MXPA99009252A - Proceso para producir composiciones de gel de baja densidad - Google Patents

Abstract

Se presentan procesos para producir composiciones de gel que comprenden:esterificar lo suficiente una porción de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad en barra menor o igual a 0.27 g/cc, y/o una densidad compactada menor o igual a 0.2 g/cc, por medio del contacto con al menos un agente de esterificación y al menos un catalizador. Los procesos pueden ser utilizados para producir composiciones de gel de baja densidad sin necesidad del paso de secado supercrítico o de tratamiento térmico.

Description

PROCESO PARA PRODUCIR COMPOSICIONES DE GEL DE BAJA DENSIDAD CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un proceso para producir composiciones de gel. de baja densidad, que incluyen aerogeles, xerogeles y lo similar, sin necesidad de un paso de secado \ supercrítico o tratamiento térmico. |10 ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El término "gel" abarca geles húmedos, que incluyen hidrogeles y alcogeles y geles secados a partir de los geles húmedos que incluyen aerogeles y xerogeles. El término "aerogel" el cual fue acuñado por S.S. Kistler en la Patente de los Estados Unidos No. 2,188,007 y se utiliza en general para referirse a un gel que se ha secado en condiciones de temperatura/presión supercríticas . El término "xerogel" se utiliza generalmente para referirse a un gel que se ha secado por la evaporación del solvente. La composición de gel se refiere a una composición que comprende un gel el cual puede incluir adicionalmente otros componentes, por ejemplo, un agente opacificador o un agente colorante. Las composiciones de gel se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, que incluyen el aislamiento térmico y acústico; soportes y vehículos de catalizadores; filtros y mallas moleculares; agentes para control de reología; agentes de refuerzo; espesantes y compuestos electrónicos; adsorbentes; agentes opacificadores ; aditivos particulados; membranas; filtros; detectores de radiación; recubrimientos y dieléctricos y otras aplicaciones expuestas en la presente y/o conocidas por los de habilidad ordinaria en la técnica. Las composiciones de gel que tienen densidades en barra inferiores y/o superiores áreas superficiales y/o una estructura superior son más ventajosas para utilizarse en muchas aplicaciones. La densidad en barra de la composición en gel está relacionada con la porosidad de la composición de gel, en donde la composición de gel que tiene menor densidad en barra generalmente tendrá mayor porosidad. Las composiciones de gel se producen generalmente al combinar un precursor de gel y un solvente adecuado para formar un sol e iniciar entonces la gelificación del sol para formar un gel "húmedo" que comprende la estructura de gel sólida y el solvente líquido. El solvente líquido se elimina entonces para formar una composición de gel seca. Los aerogeles que se producen utilizando un paso de secado supercrítico generalmente tendrán menores densidades en barra que las composiciones de gel conocidas hasta ahora y que se producen sin utilizar el secado supercrítico y que se convierten ni cni ,oaiurv entonces por lo tanto en el gel de elección para muchas aplicaciones. Sin embargo, el paso de secado supercrítico necesario para la producción de un aerogel puede requerir el uso de equipo y condiciones de procesamiento relativamente costosos y/o complejos y, por lo tanto, puede ser desventajoso. Además de los enfoques que utilizan el secado supercrítico, se han propuesto al menos otros diversos enfoques para producir geles. Alexander et al., en la Patente de los Estados Unidos No. 2,765,242, revela un proceso para producir geles que utilizan el desarrollo o reposado en agua a alta temperatura, seguido de tratamiento térmico en alcoholes a temperaturas significativamente superiores al punto de ebullición con el fin de esterificar la superficie. Los granulos de gel pueden molerse entonces hasta que se obtenga un polvo fino. Las desventajas del enfoque revelado en la patente de Alexander et al. incluyen el costo del paso de esterificación a alta presión. La WO 94/25149 revela un proceso para la preparación de xerogeles mediante modificación química superficial. Los agentes para la modificación química de la superficie revelados tienen la fórmula RxMXy, en donde R es un grupo orgánico, tal como puede ser CH3 , C2H5 etc.; X es un halógeno y M es Si o Al. Las desventajas potenciales del enfoque revelado en la WO 94/25149 incluyen el elevado costo de los reactivos y problemas potenciales relacionados con el desecho de los subproductos de la reacción. La Patente de los Estados Unidos No. 5,270,027, revela un proceso para preparar xerogeles de sílice utilizando alcanolaminas. El proceso revelado produce xerogeles que tienen un volumen total de poro variable de 2 a 3 cc/g. La densidad equivalente de los granulos individuales es de 0.29 a 0.37 g/cc. Las desventajas potenciales del enfoque revelado en la Patente de los Estados Unidos No. 5,270,027 incluyen los complicados pasos revelados como parte del proceso, en particular, el paso del tratamiento térmico y que no se revela al proceso como productor de aerogeles con densidades suficientemente bajas para ciertas aplicaciones. Sería ventajoso tener un proceso para producir una composición de gel de baja densidad en barra que no requiera de un paso de secado supercrítico o de un paso de tratamiento térmico y que utilice reactivos económicos.