxysilane (TEOS), tetramethoxysilane (TMOS) and tetra-n-propoxysilane, more preferably tetra Ethoxy sisilane may be used.
상기 에어로겔 전구체의 가수분해는 반응용매중에서 촉매존재하에 행한다. 반응용매로는 아이소프로필알코올, 메탄올, 에탄올 같은 알콜, THF , DMF 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으나, 이로써 제한하는 것이 아니다. 즉, 본 발명에서 사용되는 반응용매는 반응물들이 잘 용해되고 반응을 저해하지 않는 한 종류와 혼합비에 관계없이 이 기술분야에 알려진 어떠한 용매가 사용될 수 있다. Hydrolysis of the airgel precursor is carried out in the presence of a catalyst in a reaction solvent. As the reaction solvent, alcohols such as isopropyl alcohol, methanol, ethanol, THF, DMF, and the like may be used alone or in combination, but is not limited thereto. That is, the reaction solvent used in the present invention may be any solvent known in the art regardless of the type and mixing ratio, so long as the reactants are well dissolved and do not inhibit the reaction.
이때, 물은 몰비를 기준으로 에어로겔 전구체의 반응성을 고려하여, 에어로겔 전구체: H2O= 1:1 내지 1:10 몰비로 첨가될 수 있다. 가수분해는 일반적으로 산성조건에서 행하여지므로, 촉매로는 HCl, H2SO4, HF 등과 같은 산 촉매가 사용된다. In this case, water may be added in an airgel precursor: H 2 O = 1: 1 to 1:10 molar ratio in consideration of the reactivity of the airgel precursor based on the molar ratio. Since hydrolysis is generally carried out under acidic conditions, acid catalysts such as HCl, H 2 SO 4 , HF and the like are used as the catalyst.
가수분해 반응온도는 사용되는 반응용매의 끓는점과 관련된 환류(reflux) 온도에 따라 결정되는 것으로 예를들어, 상온 내지 반응용매의 환류온도 범위의 반응온도에서, 30분 이내의 반응시간으로 가수분해 반응을 행하는 것이 반응완료 및 효율면에서 바람직하다. The hydrolysis reaction temperature is determined according to the reflux temperature associated with the boiling point of the reaction solvent used, for example, at a reaction temperature in the range of room temperature to the reflux temperature of the reaction solvent, within a reaction time of 30 minutes or less. It is preferable to perform the reaction from the viewpoint of completion of reaction and efficiency.
그 후, 상기 에어로겔 전구체의 가수분해물에 히드록시기를 갖는 실리콘 고분자를 첨가하고 반응성 및 반응에너지등을 고려하여 상온~100℃온도에서 Thereafter, a silicon polymer having a hydroxy group is added to the hydrolyzate of the airgel precursor, and at room temperature to 100 ° C. in consideration of reactivity and reaction energy.
2시간~24시간동안 축합반응을 행한다. 반응시간이 2시간 미만이면, 습윤겔이 충분히 숙성되지 않아 건조시 습윤겔의 수축 등으로 크랙이 형성되고 강도가 충분히 크지 않을 수 있으며, 24시간을 초과하면 에어로겔의 생산성이 저하되므로 바람직하지 않다. 축합반응을 통해 습윤겔 형성과 겔 구조내로의 유기 고분자의 하이브리드(hybrid)화 반응이 동시에 진행된다. 축합반응은 일반적으로 pH가 5~11에서 효율적으로 진행되므로 NH4OH등과 같은 염기촉매를 사용하는 것이 바람직하다.The condensation reaction is carried out for 2 to 24 hours. If the reaction time is less than 2 hours, the wet gel may not be sufficiently matured, so that cracks may be formed due to shrinkage of the wet gel during drying, and the strength may not be sufficiently high. Through the condensation reaction, the formation of the wet gel and the hybridization of the organic polymer into the gel structure proceed simultaneously. Since the condensation reaction generally proceeds efficiently at a pH of 5 to 11, it is preferable to use a base catalyst such as NH 4 OH.
