KR20240013573A - Method for manufacturing hydrophobic silica aerogel blanket - Google Patents

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KR20240013573A KR1020220091303A KR20220091303A KR20240013573A KR 20240013573 A KR20240013573 A KR 20240013573A KR 1020220091303 A KR1020220091303 A KR 1020220091303A KR 20220091303 A KR20220091303 A KR 20220091303A KR 20240013573 A KR20240013573 A KR 20240013573A
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김미리
오명은
이규련
오경실
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 표면 개질 효율이 우수하고 잔류 염소를 포함하지 않는 높은 소수성을 가지는 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법 및 이에 의해 제조된 잔류 염소를 포함하지 않는 실리카 에어로겔 블랭킷에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a silica airgel blanket with excellent surface modification efficiency and high hydrophobicity that does not contain residual chlorine, and to a silica airgel blanket that does not contain residual chlorine produced thereby.

Description

소수성의 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING HYDROPHOBIC SILICA AEROGEL BLANKET}Method for manufacturing hydrophobic silica airgel blanket {METHOD FOR MANUFACTURING HYDROPHOBIC SILICA AEROGEL BLANKET}

본 발명은 표면 개질 효율이 우수하고 잔류 염소를 포함하지 않는 높은 소수성을 가지는 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법 및 이에 의해 제조된 잔류 염소를 포함하지 않는 실리카 에어로겔 블랭킷에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a silica airgel blanket with excellent surface modification efficiency and high hydrophobicity that does not contain residual chlorine, and to a silica airgel blanket that does not contain residual chlorine produced thereby.

에어로겔(aerogel)은 90~99.9% 정도의 기공율과 1~100 nm 범위의 기공크기를 갖는 초다공성의 고비표면적(≥500 m2/g) 물질로서, 뛰어난 초경량/초단열/초저유전 등의 특성을 갖는 재료이기 때문에 에어로겔 소재 개발연구는 물론 투명단열재 및 환경 친화적 고온형 단열재, 고집적 소자용 극저유전 박막, 촉매 및 촉매 담체, 슈퍼 커패시터용 전극, 해수 담수화용 전극 재료로서의 응용연구도 활발히 진행되고 있다. Aerogel is an ultraporous, high-specific surface area (≥500 m 2 /g) material with a porosity of about 90 to 99.9% and a pore size in the 1 to 100 nm range, and has excellent properties such as ultra-light weight, ultra-insulation, and ultra-low dielectric properties. Since it is a material that has airgel material development research, as well as application research on transparent insulation and environmentally friendly high-temperature insulation, ultra-low dielectric thin films for highly integrated devices, catalysts and catalyst carriers, electrodes for super capacitors, and electrode materials for seawater desalination, are also actively being conducted. .

에어로겔의 가장 큰 장점은 종래 스티로폼 등의 유기 단열재보다 낮은 0.300 W/m·K 이하의 열전도율을 보이는 슈퍼단열성(super-insulation)이다. 또한, 유기단열재의 치명적인 약점인 화재 취약성과 화재시 유해가스 발생을 해결할 수도 있다.The biggest advantage of airgel is its super-insulation property, which shows a thermal conductivity of less than 0.300 W/m·K, which is lower than conventional organic insulation materials such as Styrofoam. In addition, it can solve the fatal weaknesses of organic insulation materials such as fire vulnerability and harmful gas generation during fire.

그러나, 에어로겔은 제조공정이 복잡하고, 제조단가가 높기 때문에 이러한 우수한 소재 특성을 가지고 있음에도 불구하고 극히 제한된 용도에만 사용되고 있는 실정이다. 또한, 높은 기공율로 인하여 기계적인 강도가 매우 취약하여 조그마한 충격에도 쉽게 깨지기 쉬운 단점이 있다. 따라서, 최근에는 이러한 에어로겔 자체의 단점들을 보완하고 여러 가지 형태로 가공이 가능하게 하는 에어로겔 블랭킷 복합화 기술이 연구되고 있다. However, airgel has a complex manufacturing process and high manufacturing cost, so despite having such excellent material properties, it is used only for extremely limited purposes. In addition, due to the high porosity, the mechanical strength is very weak, so it has the disadvantage of being easily broken by even a small impact. Therefore, recently, airgel blanket composite technology has been studied to compensate for the shortcomings of airgel itself and enable processing into various forms.

에어로겔 블랭킷(aerogel blanket)은 에어로겔 소재를 복합화하여 매트리스나 시트 형태로 만든 것을 나타내는 것으로, 유연성이 있어 굽히거나 접거나 또는 자를 수 있는 특징을 가지고 있다. 이에, 파이프의 단열이나 의류 등과 같은 곳에도 응용이 가능하고 여러 가지 산업적인 응용 또한 가능하다. 유연성은 에어로겔 블랑켓이 섬유와 에어로겔로 구성되어 있는 복합체(composite)이기 때문에 가능한 것이다. 섬유는 에어로겔 블랭킷의 유연성과 기계적인 강도를 강화하는 역할을 하고, 에어로겔은 다공성으로 인한 단열 특성을 부여한다. 섬유의 특징과 에어로겔의 특징을 복합화하여 서로의 장점을 살리고 단점을 보완한 것이 에어로겔 블랑켓의 핵심적인 복합화 기술이다.An airgel blanket refers to a product made by combining airgel materials into a mattress or sheet form, and is flexible and can be bent, folded, or cut. Accordingly, it can be applied to pipe insulation, clothing, etc., and various industrial applications are also possible. Flexibility is possible because the airgel blanket is a composite composed of fiber and airgel. Fibers play a role in strengthening the flexibility and mechanical strength of the airgel blanket, and airgel provides insulation properties due to its porosity. The core composite technology of airgel blankets is to combine the characteristics of fiber and airgel to take advantage of each other's strengths and complement their weaknesses.

이러한, 에어로겔 블랭킷은 기존의 폴리머 단열재인 폴리스티로폼이나 폴리우레탄폼 보다 내열성 및 단열성이 우수한 신소재로서, 향후 전개되는 에너지 절약 및 환경문제를 해결할 수 있는 첨단소재로 주목을 받고 있다.Airgel blankets are a new material with better heat resistance and insulation than existing polymer insulators such as polystyrofoam or polyurethane foam, and are attracting attention as a cutting-edge material that can solve future energy saving and environmental problems.

실리카 에어로겔 블랭킷은 물유리 또는 알콕사이드계 전구체로부터 얻어진 실리카 졸에 섬유를 혼합하여 겔화시킨 후, 숙성, 표면 개질 및 건조하여 제조되며, 상기 표면 개질은 실리카 졸이 섬유에 함침된 이후에 소수화제와 함께 산 촉매를 가하여 수행된다. 이때, 상기 소수화제는 물과 혼합이 되지 않아 습윤 겔, 특히 물유리를 겔화시킨 하이드로 겔과의 반응성이 없으므로, 에탄올 등의 양친화성 유기 용매로 용매치환을 하는 방법이 이용되거나, 트리메틸클로로실란(TMCS) 소수화제를 사용하여 이로부터 생성되는 HCl을 촉매로 하여 반응하는 방법이 이루어 졌지만, 양친화성 유기 용매로 용매치환을 할 경우 용매치환에 많은 시간이 소요되고, 다량의 희석된 유기 용매가 생성되며, 트리메틸클로로실란(TMCS) 소수화제를 사용하는 방법은 HCl이 생성되어 최종 실리카 에어로겔 블랭킷에 Cl이 잔류하게 된다. Silica airgel blankets are manufactured by mixing fibers with silica sol obtained from water glass or alkoxide-based precursors and gelling them, followed by aging, surface modification, and drying. The surface modification is performed by impregnating the fibers with silica sol and then adding acid with a hydrophobizer. It is carried out by adding a catalyst. At this time, the hydrophobizing agent is not miscible with water and has no reactivity with wet gels, especially hydrogels made by gelling water glass, so a method of solvent replacement with an amphiphilic organic solvent such as ethanol is used, or trimethylchlorosilane (TMCS) is used. ) A method of reacting using a hydrophobizing agent and the resulting HCl as a catalyst has been developed, but when solvent replacement is performed with an amphiphilic organic solvent, a lot of time is required for solvent replacement, and a large amount of diluted organic solvent is generated. , the method of using trimethylchlorosilane (TMCS) hydrophobizing agent generates HCl, resulting in Cl remaining in the final silica airgel blanket.

실리카 에어로겔 블랭킷에 잔류하는 염소는 부식을 유발하므로 표면 개질 효율이 우수하면서도 잔류 염소가 발생되지 않는 방법으로 높은 소수성을 가지는 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하는 방법의 개발이 요구된다.Since chlorine remaining in the silica airgel blanket causes corrosion, there is a need to develop a method for producing a silica airgel blanket with high hydrophobicity in a way that has excellent surface modification efficiency and does not generate residual chlorine.

US 5,789,075 BUS 5,789,075 B

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 표면 개질 효율이 우수하고, 잔류 염소를 포함하지 않아 이로 인해 발생될 수 있는 실리카 에어로겔 블랭킷 적용시의 부식 문제를 배제하여, 우수한 안정성을 발휘할 수 있는 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. The problem to be solved by the present invention is to provide a silica airgel blanket that has excellent surface modification efficiency and does not contain residual chlorine, thereby eliminating corrosion problems that may arise when applying the silica airgel blanket, thereby demonstrating excellent stability. It provides a manufacturing method.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 염소를 포함하지 않는 실리카 에어로겔 블랭킷을 제공하는 것이다. Another problem to be solved by the present invention is to provide a silica airgel blanket that does not contain chlorine.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법 및 실리카 에어로겔 블랭킷을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a method for manufacturing a silica airgel blanket and a silica airgel blanket.

