KR101187568B1 - 실리카 에어로겔 과립의 제조방법 - Google Patents

실리카 에어로겔 과립의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투광성 또는 불투광성 실리카 에어로겔 과립을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실리카 에어로겔 과립의 제조방법은, 물유리 용액 또는 불투명화제를 포함하는 물유리 용액을 무기산 용액과 혼합하여 형성된 실리카졸을 알코올에 분무하여 과립 습윤겔을 형성하는 단계; 상기 과립 습윤겔을 알코올 내에서 겔화 숙성시키고 용매 치환하여 과립 알코올겔을 형성하는 겔화 숙성/용매 치환단계; 상기 과립 알코올겔을 유기실란 화합물로 표면 개질하는 소수화 처리 단계; 및 상기 표면 개질된 겔을 상압 또는 진공 하에서 건조하는 건조 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 실리카 에어로겔 과립의 제조방법에 따르면, 상압 또는 진공 하에서 비교적 낮은 온도로 열처리하여 단시간 안에 실리카 에어로겔 과립을 제조할 수 있으므로 경제성, 연속성 및 신속성이 우수하여 대량 상업화에 적합하다.

Description

실리카 에어로겔 과립의 제조방법{PREPARATION METHOD OF SILICA AEROGEL GRANULES}
본 발명은 실리카 에어로겔 과립의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상압 건조 공정을 사용하여 저렴한 비용으로 신속하게 제조할 수 있는 투광성 또는 불투광성 실리카 에어로겔 과립의 제조방법에 관한 것이다.
에어로겔은 최대 99% 정도의 기공률과 50 nm 이하의 메조 기공크기를 갖는 초다공성 물질로서, 현재까지 인류가 개발한 소재 중에서 가장 가볍고 가장 뛰어난 초단열/초경량/초다공성/초저유전 등의 특성이 있다. 이러한 이유로 에어로겔은 초단열 소재 외에도 에너지/환경/전기전자 분야에 무한한 응용 가능성을 가진 환상적인 소재로 각광받고 있다. 특히, 에어로겔은 삼차원 망목구조를 가지며 그 내부에 공기분자의 평균자유행로보다 작은 크기의 기공을 갖는 초다공성 구조로 되어 있어 열전도를 최소화하고, 또한 음파의 전달을 지연시키고 태양광을 확산시키고 수분을 흡수하지 않는 소수성 특성을 보유하고 있어 건물 및 산업 부문에 광범위하게 활용될 수 있는 소재이다.
에어로겔의 열전도도는 약 0.025 W/m?K 이하로서 현존하는 소재 중에서 현저히 낮은 열전도도 값을 가진다. 이와 같이 실리카 에어로겔 소재는 가장 낮은 열전도도 성능을 발현하기 때문에 최근에는 LNG 수송선, 냉장고, 냉동기 및 열축적 장치 등에서 사용하기 위한 실리카 에어로겔의 제품 개발과 실용화에 대한 관심이 높아지고 있다. 실리카 에어로겔은 열전도도 측면뿐만 아니라 환경적인 측면에서도 중요한 물질로 평가받고 있는데, 오존층의 파괴로 논란의 대상이 되고 있는 CFC를 사용하는 폴리우레탄폼이나 유해성이 있는 섬유상 무기 단열재보다 단열성능 면에서 훨씬 뛰어나기 때문이다.
에어로겔의 방사 열전달은 적외선 흡수에 의해서 지배되는데, 20℃ 이하의 낮은 온도에서는 주로 30 ㎛ 이상의 파장 대역에서, 반면에 상온과 고온에서는 2～8 ㎛ 범위에서 에어로겔을 투과함으로써 방사 열전달이 용이하게 일어나게 된다. 단열재로서 실리카 에어로겔이 갖는 장점 중의 하나는 창이나 채광창으로 사용 가능하게 할 수 있는 가시광의 투광성에 있다. 그러나 에어로겔은 적외선광 특히, 2～8 ㎛ 사이의 광도 투과한다. 따라서 저온에서는 방사에 의한 기여도가 낮기 때문에 문제가 되지 않으나 고온에서는 방사 열전달이 주 기구로 작동하기 때문에 고온 단열재로 사용하기 위해서는 반드시 고온 방사 열전달을 최소화해야 한다. 이를 낮추기 위한 방법으로서 실리카 에어로겔에 8 ㎛ 이하 파장 대역에서 적외선을 흡수할 수 있는 불투명화제를 첨가하여 불투명화시킨 실리카 에어로겔 과립이 제조되고 있다.