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona procesos para producir composiciones de gel que comprenden esterificar una porción de la superficie de la composición de gel lo suficiente para producir una composición de gel que tiene una densidad en barra menor o igual a 0.27 g/cc y/o una densidad compactada menor o igual a 0.2 g/cc, por medio del contacto con al menos un agente de esterificación y al menos un catalizador. De preferencia, al menos el 20% de la superficie de la composición de gel se esterifica a través del contacto con el agente de esterificación y el catalizador. En un primer aspecto, la presente invención proporciona un proceso que comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad en barra menor o igual a 0.27 g/cc, por medio del contacto con al menos un agente de esterificación en presencia de al menos un catalizador a una presión menor o igual a 300 psia. En un primer aspecto, la presente invención proporciona un proceso que comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad en barra menor o igual a 0.27 g/cc, por medio del contacto con al menos un agente de esterificación en presencia de al menos un catalizador a una presión menor o igual a 300 psia. En un segundo aspecto, la presente invención proporciona un proceso que comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad en barra menor o igual a 0.27 g/cc, por medio del contacto con al menos un agente de esterificación en presencia de al menos un catalizador a una temperatura menor o igual al punto de ebullición atmosférico del agente de esterificación. En un tercer aspecto, la presente invención proporciona un proceso que comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad en barra menor o igual a 0.27 g/cc, por medio del contacto secuencial con al menos un agente de esterificación y al menos un catalizador a una presión menor o igual a 300 psia. En un cuarto aspecto, la presente invención proporciona un proceso que comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad en barra menor o igual a 0.27 g/cc, por medio del contacto secuencial con al menos un agente de esterificación y al menos un catalizador a una presión menor o igual al punto de ebullición atmosférico del agente de esterificación . En un quinto aspecto, la presente invención proporciona un proceso que comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad compactada menor o igual a 0.2 g/cc, por medio del contacto con al menos un agente de esterificación en presencia de al menos un catalizador a una presión menor o igual a 300 psia. En un sexto aspecto, la presente invención proporciona un proceso que comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad compactada menor o igual a 0.2 g/cc, por medio del contacto con al menos un agente de esterificación en presencia de al menos un catalizador a una temperatura menor o igual al punto de ebullición atmosférico del agente de esterificación. En un séptimo aspecto, la presente invención proporciona un proceso que comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad compactada menor o igual a 0.2 g/cc, por medio del contacto secuencial con al menos un agente de esterificación y al menos un catalizador a una presión menor o igual a 300 psia. En un octavo aspecto, la presente invención proporciona un proceso que comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad compactada menor o igual a 0.2 g/cc, por medio del contacto secuencial con al menos un agente de esterificación y al menos un catalizador a una temperatura menor o igual al punto de ebullición atmosférico del agente de esterificación. Una ventaja de los aspectos de la presente invención es que los procesos pueden efectuarse a temperaturas ambiente y/o presiones ambiente. Las particularidades y ventajas de los procesos de la presente invención se deciden con mayor detalle en las siguientes secciones.