KR101227065B1 - Aerogel and Preparation Method Thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 표면의 수산기가 개질제 및 알콕시(alkoxy)로 치환되고 전체 결합 100 대비 Si-C 결합 5 내지 9, C-O 결합 18 내지 25인 금속알콕사이드 또는 물유리를 전구체로 사용한 에어로겔과 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 에어로겔의 제조방법은, (a) 금속알콕사이드 또는 물유리와 산과 염기를 혼합하여 졸-겔(sol-gel) 법에 의하여 수화겔을 제조하는 단계;One embodiment of the present invention is an aerogel using a metal alkoxide or water glass having a hydroxyl group on the surface is substituted with a modifier and alkoxy (Si-C bond 5 to 9, CO bond 18 to 25 relative to the total bond 100 as a precursor and its preparation It is about a method. The method for preparing an airgel according to the present invention comprises the steps of: (a) mixing a metal alkoxide or water glass with an acid and a base to prepare a hydrogel by a sol-gel method;

(b) 상기 (a) 단계로부터 얻은 수화겔과 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜타놀, 헥사놀, 헵탄올 및 옥탄올의 단독 또는 이들을 혼합물인 알코올 및 5 내지 15개의 탄소 수를 가지는 것으로 비점이 60 ℃에서 200℃인 유기용제를 혼합하여 삼성분계 공비(ternary azeotropic) 혼합물을 제조하는 단계;(b) a hydrogel obtained from step (a) and methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol and octanol alone or mixtures thereof with alcohol and 5 to 15 carbon atoms Preparing a ternary azeotropic mixture by mixing an organic solvent at 60 ° C. to 200 ° C .;

(c) 삼성분계 공비(ternary azeotropic) 혼합물과 산을 혼합하고 가열하여 겔에 존재하는 수산기를 1차 유기화 하는 단계;(c) firstly organicizing the hydroxyl groups present in the gel by mixing and heating a ternary azeotropic mixture with an acid;

(d) 상기 (c) 단계로부터 얻은 1차 유기화된 겔과 개질제를 혼합하여 겔에 존재하는 잔여 수산기를 2차 유기화 하는 단계; 및 (d) mixing the primary organicized gel obtained from the step (c) with a modifier to secondary organicize the remaining hydroxyl groups present in the gel; And

(e) 상기 (d) 단계로부터 얻은 겔을 건조시키는 건조단계를 포함하는 것이다.(e) drying the gel obtained from step (d).

다공성 분말, 산, 유기 할로겐화물 Porous Powder, Acid, Organic Halide

Description

에어로겔과 그의 제조 방법 {Aerogel and Preparation Method Thereof}Aerogel and Preparation Method {Aerogel and Preparation Method Thereof}

본 발명은 표면의 수산기가 개질제 및 알콕시기(OR)로 치환되어 있는 에어로겔과 그의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an airgel in which a hydroxyl group on the surface is substituted with a modifier and an alkoxy group (OR) and a method for producing the same.

에어로겔은 기공율이 90%이상이고, 비표면적이 수백~1000 m2/g정도인 투명한 극저밀도의 첨단소재이다. 따라서, 이러한 나노 다공성 구조를 갖는 에어로겔은 극저유전체, 촉매, 전극소재, 방음재 등의 분야에 응용이 가능하며, 특히 실리카 에어로겔은 머리카락 1만분의 1 굵기의 실 형태로 이루어진 이산화규소(SiO2) 나노 구조체가 부직포처럼 성글게 얽혀 이루어졌지만 실과 실 사이 전체 부피의 98%를 차지하는 공간에는 공기가 가득 들어차 있어, 이는 80~99% 정도의 기공율과 1~50nm 범위의 기공크기를 갖는 고비표면적(600m2/g 이상의 BET 비표면적) 물질로서, 현재까지 인류가 개발한 고체 물질 중에서 가장 가볍고 가장 뛰어난 초단열 및 저유전 특성을 갖는 소재이다.Airgel is a transparent ultra-low density material with a porosity of more than 90% and a specific surface area of several hundred to 1000 m 2 / g. Therefore, the airgel having such a nanoporous structure can be applied to the fields of ultra low dielectric, catalyst, electrode material, soundproofing material, etc. In particular, the silica airgel is a silicon dioxide (SiO 2 ) nano nanofibers in the form of a yarn with a thickness of 10,000 hairs. Although the structure is intertwined like a nonwoven fabric, the space occupying 98% of the total volume between the yarn is filled with air, which has a high specific surface area (600m 2 / with a porosity of about 80 to 99% and a pore size in the range of 1 to 50 nm. BET specific surface area (g) or more, and is the lightest, most excellent ultra-insulation and low-dielectric property among the solid materials developed by mankind.

이러한 에어로겔의 제조는 중간 생성물인 수화겔(wet gel)의 기공구조를 그대로 유지한 채로 수축 없이 건조하는 기술이 가장 핵심이다. The manufacturing of such an airgel is the core technology of drying without shrinkage while maintaining the pore structure of the intermediate hydrogel (wet gel).

최근까지 초임계건조(supercritical drying) 공정이 에어로겔 제조를 위한 표준적인 건조방법으로 알려져 왔다. 그러나 이는 특수한 장비를 필요로 하며, 고온/고압의 공정조건에 따른 위험부담과 많은 에너지가 요구되며, 연속 공정이 불가능하다는 단점으로 실용화에 어려움이 있다. Until recently, supercritical drying processes have been known as the standard drying method for airgel production. However, this requires special equipment, requires a lot of energy and risks due to high / high pressure process conditions, and it is difficult to use due to the disadvantage that the continuous process is impossible.

따라서, 초임계 건조방식을 대체하기 위하여 수화겔(wet gel)을 상압에서 건조시키는 방안이 연구되고 있다. 그러나, 상압건조에 의해 에어로겔을 제조할 경우, 나노 기공 사이의 용제증발에 의한 모세관 수축현상으로 인해 결과적으로 에어로겔의 물성이 현저히 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 건조시 축합반응을 일으키는 수화겔 표면의 -OH 기를 반응성이 없는 화학종으로 개질시키는 공정이 이루어지고 있는데, 종래의 공정은 TMCS와 같은 개질제가 시중에서 고가라는 점, 제조시간이 장시간 소요된다는 문제점이 있다. Therefore, in order to replace the supercritical drying method, a method of drying the wet gel at normal pressure has been studied. However, when the airgel is manufactured by atmospheric pressure drying, there is a problem in that the physical properties of the airgel are significantly lowered as a result of capillary contraction caused by solvent evaporation between nanopores. Therefore, a process of modifying the -OH group on the surface of the hydrogel, which causes a condensation reaction upon drying, with a non-reactive chemical species is being made. However, the conventional process is expensive because a modifier such as TMCS is commercially expensive and takes a long time to manufacture. There is this.