[1] 본 발명은 1) 물유리 용액을 포함하는 실리카 졸(Silica sol)을 준비하는 단계; 2) 상기 실리카 졸을 블랭킷용 기재에 함침시키는 단계; 3) 상기 실리카 졸을 블랭킷용 기재에 함침시킨 상태에서 실리카 졸을 겔화시켜 습윤 겔을 제조하는 단계; 4) 상기 습윤 겔을 아세트산 및 산 촉매를 포함하는 산 혼합물 수용액에 침지시키며 알킬디실록산계 화합물로 표면개질하는 단계; 및 5) 상기 표면 개질된 습윤 겔을 건조하는 단계를 포함하고, 상기 단계 4)에서 상기 알킬디실록산계 화합물은 상기 습윤겔 1 L 당 1 L 내지 3 L의 양으로 사용되며, 상기 단계 4) 이후의 아세트산 농도(w/w)는 30% 내지 90%인 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법을 제공한다. [1] The present invention includes the steps of 1) preparing silica sol containing a water glass solution; 2) impregnating the blanket substrate with the silica sol; 3) preparing a wet gel by gelling the silica sol while impregnating the blanket substrate with the silica sol; 4) immersing the wet gel in an aqueous acid mixture solution containing acetic acid and an acid catalyst and surface modifying the wet gel with an alkyldisiloxane-based compound; and 5) drying the surface-modified wet gel, wherein in step 4), the alkyldisiloxane-based compound is used in an amount of 1 L to 3 L per 1 L of the wet gel. A method for producing a silica airgel blanket is provided wherein the acetic acid concentration (w/w) is 30% to 90%.

[2] 본 발명은 상기 [1]에 있어서, 상기 산 촉매는 P-톨루엔설폰산, 메탄설폰산 및 트리플루오로메탄설폰산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법을 제공한다. [2] The present invention provides a method for producing a silica airgel blanket according to [1] above, wherein the acid catalyst is at least one selected from the group consisting of p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, and trifluoromethanesulfonic acid.

[3] 본 발명은 상기 [1] 또는 [2]에 있어서, 상기 아세트산 농도(w/w)는 40% 내지 80%인 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법을 제공한다. [3] The present invention provides a method for producing a silica airgel blanket according to [1] or [2] above, wherein the acetic acid concentration (w/w) is 40% to 80%.

[4] 본 발명은 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 4) 이후의 상기 산 촉매 농도(w/w)는 3% 내지 10%인 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법을 제공한다. [4] The present invention provides a method for producing a silica airgel blanket according to any one of [1] to [3] above, wherein the acid catalyst concentration (w/w) after step 4) is 3% to 10%. .

[5] 본 발명은 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 4)에서 상기 습윤겔을 산 혼합물 수용액에 침지시키는 과정이 이루어진 후, 상기 알킬디실록산계 화합물로 표면 개질 시키는 과정이 순차적으로 수행되는 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법을 제공한다. [5] The present invention is according to any one of [1] to [4] above, wherein in step 4), after the process of immersing the wet gel in an aqueous acid mixture solution, the surface is modified with the alkyldisiloxane-based compound. A method for manufacturing a silica airgel blanket in which the processes are performed sequentially is provided.

[6] 본 발명은 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 4)에서 상기 산 혼합물 수용액 및 상기 알킬디실록산계 화합물은 상기 습윤겔에 순차로 투입되거나, 또는 상기 산 혼합물 수용액 및 상기 알킬디실록산계 화합물은 상기 습윤겔에 동시에 투입되는, 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법을 제공한다. [6] In the present invention, in any one of the above [1] to [5], in step 4), the acid mixture aqueous solution and the alkyldisiloxane-based compound are sequentially added to the wet gel, or the acid mixture A method for producing a silica airgel blanket is provided in which an aqueous solution and the alkyldisiloxane-based compound are simultaneously added to the wet gel.

[7] 본 발명은 상기 [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 있어서, 상기 알킬디실록산계 화합물은 헥사(C1-8알킬)디실록산인 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법을 제공한다. [7] The present invention provides a method for producing a silica airgel blanket according to any one of [1] to [6] above, wherein the alkyldisiloxane-based compound is hexa(C 1-8 alkyl)disiloxane.

[8] 본 발명은 상기 [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 있어서, 상기 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법은 염소-프리(Cl-free) 조건 하에 이루어지는 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법을 제공한다. [8] The present invention provides a method for producing a silica airgel blanket according to any one of [1] to [7] above, wherein the method for producing a silica airgel blanket is performed under chlorine-free (Cl-free) conditions.

[9] 본 발명은 상기 [1] 내지 [8] 중 어느 하나의 제조방법에 의해 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷으로서, Cl을 포함하지 않는 실리카 에어로겔 블랭킷을 제공한다. [9] The present invention provides a silica airgel blanket produced by the manufacturing method of any one of [1] to [8] above, and does not contain Cl.

본 발명에 따른 소수성의 실리카 에어로겔의 제조방법은 표면 개질 효율이 우수하며, 잔류 염소를 포함하지 않는 높은 소수성을 가지는 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조할 수 있으므로, 이를 필요로 하는 산업, 특히 높은 소수성을 갖는 실리카 에어로겔을 필요로 하는 산업 또는 상기 다양한 범위의 소수화도를 갖는 실리카 에어로겔을 필요로 하는 산업에 유용하게 적용될 수 있다.The method for producing hydrophobic silica airgel according to the present invention has excellent surface modification efficiency and can produce a silica airgel blanket with high hydrophobicity that does not contain residual chlorine, so it is used in industries that require it, especially silica with high hydrophobicity. It can be usefully applied to industries that require airgel or industries that require silica airgel with the above-mentioned range of hydrophobization degrees.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail to facilitate understanding of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. Terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their common or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it is.

일반적으로 물유리를 이용하여 제조된 실리카 습윤겔은 기공(pore)이 용매인 물로 채워진 형태를 취하게 되며, 상기 용매를 단순히 건조하여 제거하게 되면 액상의 용매가 기상으로 기화하면서 기/액 계면에서의 물의 높은 표면장력으로 인하여 기공구조의 수축 및 균열이 발생하기 쉬우며, 이에 따른 표면적 감소 및 기공구조의 변화를 일으키게 된다. 따라서, 상기 습윤겔의 기공구조를 유지하기 위해서는 표면장력이 큰 물을 상대적으로 표면장력이 낮은 유기용매로 치환할 필요가 있을 뿐 아니라, 상기 습윤겔의 구조를 그대로 유지한 채로 수축 없이 습윤겔을 세척하고 건조시킬 수 있는 기술이 필요하다. In general, silica wet gel manufactured using water glass has pores filled with water as a solvent. When the solvent is simply dried and removed, the liquid solvent evaporates into the gas phase and forms a pore at the gas/liquid interface. Due to the high surface tension of water, shrinkage and cracking of the pore structure are likely to occur, resulting in a decrease in surface area and changes in the pore structure. Therefore, in order to maintain the pore structure of the wet gel, it is not only necessary to replace water with a high surface tension with an organic solvent with a relatively low surface tension, but also to maintain the structure of the wet gel without shrinkage. Skills for cleaning and drying are required.

또한, 건조된 실리카 에어로겔은 건조 직후에는 낮은 열전도율을 유지하나, 실리카 표면의 실라놀기(Si-OH)의 친수성 때문에 공기 중의 물을 흡수하게 되어 열전도율이 점차 높아지는 단점이 있다. In addition, dried silica airgel maintains low thermal conductivity immediately after drying, but has the disadvantage of absorbing water in the air due to the hydrophilic nature of the silanol group (Si-OH) on the silica surface, which gradually increases thermal conductivity.

따라서, 실리카 습윤겔의 건조시 기/액 계면에서의 물의 높은 표면장력으로 인한 기공 구조의 수축 및 균열의 발생을 줄이기 위해, 또한 건조된 실리카 에어로겔의 물 흡수율을 줄여 낮은 열전도율을 유지하기 위해, 실리카 에어로겔 표면을 소수성으로 개질할 필요가 있다. 이에, 표면 개질제를 사용하여 실리카 에어로겔 표면을 소수성으로 개질하는 방법이 널리 이용되고 있다. Therefore, in order to reduce the shrinkage and occurrence of cracks in the pore structure due to the high surface tension of water at the gas/liquid interface when drying the silica wet gel, and to maintain low thermal conductivity by reducing the water absorption rate of the dried silica airgel, silica There is a need to modify the airgel surface to make it hydrophobic. Accordingly, a method of modifying the surface of silica airgel to make it hydrophobic using a surface modifier is widely used.

상기 습윤겔을 소수성으로 개질하기 위해 통상적으로 트리메틸클로로실란(TMCS), 헥사메틸디실라잔(HMDS), 디메틸디에톡시실록산(DMDES), 헥사메틸실록산(HMDSO) 및 트리메틸에톡시실란(TMES)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 표면 개질제가 사용된다. In order to modify the wet gel to be hydrophobic, it is usually treated with trimethylchlorosilane (TMCS), hexamethyldisilazane (HMDS), dimethyldiethoxysiloxane (DMDES), hexamethylsiloxane (HMDSO), and trimethylethoxysilane (TMES). At least one surface modifier selected from the group consisting of is used.

상기 표면 개질제 중 헥사메틸디실라잔(HMDS), 트리메틸에톡시실란(TMES), 디메틸디에톡시실록산(DMDES) 및 헥사메틸실록산(HMDSO)을 사용하는 경우, 표면 개질제가 물과 섞이지 않으므로 습윤겔, 특히 물유리를 겔화시킨 하이드로겔과는 반응성이 없으므로 우선적으로 에탄올 등의 양친화성 유기 용매를 이용하여 용매치환 함으로써 유기 겔(organogel)로 전환한 다음, 상기 표면 개질제와 반응시켜 소수화기로 표면 개질하는 과정이 이루어진다. 이와 같은 방법의 경우, 하이드로겔을 유기겔로 전환하기 위해 필요한 용매치환에 소요되는 시간이 길고 다량의 희석된 유기 용매가 생성되는 단점을 가진다. When using hexamethyldisilazane (HMDS), trimethylethoxysilane (TMES), dimethyldiethoxysiloxane (DMDES), and hexamethylsiloxane (HMDSO) among the surface modifiers, the surface modifier does not mix with water, so wet gel, In particular, since it is not reactive with hydrogel made by gelling water glass, it is first converted into an organic gel (organogel) by solvent replacement using an amphiphilic organic solvent such as ethanol, and then reacted with the surface modifier to modify the surface with a hydrophobizer. This comes true. This method has the disadvantage of requiring a long time for solvent replacement to convert hydrogel to organic gel and producing a large amount of diluted organic solvent.