축합반응은 모노리스 형태의 에어로겔로 제조되도록 원하는 모노리스 형태의 반응용기에 에어로겔 전구체 가수분해물 및 실리콘 고분자를 포함하는 반응물을 첨가하고 반응용기내에서 축합반응시킨다. 축합반응시, 최종적으로 얻어진 고분자와 복합화된 에어로겔에서 에어로겔 전구체와 고분자가 50:50 내지 95:5의 중량비가 되도록 에어로겔 전구체 가수분해물과 실리콘 고분자를 혼합하는 것이 바람직하다. 에어로겔 전구체 함량이 50중량%보다 낮은 경우, 에어로겔의 특성을 보이기 어렵고, 반응물간의 상용성의 문제로 균일한 반응이 진행되지 않는다. 반면 실리콘 고분자의 함량이 5중량%보다 낮을 경우, 실란 작용기의 농도가 낮아 강도향상 효과가 충분치 않을 수 있다.The condensation reaction is added to the reaction vessel of the desired monolith type airgel to be made of the monolithic airgel, and the reactant including the airgel precursor hydrolyzate and the silicone polymer is condensed in the reaction vessel. In the condensation reaction, it is preferable to mix the airgel precursor hydrolyzate and the silicone polymer so that the airgel precursor and the polymer are in a weight ratio of 50:50 to 95: 5 in the airgel complexed with the finally obtained polymer. If the content of the airgel precursor is lower than 50% by weight, it is difficult to show the characteristics of the airgel, and uniform reaction does not proceed due to compatibility between reactants. On the other hand, when the content of the silicone polymer is lower than 5% by weight, the concentration of the silane functional group may be low due to insufficient strength.
히드록시기를 갖는 실리콘 고분자로는 구체적으로 하기 화학식 1의 구조를 갖는 것이 사용될 수 있다.As the silicone polymer having a hydroxy group, one having a structure of
[화학식1][Formula 1]
단, 상기 식에서 X는 히드록시기이며, R1 과 R2는 각각 수소, C1 ~10 알킬기 및 C6 ~20 아릴기로 구성되는 그룹으로부터 독립적으로 선택되며, 상기 C6 ~20 아릴기는 C1 ~5 알킬기 및 C2 ~5 알킬렌기로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 하나의 치환체로 치환될 수 있으며, 상기 R1 과 R2는 동일하거나 다를 수 있으며, n은 3 ~ 10,000 이다.In which X is a hydroxy group and R 1 And R 2 are each hydrogen, C 1 ~ 10 alkyl and C 6 are independently selected from the group consisting of a group - 20 aryl, wherein said C 6 - 20 aryl C 1 ~ 5 alkyl group and C 2 - 5 alkyl that is configured as alkylene At least one substituent selected from the group, R 1 And R 2 may be the same or different and n is 3 to 10,000.
상기 축합단계에서 형성된 실리콘 고분자와 복합화된 습윤겔을 건조시켜 겔 내부의 용매를 완전히 제거하고 실리콘 고분자와 복합화된 에어로겔을 얻는다. 건조는 초임계 건조로 행할 수 있다. 또한, 필요에 따라 용매치환한 후에, 초임계 건조할 수 있다. The wet gel complexed with the silicone polymer formed in the condensation step is dried to completely remove the solvent inside the gel, thereby obtaining an aerogel complexed with the silicone polymer. Drying can be performed by supercritical drying. Moreover, supercritical drying can be carried out after solvent replacement as needed.
초임계 건조하는 경우에는 먼저 습윤겔을 메탄올 또는 에탄올로 용매치환하여 겔내의 물과 잔류물을 제거한 후 이산화탄소를 이용하여 초임계건조할 수 있다. 초임계건조는 에어로겔의 물성 및 건조효율을 고려하여 예를들어, 약 35~40℃, 약 1,500~1,800 psig의 압력에서 행하는 것이 바람직하다. In the case of supercritical drying, the wet gel may be solvent-substituted with methanol or ethanol to remove water and residues in the gel, and then supercritical drying with carbon dioxide. Supercritical drying is preferably performed at a pressure of about 35 to 40 ° C. and about 1,500 to 1,800 psig in consideration of the physical properties and drying efficiency of the airgel.