실리카 에어로겔 분말은 과립 제조방법과는 달리 불투명화제를 첨가시킨 실리카졸을 용기 또는 어떤 형틀에 넣어 겔화한 후 분쇄하여 분말로 제조하기 때문에 수 ㎛ 이상의 크기를 갖는 불투명화제가 실리카겔로부터 분리되는 문제점이 있고, 또한 실리카졸에 불투명화제를 첨가하여 처음부터 바로 분말을 제조하여 겔화할 경우에도 상기와 같은 이유로 실리카겔로부터 불투명화제가 분리되는 문제점이 있다. 따라서 실리카 에어로겔 분말 제조시에는 불투명화제가 첨가되지 않는다. 이외에도 실리카 에어로겔 분말은 상온에서 과립과 비슷한 열전도도 값을 가지나 분말크기가 10～20 ㎛로 있고 초경량으로 분말 형태로 있어 바람에 날리기 때문에 충진 및 취급에 많은 어려움이 있을 뿐만 아니라 고온에서 열방사가 크기 때문에 응용 용도에도 제한이 따른다.
에어로겔 제조의 핵심 기술은 겔의 기공구조를 그대로 유지한 채로 수축 없이 건조하는 기술이다. 일반적으로 전체 합성공정은 졸로부터 겔을 제조하는 졸-겔 공정, 겔 내부 및 표면을 용매로 치환시키고 개질시키는 소수화 처리공정과 겔의 건조 공정으로 나눌 수 있다. 습윤겔 건조시에 대기 중에서 용매를 증발시키면 건조 과정 동안 기/액 계면에서의 모세관력과 용매 추출속도 차에 따른 수축 및 균열이 발생하기 쉬우며, 이를 억제하기 위하여 기존에는 초임계건조 공정을 사용하였다. 그러나 초임계 건조공정은 고압 건조공정으로 생산원가가 높아 상용화 기술개발에 장애요인으로 있어 왔다. 따라서 초임계 건조공정의 경제성, 안전성, 연속성 등의 문제를 해결할 수 있는 상압 건조공정에 대한 신기술 개발이 필요하였다. 또한 실리카 에어로겔을 저비용으로 제조하기 위해서는 출발원료로서 고가의 알콕사이드계 물질 대신에 저렴한 원료인 물유리 및 표면개질제 등을 사용하여 연속적으로 대량생산 가능한 공정 개발이 필수적이다.
종래 방법에는 물유리를 이용한 과립 제조시 일반적으로 이온교환수지를 이용하여 물유리 용액 내의 나트륨 성분을 제거한 후 실리카졸을 제조하여 이용하였고, 겔화 반응을 위해서는 실리카졸에 염기성 물질을 첨가한 상태에서 실리카졸을 비극성 유기용매에 액적으로 분무하거나 또는 비극성 유기용매에 염기성 물질을 첨가한 상태에서 실리카졸을 적하 또는 분무하여 습윤겔을 제조한 후에 유기실란 화합물 등을 사용하여 표면개질 및 용매치환 공정을 거쳐 소수화 처리를 한 후 초임계건조를 행하였다(미국특허 제 6,197,270호). 또한 출발원료로서 물유리 대신에 가격이 비싼 실리콘 알콕사이드, 알킬 실리케이트 및 알콕시 실란 등이 이용되었고 소수화처리를 거친 후 초임계건조 공정을 수행하였다(일본특허공개 제평8-15120호). 이와 같이, 과립 제조시 물유리, 실리콘 알콕사이드 등이 이용될 수 있으나 초임계 건조공정을 이용한 경우가 대부분이었다.
또한, 상압 건조법은 비용절감을 위해 물유리를 출발원료로 사용해왔는데, 물유리의 나트륨 성분이 불순물로 존재하므로 나트륨 이온을 제거하기 위한 양이온교환수지의 사용, 가수분해와 중합반응을 거쳐 겔 생성을 유도하는 염기성 물질 첨가, 비극성 유기용매 내에 실리카겔의 분산을 용이하게 하기 위한 분산제, 표면개질제 및 치환용매 등 다양한 첨가물을 각 단계별로 첨가하기 때문에 물유리를 이용한 상압건조 공정이 복잡해지고 다단계로 이뤄져 생산성을 낮추거나 제조비용을 증가시키는 요인으로 작용한다.