따라서 본 발명은 표면의 수산기가 개질제 및 알콕시기(OR)로 치환되어 있는 에어로겔과 그를 효율적으로 제조하는 방법을 제공한다. Therefore, the present invention is a hydroxyl group of the surface modifier And an aerogel substituted with an alkoxy group (OR) and a method for efficiently preparing the same.

본 발명의 일 실시예는 표면의 수산기가 개질제 및 알콕시(alkoxy)로 치환되고 전체 결합 100 대비 Si-C 결합 5 내지 9, C-O 결합 18 내지 25인 금속알콕사이드 또는 물유리를 전구체로 사용한 에어로겔을 제공한다. One embodiment of the present invention is a hydroxyl group of the surface modifier And an aerogel substituted with alkoxy and using metal alkoxide or water glass having Si-C bonds 5 to 9 and CO bonds 18 to 25 relative to the total bonds 100 as precursors.

또한 본 발명의 일 실시예는 (a) 금속알콕사이드 또는 물유리와 산과 염기를 혼합하여 졸-겔(sol-gel) 법에 의하여 수화겔을 제조하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계로부터 얻은 수화겔과 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜타놀, 헥사놀, 헵탄올 및 옥탄올의 단독 또는 이들을 혼합물인 알코올 및 5 내지 15개의 탄소 수를 가지는 것으로 비점이 60 ℃에서 200℃인 유기용제를 혼합하여 삼성분계 공비(ternary azeotropic) 혼합물을 제조하는 단계;
(c) 삼성분계 공비(ternary azeotropic) 혼합물과 산을 혼합하고 가열하여 겔에 존재하는 수산기를 1차 유기화 하는 단계;
(d) 상기 (c) 단계로부터 얻은 1차 유기화된 겔과 개질제를 혼합하여 겔에 존재하는 잔여 수산기를 2차 유기화 하는 단계; 및
(e) 상기 (d) 단계로부터 얻은 겔을 건조시키는 건조단계를 포함하는 에어로겔의 제조방법을 제공한다.
In addition, an embodiment of the present invention comprises the steps of (a) preparing a hydrogel by the sol-gel (sol-gel) method by mixing the metal alkoxide or water glass and acid and base;
(b) a hydrogel obtained from step (a) and methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol and octanol alone or mixtures thereof with alcohol and 5 to 15 carbon atoms Preparing a ternary azeotropic mixture by mixing an organic solvent at 60 ° C. to 200 ° C .;
(c) firstly organicizing the hydroxyl groups present in the gel by mixing and heating a ternary azeotropic mixture with an acid;
(d) mixing the primary organicized gel obtained from the step (c) with a modifier to secondary organicize the remaining hydroxyl groups present in the gel; And
(e) It provides a method for producing an airgel comprising a drying step of drying the gel obtained from the step (d).

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본 발명의 일 실시예에 따르면, 기존의 초임계방법으로 수화겔을 건조해오던 방법과 달리 상압 건조가 가능하게 되어, 짧은 제조공정과 저비용으로 에어로겔을 제조할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, unlike the conventional method of drying the hydrogel in a supercritical method, it is possible to dry the atmospheric pressure, it is possible to manufacture the airgel in a short manufacturing process and low cost.

본 발명의 일 실시예는 표면의 수산기가 개질제 및 알콕시(alkoxy)로 치환되고 전체 결합 100 대비 Si-C 결합 5 내지 9, C-O 결합 18 내지 25인 금속알콕사이드 또는 물유리를 전구체로 사용한 에어로겔을 제공한다.One embodiment of the present invention is a hydroxyl group of the surface modifier And an aerogel substituted with alkoxy and using metal alkoxide or water glass having Si-C bonds 5 to 9 and CO bonds 18 to 25 relative to the total bonds 100 as precursors.

전체 결합은 표면 이외의 내부 금속 산화물간의 결합도 모두 포함하는 개념이며, Si-C 결합은 수산기가 개질제로 치환됨으로 인해서 생겨난 결합이고, C-O 결합은 수산기가 알콕시기로 치환됨으로 인해서 생겨난 결합이다. 개질제로 TMCS를 사용한 경우의 모식도는 반응식 1과 같다. The whole bond is a concept including all bonds between internal metal oxides other than the surface, Si-C bond is a bond formed by the substitution of a hydroxyl group by a modifier, and C-O bond is a bond formed by the substitution of a hydroxyl group by an alkoxy group. The schematic diagram in the case of using TMCS as a modifier is shown in Scheme 1.

Figure 112009076026138-pat00001
Figure 112009076026138-pat00001

본 발명의 일 실시예는 수화겔 표면의 수산기를 반응성이 없는 물질로 치환함에 있어서, 개질제로만 치환하던 종래 방식과 달리, 알콕시기로의 치환도 이루어지도록 함으로써, 고가의 개질제의 사용을 줄인 효과가 있다. According to one embodiment of the present invention, unlike the conventional method of only replacing the hydroxyl group on the surface of the hydrogel with a non-reactive substance, the substitution with an alkoxy group is also performed, thereby reducing the use of expensive modifiers.

상기 금속알콕사이드는 각 알킬기가 1 내지 6개의 탄소원자, 1 내지 4개의 탄소원자를 갖는 것이 사용될 수 있으며, 예로는 이에 제한되는 것은 아니나 테트라에톡시실란(TEOS), 테트라메톡시실란(TEMS), 테트라-n-프로폭시실란, 알루미늄 이소프로폭사이드, 알루미늄 sec-부톡사이드, 세륨 이소프로폭사이드, 하프늄 tert-부톡사이드, 마그네슘 알루미늄 이소프로폭사이드, 이트륨 이소프로폭사이드, 티타늄 이소프로폭사이드, 루비듐 이소프로폭사이드 및 지르코늄 이소프로폭사이드로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 테트라에톡시실란(TEOS), 테트라메톡시실란(TEMS)을 사용한다. 테트라메톡시실란(TMOS)의 화학식은 Si(OCH3)4이고, 테트라에톡시실란(TEOS)의 화학식은 Si(OCH2CH3)4이며, 물유리는 알카리 염과 실리카의 비가 1:2-3 범위인 것이 적당하다. As the metal alkoxide, each alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and 1 to 4 carbon atoms may be used. Examples of the metal alkoxide include, but are not limited to, tetraethoxysilane (TEOS), tetramethoxysilane (TEMS), and tetra n-propoxysilane, aluminum isopropoxide, aluminum sec-butoxide, cerium isopropoxide, hafnium tert-butoxide, magnesium aluminum isopropoxide, yttrium isopropoxide, titanium isopropoxide, At least one or more selected from the group consisting of rubidium isopropoxide and zirconium isopropoxide may be used, and preferably tetraethoxysilane (TEOS), tetramethoxysilane (TEMS) is used. The chemical formula of tetramethoxysilane (TMOS) is Si (OCH 3 ) 4 , the chemical formula of tetraethoxysilane (TEOS) is Si (OCH 2 CH 3 ) 4 , and the water glass has a ratio of an alkali salt and silica 1: 2-. It is suitable to be 3 ranges.