유,무기 하이브리드에 의한 에어로겔과 실리콘 고분자의 복합화는 하기 반응식 1의 반응 메카니즘과 같이 진행된다. Complexation of the aerogel and the silicone polymer by the organic and inorganic hybrid proceeds as in the reaction mechanism of
[반응식 1]
보다 구체적으로 살펴보면, 상기 반응식 1과 같이 에어로겔 전구체 표면의 히드록시기와 실리콘 고분자 양말단의 반응성 작용기, 구체적으로는 히드록시기의 반응에 의한 분자수준의 유,무기 하이브리드 복합체 형성을 통해 에어로겔의 내구성 및 강도(toughness)가 증대된다. In more detail, as shown in
상기한 바와 같이 에어로겔과 3~1000개의 단량체로 이루어진 실리콘 고분자가 복합화된 유,무기 하이브리드 에어로겔 모노리스는 유연한(ductile) 유기고분자와 브리틀(brittle)한 무기 에어로겔이 분자수준의 복합체, 즉 하이브리드 형성에 의해 브리틀한 에어로겔의 강도(toughness)가 개선되어 온도 및/또는 습도 변화에 대한 크랙 발생이 감소되며, 장기간에 걸쳐 우수한 내후성, 내구성, 내균열성 및 절연성을 나타낸다. 유,무기 하이브리드된 에어로겔 모노리스는 또한, 에어로겔 고 유의 우수한 단열성 및 투광성을 갖는다. As described above, the organic / inorganic hybrid airgel monolith in which an aerogel and a silicone polymer composed of 3 to 1000 monomers are complexed is composed of a ductile organic polymer and a brittle inorganic airgel. This improves the toughness of the brittle aerogels, reducing the occurrence of cracks with temperature and / or humidity changes, and exhibits excellent weatherability, durability, crack resistance and insulation over a long period of time. Organic and inorganic hybridized airgel monoliths also have excellent thermal insulation and light transmission properties of aerogels.
따라서, 본 발명의 에어로겔 모노리스로된 투광성 단열재는 장기간 가혹한 환경(기후)에 노출되는 경우에도 온도 및/또는 습도 변화에 따른 크랙 저항성이 증대되어 에어로겔의 균열이 방지된다. 이에 따라, 장기간(구체적으로 수십년) 동안의 사용시에도 우수한 내후성, 내구성, 단열성 및 투광성등을 나타낸다. Accordingly, the translucent insulation made of the airgel monolith of the present invention increases crack resistance due to temperature and / or humidity change even when exposed to severe environment (climate) for a long time, thereby preventing cracking of the airgel. Accordingly, even when used for a long time (specifically, decades), it exhibits excellent weather resistance, durability, heat insulation, light transmission, and the like.
이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The following examples are intended to illustrate the invention and are not intended to limit the invention.