상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 물유리를 사용하는 상압 건조 공정에서 이온교환수지 및 별도의 과립화 첨가제의 사용 없이 소수성화된 투광성 또는 불투광성 실리카겔 에어로겔 과립을 저렴한 비용으로 단시간 내에 연속적으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 제조된 실리카 에어로겔 과립을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은
물유리 용액 또는 불투명화제를 포함하는 물유리 용액을 무기산 용액과 혼합하여 형성된 실리카졸을 알코올에 분무하여 과립 습윤겔을 형성하는 단계; 과립 습윤겔을 알코올 내에서 겔화 숙성시키고 용매 치환하여 과립 알코올겔을 형성하는 겔화 숙성/용매 치환단계; 과립 알코올겔을 유기실란 화합물로 표면 개질하는 소수화 처리 단계; 및 표면 개질된 겔을 상압 또는 진공 하에서 건조하는 건조 단계를 포함하는 실리카 에어로겔 과립의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 무기산 용액의 몰 농도는 1.0～2.0M 이고, 물유리 용액 대비 0.4～1.0의 부피비로 혼합되며, 본 발명에 따른 알코올은 실리카졸 대비 0.6～1.2의 부피비로 있다. 무기산 용액의 몰 농도, 무기산 용액과 실리카졸의 부피비가 상기 범위를 벗어나는 경우는 분무시 과립 형태의 습윤겔이 형성되지 않고 분말 형태의 습윤겔이 형성되거나 겔화 숙성시 많은 시간이 소요된다.
본 발명에 따른 알코올은 에탄올, 이소프로필알코올, 메탄올 등이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 무기산은 염산, 황산 및 질산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 산이 바람직하다.
본 발명에 따른 불투명화제는 카본블랙, 티타니아, 알루미나, 철산화물 및 일멘나이트 등과 같은 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이다.
본 발명에 따른 유기실란 화합물은 트리메틸클로로실란, 헥사메틸디실라잔, 메틸트리메톡시실란, 트리메틸에톡시실란, 에틸트리에톡시실란 및 페닐트리에톡시실란으로 이루어진 군에서 1종 이상이다.
본 발명의 소수화 처리단계에서, 유기실란 화합물은 알코올겔에 대하여 2～5의 부피비로 혼합되는 것이 바람직하다. 유기실란 화합물의 부피비가 2 미만일 때는 반응시간이 길어져서 빠른 시간 안에 완전한 표면개질 반응이 일어나지 않으며, 또한 유기실란 화합물의 부피비가 5 초과일 때는 급격한 개질반응으로 인해 표면 균열이나 크랙이 발생하게 된다.
본 발명의 건조단계는 상압 또는 진공 하에서 건조를 수행한다. 상압 또는 진공 하에서 50～90℃의 온도에서 1～2시간 동안 1차 건조하고, 190℃ 이하의 온도에서 2～3시간 동안 2차 건조하는 것을 특징으로 하는 2단계로 실시하는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는 진공 하에서 70℃에서 1시간 동안 건조하고, 150℃에서 2시간 동안 추가 건조한다.
또한, 본 발명의 실리카 에어로겔 과립의 제조방법에 따라 제조된 실리카 에어로겔 과립 크기는 약 1mm, 부피밀도가 0.056～0.101g/㎖, 9.3～17.2 nm 기공크기, 2.4～4.0 ㎖/g의 기공부피, 705.9～825.3 ㎡/g의 비표면적 및 0.019～0.023 W/m?K 낮은 열전도율을 가진다.
본 발명에 따라 제조된 실리카 에어로겔 과립의 경우는 에어로겔 분말들이 뭉쳐서 과립 크기가 약 1mm 정도로 있어 충진 및 취급이 분말에 비해 용이하다. 제조된 실리카 에어로겔 과립은 임의의 형상일 수 있으며, 구형의 비드 형상이 일반적이다.
본 발명에 따라 제조된 불투명화제가 첨가되지 않은 투광성 실리카 에어로겔 과립의 경우는 채광창이나 이중창 등에 용이하게 사용할 수 있고, 본 발명에 따라 제조된 불투명화제가 첨가된 실리카 에어로겔 과립의 경우는 고온 열방사가 없기 때문에 단열 판넬이나 고온 단열부분 등에 사용할 수 있다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 의한 실리카 에어로겔 과립의 제조방법은 하기의 단계로 구성되어 있다.