본 발명의 일 실시예는 또한 One embodiment of the invention also

금속알콕사이드 또는 물유리와 산과 염기를 혼합하여 졸-겔(sol-gel) 법에 의하여 수화겔을 제조하는 단계;Preparing a hydrogel by sol-gel by mixing a metal alkoxide or water glass with an acid and a base;

상기 단계로부터 얻은 수화겔과 알코올 및 유기용제를 혼합하여 삼성분계 공비(ternary azeotropic) 혼합물을 제조하는 단계; Preparing a ternary azeotropic mixture by mixing the hydrogel obtained from the step with an alcohol and an organic solvent;

삼성분계 공비(ternary azeotropic) 혼합물과 산 또는 유기 할로겐화물 중 어느 하나이상을 혼합하고 가열하여 겔에 존재하는 수산기를 1차 유기화 하는 단계;Firstly organicizing the hydroxyl group present in the gel by mixing and heating a ternary azeotropic mixture with at least one of an acid or an organic halide;

상기 단계로부터 얻은 1차 유기화된 겔과 개질제를 혼합하여 겔에 존재하는 잔여 수산기를 2차 유기화 하는 단계; 및 Mixing the primary organicized gel obtained from the step with a modifier to secondary organically retain the remaining hydroxyl groups present in the gel; And

상기 단계로부터 얻은 겔을 건조시키는 건조단계를 포함하는 에어로겔의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing an airgel comprising a drying step of drying the gel obtained from the above step.

이하 각 단계를 보다 상세히 설명한다 (도 1 참조). Each step is described in more detail below (see FIG. 1).

졸-겔 반응(sol-gel reaction)은 지난 수년간 유리와 세라믹 분야에서 상당한 평가를 얻게 된 방법이다. 졸-겔(sol-gel)법은 콜로이드부유상태(졸: sol)를 만들고, 이 졸의 겔화 과정을 통해 액체상의 망목조직(겔: gel)으로 변화시켜 무기질 망목조직을 만드는 과정을 말한다. 졸-겔 과정은 다음의 3 단계로 일어난다:The sol-gel reaction has gained considerable appreciation in the glass and ceramics field over the years. The sol-gel method is a process of making a colloidal floating state (sol: sol) and converting it into a liquid network (gel: gel) through the gelation process of the sol to form an inorganic network. The sol-gel process occurs in three steps:

1. 중합과정에 의한 입자의 형성 (Polymerization of monomers to form particles)1.Polymerization of monomers to form particles

2. 입자의 성장 (Growth of particles)2. Growth of particles

3. 망목구조의 형성 (Linking of particles into chains, then networks that extend throughout the liquid medium, thickening into a gel).3. Linking of particles into chains, then networks that extend throughout the liquid medium, thickening into a gel.

보다 구체적으로는,More specifically,

먼저 출발물질로 금속알콕사이드 또는 물유리를 준비한다. 금속알콕사이드는 각 알킬기가 1 내지 6개의 탄소원자, 1 내지 4개의 탄소원자를 갖는 것이 사용될 수 있으며, 예로는 이에 제한되는 것은 아니나 테트라에톡시실란(TEOS), 테트라메톡시실란(TEMS), 테트라-n-프로폭시실란, 알루미늄 이소프로폭사이드, 알루미늄 sec-부톡사이드, 세륨 이소프로폭사이드, 하프늄 tert-부톡사이드, 마그네슘 알루미늄 이소프로폭사이드, 이트륨 이소프로폭사이드, 티타늄 이소프로폭사이드, 루비듐 이소프로폭사이드 및 지르코늄 이소프로폭사이드로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 테트라에톡시실란(TEOS), 테트라메톡시실란(TEMS)을 사용한다. 테트라메톡시실란(TMOS)의 화학식은 Si(OCH3)4이고, 테트라에톡시실란(TEOS)의 화학식은 Si(OCH2CH3)4이며, 물유리는 알카리 염과 실리카의 비가 1:2-3 범위인 것이 적당하다. 전구체로써 물유리가 사용되는 경우에는 염을 제거하기 위해 산에서의 전처리 공정을 필요로 하며, 이는 일반적인 것이다. First, prepare metal alkoxide or water glass as starting material. As the metal alkoxide, those having 1 to 6 carbon atoms and 1 to 4 carbon atoms in each alkyl group may be used. Examples of the metal alkoxide include, but are not limited to, tetraethoxysilane (TEOS), tetramethoxysilane (TEMS), and tetra- n-propoxysilane, aluminum isopropoxide, aluminum sec-butoxide, cerium isopropoxide, hafnium tert-butoxide, magnesium aluminum isopropoxide, yttrium isopropoxide, titanium isopropoxide, rubidium At least one or more selected from the group consisting of isopropoxide and zirconium isopropoxide can be used, preferably tetraethoxysilane (TEOS), tetramethoxysilane (TEMS). The chemical formula of tetramethoxysilane (TMOS) is Si (OCH 3 ) 4 , the chemical formula of tetraethoxysilane (TEOS) is Si (OCH 2 CH 3 ) 4 , and the water glass has a ratio of an alkali salt and silica 1: 2-. It is suitable to be 3 ranges. If water glass is used as the precursor, a pretreatment step in the acid is required to remove the salt, which is common.

그 후 산을 첨가하여 가수분해 시킨 후 염기를 첨가하여 축합반응 시켜 겔을 형성한다. 전구체로써 물유리를 사용하는 경우, 산을 첨가하지 않고 강산성 이온교환수지를 사용하여 같은 효과를 낼 수 있다. 산의 예로는 이에 제한되는 것은 아니나, 황산, 염산, 인산, 초산, 질산 등을 포함하며 바람직하게는 염산(HCl)을 사용한다. 염기의 예로는 이에 제한되는 것은 아니나, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 암모니아수 등을 포함하며 바람직하게는 암모니아수(NH4OH)를 사용한다. 겔화 된 망목조직을 50℃ 내지 70℃에서 18내지 32시간 동안 숙성하여 망목 구조를 강화시킨다. 또는 55℃ 내지 65℃에서 20시간 내지 28시간 동안 숙성시킨다. 이때, 산 또는 염기의 양을 조절하여 후속공정에서 형성되는 에어로겔의 기공 크기를 제어할 수 있다. Thereafter, acid is added to hydrolyze and then a base is added to condense to form a gel. When water glass is used as a precursor, the same effect can be achieved by using a strong acidic ion exchange resin without adding an acid. Examples of acids include, but are not limited to, sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, acetic acid, nitric acid, and the like, preferably hydrochloric acid (HCl). Examples of the base include, but are not limited to, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, ammonia water, and the like, and preferably ammonia water (NH 4 OH) is used. The gelled network is aged at 50-70 ° C. for 18-32 hours to strengthen the network structure. Or aged from 55 ° C. to 65 ° C. for 20 to 28 hours. At this time, the pore size of the airgel formed in the subsequent process can be controlled by adjusting the amount of acid or base.