실시예Example 1 One
TEOS와 물을 1(224g):6(108g)몰비로 혼합하고 TEOS와 물의 혼합물을 교반하여 TEOS와 물이 층분리되지 않도록 하였다. TEOS와 H2O의 혼합직후의 초기 산도(즉, 가수분해 및 축합반응 이전)는 pH 5~6였다. 상기 TEOS와 물의 혼합물을 교반하여서 염산(37중량%) 0.3~0.4㎖을 첨가하여 pH 2인 조건에서 상온에서 20분간 가수분해 반응이 일어나도록 하였다. 가수분해 반응으로 인한 열이 발생(발열반응)하면서 실리카졸 용액이 합성되었다. 실리카졸 용액의 온도가 상온으로 낮아질 때까지 교반하면서 방냉하였다. 방냉 후, 실리카졸 용액에 수평균분자량이 550이고 양말단에 히드록시기를 갖는 PDMS(폴리디메틸실록산)을 반응물 총 중량의 2wt%가 되도록 첨가한 후 5분간 지속적으로 교반시킨다. 여기에 암모늄 하이드록사이드(NH4OH)를 첨가하여 pH 5.3로 조절한 후, 이를 사각접시(square dish)에 높이가 4-5mm가 되도록 부었다. 사각접시안에서 겔화반응을 진행시켜 습윤겔을 제조한 후, 파라필름을 이용하여 사각접시를 밀봉하고 50℃에서 24시간동안 숙성하였다. 숙성 후, 반응도중 생성되는 에탄올 및 미반응된 기타 용매를 제거하기 위하여 사각접시에 메탄올을 과량 첨가하여 습윤겔을 함침시키고 24시간동안 메탄올로 용매치환 하였다. 용매치환 후, CO2 초임계장치 반응조에 습윤겔과 메탄올을 함께 주입하고 CO2 가스가 초임계 유체 상태(임계점 압력 73.76bar, 온도 31.1℃)를 안정적으로 유지하도록 압력과 온도를 각각 120bar, 35℃로 유지하며 5시간동안 습윤겔을 건조시켜 PDMS와 유,무기하이브리드된 실리카 에어로겔 모노리스를 제조하였다. 본 실시예에서 제조된 에어로겔 모노리스의 열전도율은 27.2(mW/mk)였다. 한편, 후술하는 비교예 1의 실리카 고분자와 유,무기 하이브리드되지 않은 에어로겔 모노리스의 열전도율은 29.5 mW/mk이며, 이에 견주어 본 발명의 PDMS와 복합화된 에어로겔 모노리스는 우수한 단열성이 유지됨을 확인할 수 있었다. TEOS and water were mixed at a molar ratio of 1 (224 g): 6 (108 g) and the mixture of TEOS and water was stirred to prevent the TEOS and water from separating. The initial acidity immediately after mixing TEOS and H 2 O (ie, before hydrolysis and condensation) was pH 5-6. The mixture of TEOS and water was stirred to add 0.3-0.4 ml of hydrochloric acid (37% by weight) to allow the hydrolysis reaction to occur at room temperature for 20 minutes at pH 2. Silica sol solution was synthesized by generating heat due to hydrolysis reaction (exothermic reaction). The mixture was allowed to cool while stirring until the temperature of the silica sol solution was lowered to room temperature. After allowing to cool, the PDMS (polydimethylsiloxane) having a number average molecular weight of 550 and a hydroxyl group at the sock end was added to 2 wt% of the total weight of the reactant, followed by continuous stirring for 5 minutes. After adjusting to pH 5.3 by adding ammonium hydroxide (NH 4 OH), it was poured into a square dish so as to have a height of 4-5 mm. After the gelation reaction was carried out in a square plate to prepare a wet gel, the square plate was sealed using parafilm and aged at 50 ° C. for 24 hours. After aging, in order to remove ethanol and other unreacted solvents generated during the reaction, an excess amount of methanol was added to the square plate to impregnate the wet gel and the solvent was replaced with methanol for 24 hours. After solvent replacement, CO 2 supercritical injection device to the reaction vessel with a wet gel with methanol and CO 2 gas is a supercritical fluid state the pressure and temperature so as to keep the (critical point pressure 73.76bar, temperature 31.1 ℃) Stable each 120bar, 35 The wet gel was dried at 5 ° C. for 5 hours to prepare PDMS and organic and inorganic hybrid silica airgel monoliths. The thermal conductivity of the airgel monolith prepared in this Example was 27.2 (mW / mk). On the other hand, the thermal conductivity of the silica polymer of Comparative Example 1 described later and the organic and inorganic hybrid aerogel monolith is 29.5 mW / mk, compared to this, it was confirmed that the aerogel monolith composited with the PDMS of the present invention maintains excellent thermal insulation.