제1 단계: 실리카졸 제조 및 분무, 과립 습윤겔 형성단계
투광성 실리카 에어로겔 과립을 제조를 위해서는 물유리내의 나트륨 성분이 제거하지 않은 물유리 용액 그대로를 이용할 수 있고, 불투광성 실리카 에어로겔 과립을 제조를 위해서는 물유리 용액 내 실리카 무게에 대하여 불투명화제를 5～20% 무게비로 첨가 혼합하여 제조된 물유리 용액을 이용할 수 있다. 이들 물유리 용액과 무기산 용액을 혼합 반응시켜 형성한 실리카졸을 알코올에 분무함과 동시에 과립 습윤겔이 형성된다.
본 발명에 따른 무기산 용액의 몰 농도는 1.0～2.0 M이고, 물유리 용액 부피에 대하여 각각 0.4～1.0 부피비로 혼합하여 실리카졸을 제조할 수 있다. 무기산 용액은 염산, 황산, 또는 질산과 같은 무기산을 소정의 농도로 물에 희석하여 제조될 수 있다. 불투명화제는 카본블랙이나 티타니아, 알루미나, 철산화물 및 일멘나이트 등과 같은 산화물이 사용될 수 있다. 알코올은 실리카졸의 부피에 대하여 각각 0.6～1.2 부피비로 사용한다. 무기산 용액의 몰 농도, 무기산 용액과 실리카졸의 부피비가 상기 범위를 벗어나는 경우는 분무시 과립 형태의 습윤겔이 형성되지 않고 분말 형태의 습윤겔이 형성되거나 어떤 형태의 습윤겔도 형성되지 않는다. 실리카졸에서의 산성용액의 농도, 물유리 용액 대 무기산 용액의 부피비, 그리고 알코올의 양 및 종류 등의 공정 조건을 조절하면서 실리카 에어로겔 과립을 제조할 수 있다. 알코올로는 에탄올, 이소프로필알코올, 메탄올 등이 사용될 수 있다.
무기산 용액의 몰농도, 실리카졸에 대한 무기산 용액의 혼합비 등의 공정 조건을 조절하여 실리카 에어로겔 과립을 제조하기 위한 실리카졸을 제조할 수 있다.
제2 단계: 겔화 숙성/용매치환 단계
분무 제조된 과립 습윤겔을 겔화 촉매 및 치환용매 작용을 하는 알코올 등에서 겔화 숙성시키고 일정시간 유지하여 습윤겔 내부의 물을 알코올 등으로 치환시켜 알코올 겔을 제조한다.
종래에는 나트륨 성분을 제거한 실리카졸을 염기성 물질 및 분산제 등을 첨가시킨 비극성 유기용매에 적하 또는 분무하여 겔화를 위한 가수분해와 중합반응을 거쳐 습윤겔을 제조한 후 비극성 유기용매로 치환하는 공정을 거쳐야 했으나, 본 발명에 따르면 이 같은 공정을 거치지 않고도 실리카졸을 겔화 촉매 및 치환용매 작용을 하는 알코올에 분무하여 겔화 숙성시킴과 동시에 알코올로 치환시킨 알코올겔을 얻을 수 있다.
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제3 단계: 소수화 처리단계
제2 단계에서 얻은 알코올겔을 유기실란 화합물을 사용하여 표면을 개질시켜 소수화 처리를 행한다. 유기실란 화합물로는 트리메틸클로로실란(TMCS), 헥사메틸디실라잔(HMDS), 메틸트리메톡시실란, 트리메틸에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 소수화 처리 단계에서, 유기실란 화합물은 알코올겔에 대하여 2～5의 부피비로 혼합되는 것이 바람직하다. 유기실란 화합물의 부피비가 2 미만일 때는 반응시간이 길어져서 완전한 표면개질 반응이 일어나지 않으며, 또한 유기실란 화합물의 부피비가 5 초과일 때는 급격한 개질반응으로 인해 알코올 겔의 표면에 균열이나 크랙이 발생하게 된다.