겔의 1차 유기화 단계에서는 수화겔과 알코올 및 유기용제를 혼합하여 삼성분계 공비 혼합법으로 겔을 탈수한다. 이와 산 또는 유기 할로겐화물 중 어느 하나 이상을 혼합하고 가열하여 삼성분계 공비 혼합법으로 수분을 제거하며 유기화 반응을 시키게 된다. 각 성분의 중량비는 수화겔 : 알코올 : 유기용제 : 산 또는 유기화합물 중 어느 하나 이상의 비 = 200 : 30~150 : 50~150 : 10~100 이 적당하다. In the first organic phase of the gel, the hydrogel is mixed with alcohol and an organic solvent to dehydrate the gel by ternary azeotropic mixing. At least one of an acid or an organic halide may be mixed and heated to remove moisture by a ternary azeotropic mixing method, and an organic reaction may be performed. The weight ratio of each component is suitably a ratio of at least one of hydrogel: alcohol: organic solvent: acid or organic compound = 200: 30 ~ 150: 50 ~ 150: 10 ~ 100.

수화겔의 표면에 존재하는 수산기와 알코올의 탈수 축합 반응이 일어나기 위해서는 삼성분계 공비 혼합법으로 겔에 존재하는 수분과 탈수 반응시 생성되는 물 분자를 제거하여야 한다. 수산기와 알코올의 산 촉매 탈수 축합 반응이 가역반응이기 때문이다. 각 성분을 혼합하고 가열하여 자비증류하여 환류시키고 수분리기에 의하여 수분이 제거 될 때 수화겔의 표면에 존재하는 수산기와 알코올의 탈수 반응이 진행되어 수화겔은 유기화 하게 된다. 자비점은 혼합물의 조성에 따라 차이가 있으나 보통 가열은 60℃ 내지 130℃, 70℃ 내지 90℃ 또는 70℃ 내지 80℃의 범위내에서 2 내지 3시간동안 행한다. 이 반응으로 전체 결합 100대비 18 내지 25의 C-O 결합이 생성된다. In order for the dehydration condensation reaction between the hydroxyl group and the alcohol present on the surface of the hydrogel to occur, the azeotropic azeotropic mixing method should remove the water molecules generated during the dehydration reaction with water present in the gel. This is because the acid-catalyzed dehydration condensation reaction of the hydroxyl group and the alcohol is a reversible reaction. Each component is mixed, heated to reflux by reflux, and when water is removed by a water separator, the dehydration reaction of the hydroxyl groups and alcohol on the surface of the hydrogel proceeds to organicize the hydrogel. The boiling point varies depending on the composition of the mixture, but the heating is usually performed for 2 to 3 hours in the range of 60 ° C to 130 ° C, 70 ° C to 90 ° C, or 70 ° C to 80 ° C. This reaction produces 18-25 C-O bonds relative to 100 total bonds.

일예로 실리카를 사용하고 삼성분계 공비 혼합물의 첨가물로 산을 사용한 경우의 반응은 반응식 2과 같다. As an example, when silica is used and an acid is used as an additive of the ternary azeotrope, the reaction is shown in Scheme 2.

Figure 112009076026138-pat00002
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유기 할로겐화물을 사용한 경우, 생성물인 할로겐 산이 산 촉매로서 작용하게 된다. 이후 알코올과 산 촉매를 사용한 것과 같은 반응이 진행되며, 반응식 3과 같다. When organic halides are used, the product, halogen acid, acts as an acid catalyst. Thereafter, the reaction proceeds as using an alcohol and an acid catalyst, and the same as in Scheme 3.

Figure 112009076026138-pat00003
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유기용제는 5 내지 15개의 탄소 수를 가지는 것으로 비점이 60 ℃에서 200℃인, 바람직하게는 90℃에서 150℃ 범위인 것을 사용할 수 있다. 예로는 이에 제한되는 것은 아니나, 옥탄(octane), 사이클로헥산(cyclohexane), 메틸 사이클로헥산(methylcyclohexane), 벤젠(benzene), 톨루엔(toluene), 자일렌(xylene), 에틸벤 젠(ethyl benzene), 디에틸벤젠(diethyl benzene), 아이소프로필벤젠(isopropyl benzene) 등의 유기용매 및 이들의 혼합물을 포함한다. 일예로 자일렌(xylene)을 사용할 수 있다. The organic solvent may have 5 to 15 carbon atoms, and a boiling point of 60 ° C. to 200 ° C., preferably 90 ° C. to 150 ° C., may be used. Examples include, but are not limited to, octane, cyclohexane, methylcyclohexane, benzene, toluene, xylene, ethyl benzene, Organic solvents such as diethyl benzene and isopropyl benzene, and mixtures thereof. For example, xylene may be used.

여기서 알코올은, 1 내지 10개의 탄소 수를 가지는 것으로 단독 또는 이들을 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 2~4종의 알코올을 사용하여 비점이 낮은 알코올부터 첨가하는 것이 좋다. 양은 수화겔 100중량부 대비 15 내지 75중량부가 적당하다. 예로는 이에 제한되는 것은 아니나, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜타놀, 헥사놀, 헵탄올, 옥탄올의 1,2,3차 알코올을 포함한다. 바람직하게는 에탄올, 프로판올, 부탄올을 사용한다.Herein, the alcohols are those having 1 to 10 carbon atoms and may be used alone or in combination thereof. Preferably, the alcohols are added from the lower boiling alcohols using 2 to 4 kinds of alcohols. The amount is suitably 15 to 75 parts by weight relative to 100 parts by weight of hydrogel. Examples include, but are not limited to, 1,2, tertiary alcohols of methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol. Preferably ethanol, propanol, butanol is used.