본 실시예에서 제조된 실리콘 고분자와 유,무기 하이브리드된 에어로겔 모노리스(21,21‘)를 12mm 간격을 두고 평행하게 위치시켜 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같은 복층유리(20)를 제조하였다. 기판의 크기는 300mm X 300mm 이었다. 또한, 이러한 복층유리의 중심에 본 실시예에서 제조된 에어로겔 모노리스(26)을 삽입하였다. 또한, 두 장의 에어로겔 모노리스(21,21’) 기판(두께 각각 5mm)사이에는 기판 사이의 간격이 유지되고 제습효과를 나타내도록 데시케이터(23)가 삽입되고 데시케이터와 기판사이는 폴리이소부틸렌 접착제(24, 24‘)로 접착되었다. 한편, 3장의 에어로겔 모노리스 기판(21,21’26)의 말단, 제습제(23) 및 접착제(24,24’)를 실리콘(25)으로 밀봉하여 도 2a의 복층유리(20)을 제조하였다. The
실시예Example 2 2
수평균분자량이 550인 PDMS를 5wt%로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 에어로겔 모노리스를 제조하였다. 본 실시예에서 제조된 에어로겔 모노리스의 열전도율은 29.5(mW/mk)였다. 한편, 후술하는 비교예 1의 실리카 고분자와 유,무기 하이브리드되지 않은 에어로겔 모노리스의 열전도율은 29.5 mW/mk이며, 이에 견주어 본 발명의 PDMS와 복합화된 에어로겔 모노리스은 실리카 에어로겔 모노리스와 마찬가지로 우수한 단열성을 가짐을 확인할 수 있었다. An airgel monolith was prepared in the same manner as in Example 1 except that PDMS having a number average molecular weight of 550 was used at 5 wt%. The thermal conductivity of the airgel monolith prepared in this Example was 29.5 (mW / mk). On the other hand, the thermal conductivity of the silica polymer of Comparative Example 1 described below and the organic and inorganic hybrid non-airgel monolith is 29.5 mW / mk, compared to the aerogel monolith composited with the PDMS of the present invention confirms that it has excellent thermal insulation similar to silica airgel monolith Could.
실시예Example 3 3
수평균분자량이 550인 PDMS를 10wt%로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 에어로겔 모노리스를 제조하였다. 본 실시예에서 제조된 에어로겔 모노리스의 열전도율은 27.3(mW/mk)였다. 한편, 후술하는 비교예 1의 실리카 고분자와 유,무기 하이브리드되지 않은 에어로겔 모노리스의 열전도율은 29.5 mW/mk이 며, 이에 견주어 본 발명의 PDMS와 복합화된 에어로겔 모노리스는 우수한 단열성이 유지됨을 확인할 수 있었다. An airgel monolith was prepared in the same manner as in Example 1 except that PDMS having a number average molecular weight of 550 was used at 10 wt%. The thermal conductivity of the airgel monolith prepared in this Example was 27.3 (mW / mk). On the other hand, the thermal conductivity of the silica polymer of the Comparative Example 1 described later and the organic and inorganic hybrid aerogel monolith is 29.5 mW / mk, it can be confirmed that the aerogel monolith composited with the PDMS of the present invention maintains excellent thermal insulation.
비교예Comparative example 1 One
PDMS를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 에어로겔 모노리스를 제조하였다. 따라서, 가수분해물인 실리카졸 용액에 암모늄 하이드록사이드(NH4OH)를 첨가하여 pH 5.3로 조절한 후, 이를 실시예 1과 같이 사각접시(square dish)에 높이가 4-5mm가 되도록 부었다. 이 후, 공정은 실시예 1과 같이 행하였다. An airgel monolith was prepared in the same manner as in Example 1 except that PDMS was not used. Therefore, after adjusting the pH to 5.3 by adding ammonium hydroxide (NH 4 OH) to the silica sol solution, which is a hydrolyzate, it was poured into a square dish so as to have a height of 4-5 mm as in Example 1. . Thereafter, the process was carried out as in Example 1.