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama esquemático de una modalidad de un proceso de la presente invención para producir composiciones de gel. La Figura 2 es un diagrama esquemático de otra modalidad de un proceso de la presente invención para producir composiciones de gel. La Figura 3 es un diagrama esquemático de una modalidad adicional de un proceso de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona procesos para producir composiciones de gel las cuales pueden en forma ventajosa utilizarse para producir composiciones de gel que tienen densidades en barra menores o iguales a 0.27 g/cc sin necesidad de secado en condiciones supercríticas . De conformidad con la presente invención, un proceso para producir una composición de gel comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de la composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad en barra menor o igual a 0.27 g/cc, de preferencia, menor o igual a 0.22 g/cc, más preferentemente, menor o igual a 0.15 g/cc y/o una densidad compactada menor o igual a 0.2 g/cc, de preferencia, menor o igual a 0.15 g/cc, más preferentemente, menor o igual a 0.10 g/cc, por medio del contacto con al menos un agente de esterificación y al menos un catalizador. De preferencia, al menos 20%, más preferentemente, al menos 35%, aún más preferentemente, el 50% de la superficie de la composición de gel se esterifica por medio del contacto con el agente de esterificación y el catalizador. La densidad en barra y el porcentaje de la superficie del gel que se esterifica puede determinarse en las formas expuestas más adelante. Según se utiliza en la presente, con referencia a la superficie de la composición de gel, el término "esterificada" se refiere a que comprende un grupo éster (R-0-) , en donde R es un grupo químico que se encuentra en el agente de esterificación. Una modalidad de un proceso de la presente invención comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad en barra menor o igual a 0.27 g/cc, de preferencia, menor o igual a 0.22 g/cc, más preferentemente, menor o igual a 0.15 g/cc por medio del contacto con al menos un agente de esterificación en presencia de al menos un catalizador a una presión menor o igual a 300 psia, de preferencia a una presión menor o igual a 100 psia, más preferentemente, menor o igual a 30 psia, y con la mayor preferencia, menor o igual a 16 psia. Esta modalidad de un proceso de la presente invención se efectúa preferentemente a una temperatura menor o igual al punto de ebullición atmosférico del agente de esterificación, más preferentemente menor de 100°C y con la mayor preferencia menor de 80°C. Según se utiliza en la presente, el término "punto ebullición atmosférico" se refiere al punto de ebullición a condiciones atmosféricas estándar de una atmósfera (14,7 psia) . Otra modalidad de un proceso de la presente invención comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad en barra menor o igual a 0.27 g/cc, de preferencia, menor o igual a 0.22 g/cc, más preferentemente, menor o igual a 0.15 g/cc, por medio del contacto con al menos un agente de esterificación en presencia de al menos un catalizador a una temperatura menor o igual al punto de ebullición atmosférico del agente de esterificación, de preferencia menor de 100°C, más preferentemente menor de 80°C. Esta modalidad de un proceso de la presente invención se efectúa de preferencia a una presión menor o igual a 300 psia, de preferencia a una presión menor o igual a 100 psia, con más preferencia, menor o igual a 30 psia, y con la mayor preferencia, menor o igual a 16 psia. Una modalidad adicional de un proceso de la presente invención comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad en barra menor o igual a 0.27 g/cc, de preferencia, menor o igual a 0.22 g/cc, con más preferencia, de 0.15 g/cc, por medio del contacto secuencial con al menos un agente de esterificación y al menos un catalizador a una presión menor o igual a 300 psia, de preferencia a una presión menor o igual a 100 psia, con más preferentemente, menor o igual a 30 psia, y con la mayor preferencia, menor o igual a 16 psia. El contacto secuencial puede comprender poner en contacto a la composición de gel con el agente de esterificación y entonces con el catalizador o, poner en contacto a la composición de gel con el catalizador y después con el agente de esterificación. Esta modalidad de un proceso de la presente invención se efectúa de preferencia a una temperatura menor o igual al punto de ebullición atmosférica del agente de esterificación, más preferentemente menor de 100°C y con más preferencia menor de 80°C. Una modalidad adicional de un de la presente invención comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad en barra menor o igual a 0.27 g/cc, de preferencia, menor o igual a 0.22 g/cc, con más preferencia de 0.15 g/cc, por medio del contacto secuencial con al menos un agente de esterificación y al menos un catalizador, a una temperatura menor o igual al punto de ebullición atmosférico del agente de esterificación, de preferencia menor de 100°C, más preferentemente menor de 80°C. El contacto secuencial puede comprender poner en contacto a la composición de gel con el agente de esterificación y después con el catalizador o, poner en contacto a la composición de gel con el catalizador y después con el agente de esterificación. Esta modalidad