여기서 산의 예로는 이에 제한되는 것은 아니나, 염산, 황산, 질산, 초산, 인산, 옥살산, 불산, 개미산 등의 산과 이의 혼합물을 포함하며, 바람직하게는 염산을 사용한다. 산의 사용량은 수화겔 100 중량부 대비 5중량부 내지 50중량부 또는 15중량부 내지 30중량부가 적당하다. Examples of the acid here include, but are not limited to, acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid, phosphoric acid, oxalic acid, hydrofluoric acid, formic acid, and mixtures thereof, preferably hydrochloric acid is used. The amount of acid is suitably 5 to 50 parts by weight or 15 to 30 parts by weight relative to 100 parts by weight of hydrogel.

여기서 유기 할로겐화물은 2 내지 9개의 탄소 수를 가지는 것으로 브롬 또는 염소 원자가 단독 또는 혼합으로 구성된 화합물이 적당하다. 예로는 이에 제한되는 것은 아니나, chloro ethane, tri-chloro ethane, tetra-chloro ethane, penta-chloro ethane, tri-chloro propane, tetra-chloro ethylene, tri-chloro ethylene, tri-chloro propane, di-chloro propane, chloro butane, amyl chloride, hexyl chloride, ethyl hexyl chloride, bromo ethylene, tetra-bromo ethane, bromo chloro ethane, chloro benzene, di-chloro benzene, chloro toluene, bromo benzene 등의 화합물이다. 바람직하게는 butyl chloride, amyl chloride, octyl chloride 를 사용할 수 있다. 유기 할로겐화물의 사용량은 수화겔 100 중량부 대비 5중량부 내지 50중량부 또는 15중량부 내지 30중량부가 적당하다.Organic halides here have from 2 to 9 carbon atoms and are suitable compounds in which bromine or chlorine atoms are composed alone or in combination. Examples include, but are not limited to, chloro ethane, tri-chloro ethane, tetra-chloro ethane, penta-chloro ethane, tri-chloro propane, tetra-chloro ethylene, tri-chloro ethylene, tri-chloro propane, di-chloro propane chlorobutane, amyl chloride, hexyl chloride, ethyl hexyl chloride, bromo ethylene, tetra-bromo ethane, bromo chloro ethane, chloro benzene, di-chloro benzene, chloro toluene, bromo benzene. Preferably butyl chloride, amyl chloride, octyl chloride can be used. The amount of the organic halide is preferably 5 parts by weight to 50 parts by weight or 15 parts by weight to 30 parts by weight relative to 100 parts by weight of the hydrogel.

산 및 유기 할로겐화물은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. Acids and organic halides may be used alone or in combination.

1차 유기화 된 겔에 n-헥산, iso-헥산, 헵탄, 옥탄 및 iso-옥탄과 같은 개질제와 반응성이 없는 용제로 세척한다. 개질제와 반응성이 있는 알코올을 제거하여 개질제의 불필요한 소모를 막기 위해서이다. 그 후 개질제를 첨가하여 겔에 존재하는 잔여 수산기를 2차 유기화 하는 반응을 진행한다. 이 반응으로 전체 결합 100대비 5 내지 9의 Si-C 결합이 생성된다. The first organicized gel is washed with a solvent that is not reactive with modifiers such as n-hexane, iso-hexane, heptane, octane and iso-octane. This is to remove the alcohol that is reactive with the modifier to prevent unnecessary consumption of the modifier. Thereafter, a modifier is added to proceed with the secondary organicization of residual hydroxyl groups present in the gel. This reaction yields 5 to 9 Si-C bonds relative to 100 total bonds.

개질제의 예로는 이에 제한되는 것은 아니나, 트리메틸클로로실란(TMCS), 헥사메틸디실라잔(HMDSZ), 디메틸디클로로실란(DMDCS), 페닐트리메톡시실란(PTMS), 페닐트리에톡시실란(PTES), 메틸트리에톡시실란(MTES)및 메틸트리메톡시실란(MTMS)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하며, 이러한 개질제를 사용한 경우 겔에 존재하는 잔여 수산기가 반응성이 없는 알킬기로 치환된다. 트리메틸클로로실란(TMCS)을 사용한 경우 개질화 반응의 반응식은 반응식 4와 같다. Examples of modifiers include, but are not limited to, trimethylchlorosilane (TMCS), hexamethyldisilazane (HMDSZ), dimethyldichlorosilane (DMDCS), phenyltrimethoxysilane (PTMS), phenyltriethoxysilane (PTES) And at least one selected from the group consisting of methyltriethoxysilane (MTES) and methyltrimethoxysilane (MTMS), and when such a modifier is used, the remaining hydroxyl groups present in the gel are substituted with unreactive alkyl groups. When trimethylchlorosilane (TMCS) is used, the scheme of the reforming reaction is shown in Scheme 4.

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이 경우 개질제의 양은 수화겔 100중량부 대비 0.2 내지 10중량부 또는 2 내지 3중량부가 적당하며, 개질제의 양이 0.2중량부보다 적은 경우에는 유기화가 완전히 이루어지지 아니하여 나노 기공 사이의 용제증발로 인해 모세관 현상에 의한 수축이 일어나 원하는 밀도의 에어로겔을 얻을 수 없고, 10중량부 이상인 경우에는 필요 이상의 소모가 될 수 있다. 다만 잉여 개질제와 용제는 재사용 될 수 있으므로 상한의 제한은 불필요하다. In this case, the amount of the modifying agent is appropriately 0.2 to 10 parts by weight or 2 to 3 parts by weight relative to 100 parts by weight of the hydrogel, and when the amount of the modifying agent is less than 0.2 parts by weight, the organicization is not completely performed due to solvent evaporation between the nanopores. Shrinkage due to capillary action cannot occur to obtain an aerogel of a desired density, and when it is 10 parts by weight or more, it may be consumed more than necessary. However, because the excess modifiers and solvents can be reused, no upper limit is necessary.

2차 유기화 단계까지 거친 표면이 유기화 된 다공성 나노 기공을 갖는 유기 겔을 용제와 분리하고 상압조건하 60℃ 내지 200℃, 60℃ 내지 150℃, 또는 60℃내지 120℃에서 30분 내지 90분, 30분내지 60분, 또는 40분내지 60분 동안 유동층 건조기에서 건조한다. The organic gel having the porous nanopores with the rough surface organicated to the second organic phase is separated from the solvent and subjected to 30 to 90 minutes at 60 ° C. to 200 ° C., 60 ° C. to 150 ° C., or 60 ° C. to 120 ° C. under atmospheric pressure. Dry in a fluid bed drier for 30 to 60 minutes, or 40 to 60 minutes.

생성된 에어로겔은 분말, 박막, 클러스트 등의 형태로 사용할 수 있다. The resulting airgel can be used in the form of powder, thin film, cluster or the like.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, examples will be described in detail to help understand the present invention. However, the following examples are merely to illustrate the content of the present invention is not limited to the scope of the present invention. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.