실시예Example 4 4
실시예 1~3 및 비교예 1에서 제조된 에어로겔 모노리스의 노화시험을 행하여 본 발명에 의한 에어로겔 모노리스의 물성을 평가하였다. 노화시험은 에이징전과 실시예 1~3 및 비교예 1에서 제조된 에어로겔 모노리스를 0℃와 200℃ 사이의 가열/냉각 과정을 20회 반복한 후(20회 에이징후)의 에어로겔 모노리스의 표면을 관찰하여 행하였다. 도 5a 내지 도 5d에 에이징전과 에이징후의 에어로겔 모노리스의 표면사진을 나타내었다. 또한, 실시예 1~3 및 비교예 1에서 제조된 에어로겔 모노리스의 20회 에이징 후의 에어로겔 모노리스의 투광율 변화(%)를 UV-VIS 스펙트로미터로 측정하여 도 6a 내지 도 6d에 나타내었다. 이때 재가열 또는 재냉각전에 0 ℃ 및 200℃의 온도에서 각각 30분간 방치하였다.Aging test of the airgel monolith prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 was carried out to evaluate the physical properties of the airgel monolith according to the present invention. In the aging test, the airgel monolith prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 was observed 20 times after heating / cooling between 0 ° C. and 200 ° C. (after 20 aging). Was carried out. 5A to 5D show surface photographs of the airgel monolith before and after aging. In addition, the transmittance change (%) of the airgel monolith after aging 20 times of the airgel monolith prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 was measured by UV-VIS spectrometer and is shown in FIGS. 6A to 6D. At this time, it was left for 30 minutes at the temperature of 0 ° C and 200 ° C before reheating or recooling.
에어로겔이 온도변화에 노출되면 온도변화에 의해 열 스트레스(thermal stress)에 에어로겔이 노출되고, 이로 인하여 에어로겔 내부에 미세 크랙이 발생한다. 이같이 생성된 미세 크랙은 일차적으로 투광성의 감소를 유발하고, 지속적인 스트레스에 에어로겔이 노출되면 크랙이 성장하여 에어로겔이 파쇄(fracture)되므로 투광성을 측정하여 에어로겔의 미세크랙 발생여부를 확인하였다. When the airgel is exposed to the temperature change, the airgel is exposed to thermal stress due to the temperature change, which causes fine cracks inside the airgel. The microcracks generated as described above primarily cause a decrease in light transmittance, and when the airgel is exposed to continuous stress, the crack grows and the airgel is crushed. Therefore, the microcracks are generated by measuring light transmittance.
도 5a 내지 5d의 사진에서 알 수 있듯이, 도 5a 내지 도 5c의 실시예 1~3에서 제조된 유,무기하이브리드 에어로겔 모노리스는 20회 에이징 후에도 육안으로 관찰되는 크랙생성이 없었으나, 도 5d의 비교예 1의 에어로겔 모노리스에서는 20회 에이징후에 미세크랙 및 성장된 크랙이 관찰되었다. 이로부터 본 발명의 실리콘 고분자와 유,무기 하이브리드된 에어로겔 모노리스의 우수한 내후성, 강도 및 내크랙성을 확인할 수 있었다. As can be seen in the photographs of FIGS. 5A to 5D, the organic and inorganic hybrid aerogel monoliths prepared in Examples 1 to 3 of FIGS. 5A to 5C did not have cracks observed with the naked eye even after 20 times of aging. In the aerogel monolith of Example 1, microcracks and grown cracks were observed after 20 aging. From this, excellent weather resistance, strength and crack resistance of the silicone polymer of the present invention and the organic and inorganic hybrid airgel monolith were confirmed.
또한, 도 6a 내지 6d의 UV-VIS 분광기로 측정한 광 투과율 변화를 보면, 도 6a 내지 6c의 실시예 1~3의 에어로겔 모노리스는 20회 에이징 후에 전가시광선 구역에서 투광율이 거의 변화되지 않았다. 이에 비해 크랙발생이 많은 도 6d의 비교예 1의 에어로겔 모노리스는 350nm 파장에서 20회 에이징 후의 투광율(T20 )이 초기 투광율(T0)의 약 20%정도 수준으로 감소하였다. In addition, the light transmittance measured by the UV-VIS spectrometer of FIGS. 6A to 6D shows that the airgel monoliths of Examples 1 to 3 of FIGS. 6A to 6C show little change in transmittance in the full visible region after 20 aging. On the contrary, in the airgel monolith of Comparative Example 1 of FIG. 6D having a lot of cracks, the light transmittance (T 20 ) after aging 20 times at 350 nm was reduced to about 20% of the initial light transmittance (T 0 ).