de un proceso de la presente invención se efectúa de preferencia a una presión menor o igual a 300 psia, preferentemente a una presión menor o igual a 100 psia, más preferentemente menor o igual a 30 psia, y con la mayor preferencia, menor o igual a 16 psia. Una modalidad adicional de un proceso de la presente invención comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad compactada menor o igual a 0.2 g/cc, de preferencia, menor o igual a 0.15 g/cc, más preferentemente, menor o igual a 0.10 g/cc, por medio del contacto con al menos un agente de esterificación en presencia de al menos un catalizador a una presión menor o igual a 300 psia, de preferencia a una presión menor o igual a 100 psia, más preferentemente, menor o igual a 30 psia, y con la mayor preferencia, menor o igual a 16 psia. Esta modalidad de un proceso de la presente invención se efectúa de preferencia a una temperatura menor o igual al punto de ebullición atmosférico del agente de esterificación, más preferentemente, menor de 100°C y con la mayor preferencia menor de 80°C. Una modalidad adicional de un proceso de la presente invención comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad ni e n i i « n» compactada menor o igual a 0.2 g/cc, de preferencia menor o igual a 0.15 g/cc, más preferentemente, menor o igual a 0.10 g/cc, por medio del contacto con al menos un agente de esterificación en presencia de al menos un catalizador a una temperatura menor o igual al punto de ebullición atmosférico del agente de esterificación, de preferencia menor de 100°C, más preferentemente menor de 80°C. Esta modalidad de un proceso de la presente invención se efectúa de preferencia a una presión menor o igual a 300 psia, de preferencia a una presión menor o igual a 100 psia, más preferentemente, menor o igual a 30 psia y con la mayor preferencia, menor o igual a 16 psia. Una modalidad adicional de un proceso de la presente invención comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad compactada menor o igual a 0.2 g/cc, de preferencia menor o igual a 0.15 g/cc, más preferentemente, menor o igual a 0.10 g/cc, por medio del contacto secuencial con al menos un agente de esterificación y al menos un catalizador a una presión menor o igual a 300 psia, de preferencia a una presión menor o igual a 100 psia, más preferentemente, menor o igual a 30 psia, y con la mayor preferencia, menor o igual a 16 psia. El contacto secuencial puede comprender poner en contacto a la composición de gel con el agente de esterificación y después con el catalizador o, poner en contacto a la composición de gel con el catalizador y después con el agente de esterificación. Esta modalidad de un proceso de la presente invención se efectúa de preferencia a una temperatura menor o igual al punto de ebullición atmosférico del agente de esterificación, más preferentemente, menor de 100°C y con la mayor preferencia menor de 80°C. fclO Una modalidad adicional de un proceso de la presente invención comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad compactada menor o igual a 0.2 g/cc, de preferencia menor o igual a 0.15 g/cc, más preferentemente, menor o igual a 0.10 g/cc, por medio del contacto secuencial con al menos un agente de esterificación y al menos un catalizador a una temperatura menor o igual al punto de ebullición atmosférico del agente de esterificación, de preferencia menor de 100°C, más preferentemente menor de 80°C. El contacto secuencial puede comprender poner en contacto a la composición de gel con el agente de esterificación y después con el catalizador o, poner en contacto a la composición de gel con el catalizador y después con el agente de esterificación. Esta modalidad de un proceso de la presente invención se efectúa de mcm /oomrv preferencia a una presión menor o igual a 300 psia, de preferencia a una presión menor o igual a 100 psia, más preferentemente, menor o igual a 30 psia y con la mayor preferencia, menor o igual a 16 psia. Los proceso de la presente invención pueden llevarse a cabo utilizando recipientes mezcladores y equipo para manejar geles y composiciones de geles de laboratorio convencionales y a escala industrial. Se considera que la elección del equipo particular utilizado para practicar los procesos de la presente invención está dentro del alcance o habilidad de cualquiera que tenga habilidad ordinaria en la técnica y, por lo tanto, no se describirá en forma detallada más adelante. Según lo reconocerán los de habilidad ordinaria en la técnica a partir de la descripción y ejemplos expuestos aquí, los procesos de la presente invención pueden efectuarse como procesos continuos o por lotes. En los procesos de la presente invención, se considera que la reacción de esterificación esterifica grupos hidroxilo (-OH) en la superficie de composición de gel. Por ejemplo, en el caso de una composición de gel de sílice, se considera que la reacción de esterificación esterifica