제4 단계: 건조단계
표면개질된 알코올겔을 상압 또는 진공 하에서 50～190℃의 온도에서 2단계로 1～4시간 동안 건조한다. 상압 또는 진공 하에서 50～90℃의 온도에서 1～2시간 동안 1차 건조하고, 190℃ 이하의 온도에서 2～3시간 동안 2차 건조하는 것을 특징으로 하는 2단계로 실시하는 것이 바람직하다. 진공 하에서 70℃의 온도에서 1시간 동안 건조하고, 150℃의 온도에서 2시간 동안 추가 건조하는 것이 가장 바람직하고, 이 경우 소수화 처리된 과립 알코올겔의 건조시 발생될 수 있는 균열 생성 또는 크랙을 방지할 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 실리카 에어로겔 과립의 제조방법은 실리카졸을 분무노즐기 등을 사용하여 겔화 촉매 및 용매치환 작용을 하는 알코올에 액적으로 적하 또는 분무하여 과립 습윤겔을 제조하고 겔화 숙성시킴과 동시에 일정시간 유지하여 습윤겔 내부의 물을 알코올로 용매치환하여 알코올겔을 얻은 후 표면개질시켜 소수화 처리하고, 상압 또는 진공 하에서 비교적 낮은 온도로 열처리하여 단시간 안에 에어로겔 과립을 제조할 수 있으므로 경제성, 연속성 및 신속성이 우수하여 대량 상업화에 적합하다.
또한, 본 발명에 따라 제조된 실리카 에어로겔 과립은 실리카 분말에 비해 충진 및 취급이 용이하다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1
상업용 물유리(제조사: 영일화성, 3호, SiO2 29.0중량%) 75㎖에 물 425㎖을 첨가하여 4.35중량%의 SiO2를 포함하는 물유리 용액을 제조하였고, 그 중 일부인 80㎖를 취하여 다음 공정에 사용하였다. 투광성 실리카 에어로겔 과립 제조를 위해서는 희석된 물유리 그대로를 사용하였다.
물유리 부피기준으로 1/2에 해당되는 1.1M 질산 용액 40㎖를 물유리와 혼합한 후 3～5분간 교반시켜 실리카졸 120㎖를 합성하였다. 실리카졸 부피기준으로 1/2에 해당되는 메탄올 60㎖를 준비하였다. 실리카졸 120㎖를 노즐분무기를 이용하여 메탄올 60㎖에 분무시킴과 동시에 과립형태의 습윤겔이 형성하고, 이 겔을 메탄올내에서 1시간 동안 유지하여 겔화 숙성시키고 습윤겔 내부의 물을 메탄올로 용매치환시켜 알코올겔을 제조한 후 알코올겔을 분리 회수한다. 물유리로부터 알코올겔을 얻는 전체 과정은 60분을 넘기지 않았다.
소수성 표면으로 개질시키는 용매로는 트리메틸클로로실란을 사용하여 제조하였고, 여기에 알코올겔을 넣어 상온에서 4시간 동안 표면개질하여 소수화 처리를 행하였다. 표면 개질된 과립형태 알코올겔은 건조기를 사용하여 상압 하에서 70℃에서 1시간 동안, 그 후 150℃에서 2시간 동안 건조하여 실리카 에어로겔 과립을 얻었다.
제조된 실리카 에어로겔 과립의 밀도는 0.068 g/㎖, 비표면적은 809.3 ㎡/g, 기공 평균크기가 11 nm정도이고, 기공부피가 3.68 ㎖/g임을 확인하였다.
실시예 2～실시예 3: 질산 몰 농도에 따른 실리카 에어로겔 과립의 제조
실시예 2
질산용액 1.2M 60㎖를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 실리카 에어로겔 과립을 제조하였다.
실시예 3
질산용액 1.5M 60㎖를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 실리카 에어로겔 과립을 제조하였다.
하기 표 1의 실시예 1 내지 3의 결과로부터, 질산의 몰 농도가 높아질수록 부피밀도가 0.068 g/㎖에서 0.092 g/㎖로 증가하게 되고, 비표면적, 미세기공의 크기 및 부피가 감소하는 결과를 나타내었다.
실시예 4～실시예 5: 불투명화제 첨가에 따른 실리카 에어로겔 과립의 제조
실시예 4
실시예 1에서 희석된 물유리에 티타니아를 물유리 내의 실리카 무게기준으로 5.0 중량%를 첨가하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 불투광성 실리카 에어로겔 과립을 제조하였다.
실시예 5
실시예 1에서 희석된 물유리에 카본블랙을 희석된 물유리 내의 실리카 무게기준으로 5.0 중량%를 첨가하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 불투광성 실리카 에어로겔 과립을 제조하였다.