도 6a 내지 6d의 그래프에서 y축값의 의미는 다음과 같다. The meanings of the y-axis values in the graphs of FIGS. 6A to 6D are as follows.
도 1a는 본 발명에 의한 유,무기 하이브리드 에어로겔 모노리스로된 복층유리구조를 나타내는 사시도이며, 1A is a perspective view showing a multilayer glass structure made of an organic / inorganic hybrid airgel monolith according to the present invention;
도 1b는 본 발명에 의한 유,무기 하이브리드 에어로겔 모노리스로된 복층유리구조를 나타내는 측단면도이며, Figure 1b is a side cross-sectional view showing a multi-layer glass structure made of an organic, inorganic hybrid airgel monolith according to the present invention,
도 2a는 복층유리 구조 사이의 공간에 본 발명에 의한 유,무기 하이브리드 에어로겔 모노리스를 추가로 포함하는 복층유리구조를 나타내는 사시도이며, Figure 2a is a perspective view showing a multilayer glass structure further comprising an organic and inorganic hybrid airgel monolith according to the present invention in the space between the multilayer glass structure,
도 2a는 복층유리 구조 사이의 공간에 본 발명에 의한 유,무기 하이브리드 에어로겔 모노리스를 추가로 포함하는 복층유리구조를 나타내는 측단면도이며,Figure 2a is a side cross-sectional view showing a multilayer glass structure further comprising an organic and inorganic hybrid airgel monolith according to the present invention in the space between the multilayer glass structure,
도 3은 에어로겔 모노리스로된 투광성 단열재의 양면에 보호기판이 부착된 구조를 나타내는 측단면도이며, 3 is a side cross-sectional view showing a structure in which a protective substrate is attached to both surfaces of a translucent insulating material made of aerogel monolith,
도 4는 본 발명에 의한 유,무기 하이브리드 에어로겔 모노리스로된 복층유리구조의 공간에 에어로겔이 충진된 복층유리구조를 나타내는 사시도이며, 4 is a perspective view illustrating a multilayer glass structure in which an airgel is filled in a space of a multilayer glass structure of an organic / inorganic hybrid airgel monolith according to the present invention;
도 5a는 실시예 1에서 제조된 유,무기 하이브리드 에어로겔의 노화시험 결과를 나타내는 사진이며, Figure 5a is a photograph showing the aging test results of the organic, inorganic hybrid airgel prepared in Example 1,
도 5b는 실시예 2에서 제조된 유,무기 하이브리드 에어로겔의 노화시험 결과를 나타내는 사진이며, Figure 5b is a photograph showing the aging test results of the organic, inorganic hybrid airgel prepared in Example 2,
도 5c는 실시예 3에서 제조된 유,무기 하이브리드 에어로겔의 노화시험 결과를 나타내는 사진이며, Figure 5c is a photograph showing the aging test results of the organic, inorganic hybrid airgel prepared in Example 3,
도 5d는 비교예 1에서 제조된 유,무기 하이브리드 에어로겔의 노화시험 결과 를 나타내는 사진이며, Figure 5d is a photograph showing the aging test results of the organic, inorganic hybrid airgel prepared in Comparative Example 1,
도 6a는 실시예 1에서 제조된 유,무기 하이브리드 에어로겔의 노화시험후의 투광율 변화를 나타내는 그래프이며, Figure 6a is a graph showing the light transmittance change after the aging test of the organic, inorganic hybrid airgel prepared in Example 1,
도 6b는 실시예 2에서 제조된 유,무기 하이브리드 에어로겔의 노화시험후의 투광율 변화를 나타내는 그래프이며, Figure 6b is a graph showing the light transmittance change after the aging test of the organic, inorganic hybrid airgel prepared in Example 2,
도 6c는 실시예 3에서 제조된 유,무기 하이브리드 에어로겔의 노화시험후의 투광율 변화를 나타내는 그래프이며, Figure 6c is a graph showing the light transmittance change after the aging test of the organic, inorganic hybrid airgel prepared in Example 3,