한편, 상기 표면 개질제 중 트리메틸클로로실란(TMCS)을 사용할 경우에는 습윤겔 또는 하이드로겔과 반응성이 있어 용매치환 과정을 배제할 수 있지만, 표면 개질 이후 잔여 트리메틸클로로실란이 모두 헥사메틸디실록산(HMDSO)으로 전환되며 비활성화된다는 단점이 있다. On the other hand, when trimethylchlorosilane (TMCS) is used among the surface modifiers, it is reactive with wet gel or hydrogel, so a solvent replacement process can be excluded. However, after surface modification, all remaining trimethylchlorosilane is converted to hexamethyldisiloxane (HMDSO). It has the disadvantage of being switched to and deactivated.

이에, 트리메틸클로로실란(TMCS)을 단독으로 사용할 때의 단점을 해결하기 위해 헥사메틸디실록산(HMDSO)에 트리메틸클로로실란(TMCS)을 작은 비율로 혼합하여 사용함으로써 트리메틸클로로실란으로부터 발생되는 HCl을 촉매로 하여 비활성종인 헥사메틸디실록산을 트리메틸클로로실란으로 전환시켜 표면을 개질하는 방법이 개발되었다. Therefore, in order to solve the disadvantages of using trimethylchlorosilane (TMCS) alone, trimethylchlorosilane (TMCS) is mixed with hexamethyldisiloxane (HMDSO) in a small ratio to use HCl generated from trimethylchlorosilane as a catalyst. A method was developed to modify the surface by converting hexamethyldisiloxane, an inactive species, to trimethylchlorosilane.

그러나, 상기 트리메틸클로로실란을 사용하는 방법 및 헥사메틸디실록산(HMDSO)에 트리메틸클로로실란을 혼합하여 사용하는 방법은 모두 트리메틸클로로실란이 하기 반응식 1과 같이 표면 개질 반응 후 HCl을 생성하게 되므로, 염소가 최종적으로 수득되는 실리카 에어로겔 블랭킷에 일부 잔류하여 부식(단열재 하 부식, corrosion under insulation, CUI)을 초래하는 문제가 있다. However, in both the method of using trimethylchlorosilane and the method of mixing trimethylchlorosilane with hexamethyldisiloxane (HMDSO), trimethylchlorosilane generates HCl after surface modification reaction as shown in Scheme 1 below, so chlorine There is a problem that some remains in the ultimately obtained silica airgel blanket, causing corrosion (corrosion under insulation, CUI).

한편, 헥사메틸디실록산(HMDSO)에 트리메틸클로로실란을 혼합하여 사용하는 방법을 대신하여 헥사메틸디실록산에 촉매로 사용되는 HCl을 별도로 투입하는 방법도 사용되며, 이러한 방법은 표면 개질과 동시에 헥사메틸디실록산이 기공을 채워 하이드로겔을 유기겔로 전환하게 되지만, 마찬가지로 투입된 염소의 일부는 최종적으로 수득되는 실리카 에어로겔 블랭킷에 잔류하게 된다. Meanwhile, instead of using a method of mixing trimethylchlorosilane with hexamethyldisiloxane (HMDSO), a method of separately adding HCl, which is used as a catalyst, to hexamethyldisiloxane is also used. This method is used to modify the surface and simultaneously produce hexamethyl Disiloxane fills the pores to convert the hydrogel into an organic gel, but similarly, some of the added chlorine remains in the silica airgel blanket that is ultimately obtained.

[반응식 1] [Scheme 1]

반면, 본 발명의 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법은 제조 과정 중 염소(Cl)를 함유하는 화합물을 사용하지 않으므로, 제조된 최종 소수성의 실리카 에어로겔 블랭킷에 잔류 염소가 포함되지 않는 것이다.On the other hand, the silica airgel blanket manufacturing method of the present invention does not use a compound containing chlorine (Cl) during the manufacturing process, so the final hydrophobic silica airgel blanket produced does not contain residual chlorine.

본 발명의 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법은 제조 과정 중 염소(Cl)을 함유하는 화합물을 사용하지 않으므로, 제조된 최종 소수성의 실리카 에어로겔 블랭킷에 잔류 염소가 포함되지 않는 것으로, 본 발명의 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법은 1) 물유리 용액을 포함하는 실리카 졸(Silica sol)을 준비하는 단계; 2) 상기 실리카 졸을 블랭킷용 기재에 함침시키는 단계; 3) 상기 실리카 졸을 블랭킷용 기재에 함침시킨 상태에서 실리카 졸을 겔화시켜 습윤 겔을 제조하는 단계; 4) 상기 습윤 겔을 아세트산 및 산 촉매를 포함하는 산 혼합물 수용액에 침지시키며 알킬디실록산계 화합물로 표면개질하는 단계; 및 5) 상기 표면 개질된 습윤 겔을 건조하는 단계를 포함하고, 상기 단계 4)에서 상기 알킬디실록산계 화합물은 상기 습윤겔 1 L 당 1 L 내지 3 L의 양으로 사용되며, 상기 단계 4) 이후의 아세트산 농도(w/w)는 30% 내지 90%인 것을 특징으로 하는 것이다. The silica airgel blanket manufacturing method of the present invention does not use compounds containing chlorine (Cl) during the manufacturing process, so the final hydrophobic silica airgel blanket produced does not contain residual chlorine. 1) preparing silica sol containing a water glass solution; 2) impregnating the blanket substrate with the silica sol; 3) preparing a wet gel by gelling the silica sol while impregnating the blanket substrate with the silica sol; 4) immersing the wet gel in an aqueous acid mixture solution containing acetic acid and an acid catalyst and surface modifying the wet gel with an alkyldisiloxane-based compound; and 5) drying the surface-modified wet gel, wherein in step 4), the alkyldisiloxane-based compound is used in an amount of 1 L to 3 L per 1 L of the wet gel. The subsequent acetic acid concentration (w/w) is characterized in that it is 30% to 90%.

본 발명의 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법은, 물과 표면 개질제로 사용되는 알킬디실록산계 화합물에 모두 용해할 수 있는 양친화성 물질인 아세트산과 알킬디실록산계 화합물에 대한 양성자화(protonation)를 촉진시키기 위한 산 촉매를 함께 사용하면서, 상기 아세트산 사용량을 상기 습윤겔의 부피를 기준으로 일정 량 사용하되, 상기 단계 4)의 표면 개질 이후 아세트산 농도[무게(w)/무게(w)]가 일정 값을 만족할 수 있는 양이 될 수 있도록 사용하고, 또한 상기 알킬디실록산계 화합물의 사용량을 상기 습윤겔의 부피를 기준으로 일정 량 사용함으로써, 우수한 표면 개질 속도를 나타내면서도 최종 제조되는 실리카 에어로겔 블랭킷에 잔류 염소가 포함되지 않도록 할 수 있다. The method for producing a silica airgel blanket of the present invention is to promote the protonation of acetic acid and alkyldisiloxane-based compounds, which are amphiphilic substances that can dissolve both water and alkyldisiloxane-based compounds used as surface modifiers. While using an acid catalyst, a certain amount of acetic acid is used based on the volume of the wet gel, and the acetic acid concentration [weight (w) / weight (w)] satisfies a certain value after the surface modification in step 4). By using the alkyldisiloxane compound in a certain amount based on the volume of the wet gel, residual chlorine is maintained in the final manufactured silica airgel blanket while exhibiting an excellent surface modification rate. You can choose not to include it.

1) 물유리 용액을 포함하는 실리카 졸(Silica sol)을 준비하는 단계1) Preparing silica sol containing water glass solution

상기 단계 1)의 실리카 졸은 실리카 졸은 실리카 전구체로서 물유리 용액 및 산 촉매를 혼합하여 제조할 수 있다. The silica sol of step 1) can be prepared by mixing a water glass solution and an acid catalyst as a silica precursor.

상기 실리카 졸에서 산 촉매는 물유리 용액 내 물유리 대비 1 내지 3의 몰비로 포함될 수 있다. The acid catalyst in the silica sol may be included in a molar ratio of 1 to 3 relative to the water glass in the water glass solution.

상기 물유리 용액은 물유리에 증류수를 첨가하고 혼합한 희석 용액일 수 있으며, 상기 물유리는 이산화규소(SiO2)와 알칼리를 융해해서 얻은 규산 알칼리염인 소듐 실리케이트(Sodium silicate, Na2SiO3)일 수 있다. The water glass solution may be a diluted solution obtained by adding and mixing distilled water to water glass, and the water glass may be sodium silicate (Na 2 SiO 3 ), which is an alkali silicate salt obtained by melting silicon dioxide (SiO 2 ) and an alkali. there is.

상기 물유리 분산액은 이산화규소(SiO2)를 1 중량% 내지 13 중량%로 함유하고 있는 것일 수 있다. 만약, 상기 물유리 분산액 내 이산화규소가 상기 범위보다 낮은 함량으로 함유된 경우에는 에어로겔이 제대로 형성되지 못할 수 있으며, 상기 이산화규소가 상기 범위보다 높은 함량으로 함유된 경우에는 겔화가 용이하게 진행되지 않거나 비표면적이 저하될 수 있다. The water glass dispersion may contain 1% to 13% by weight of silicon dioxide (SiO 2 ). If the water glass dispersion contains silicon dioxide in a content lower than the above range, the airgel may not be properly formed, and if the silicon dioxide is contained in a content higher than the above range, gelation does not proceed easily or does not proceed easily. Surface area may be reduced.

상기 산 촉매로는 최종 제조되는 실리카 에어로겔 블랭킷으로부터 염소를 배제하기 위하여 화합물 분자 구조 내에 염소를 포함하지 않는 유기산 및 무기산 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있고, 예컨대 아세트산, 옥살산, 질산, 황산 및 불산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것일 수 있으며, 구체적으로는 상기 단계 4)의 표면 개질에 사용되는 산 혼합물 수용액을 고려하여 아세트산, 질산, 황산 또는 이들 중 2 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.As the acid catalyst, any one or more of organic acids and inorganic acids that do not contain chlorine in the compound molecular structure can be used to exclude chlorine from the final manufactured silica airgel blanket, and include, for example, acetic acid, oxalic acid, nitric acid, sulfuric acid, and hydrofluoric acid. It may be one or more types selected from the group, and specifically, considering the aqueous acid mixture solution used in the surface modification in step 4), acetic acid, nitric acid, sulfuric acid, or a mixture of two or more of them may be used.