<< 실시예Example 1> 다공성 나노 실리카 분말의 제조 1> Preparation of Porous Nano Silica Powder

(1) 실리카 수화 (1) silica hydration 겔의Gel 제조  Produce

실리카 수화 겔을 제조하기 위하여 물유리 10% 용액을 강산성 이온교환수지에 통과시켜 pH 2.5의 규산 용액을 제조하였다. 이후 0.15mol의 암모니아수(NH4OH)로 용액의 pH가 5 내지 6 이 되도록 조정하여 겔을 형성하였다. 망목구조를 강화시키기 위해 60℃에서 24시간 동안 숙성하여 수화겔을 제조하였다. To prepare silica hydrogel, a 10% solution of water glass was passed through a strong acidic ion exchange resin to prepare a silicic acid solution having a pH of 2.5. Thereafter, the pH of the solution was adjusted to 5 to 6 with 0.15 mol of ammonia water (NH 4 OH) to form a gel. The hydrogel was prepared by aging at 60 ° C. for 24 hours to strengthen the network structure.

(2) (2) 수화겔과Hydrogel 알코올 및 유기용제를 혼합하고 1차  Mixing alcohol and organic solvent 유기화Organicization 하는 단계  Steps to

고형화 된 수화겔을 분쇄하여 망목 150번 체(sieve)로 걸렀다. 그후 200g의 수화겔을 삼구 플라스크에 넣고 이소프로필알콜(isoprophyl alcohol) 100ml, 부탄올(butanol) 50ml, 0.1 mol HCl 100ml, 옥탄 (octane) 100ml 를 넣어 혼합하였다. 혼합물을 유수 분리기에서 수분이 분리되어 나오지 않을 때까지 반응시키고, 수분이 제거 된 후 온도를 서서히 상승시켜 120℃에서 유기화 된 겔을 분리하였다.  The solidified hydrogel was pulverized and filtered through a mesh sieve 150. Then, 200 g of hydrogel was added to a three-necked flask, and 100 ml of isopropyl alcohol (isoprophyl alcohol), 50 ml of butanol, 100 ml of 0.1 mol HCl, and 100 ml of octane were mixed. The mixture was allowed to react until no water was separated from the oil / water separator, and after the water was removed, the temperature was gradually raised to separate the organicated gel at 120 ° C.

(3) 2차 (3) secondary 유기화Organicization 하는 단계  Steps to

분리된 부분 유기화 된 겔을 n-hexane 으로 세척한 후, 10% TMCS용액 4ml를 첨가하여 60℃에서 1시간 반응시켰다. The separated partially organicated gel was washed with n-hexane, and then 4 ml of 10% TMCS solution was added and reacted at 60 ° C. for 1 hour.

(4) 건조 단계 (4) drying step

상기 반응 후, 용제를 배출하고 상압에서 150℃에서 30분간 건조하였다. After the reaction, the solvent was discharged and dried for 30 minutes at 150 ℃ at atmospheric pressure.

상기 단계를 거쳐 제조된 에어로겔은 밀도 0.1과 열전도도 0.016W/m·k를 나타내었다. The airgel prepared through the above step showed a density of 0.1 and a thermal conductivity of 0.016 W / m · k.

<< 실시예Example 2> 유기 할로겐화물 첨가 2> organic halide addition

(1) 실리카 수화 (1) silica hydration 겔의Gel 제조  Produce

실리카 수화 겔을 제조하기 위하여 TEOS를 이소프로필알콜(isoprophyl alcohol)에 용해 시키고, 0.1mol의 HCl을 첨가하여 가수분해 시켰다. 그 후 0.15mol의 암모니아수(NH4OH)를 첨가하여 용액의 pH가 5 내지 6 이 되도록 조정하여 겔을 생성하였다. 망목구조를 강화시키기 위해 60℃에서 24시간 동안 숙성하여 수화겔을 제조하였다. To prepare silica hydrogel, TEOS was dissolved in isopropyl alcohol, and hydrolyzed by adding 0.1 mol of HCl. Thereafter, 0.15 mol of ammonia water (NH 4 OH) was added to adjust the pH of the solution to 5 to 6 to form a gel. The hydrogel was prepared by aging at 60 ° C. for 24 hours to strengthen the network structure.

(2) (2) 수화겔과Hydrogel 알코올 및 유기용제를 혼합하고 1차  Mixing alcohol and organic solvent 유기화Organicization 하는 단계  Steps to

고형화 된 수화겔을 분쇄하여 망목 150번 체(sieve)로 걸렀다. 그후 200g의 수화겔을 삼구 플라스크에 넣고 이소프로필알콜(isoprophyl alcohol) 100ml, butyl chloride 50ml, 부탄올(butanol) 50ml, 에틸벤젠(ethyl benzene) 100ml를 넣어 혼합하였다. 혼합물을 유수 분리기에서 수분이 분리되어 나오지 않을 때까지 반응시키고, 수분이 제거 된 후 온도를 서서히 상승시켜 120℃에서 유기화 된 겔을 분리하였다. The solidified hydrogel was pulverized and filtered through a mesh sieve 150. Then, 200 g of hydrogel was added to a three-necked flask and mixed with 100 ml of isopropyl alcohol (isoprophyl alcohol), 50 ml of butyl chloride, 50 ml of butanol, and 100 ml of ethyl benzene. The mixture was allowed to react until no water was separated from the oil / water separator, and after the water was removed, the temperature was gradually raised to separate the organicated gel at 120 ° C.

(3) 2차 (3) secondary 유기화Organicization 하는 단계  Steps to

분리된 부분 유기화 된 겔을 n-hexane 으로 세척한 후, 10% TMCS용액 5ml를 첨가하여 60℃에서 30분 반응시켰다. The separated partially organicated gel was washed with n-hexane, and then 5 ml of 10% TMCS solution was added and reacted at 60 ° C. for 30 minutes.

(4) 건조 단계 (4) drying step

상기 반응 후, 용제를 배출하고 상압에서 150℃에서 30분간 건조하였다. After the reaction, the solvent was discharged and dried for 30 minutes at 150 ℃ at atmospheric pressure.

이러한 방법으로 제조된 에어로겔은 밀도 0.09, 열전도도 0.014W/m·k를 나타내었다.The airgel prepared in this manner had a density of 0.09 and a thermal conductivity of 0.014 W / m · k.