도 6d는 비교예 1에서 제조된 유,무기 하이브리드 에어로겔의 노화시험후의 투광율 변화를 나타내는 그래프이다. Figure 6d is a graph showing the light transmittance change after the aging test of the organic and inorganic hybrid airgel prepared in Comparative Example 1.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 * Description of the main parts of the drawing
10,20,30 ... 복층유리 10,20,30 ... laminated glass
11, 11‘, 21, 21’, 31, 31‘... 투광성 단열재(기판)11, 11 ', 21, 21', 31, 31 '... translucent insulation (substrate)
12, 12‘, 22, 22’, 32, 32‘ ... 로이코팅면12, 12 ', 22, 22', 32, 32 '... Roy coating
13, 23, 33 ... 제습제 13, 23, 33 ... Dehumidifier
14, 14‘, 24, 24’, 34, 34‘ ... 접착제14, 14 ', 24, 24', 34, 34 '... adhesive
15, 25, 35 ... 밀봉재15, 25, 35 ... sealant
26 ... 에어로겔 모노리스26 ... Airgel Monolith
36 ... 에어로겔 입자36 ... airgel particles
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015002488A1 (en) * | 2013-07-04 | 2015-01-08 | Remtech Co., Ltd. | Heat-insulating composition, method of preparing the same, and heat-insulating element using the same |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60158254A (en) | 1984-01-27 | 1985-08-19 | Toray Silicone Co Ltd | Organopolysiloxane composition whose cured surface can be coated with paint after room temperature curing |
JPH07185306A (en) * | 1993-12-28 | 1995-07-25 | Nichias Corp | Aerogel |
KR100323071B1 (en) | 1994-01-21 | 2002-07-08 | 와따루 이찌세 | Adhesive composition and process for curing the same |
US20040087670A1 (en) | 1999-10-21 | 2004-05-06 | Lee Kang P. | Rapid aerogel production process |
KR100741698B1 (en) | 2006-02-28 | 2007-07-23 | 한국생산기술연구원 | Modified aerogel, coating composition comprising it and transparent theraml insulating material therefrom |
-
2007
- 2007-07-09 KR KR1020070068671A patent/KR100869384B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60158254A (en) | 1984-01-27 | 1985-08-19 | Toray Silicone Co Ltd | Organopolysiloxane composition whose cured surface can be coated with paint after room temperature curing |
JPH07185306A (en) * | 1993-12-28 | 1995-07-25 | Nichias Corp | Aerogel |
KR100323071B1 (en) | 1994-01-21 | 2002-07-08 | 와따루 이찌세 | Adhesive composition and process for curing the same |
US20040087670A1 (en) | 1999-10-21 | 2004-05-06 | Lee Kang P. | Rapid aerogel production process |
KR100741698B1 (en) | 2006-02-28 | 2007-07-23 | 한국생산기술연구원 | Modified aerogel, coating composition comprising it and transparent theraml insulating material therefrom |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015002488A1 (en) * | 2013-07-04 | 2015-01-08 | Remtech Co., Ltd. | Heat-insulating composition, method of preparing the same, and heat-insulating element using the same |
CN105452387A (en) * | 2013-07-04 | 2016-03-30 | 莱姆泰克株式会社 | Heat-insulating composition, method of preparing the same, and heat-insulating element using the same |
KR101804345B1 (en) | 2013-07-04 | 2017-12-06 | 알이엠텍 주식회사 | Heat-insulating composition, method for preparing thereof and heat-insulating material using the same |
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