상기 산 촉매는 실리카 졸의 pH가 3 내지 10이 되도록 하는 양으로 포함될 수 있다. 상기 실리카 졸의 pH가 상기 범위를 벗어날 경우 상기 단계 3)의 겔화가 용이하지 않거나, 겔화 속도가 지나치게 빠르거나 느려져 공정성이 저하될 우려가 있다.The acid catalyst may be included in an amount such that the pH of the silica sol is 3 to 10. If the pH of the silica sol is outside the above range, gelation in step 3) may not be easy, or the gelation rate may be too fast or too slow, which may reduce processability.

2) 실리카 졸을 블랭킷용 기재에 함침시키는 단계2) Impregnating the blanket substrate with silica sol

상기 단계 2)는 상기 실리카 졸을 블랭킷용 기재에 함침시키는 단계이다. Step 2) is a step of impregnating the blanket substrate with the silica sol.

본 발명의 일 실시예에 따른 블랭킷용 기재는 실리카 에어로겔 블랭킷의 단열성을 개선하는 측면에서 구체적으로는 다공질(porous) 기재인 것일 수 있다. 다공질의 블랭킷용 기재를 사용하면 실리카 졸이 기재 내부로 침투가 용이하여 블랭킷용 기재 내부에서 균일하게 에어로겔을 형성함에 따라 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷이 우수한 단열성을 가질 수 있다.The blanket substrate according to an embodiment of the present invention may be specifically a porous substrate in terms of improving the thermal insulation of the silica airgel blanket. When a porous blanket substrate is used, the silica sol easily penetrates into the substrate and forms airgel uniformly inside the blanket substrate, allowing the manufactured silica airgel blanket to have excellent thermal insulation properties.

본 발명의 일 실시예에 따라 사용할 수 있는 블랭킷용 기재는 필름, 시트, 네트, 섬유, 발포체, 부직포체 또는 이들의 2층 이상의 적층체일 수 있다. 또한, 용도에 따라 그 표면에 표면조도가 형성되거나 패턴화된 것일 수도 있다. 보다 구체적으로는 상기 블랭킷용 기재는 블랭킷용 기재 내로 실리카 에어로겔의 삽입이 용이한 공간 또는 공극을 포함함으로써 단열 성능을 보다 향상시킬 수 있는 섬유일 수 있다. 또, 상기 블랭킷용 기재는 낮은 열전도도를 갖는 것이 바람직할 수 있다.The blanket substrate that can be used according to an embodiment of the present invention may be a film, sheet, net, fiber, foam, non-woven fabric, or a laminate of two or more layers thereof. Additionally, depending on the use, surface roughness may be formed or patterned on the surface. More specifically, the blanket substrate may be a fiber that can further improve thermal insulation performance by including a space or void that facilitates insertion of silica airgel into the blanket substrate. Additionally, it may be desirable for the blanket substrate to have low thermal conductivity.

구체적으로 상기 블랭킷용 기재는 폴리아미드, 폴리벤즈이미다졸, 폴리아라미드, 아크릴수지, 페놀수지, 폴리에스테르, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리올레핀(예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 공중합체 등), 셀룰로오스, 카본, 면, 모, 마, 부직포, 유리 섬유 또는 세라믹 울 등일 수 있으며, 보다 구체적으로 본 발명에 있어서 상기 블랭킷용 기재는 유리 섬유(glass fiber)일 수 있다. Specifically, the blanket substrate is polyamide, polybenzimidazole, polyaramid, acrylic resin, phenolic resin, polyester, polyether ether ketone (PEEK), polyolefin (e.g., polyethylene, polypropylene, or copolymers thereof). etc.), cellulose, carbon, cotton, wool, hemp, non-woven fabric, glass fiber, or ceramic wool. More specifically, in the present invention, the blanket substrate may be glass fiber.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 블랭킷용 기재가 포함된 반응 용기에 실리카 졸을 붓거나, 블랭킷용 기재를 실리카 졸로 적시는 방법으로 함침이 이루어질 수 있다. 이 때 블랭킷용 기재와 실리카 졸의 결합을 좋게 하기 위해 블랭킷용 기재를 가볍게 눌러 충분히 함침되도록 할 수 있다. 이후 일정한 압력으로 블랭킷용 기재를 일정 두께로 가압하여 잉여의 실리카 졸을 제거하여 건조 시간을 줄일 수도 있다.Additionally, according to one embodiment of the present invention, impregnation may be performed by pouring silica sol into a reaction vessel containing a blanket substrate or by wetting the blanket substrate with silica sol. At this time, in order to improve the bond between the blanket substrate and the silica sol, the blanket substrate can be lightly pressed to ensure sufficient impregnation. Afterwards, the blanket substrate can be pressed to a certain thickness with a certain pressure to remove excess silica sol, thereby reducing the drying time.

3) 실리카 졸을 블랭킷용 기재에 함침시킨 상태에서 실리카 졸을 겔화시켜 습윤 겔을 제조하는 단계3) A step of preparing a wet gel by gelling the silica sol while impregnating the blanket substrate with the silica sol.

상기 단계 3)은 소수성의 실리카 습윤겔 블랭킷을 제조하기 위한 단계로, 블랭킷용 기재에 함침됨 실리카 졸의 겔화가 진행될 수 있도록 방치하여 습윤겔 블랭킷을 제조할 수 있다.Step 3) is a step for producing a hydrophobic silica wet gel blanket. The wet gel blanket can be produced by allowing the silica sol impregnated in the blanket substrate to undergo gelation.

여기에서, 상기 겔화는 졸-겔 반응을 나타내는 것일 수 있으며, 상기 "졸-겔(sol-gel)반응"은 실리콘 단위 전구체 물질로부터 망상구조를 형성시키는 것일 수 있다. Here, the gelation may represent a sol-gel reaction, and the “sol-gel reaction” may be the formation of a network structure from a silicon unit precursor material.

여기에서, 상기 망상구조(network structure)는 원자배열이 1종 혹은 그 이상의 종류로 되어 있는 어떤 특정한 다각형이 이어진 평면 그물 모양의 구조 또는 특정 다면체의 정점, 모서리, 면 등을 공유하여 3차원 골격구조를 형성하고 있는 구조를 나타내는 것일 수 있다.Here, the network structure is a flat network-shaped structure in which certain polygons of one or more types of atomic arrangements are connected, or a three-dimensional skeletal structure by sharing vertices, edges, faces, etc. of a specific polyhedron. It may represent the structure forming the .

본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법은 상기 단계 3)의 겔화 후 제조된 실리카 습윤겔 블랭킷을 숙성하는 단계를 더 수행하는 것일 수 있다.The manufacturing method according to an embodiment of the present invention may further include aging the silica wet gel blanket prepared after gelation in step 3).

상기 숙성은 특별히 제한되는 것은 아니나, 예컨대 상온(25℃) 내지 90℃의 온도에서 1 시간 내지 24시간 동안 방치시켜 수행될 수 있다. The maturation is not particularly limited, but may be performed, for example, by leaving it at room temperature (25°C) to 90°C for 1 hour to 24 hours.

본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법은 실리카 습윤겔 블랭킷 제조 후 상기의 숙성을 거침으로써 상기 실리카 습윤겔 블랭킷 내 습윤겔의 망상구조를 더욱 견고하게 형성시킬 수 있으며, 이에 우수한 기공 특성을 가질 수 있다. The manufacturing method according to an embodiment of the present invention can form the network structure of the wet gel in the silica wet gel blanket more firmly by subjecting the silica wet gel blanket to the above-described aging process, and thus have excellent pore characteristics. there is.

4) 습윤 겔을 아세트산 및 산촉매를 포함하는 산 혼합물 수용액에 침지시키며 알킬디실록산계 화합물로 표면개질하는 단계4) Immersing the wet gel in an aqueous acid mixture containing acetic acid and an acid catalyst and surface modifying it with an alkyldisiloxane-based compound.

상기 단계 4)에서는 상기 습윤겔을 아세트산 및 산촉매를 포함하는 산 혼합물 수용액에 침지시키며 알킬디실록산계 화합물로 표면 개질시켜 소수성의 실리카 습윤겔 블랭킷을 형성하는 과정이 이루어진다. In step 4), the wet gel is immersed in an aqueous acid mixture containing acetic acid and an acid catalyst, and the surface is modified with an alkyldisiloxane-based compound to form a hydrophobic silica wet gel blanket.

본 발명의 일례에 있어서, 상기 습윤겔에 상기 산 혼합물 수용액을 가하여 상기 습윤겔을 상기 산 혼합물 수용액에 침지시킨 이후에 상기 알킬디실록산계 화합물을 상기 습윤겔에 가하는 과정이 수행될 수 있고, 또한 본 발명의 다른 일례에 있어서, 상기 습윤겔에 상기 산 혼합물 수용액 및 상기 알킬디실록산계 화합물을 동시에 함께 가하는 과정이 수행될 수 있다. In one example of the present invention, the process of adding the aqueous acid mixture solution to the wet gel to immerse the wet gel in the aqueous acid mixture solution and then adding the alkyldisiloxane-based compound to the wet gel may be performed, and In another example of the present invention, a process of simultaneously adding the acid mixture aqueous solution and the alkyldisiloxane-based compound to the wet gel may be performed.