<< 비교예Comparative example 1> 1>

실시예 1과 같은 방법으로 수화겔을 제조한 후 수화겔 200g을 에탄올(ethanol) 500ml에 넣고 24시간 숙성을 3회 반복하여 총 72시간 동안 수분과 알코올이 치환된 알코올 겔을 제조하였다. 그 후 알코올겔 200g, 이소프로필알콜(isoprophyl alcohol) 200ml, n-hexane 300ml, 10% TMCS용액 100ml를 첨가하여 표면개질 반응을 수행하였으며, 표면이 개질된 겔을 용제와 분리하고 150℃에서 30분간 건조하여 에어로겔을 제조하였다. After preparing a hydrogel in the same manner as in Example 1, 200 g of hydrogel was added to 500 ml of ethanol, and aged for 24 hours, and repeated three times for 24 hours to prepare alcohol gels in which water and alcohol were substituted for a total of 72 hours. Then, 200 g of alcohol gel, 200 ml of isopropyl alcohol (isoprophyl alcohol), 300 ml of n-hexane, and 100 ml of 10% TMCS solution were added to carry out a surface modification reaction. Drying produced an airgel.

이렇게 제조된 에어로겔의 비중은 밀도 0.08, 열전도도 0.015W/m·k를 나타내었다. The specific gravity of the thus prepared airgel showed a density of 0.08 and a thermal conductivity of 0.015 W / m · k.

[표 1] 다공성 나노 실리카 분말의 물성 비교[Table 1] Comparison of Properties of Porous Nano Silica Powders

전구체Precursor 수화겔Hydrogel TMCSTMCS 반응시간Reaction time 비중importance 열전도도(W/m·k)Thermal conductivity (W / m · k) 실시예 1Example 1 물유리water glass 200g200g 4ml4ml 24시간내외24 hours 0.10.1 0.0160.016 실시예 2Example 2 TEOSTEOS 200g200g 5ml5ml 24시간내외24 hours 0.090.09 0.0140.014 비교예 1Comparative Example 1 물유리water glass 200g200g 100ml100 ml 72시간이상More than 72 hours 0.080.08 0.0150.015

상기 표에 의하면, 본 발명의 에어로겔의 물성은 비교예와 비교해 볼 때 큰 차이 없어 유사한 기능을 나타낸다고 볼 수 있으나, 비교예는 실시예에 비해 현저하게 많은 양의 고가의 개질제를 사용하고 장시간이 소요된다. According to the table, the physical properties of the airgel of the present invention can be seen to show a similar function without much difference compared to the comparative example, but the comparative example uses a significantly larger amount of expensive modifiers compared to the example and takes a long time do.

<< 비교예Comparative example 2> 2>

EMP-SAP (EM-Power. Co, 한국) 을 사용하였다. EMP-SAP (EM-Power. Co, Korea) was used.

<< 실험예Experimental Example 1> 기체 크로마토그래피 1> gas chromatography

Pyrolyzer-GC/MS를 이용하여 실시예 2, 비교예 2의 에어로겔에 대해 정성분석을 실시하였고 결과를 도 3에 나타내었다. Pyrolyzer-GC / MS was used for the qualitative analysis of the airgel of Example 2, Comparative Example 2 and the results are shown in FIG.

실시예 2를 통해 생성된 에어로겔의 경우 이소부티렌과 프로필렌이 검출되었고, 이는 표면의 알콕시기로부터 유래되었다고 보여진다. In the case of the aerogels produced through Example 2, isobutylene and propylene were detected, which appears to be derived from the alkoxy groups on the surface.

비교예 2의 에어로겔은 이러한 결과가 나타나지 않았다. The airgel of Comparative Example 2 did not show this result.

<< 실험예Experimental Example 2>  2> XPSXPS 정량분석 Quantitative analysis

Company : PHI 5800 ESCA SystemCompany: PHI 5800 ESCA System

background pressure : 2x10 -10 torrbackground pressure: 2x10 -10 torr

Xray Source : Monochromator AL Ka(1486.6 eV) Anode (250W, 10kV, 27mA)Xray Source: Monochromator AL Ka (1486.6 eV) Anode (250W, 10kV, 27mA)

Calibrating : C1s peak (284.6 eV)Calibrating: C1s peak (284.6 eV)

Spot size : 400㎛ x 400㎛Spot size: 400㎛ x 400㎛

상기 조건으로 실시예 2, 비교예 2의 에어로겔에 대해 정량분석을 실시하였고, Si-C 결합에 대한 결과를 도 4에, C-O 결합에 대한 결과를 도 5에 나타내었다. Under the above conditions, the airgels of Example 2 and Comparative Example 2 were quantitatively analyzed, and the results of Si-C bonds are shown in FIG. 4, and the results of C-O bonds are shown in FIG. 5.

실시예 2의 Si-C 결합은 총 결합 7600(527+7073) 대비 527로 나타났고 이는 6.9%에 해당하는 값이다. C-O 결합은 총 결합 5992(1344+4648) 대비 1344로 나타났고, 이는 22.4%에 해당하는 값이다. The Si—C bond of Example 2 was found to be 527 relative to the total bond of 7600 (527 + 7073), which corresponds to 6.9%. The C-O bond was found to be 1344 relative to the total bonds of 5992 (1344 + 4648), corresponding to 22.4%.

비교예 2의 Si-C 결합은 총 결합 6954(1244+5710) 대비 1244로 나타났고 이는 17.9%에 해당하는 값이다. C-O 결합은 총 결합 5892(410+5482) 대비 410로 나타났고, 이는 6.96%에 해당하는 값이다. The Si—C bond of Comparative Example 2 was found to be 1244 relative to the total bond of 6954 (1244 + 5710), which corresponds to 17.9%. The C-O bonds were 410 compared to the total bonds 5892 (410 + 5482), corresponding to 6.96%.

결과를 표로 요약하면 다음과 같다. The results are summarized in a table as follows.

[표 2] XPS분석결과 및 물성 비교[Table 2] XPS analysis results and physical property comparison

실시예 2Example 2 비교예 2Comparative Example 2 Si-C 결합(유기실란)Si-C bond (organic silane) 6.9%6.9% 17.9%17.9% C-O 결합(알코올)C-O bond (alcohol) 22.4%22.4% 6.96%6.96% 밀도 (g/cm3)Density (g / cm 3) 0.90.9 0.05~0.10.05 ~ 0.1 열전도도 (W/m·k)Thermal conductivity (W / m · k) 0.0140.014 0.020.02 비표면적 (m2/g)Specific surface area (m 2 / g) 600~650600-650 700~800700-800

상기 표와 같이, 양 물질의 표면 결합 비율이 크게 차이나는 것을 알 수 있다. 이는 개질제의 사용량과 연관되는 것으로 본 발명의 유기실란계 개질제 사용이 현저히 적음을 알 수 있다. 그럼에도 불구하고, 양 물질의 물성은 비슷하게 나타나 본 발명이 저비용으로 같은 효과를 냄을 알 수 있다. As shown in the above table, it can be seen that the surface bonding ratio of the two materials is significantly different. This is related to the amount of the modifier used, it can be seen that the use of the organosilane-based modifier of the present invention is significantly less. Nevertheless, it can be seen that the physical properties of both materials are similar, so that the present invention has the same effect at low cost.