실시예 4 및 실시예 5에서와 같이 불투명화제로 티타니아가 첨가된 경우는 첨가하지 않는 실시예 1 내지 실시예 3에 비해 부피밀도가 증가하고 기공부피 및 비표면적이 감소하고, 불투명화제로 카본블랙을 첨가한 경우도 부피밀도가 증가하고 특히 기공부피가 많이 감소하였다.
실시예 6～실시예 7: 알코올 종류에 따른 실리카 에어로겔 과립의 제조
실시예 6
실시예 1의 메탄올 대신 에탄올 60㎖을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실리카 에어로겔 과립을 제조하였다.
실시예 7
실시예 1의 메탄올 대신 이소프로필알코올 60㎖을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실리카 에어로겔 과립을 제조하였다.
실시예 6 및 실시예 7에서와 같이 메탄올 대신에 에탄올 또는 이소프로필알코올을 사용하는 경우는 실시예 1에 비해 부피밀도가 증가하고 비표면적, 기공크기 및 부피가 약간 감소되었다.
실시예 8
진공건조기를 사용하여 진공 하에서 70℃에서 1시간 동안 건조한 후, 진공 하에서 다시 150℃에서 2시간 동안 건조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실리카 에어로겔 과립을 제조하였다.
실시예 8에서와 같이 진공 하에서 건조한 경우는 실시예 1 내지 실시예 7에서와 같이 상압에서 건조한 경우에 비해 실리카 에어로겔 과립의 물성이 개선되는 것으로 나타났다.
상기 실시예 1 내지 실시예 8에서 제조된 실리카 에어로겔 과립의 부피밀도, 기공 크기 및 부피, 열전도율을 표 1에 나타내었다.
실시예 No. 부피밀도
(g/㎖)		 BET 면적
[㎡/g]		 기공 크기
[nm]		 기공 부피
[㎖/g]		 열전도도
[W/m?K]
실시예 1 0.068 809.3 11.0 3.68 0.020
실시예 2 0.084 732.5 10.2 2.99 0.022
실시예 3 0.092 720.7 9.9 3.07 0.022
실시예 4 0.098 719.4 9.5 2.87 0.022
실시예 5 0.101 705.9 9.3 2.41 0.023
실시예 6 0.072 793.2 10.5 3.43 0.021
실시예 7 0.076 778.6 10.1 3.32 0.021
실시예 8 0.056 825.3 17.2 3.97 0.019

Claims (9)

  1. 물유리 용액 또는 불투명화제를 포함하는 물유리 용액을 무기산 용액과 혼합하여 형성된 실리카졸을 알코올에 분무하여 과립 습윤겔을 형성하는 단계;
    상기 과립 습윤겔을 알코올 내에서 겔화 숙성시키고 용매 치환하여 과립 알코올겔을 형성하는 겔화 숙성/용매 치환단계;
    상기 과립 알코올겔을 유기실란 화합물로 표면 개질하는 소수화 처리 단계; 및
    상기 표면 개질된 겔을 상압 또는 진공 하에서 건조하는 건조 단계
    를 포함하는 실리카 에어로겔 과립의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기산 용액의 몰 농도는 1.0～2.0M이고, 물유리 용액 대비 0.4～1.0의 부피비로 혼합되고, 상기 알코올은 실리카졸 대비 0.6～1.2의 부피비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 실리카 에어로겔 과립의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기산 용액은 염산, 황산, 질산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 산을 선택하는 것을 특징으로 하는 실리카 에어로겔 과립의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 불투명화제는 카본블랙, 티타니아, 알루미나, 철산화물 및 일멘나이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 실리카 에어로겔 과립의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 알코올은 에탄올, 메탄올 및 이소프로필알코올로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 실리카 에어로겔 과립의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기실란 화합물은 트리메틸클로로실란, 헥사메틸디실라잔, 메틸트리메톡시실란, 트리메틸에톡시실란, 에틸트리에톡시실란 및 페닐트리에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 실리카 에어로겔 과립의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 소수화 처리 단계에서, 상기 유기실란 화합물은 상기 과립 알코올겔에 대하여 2～5의 부피비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 실리카 에어로겔 과립의 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 건조단계는 상압 또는 진공 하에서 50～90℃의 온도에서 1～2시간 동안 건조하고, 용매 비등점～190℃의 온도에서 2～3시간 동안 건조하는 것을 특징으로 하는 실리카 에어로겔 과립의 제조방법.
  9. 삭제
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