상기 습윤겔에 가해지는 상기 산 혼합물 수용액, 상기 알킬디실록산계 화합물은 그 투입 시점에 관계 없이, 상기 알킬디실록산계 화합물에 비해 높은 밀도를 가지는 물을 포함하는 산 혼합물 수용액이 아래로 위치하게 되어, 상층부의 알킬디실록산계 화합물을 포함하는 유기 용액층과 하층부의 산 혼합물 수용액 층으로 층 분리가 이루어지게 된다. 상기 습윤겔에 상기 산 혼합물 수용액 및 알킬디실록산계 화합물을 함께 가하는 과정이 수행될 경우에도, 소수성인 상기 알킬디실록산계 화합물과 물을 포함하는 상기 산 혼합물 수용액은 서로 층 분리가 이루어지며, 수분을 포함하고 있는 상기 습윤겔은 상기 산 혼합물 수용액 층에 위치하면서 산 혼합물 수용액에 의한 침지가 수행된다. Regardless of the time of addition of the acid mixture aqueous solution and the alkyldisiloxane-based compound added to the wet gel, the acid mixture aqueous solution containing water having a higher density than the alkyldisiloxane-based compound is positioned downward. , the layers are separated into an organic solution layer containing an alkyldisiloxane-based compound in the upper layer and an aqueous acid mixture solution layer in the lower layer. Even when the process of adding the acid mixture aqueous solution and the alkyldisiloxane-based compound together to the wet gel is performed, the hydrophobic alkyldisiloxane-based compound and the acid mixture aqueous solution containing water are separated into layers, and moisture The wet gel containing is placed in the acid mixture aqueous solution layer and immersed in the acid mixture aqueous solution.

상기 습윤겔을 상기 산 혼합물 수용액에 침지시키는 과정에서 확산에 의해 상기 산 혼합물 수용액이 상기 습윤겔 안으로 들어가면서 상기 습윤겔 내에 존재하던 수분은 상기 습윤겔 밖으로 나와 상기 산 혼합물 수용액 층으로 이동하게 된다. 이와 같이, 산 혼합물 수용액에 의한 침지가 완료되면 상기 습윤겔 내부의 산 농도와 습윤겔 밖의 산 혼합물 수용액의 산 농도는 평형을 이룰 수 있다. In the process of immersing the wet gel in the acid mixture aqueous solution, the acid mixture aqueous solution enters the wet gel by diffusion, and the moisture present in the wet gel comes out of the wet gel and moves to the acid mixture aqueous solution layer. In this way, when immersion with the acid mixture aqueous solution is completed, the acid concentration inside the wet gel and the acid concentration of the acid mixture aqueous solution outside the wet gel may be in equilibrium.

상기 산 혼합물 수용액에 포함된 양친화성 물질인 아세트 산은 상기 유기 용액 층과 산 혼합물 수용액 층의 계면에서 미량의 상기 알킬디실록산계 화합물이 상기 산 혼합물 수용액으로 용해될 수 있도록 하여, 상기 알킬디실록산계 화합물에 의해 상기 습윤겔의 표면 개질이 이루어지게 한다. 상기 습윤겔의 표면 개질이 이루어지는 과정에서, 상기 습윤겔을 채우고 있던 수용액이 상기 알킬디실록산계 화합물로 치환되면서 상기 습윤겔은 상기 알킬디실록산계 화합물로 채워지고, 상기 수용액은 상기 습윤겔의 밖으로 나와 상기 산 혼합물 수용액 층으로 이동하게 된다. 상기 침지 과정이 완료되면 상기 습윤겔 내부의 산 농도와 상기 습윤겔 밖의 산 농도가 평형을 이루게 된다. Acetic acid, an amphiphilic substance contained in the acid mixture aqueous solution, allows a trace amount of the alkyldisiloxane-based compound to be dissolved into the acid mixture aqueous solution at the interface between the organic solution layer and the acid mixture aqueous solution layer, thereby dissolving the alkyldisiloxane-based compound. The surface of the wet gel is modified by the compound. In the process of surface modification of the wet gel, the aqueous solution filling the wet gel is replaced with the alkyldisiloxane-based compound, and the wet gel is filled with the alkyldisiloxane-based compound, and the aqueous solution flows out of the wet gel. comes out and moves to the acid mixture aqueous solution layer. When the immersion process is completed, the acid concentration inside the wet gel and the acid concentration outside the wet gel reach equilibrium.

상기 습윤겔은 수분을 포함하고 있으므로 초기에는 상기 산 혼합물 수용액 층에 위치하고, 표면 개질이 이루어지면서 상기 습윤겔이 상기 알킬디실록산계 화합물로 채워지게 되면 점차 떠올라 상기 알킬디실록산계 화합물 층으로 이동하게 된다. Since the wet gel contains moisture, it is initially located in the acid mixture aqueous solution layer, and as surface modification occurs and the wet gel is filled with the alkyldisiloxane-based compound, it gradually rises and moves to the alkyldisiloxane-based compound layer. do.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 단계 4)에서 상기 알킬디실록산계 화합물로, 예컨대 헥사메틸디실록산이 사용될 경우, 하기 반응식 2와 같은 반응이 이루어질 수 있다. In one embodiment of the present invention, when hexamethyldisiloxane, for example, is used as the alkyldisiloxane-based compound in step 4), a reaction as shown in Scheme 2 below may be performed.

[반응식 2] [Scheme 2]

상기 단계 4) 이후, 아세트산 농도(w/w)는 30% 내지 90%이고, 구체적으로 40% 내지 80%, 더욱 구체적으로 50% 내지 70%일 수 있다. 상기 단계 4) 이후, 상기 아세트산의 농도가 30% 이상 내지 90%가 되는 양으로 아세트산이 사용될 경우 상기 아세트산이 친수성인 습윤 겔과 소수성인 알킬디실록산계 화합물간에 효과적인 접촉이 가능하도록 하여 원활한 표면개질 반응이 이루어지도록 할 수 있다. 상기 아세트산 농도(w/w)가 과소할 경우, 친수성인 습윤 겔과 소수성인 알킬디실록산계 화합물간에 반응이 이루어지지 않아 표면개질 반응이 원활히 이루어지지 않을 수 있다. 또한, 상기 아세트산 농도가 과대할 경우, 필요 이상의 아세트산이 투입되어야 하므로 경제성을 저하시킬 수 있다.After step 4), the acetic acid concentration (w/w) may be 30% to 90%, specifically 40% to 80%, and more specifically 50% to 70%. After step 4), when acetic acid is used in an amount such that the concentration of acetic acid is 30% or more to 90%, the acetic acid enables effective contact between the hydrophilic wet gel and the hydrophobic alkyldisiloxane-based compound, resulting in smooth surface modification. A reaction can occur. If the acetic acid concentration (w/w) is too low, the reaction between the hydrophilic wet gel and the hydrophobic alkyldisiloxane-based compound may not occur, so the surface modification reaction may not proceed smoothly. Additionally, if the acetic acid concentration is excessive, more acetic acid than necessary must be added, which may reduce economic efficiency.

상기 단계 4) 이후의 아세트산 농도(w/w)는, 상기 단계 4) 이후에 산 혼합물 수용액 층에 포함된 아세트산의 농도를 의미하며, 하기 수학식 1로 표시될 수 있다. 상기 아세트산의 농도는, 상기 단계 4) 이후 상기 산 혼합물 수용액 층의 물의 중량을 측정하고, 상기 산 혼합물 수용액 층의 상기 아세트산의 중량을 가스 크로마토그래피(GC)로 측정하여 계산될 수 있다. 상기 산 혼합물 수용액 층의 물의 중량은 칼 피셔 수분 측정기(Si Analytics Titro Line 7000)를 사용하여 측정할 수 있다. The acetic acid concentration (w/w) after step 4) refers to the concentration of acetic acid contained in the acid mixture aqueous solution layer after step 4), and can be expressed by equation 1 below. The concentration of acetic acid can be calculated by measuring the weight of water in the acid mixture aqueous solution layer after step 4) and measuring the weight of acetic acid in the acid mixture aqueous solution layer using gas chromatography (GC). The weight of water in the acid mixture aqueous solution layer can be measured using a Karl Fischer moisture meter (Si Analytics Titro Line 7000).

[수학식 1][Equation 1]

아세트산 농도(w/w) = 산 혼합물 수용액 층 중 아세트산의 중량 / (산 혼합물 수용액 층 중 아세트산의 중량 + 산 혼합물 수용액 층 중 물의 총 중량)Acetic acid concentration (w/w) = weight of acetic acid in the acid mixture aqueous solution layer / (weight of acetic acid in the acid mixture aqueous solution layer + total weight of water in the acid mixture aqueous solution layer)

상기 단계 4)에서 상기 산촉매는, 상기 단계 4) 이후의 산촉매 농도(w/w)가 3% 내지 10%를 만족할 수 있고, 구체적으로 4 내지 9%, 더욱 구체적으로 5% 내지 8%일 수 있다. In step 4), the acid catalyst concentration (w/w) after step 4) may satisfy 3% to 10%, specifically 4 to 9%, and more specifically 5% to 8%. there is.

상기 산촉매 농도가 상기 범위를 만족할 경우, 효과적으로 상기 알킬디실록산계 화합물에 대한 양성자화가 촉진되어 우수한 표면개질 반응 속도를 나타낼 수 있다. 상기 산촉매 농도가 과소할 경우, 표면개질 반응속도가 저하되고, 상기 알킬디실록산계 화합물에 의한 표면 개질 반응이 충분히 이루어지지 못하여 습윤겔의 소수화도가 저하되고 이에 따라 최종 제조되는 실리카 에어로겔 블랭킷의 열전도도가 증가할 수 있다. 또한, 상기 산촉매 농도가 과대할 경우, 산촉매의 산화력이 증가하여 아세트산과의 반응을 통해 위험 부반응물을 형성할 수 있으므로 안정성이 저하될 수 있다.When the acid catalyst concentration satisfies the above range, protonation of the alkyldisiloxane-based compound is effectively promoted, resulting in an excellent surface modification reaction rate. If the acid catalyst concentration is too low, the surface modification reaction rate is reduced, and the surface modification reaction by the alkyldisiloxane-based compound is not sufficiently achieved, so that the degree of hydrophobization of the wet gel decreases and thus the heat conduction of the final manufactured silica airgel blanket degree may increase. Additionally, if the acid catalyst concentration is excessive, the oxidizing power of the acid catalyst increases and dangerous side reactants may be formed through reaction with acetic acid, thereby reducing stability.

상기 산촉매는 P-톨루엔설폰산, 메탄설폰산 및 트리플루오로메탄설폰산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. The acid catalyst may be at least one selected from the group consisting of p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, and trifluoromethanesulfonic acid.