도 1는 본 발명에 따른 에어로겔의 제조방법을 순차적으로 설명하기 위한 순서도,1 is a flow chart for sequentially explaining a method of manufacturing an airgel according to the present invention;

도2 은 본 발명에 따른 에어로겔의 미세구조를 촬영한 사진이다. Figure 2 is a photograph of the microstructure of the airgel according to the present invention.

도 3은 기체 크로마토그래피의 결과 그래프이다. (a)가 실시예 2에 의한 것, (b)가 비교예 2에 의한 것이다. 3 is a graph of the results of gas chromatography. (a) is by Example 2, (b) is by Comparative Example 2.

도 4는 Si-C 결합에 대한 XPS의 결과 그래프이다. (a)가 실시예 2에 의한 것, (b)가 비교예 2에 의한 것이다. 4 is a graph of the results of XPS for Si-C bonds. (a) is by Example 2, (b) is by Comparative Example 2.

도 5는 C-O 결합에 대한 XPS의 결과 그래프이다. (a)가 실시예 2에 의한 것, (b)가 비교예 2에 의한 것이다. 5 is a graph of the results of XPS for C-O bonds. (a) is by Example 2, (b) is by Comparative Example 2.

Claims (12)

삭제delete 삭제delete (a) 금속알콕사이드 또는 물유리와 산과 염기를 혼합하여 졸-겔(sol-gel) 법에 의하여 수화겔을 제조하는 단계;(a) preparing a hydrogel by sol-gel by mixing a metal alkoxide or water glass with an acid and a base; (b) 상기 (a) 단계로부터 얻은 수화겔과 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜타놀, 헥사놀, 헵탄올 및 옥탄올의 단독 또는 이들을 혼합물인 알코올 및 5 내지 15개의 탄소 수를 가지는 것으로 비점이 60 ℃에서 200℃인 유기용제를 혼합하여 삼성분계 공비(ternary azeotropic) 혼합물을 제조하는 단계;(b) a hydrogel obtained from step (a) and methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol and octanol alone or mixtures thereof with alcohol and 5 to 15 carbon atoms Preparing a ternary azeotropic mixture by mixing an organic solvent at 60 ° C. to 200 ° C .; (c) 삼성분계 공비(ternary azeotropic) 혼합물과 산을 혼합하고 가열하여 겔에 존재하는 수산기를 1차 유기화 하는 단계;(c) firstly organicizing the hydroxyl groups present in the gel by mixing and heating a ternary azeotropic mixture with an acid; (d) 상기 (c) 단계로부터 얻은 1차 유기화된 겔과 개질제를 혼합하여 겔에 존재하는 잔여 수산기를 2차 유기화 하는 단계; 및 (d) mixing the primary organicized gel obtained from the step (c) with a modifier to secondary organicize the remaining hydroxyl groups present in the gel; And (e) 상기 (d) 단계로부터 얻은 겔을 건조시키는 건조단계를 포함하는 에어로겔의 제조방법.(e) a method of producing an airgel comprising a drying step of drying the gel obtained from step (d). 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 금속알콕사이드는 테트라에톡시실란(TEOS), 테트라메톡시실란(TEMS), 테트라-n-프로폭시실란, 알루미늄 이소프로폭사이드, 알루미늄 sec-부톡사이드, 세륨 이소프로폭사이드, 하프늄 tert-부톡사이드, 마그네슘 알루미늄 이소프로폭사이드, 이트륨 이소프로폭사이드, 티타늄 이소프로폭사이드, 루비듐 이소프로폭사이드 및 지르코늄 이소프로폭사이드로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나 이상인 에어로겔의 제조방법.The metal alkoxide includes tetraethoxysilane (TEOS), tetramethoxysilane (TEMS), tetra-n-propoxysilane, aluminum isopropoxide, aluminum sec-butoxide, cerium isopropoxide, hafnium tert-butoxide A method for producing an aerogel, which is at least one or more selected from the group consisting of side, magnesium aluminum isopropoxide, yttrium isopropoxide, titanium isopropoxide, rubidium isopropoxide and zirconium isopropoxide. 삭제delete 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 삼성분계 공비 혼합물 제조단계에서 사용되는 알코올은 수화겔 100 중량부 대비 15 내지 75 중량부인 에어로겔의 제조방법.Alcohol used in the ternary azeotropic mixture manufacturing step is 15 to 75 parts by weight compared to 100 parts by weight of the hydrogel gel airgel manufacturing method. 제3항에 있어서, 상기 1차 유기화 단계에서 사용되는 산은 염산, 황산, 초산, 질산, 인산, 옥살산, 불산 및 개미산으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 에어로겔의 제조방법.The method of claim 3, wherein the acid used in the first organication step is at least one selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid, acetic acid, nitric acid, phosphoric acid, oxalic acid, hydrofluoric acid, and formic acid. 삭제delete 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 1차 유기화 단계의 산의 양은 수화 겔 100 중량부 대비 5 중량부 내지 50 중량부인 에어로겔의 제조방법.The amount of acid in the first organic phase is 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the hydrogel gel of the airgel production method. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 2차 유기화 단계의 개질제는 트리메틸클로로실란(TMCS), 헥사메틸디실라잔(HMDSZ), 디메틸디클로로실란(DMDCS), 페닐트리메톡시실란(PTMS), 페닐트리에 톡시실란(PTES), 메틸트리에톡시실란(MTES)및 메틸트리메톡시실란(MTMS)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것인 에어로겔의 제조방법.The modifiers of the second organication step are trimethylchlorosilane (TMCS), hexamethyldisilazane (HMDSZ), dimethyldichlorosilane (DMDCS), phenyltrimethoxysilane (PTMS), phenyltriethoxysilane (PTES), methyl Method of producing an airgel is at least one selected from the group consisting of triethoxysilane (MTES) and methyltrimethoxysilane (MTMS). 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 2차 유기화 단계의 개질제의 양은 수화겔 100중량부 대비 0.2~10중량부인 에어로겔의 제조방법.The amount of the modifier in the second organic step is 0.2 to 10 parts by weight of the preparation of the airgel compared to 100 parts by weight of the hydrogel. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 건조단계는 상압에서 60℃ 내지 200℃에서 30분 내지 90분 동안 건조되는 것인 에어로겔의 제조방법.The drying step is a method for producing an airgel is dried for 30 to 90 minutes at 60 ℃ to 200 ℃ at atmospheric pressure.
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