상기 단계 4) 이후의 산촉매의 농도(w/w)는, 상기 단계 4) 이후에 산 혼합물 수용액 층에 포함된 산촉매의 농도를 의미하며, 하기 수학식 2로 표시될 수 있다. 상기 산촉매의 농도는 상기 단계 4) 이후 상기 산 혼합물 수용액 층의 물의 중량을 측정한 다음, 상기 산 혼합물 수용액 층의 산촉매의 중량을 가스 크로마토그래피(GC)로 측정하여 계산될 수 있다. The concentration (w/w) of the acid catalyst after step 4) refers to the concentration of the acid catalyst contained in the acid mixture aqueous solution layer after step 4), and can be expressed by Equation 2 below. The concentration of the acid catalyst can be calculated by measuring the weight of water in the acid mixture aqueous solution layer after step 4) and then measuring the weight of the acid catalyst in the acid mixture aqueous solution layer using gas chromatography (GC).

[수학식 2] [Equation 2]

산촉매의 농도(w/w) = 산촉매의 중량 / (산촉매의 중량 + 산 혼합물 수용액 층 중 물의 총 중량)Concentration of acid catalyst (w/w) = weight of acid catalyst / (weight of acid catalyst + total weight of water in the acid mixture aqueous solution layer)

전술한 바와 같이, 상기 산 혼합물 수용액에 침지시키는 과정이 완료되면 상기 습윤겔 내부의 산 농도와 상기 습윤겔 밖의 산 농도가 평형을 이루게 되므로, 상기 침지 이후의 산 혼합물 수용액 층의 산 농도를 측정할 경우, 상기 습윤겔 내부의 산 농도를 알 수 있고, 이로써 표면 개질에 관여하는 산 농도를 파악할 수 있다. As described above, when the process of immersion in the acid mixture aqueous solution is completed, the acid concentration inside the wet gel and the acid concentration outside the wet gel are in equilibrium, so the acid concentration of the acid mixture aqueous solution layer after immersion can be measured. In this case, the acid concentration inside the wet gel can be known, and thus the acid concentration involved in surface modification can be determined.

상기 단계 4) 이후, 상기 산 혼합물 수용액 층에 포함되어 있는 물은, 상기 아세트산 수용액 및 산촉매에 포함되어 있는 물, 상기 습윤겔에 포함되어 있는 물, 상기 습윤겔의 친수성의 소수화 반응에서 유래한 물 중, 단계 4) 이후 잔류하는 것일 수 있고, 이들의 총 중량이 상기 산 혼합물 수용액 층 중 물의 총 중량일 수 있다. After step 4), the water contained in the acid mixture aqueous solution layer is water contained in the acetic acid aqueous solution and the acid catalyst, water contained in the wet gel, and water derived from the hydrophilic hydrophobization reaction of the wet gel. Among them, they may remain after step 4), and their total weight may be the total weight of water in the acid mixture aqueous solution layer.

상기 단계 4)는 상기 습윤겔을 산 혼합물 수용액에 침지시키는 과정이 이루어진 후, 상기 알킬디실록산계 화합물로 표면 개질 시키는 과정이 순차적으로 이루어지는 방법에 의해 수행될 수 있다. Step 4) can be performed by sequentially immersing the wet gel in an aqueous acid mixture solution and then sequentially modifying the surface with the alkyldisiloxane-based compound.

본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법은 상기 단계 4)에서 상기 습윤겔을 상기 산 혼합물 수용액에 침지시킬 때, 아세트산 및 산촉매를 포함하는 산 혼합물 수용액을 사용하고, 상기 아세트산이 상기 습윤겔에 대하여 일정 부피를 만족하도록 하면서, 상기 단계 4) 이후, 아세트산 농도가 전술한 값을 만족하는지 확인하고, 또한 상기 습윤겔에 대하여 상기 알킬디실록산계 화합물이 일정 부피를 만족하도록 함으로써, 습윤 겔, 특히 물유리 용액을 이용하여 제조된 하이드로겔에 대하여 빠르고도 충분하게 효과적으로 표면 개질이 이루어지도록 할 수 있다. The method for manufacturing a silica airgel blanket according to an embodiment of the present invention uses an aqueous acid mixture solution containing acetic acid and an acid catalyst when immersing the wet gel in the aqueous acid mixture solution in step 4), and the acetic acid is used as the wet gel. While satisfying a certain volume for the gel, after step 4), check whether the acetic acid concentration satisfies the above-mentioned value, and also ensure that the alkyldisiloxane-based compound satisfies a certain volume for the wet gel, thereby producing a wet gel. , In particular, surface modification can be achieved quickly, sufficiently and effectively for hydrogels manufactured using a water glass solution.

상기 알킬디실록산계 화합물은 습윤겔 1 L 당 1 L 내지 3 L의 양으로 사용되고, 구체적으로 1 L 내지 2.5 L, 더욱 구체적으로 1 L 내지 2 L의 양으로 사용될 수 있다. The alkyldisiloxane-based compound may be used in an amount of 1 L to 3 L per 1 L of wet gel, specifically 1 L to 2.5 L, and more specifically 1 L to 2 L.

상기 알킬디실록산계 화합물은 상기 습윤겔을 개질시키고, 상기 습윤겔의 용매치환을 위해 상기 습윤겔의 부피를 기준으로 1배 이상의 부피로 투입될 필요가 있으며, 상기 알킬디실록산계 화합물의 투입량이 부족할 경우 상기 습윤겔 내에 물 또는 아세트산이 잔류하여 이후 상기 습윤겔을 건조할 때 실리카 에어로겔 블랭킷의 수축을 유발할 수 있다. 또한, 상기 알킬디실록산계 화합물의 투입량을 증가시킬 경우 설비의 크기가 커질 필요성이 있으므로, 상기 알킬디실록산계 화합물은 상기 습윤겔의 부피를 기준으로 상기 범위 값으로 투입될 수 있다. The alkyldisiloxane-based compound needs to be added in a volume of at least 1 time based on the volume of the wet gel to modify the wet gel and replace the solvent of the wet gel, and the amount of the alkyldisiloxane-based compound added is If it is insufficient, water or acetic acid may remain in the wet gel, causing shrinkage of the silica airgel blanket when the wet gel is dried. In addition, when increasing the amount of the alkyldisiloxane-based compound, the size of the equipment needs to be increased, so the alkyldisiloxane-based compound may be added within the above range based on the volume of the wet gel.

상기 알킬디실록산계 화합물은 헥사알킬디실록산계 화합물일 수 있고, 구체적으로 헥사(C1-8 알킬)디실록산일 수 있으며, 더욱 구체적으로 헥사메틸디실록산일 수 있다.The alkyldisiloxane-based compound may be a hexaalkyldisiloxane-based compound, specifically hexa(C 1-8 alkyl)disiloxane, and more specifically hexamethyldisiloxane.

상기 표면 개질 반응은 25℃ 내지 95℃의 온도에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 습윤겔을 산 혼합물 수용액에 침지시키는 과정 및 상기 습윤겔을 알콕시디실록산계 화합물로 표면개질하는 과정에서는 교반하는 과정이 수행될 수 있다.The surface modification reaction may be performed at a temperature of 25°C to 95°C. Additionally, a stirring process may be performed in the process of immersing the wet gel in an aqueous acid mixture solution and the process of surface modifying the wet gel with an alkoxydisiloxane-based compound.

이때, 상기 교반은 특별히 제한되는 것은 아니나 예컨대 50 rpm 내지 700 rpm의 속도로 교반시키는 것일 수 있다.At this time, the stirring is not particularly limited, but may be stirred at a speed of, for example, 50 rpm to 700 rpm.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 단계 4)는 2 내지 24 시간 동안 수행될 수 있으며, 표면 개질 효과를 우수한 수준으로 유지하면서도 공정의 경제성을 개선하는 측면에서 바람직하게는 4 내지 22 시간 또는 8 내지 20 시간 동안 수행될 수 있다.In addition, step 4) according to an embodiment of the present invention may be performed for 2 to 24 hours, and is preferably performed for 4 to 22 hours or 8 in terms of improving the economics of the process while maintaining the surface modification effect at an excellent level. It can be performed for up to 20 hours.

본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 4)가 상기 습윤겔을 산 혼합물 수용액에 침지시키는 과정이 이루어진 후, 상기 알킬디실록산계 화합물로 표면 개질 시키는 과정이 순차적으로 이루어지는 방법에 의해 수행될 경우, 상기 산 혼합물 수용액에 침지시키는 과정은 30분 내지 4시간, 구체적으로 30분 내지 3시간, 더욱 구체적으로 1시간 내지 3시간 동안 이루어질 수 있고, 상기 알킬디실록산계 화합물로 표면 개질 시키는 과정은 1시간 30분 내지 20시간, 구체적으로 3시간 내지 19시간, 더욱 구체적으로 6시간 내지 18시간 동안 이루어질 수 있다. In the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, step 4) involves immersing the wet gel in an aqueous acid mixture solution, and then sequentially performing surface modification with the alkyldisiloxane-based compound. When carried out, the process of immersing in the acid mixture aqueous solution may be performed for 30 minutes to 4 hours, specifically 30 minutes to 3 hours, more specifically 1 hour to 3 hours, and surface modification with the alkyldisiloxane-based compound. The process may be carried out for 1 hour and 30 minutes to 20 hours, specifically 3 hours to 19 hours, and more specifically 6 hours to 18 hours.

상기 습윤 겔을 아세트산 및 산 촉매를 포함하는 산 혼합물 수용액에 침지시키며 상기 알킬디실록산계 화합물을 표면 개질 용액으로 반응시킬 경우, 상기 산 혼합물에 의하여 상기 알킬디실록산계 화합물의 분해가 활성화될 수 있고, 이를 통해 표면 개질 반응이 촉진되며 효과적으로 수행될 수 있다. 상기 표면개질하는 단계 이후, 상기 알킬디실록산계 화합물은 상기 산 촉매를 포함하는 산 혼합물 수용액 층과 분리되어 있으므로, 별도의 정제 공정없이 재사용할 수 있다. When the wet gel is immersed in an aqueous acid mixture solution containing acetic acid and an acid catalyst and the alkyldisiloxane-based compound is reacted with a surface modification solution, decomposition of the alkyldisiloxane-based compound may be activated by the acid mixture. , Through this, the surface modification reaction is promoted and can be performed effectively. After the surface modification step, the alkyldisiloxane-based compound is separated from the acid mixture aqueous solution layer containing the acid catalyst, so it can be reused without a separate purification process.

본 발명의 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법은 용매 치환과 표면 개질을 한 단계에 동시에 수행할 수 있으므로 공정 단계 및 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 이에 따라 생산성 및 경제성이 향상될 수 있다. The silica airgel blanket manufacturing method of the present invention can simultaneously perform solvent substitution and surface modification in one step, thereby shortening the process steps and process time, thereby improving productivity and economic efficiency.

5) 표면 개질된 습윤겔을 건조하는 단계5) Drying the surface-modified wet gel

상기 단계 5)는 상기 소수성의 실리카 습윤겔 블랭킷을 건조하여 소수성의 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하는 단계이다. Step 5) is a step of manufacturing a hydrophobic silica airgel blanket by drying the hydrophobic silica wet gel blanket.

이때, 상기 건조 전 세척하는 단계가 더 수행될 수 있다. 상기 세척은 반응 중 발생된 불순물(나트륨 이온, 미반응물, 부산물 등)을 제거하여, 고순도의 소수성의 실리카 에어로겔 블랭킷을 얻기 위한 것으로 상기 소수성의 실리카 습윤 겔을 비극성 유기용매를 첨가하고, 20분 내지 1시간 동안 교반하여 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. At this time, the step of washing before drying may be further performed. The washing is to remove impurities (sodium ions, unreacted products, by-products, etc.) generated during the reaction to obtain a high-purity, hydrophobic silica airgel blanket. The hydrophobic silica wet gel is added with a non-polar organic solvent, and washed for 20 minutes. It can be performed by stirring for 1 hour, but is not limited to this.

상기 건조는 상압 건조, 초임계 건조 등의 방법을 통해서 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일례로, 상압 건조는 100℃내지 190℃이 온도 조건 하에서 1시간 내지 12시간 동안 상압에서 건조하는 방법일 수 있고, 초임계 건조는 초임계 상태의 CO2를 이용하여 수행하는 방법으로서, 상압 건조의 경우 비교적 단순하고 경제적이라는 장점이 있고 초임계 건조의 경우 겔 내부의 유체를 효과적으로 제거할 수 있다는 장점이 있을 수 있다.The drying may be performed through methods such as normal pressure drying and supercritical drying, but is not limited thereto. For example, normal pressure drying may be a method of drying at normal pressure for 1 to 12 hours under temperature conditions of 100°C to 190°C, and supercritical drying may be a method performed using CO 2 in a supercritical state. Normal pressure drying In the case of , it has the advantage of being relatively simple and economical, and in the case of supercritical drying, it may have the advantage of effectively removing the fluid inside the gel.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 소수성의 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법은 표면 개질 효율을 크게 개선시킬 수 있고 이에 따라 우수한 기공특성 등의 물성을 가지면서 높은 소수성을 가지고, 이에 단열 성능을 우수한 수준으로 확보할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법은 염소-프리(Cl-free) 조건 하에 이루어지므로, 제조되는 최종 실리카 에어로겔 블랭킷 내에 염소가 포함되어 있지 않으므로, 염소로 인한 실리카 에어로겔 블랭킷 적용 부위의 부식 유발 가능성을 배제시킬 수 있다. The method for manufacturing the hydrophobic silica airgel blanket according to an embodiment of the present invention can greatly improve the surface modification efficiency, and thus has physical properties such as excellent pore characteristics and high hydrophobicity, thereby improving the thermal insulation performance to an excellent level. It can be secured. In particular, since the method for producing the silica airgel blanket according to an embodiment of the present invention is performed under chlorine-free (Cl-free) conditions, chlorine is not included in the final silica airgel blanket produced, so the silica airgel blanket caused by chlorine The possibility of causing corrosion at the application site can be excluded.

본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 따라 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷은, 예를 들어 650℃ 이하의 온도에서, 단열을 요하는 응용을 포함하는 단열 용도를 포함한 다양한 용도에 이용될 수 있다. 예를 들어, 이중 케이싱 파이프(double-casing pipe)와 같은 파이프용 단열재, 항공기 및 그의 부품의 단열, 건물 단열, 우주선 단열, 자동차 단열, 의류 단열, 신발 단열 등으로 이용될 수 있다. 상기 에어로겔 블랭킷은 에어로겔 매트 또는 복수의 에어로겔이 사용되는 경우와 동일한 방식으로 이용될 수 있다.The silica airgel blanket manufactured according to the manufacturing method according to an embodiment of the present invention can be used for a variety of purposes, including thermal insulation applications, including applications requiring insulation, for example, at a temperature of 650°C or lower. For example, it can be used as an insulation material for pipes such as double-casing pipes, insulation of aircraft and its parts, insulation of buildings, insulation of spacecraft, insulation of automobiles, insulation of clothing, insulation of shoes, etc. The airgel blanket can be used in the same way as when an airgel mat or a plurality of airgels are used.

이하, 실시예 및 실험예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 이들 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples and experimental examples. However, the following examples and experimental examples are for illustrative purposes only and do not limit the scope of the present invention.

실시예 1 Example 1

물유리 33.8 g을 물 108.1 g에 희석하여 물유리 용액을 제조하고, 이에 아세트산(97%) 7.8 g을 첨가하여 실리카 졸을 제조하였다. 상기 실리카 졸을 유리섬유에 함침시킨 후 10분 동안 방치하여 습윤겔이 함침된 유리섬유 복합체를 얻었다.33.8 g of water glass was diluted in 108.1 g of water to prepare a water glass solution, and 7.8 g of acetic acid (97%) was added to prepare silica sol. The silica sol was impregnated into glass fiber and left for 10 minutes to obtain a glass fiber composite impregnated with wet gel.

90%(w/w) 아세트산 수용액 150 g과 98%(w/w)의 p-톨루엔설폰산 20 g을 혼합하여 제조한 산 혼합물 수용액을 상기 습윤겔이 함침된 유리섬유에 부어 60℃의 오븐에서 2시간 동안 온도를 유지하며 침지시킨 다음, 헥사메틸디실록산(HMDSO) 200 mL를 첨가하고, 75℃의 오븐에서 16시간 동안 온도를 유지하며 표면 개질 반응을 진행시켰다. 이때, 상기 산 혼합물 수용액 중 상기 아세트산은 상기 습윤겔의 부피 1 L를 기준으로 1 L의 양으로 사용되었고, 상기 헥사메틸디실록산은 상기 습윤겔의 부피 1 L를 기준으로 1.2 L의 양으로 사용되었다. An aqueous acid mixture solution prepared by mixing 150 g of 90% (w/w) acetic acid aqueous solution and 20 g of 98% (w/w) p-toluenesulfonic acid was poured onto the glass fiber impregnated with the wet gel and placed in an oven at 60°C. After maintaining the temperature for 2 hours, 200 mL of hexamethyldisiloxane (HMDSO) was added, and the temperature was maintained in an oven at 75°C for 16 hours to proceed with the surface modification reaction. At this time, the acetic acid in the acid mixture aqueous solution was used in an amount of 1 L based on the volume of 1 L of the wet gel, and the hexamethyldisiloxane was used in an amount of 1.2 L based on the volume of 1 L of the wet gel. It has been done.

제조된 소수성의 실리카 습윤겔 블랭킷을 회수한 후 150℃의 강제순환건조기에서 4시간동안 완전 건조시켜 소수성의 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.The prepared hydrophobic silica wet gel blanket was recovered and completely dried in a forced circulation dryer at 150°C for 4 hours to prepare a hydrophobic silica airgel blanket.

실시예 2Example 2

p-톨루엔설폰산을 대신하여 99%(w/w)의 메탄설폰산 9.8g을 혼합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 소수성의 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.A hydrophobic silica airgel blanket was prepared in the same manner as Example 1, except that 9.8 g of 99% (w/w) methanesulfonic acid was mixed instead of p-toluenesulfonic acid.

실시예 3Example 3

p-톨루엔설폰산을 대신하여 98%(w/w)의 트리플루오로메탄설폰산 15.3g을 혼합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 소수성의 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.A hydrophobic silica airgel blanket was prepared in the same manner as Example 1, except that 15.3 g of 98% (w/w) trifluoromethanesulfonic acid was mixed instead of p-toluenesulfonic acid.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1에서 아세트산과 p-톨루엔설폰산을 혼합한 산 혼합물 수용액을 대신하여 35 wt%의 염산 140 g만을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 소수성의 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.A hydrophobic silica airgel blanket was prepared in the same manner as Example 1, except that only 140 g of 35 wt% hydrochloric acid was used instead of the aqueous acid mixture solution of acetic acid and p-toluenesulfonic acid. did.

비교예 2Comparative Example 2

상기 실시예 1에서 아세트산과 p-톨루엔설폰산을 혼합한 산 혼합물을 대신하여 아세트산(≥97%) 140 g만을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 소수성의 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.A hydrophobic silica airgel blanket was prepared in the same manner as Example 1, except that only 140 g of acetic acid (≥97%) was used instead of the acid mixture of acetic acid and p-toluenesulfonic acid in Example 1. did.

실험예Experiment example

1) 침지 후 아세트산 농도1) Acetic acid concentration after immersion

실시예 1 내지 3과, 비교예 1 및 2 각각에서 산 침지 후의 산 혼합물 수용액의 물의 중량을 칼 피셔 수분 측정기(Si Analytics Titro Line 7000)를 사용하여 측정하였다. In each of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, the weight of water in the acid mixture aqueous solution after acid immersion was measured using a Karl Fischer moisture meter (Si Analytics Titro Line 7000).

산 침지 후의 산 혼합물 수용액의 아세트 산의 양을 가스크로마토 그래피(GC) 분석을 이용하여 얻었다. The amount of acetic acid in the acid mixture aqueous solution after acid immersion was obtained using gas chromatography (GC) analysis.

- 컬럼: AT-1000- Column: AT-1000

- 가스 플로우 레이트: Column(He) 4 mL/min- Gas flow rate: Column(He) 4 mL/min

- 오븐 온도: Initial Value & Time 40℃, 5분- Oven Temperature: Initial Value & Time 40℃, 5 minutes

- 인젝터 온도: 250℃- Injector temperature: 250℃

- 디텍터 온도: 270℃- Detector temperature: 270℃

산 침지 후 아세트산 농도 = 아세트산의 중량 / (아세트산의 중량 + 물의 중량Acetic acid concentration after acid immersion = weight of acetic acid / (weight of acetic acid + weight of water

2) 열전도도 측정 (mW/mK)2) Thermal conductivity measurement (mW/mK)

상기 실시예 1 내지 3과, 비교예 1 및 2 각각에서 제조한 실리카 에어로겔 블랭킷을 NETZSCH社의 HFM 436장비를 이용하여 상온(약 23℃) 열전도도를 측정하였다.The thermal conductivity of the silica airgel blankets prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 was measured at room temperature (about 23°C) using HFM 436 equipment from NETZSCH.

3) Cl 잔류량의 측정 3) Measurement of Cl residual amount

상기 실시예 1 내지 3과, 비교예 1 및 2 각각에서 제조한 실리카 에어로겔 블랭킷에 대해 연소 이온 크로마토그래피(combusion IC) 시스템(AQF-2100H, ICS-3000, 써모 피셔 사이언티픽사)를 이용하여 잔류하는 Cl의 양을 측정하였다. The residual silica airgel blankets prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were analyzed using a combustion ion chromatography (combusion IC) system (AQF-2100H, ICS-3000, Thermo Fisher Scientific). The amount of Cl was measured.

구분division 아세트산
사용량
acetic acid
usage
침지 후 아세트산 농도 (%)Acetic acid concentration after soaking (%) 산촉매의 종류Types of acid catalysts 알킬디실록산계 화합물Alkyldisiloxane-based compounds 열전도도 (mW/mK)Thermal conductivity (mW/mK) Cl 검출여부Cl detection
종류type 사용량usage 실시예 1Example 1 1 L/1 L-gel1L/1L-gel 51.251.2 p-톨루엔설폰산p-toluenesulfonic acid 헥사메틸디실록산Hexamethyldisiloxane 1.2 L/1 L-gel1.2 L/1 L-gel 17.417.4 XX 실시예 2Example 2 1 L/1 L-gel1L/1L-gel 51.251.2 메탄설폰산Methanesulfonic acid 헥사메틸디실록산Hexamethyldisiloxane 1.2 L/1 L-gel1.2 L/1 L-gel 17.517.5 XX 실시예 3Example 3 1 L/1 L-gel1L/1L-gel 51.251.2 트리플루오로설폰산Trifluorosulfonic acid 헥사메틸디실록산Hexamethyldisiloxane 1.2 L/1 L-gel1.2 L/1 L-gel 17.717.7 XX 비교예 1Comparative Example 1 -- -- 염산Hydrochloric acid 헥사메틸디실록산Hexamethyldisiloxane 1.2 L/1 L-gel1.2 L/1 L-gel 17.517.5 > 5000 ppm>5000 ppm 비교예 2Comparative Example 2 -- 51.251.2 -- 헥사메틸디실록산Hexamethyldisiloxane 1.2 L/1 L-gel1.2 L/1 L-gel 20.520.5 XX

실시예 1 내지 3은 아세트산 및 산촉매를 사용하는 산 혼합물 수용액을 사용하고, 산 침지 이후, 산 혼합물 수용액 층의 아세트산 농도(w/w)가 30% 내지 90%를 만족하며, 알킬디실록산계 화합물의 사용량이 습윤겔 1 L에 대해 1 L 내지 3 L인 조건을 만족하는 제조방법으로 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조한 것으로 낮은 열전도도를 갖고, Cl을 포함하지 않는 실리카 에어로겔 블랭킷이 제조되었음을 확인할 수 있었다. Examples 1 to 3 use an aqueous acid mixture solution using acetic acid and an acid catalyst, and after acid immersion, the acetic acid concentration (w/w) of the aqueous acid mixture solution layer satisfies 30% to 90%, and the alkyldisiloxane-based compound It was confirmed that a silica airgel blanket was manufactured using a manufacturing method that satisfies the condition that the amount of used is 1 L to 3 L per 1 L of wet gel, and that a silica airgel blanket that has low thermal conductivity and does not contain Cl was manufactured.

비교예 1은 산으로 염산(HCl)을 사용한 것으로 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷이 상대적으로 낮은 열전도도를 나타내었지만 이로부터는 5,000 ppm 이상의 Cl이 검출되었다. 비교예 2는 산촉매를 사용하지 않고 아세트산만을 사용한 예로서, 느린 표면 개질 속도를 나타내었으며, 이를 이유로 열전도도가 상승하여 물성 저하가 발생하였음을 확인할 수 있었다. In Comparative Example 1, the silica airgel blanket manufactured using hydrochloric acid (HCl) as the acid showed relatively low thermal conductivity, but more than 5,000 ppm of Cl was detected therefrom. Comparative Example 2 is an example in which only acetic acid was used without using an acid catalyst, and it showed a slow surface modification rate, and it was confirmed that the thermal conductivity increased for this reason and the physical properties decreased.

비교예 1과 같이 실리카 에어로겔 블랭킷에 잔류 염소가 포함되어 있을 경우, 상기 실리카 에어로겔 블랭킷 적용시 잔류 염소가 상기 실리카 에어로겔 블랭킷이 적용되는 부위에 부식을 유발하게 되므로, 비교예 1은 장기적인 안정성과 내구성을 제공하지 못할 것임을 확인할 수 있었다. 이에 비해, 실시예 1 내지 3의 실리카 에어로겔 블랭킷은 낮은 열전도도를 나타내면서도 잔류 염소를 포함하지 않으므로, 이를 적용시 우수한 안정성과 내구성을 제공할 수 있음을 확인할 수 있었다.When the silica airgel blanket contains residual chlorine as in Comparative Example 1, when the silica airgel blanket is applied, the residual chlorine causes corrosion in the area to which the silica airgel blanket is applied. Therefore, Comparative Example 1 has long-term stability and durability. It was confirmed that it would not be provided. In contrast, the silica airgel blankets of Examples 1 to 3 showed low thermal conductivity and did not contain residual chlorine, so it was confirmed that they could provide excellent stability and durability when applied.

Claims (9)

1) 물유리 용액을 포함하는 실리카 졸(Silica sol)을 준비하는 단계;
2) 상기 실리카 졸을 블랭킷용 기재에 함침시키는 단계;
3) 상기 실리카 졸을 블랭킷용 기재에 함침시킨 상태에서 실리카 졸을 겔화시켜 습윤 겔을 제조하는 단계;
4) 상기 습윤 겔을 아세트산 및 산 촉매를 포함하는 산 혼합물 수용액에 침지시키며 알킬디실록산계 화합물로 표면개질하는 단계; 및
5) 상기 표면 개질된 습윤 겔을 건조하는 단계를 포함하고,
상기 단계 4)에서 상기 알킬디실록산계 화합물은 상기 습윤겔 1 L 당 1 L 내지 3 L의 양으로 사용되며,
상기 단계 4) 이후의 아세트산 농도(w/w)는 30% 내지 90%인 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법.
1) Preparing silica sol containing a water glass solution;
2) impregnating the blanket substrate with the silica sol;
3) preparing a wet gel by gelling the silica sol while impregnating the blanket substrate with the silica sol;
4) immersing the wet gel in an aqueous acid mixture solution containing acetic acid and an acid catalyst and surface modifying the wet gel with an alkyldisiloxane-based compound; and
5) comprising drying the surface-modified wet gel,
In step 4), the alkyldisiloxane-based compound is used in an amount of 1 L to 3 L per 1 L of the wet gel,
A method for producing a silica airgel blanket wherein the acetic acid concentration (w/w) after step 4) is 30% to 90%.
제 1 항에 있어서,
상기 산 촉매는 P-톨루엔설폰산, 메탄설폰산 및 트리플루오로메탄설폰산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법.
According to claim 1,
A method of producing a silica airgel blanket wherein the acid catalyst is at least one selected from the group consisting of p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, and trifluoromethanesulfonic acid.
제 1 항에 있어서,
상기 아세트산 농도(w/w)는 40% 내지 80%인 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법.
According to claim 1,
A method for producing a silica airgel blanket wherein the acetic acid concentration (w/w) is 40% to 80%.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 4) 이후의 상기 산 촉매 농도(w/w)는 3% 내지 10%인 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법.
According to claim 1,
The method of producing a silica airgel blanket wherein the acid catalyst concentration (w/w) after step 4) is 3% to 10%.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 4)에서 상기 습윤겔을 산 혼합물 수용액에 침지시키는 과정이 이루어진 후, 상기 알킬디실록산계 화합물로 표면 개질 시키는 과정이 순차적으로 수행되는 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법.
According to claim 1,
A method of manufacturing a silica airgel blanket in which the process of immersing the wet gel in an aqueous acid mixture solution in step 4) is followed by the process of surface modification with the alkyldisiloxane-based compound.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 4)에서 상기 산 혼합물 수용액 및 상기 알킬디실록산계 화합물은 상기 습윤겔에 순차로 투입되거나, 또는 상기 산 혼합물 수용액 및 상기 알킬디실록산계 화합물은 상기 습윤겔에 동시에 투입되는, 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법.
According to claim 1,
In step 4), the acid mixture aqueous solution and the alkyldisiloxane-based compound are sequentially added to the wet gel, or the acid mixture aqueous solution and the alkyldisiloxane-based compound are simultaneously added to the wet gel. Manufacturing method.
제 1 항에 있어서,
상기 알킬디실록산계 화합물은 헥사(C1-8알킬)디실록산인 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법.
According to claim 1,
A method of producing a silica airgel blanket wherein the alkyldisiloxane-based compound is hexa(C 1-8 alkyl)disiloxane.
제 1 항에 있어서,
상기 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법은 염소-프리(Cl-free) 조건 하에 이루어지는 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법.
According to claim 1,
The silica airgel blanket manufacturing method is a silica airgel blanket manufacturing method performed under chlorine-free (Cl-free) conditions.
제 1 항에 따른 제조방법에 의해 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷으로서, Cl을 포함하지 않는 실리카 에어로겔 블랭킷. A silica airgel blanket manufactured by the manufacturing method according to claim 1, wherein the silica airgel blanket does not contain Cl.
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