grupos silanol (-Si-OH) en la superficie de la composición de gel de sílice. Si se desea, la composición de gel puede pretratarse para producir grupos superficiales (-OH) para la esterificación. Los agentes de pretratamiento adecuados incluyen bases acuosas (donadores de ion hidroxilo) tales como hidróxido de amonio . Los catalizadores adecuados para utilizarse en los procesos de la presente invención incluyen cualesquiera catalizadores que catalicen la reacción de esterificación en un grado suficiente para permitir que al menos un agente de esterificación esterifique una porción suficiente de la composición de gel para producir una composición de gel que tenga una densidad en barra menor o igual a 0.27 g/cc, de preferencia menor o igual a 0.22 g/cc, más preferentemente, de 0.15 g/cc. Los catalizadores adecuados incluyen bases (donadores de ion hidroxilo) . Los catalizadores preferidos tienen una estereoquímica sencilla y pueden reaccionar o no directamente con los grupos superficiales de sílice. También se prefiere en general que el catalizador sea soluble en agua. Los catalizadores preferidos también tienen un punto de ebullición diferente al punto de ebullición atmosférico del agente de esterificación para facilitar la separación y recuperación del catalizador a partir del agente de esterificación. En un proceso, en donde el catalizador y el agente de esterificación son composiciones diferentes, se prefiere que el catalizador pueda separarse del m a n ,oauv agente de esterificación. En una modalidad de un proceso de la presente invención, en donde el catalizador se introduce en forma líquida, se prefiere que el catalizador tenga un punto de ebullición mayor a la temperatura a la que se conduce la esterificación. Entre los catalizadores adecuados para utilizarse en los procesos de la presente invención se incluyen Bases de Lewis tales como el amoniaco (NH3), aminas y alcoholaminas . Las aminas tienen la fórmula general, R3.XNHX, en donde R comprende un grupo alquilo y/o arilo. Las alquilaminas incluyen, metilamina, dimetilamina, trimetilamina, etilamina, isopropilamina , N-butilamina, sec-butilamina, sec-butilamina, tert-butilamina , n,n dimetilbutilamina, 2-metoxietilamina, ciclohexilamina, trietilendiamina, etilendiamina, tetrametilendiamina , hexametilendiamina e hidróxido de tetrametilamonio. Las aminas aromáticas incluyen anilina, metilanilina y difenilamina . Las alcoholaminas son similares a las aminas, con excepción de que uno o más de los grupos R alquil o aril contienen un grupo hidroxilo, tal como la monoetanolamina (H2NC2H4OH) . Otros ejemplos de alcoholaminas incluyen: dietanolamina, trietanolamina, monopropanolamina , dipropanolamina, monoisopropanolamina, diisopropanolamina , mono-sec-butanolamina , di-sec-butanolamina, 2 amino-2-metil-l-propanol, N-metiletanolamina, N-butiletanolamina, diperidina y DMBA (dimetilbutilamina) . Los agentes de esterificación adecuados para utilizarse en los procesos de la presente invención incluyen composiciones químicas que reaccionaran con la superficie de la composición de gel para esterificar una porción suficiente de la composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad en barra menor o igual a 0.27 g/cc, de preferencia menor o igual a 0.22 g/cc, más preferentemente, menor o igual a 0.15 g/cc y/o una densidad compactada menor o igual a 0.2 g/cc, de preferencia menor o igual a 0.22 g/cc, más preferentemente menor o igual a 0.10 g/cc. En general, el agente de esterificación comprenderá un átomo de carbono y un grupo hidroxilo unido al átomo de carbono. El grupo hidroxilo reaccionará con los grupos superficiales de la composición de gel para modificar la superficie del gel y reducir al mínimo las reacciones entre los grupos superficiales, lo que aumentaría la densidad del gel. En el caso de un gel de sílice, se considera que el grupo hidroxilo reacciona con grupos silanol en la superficie de la sílice, como sigue: SiOH + ROH <-> SiOR + H20 Según se muestra en el ejemplo de la anterior reacción de esterificación, después de la esterificación de un grupo químico (R) del agente de esterificación permanece en la superficie del gel. De conformidad con lo anterior, cuando se desea para un uso final particular, puede utilizarse un proceso de la presente invención para añadir una función química a la superficie de la composición de gel resultante. Por ejemplo, un agente de esterificación que comprende alcohol alílico (que se analiza más adelante) puede utilizarse para añadir la función vinilo a la superficie de la composición de gel. Los agentes de esterificación adecuados incluyen alcoholes que tienen la fórmula general ROH, en donde R comprende un grupo alquilo o un grupo alquilo substituido, que incluyen una alquilamina. El alcohol puede comprender un alcohol primario, un alcohol secundario, un alcohol terciario y puede comprender además átomos de halógeno, dobles enlaces y/o un anillo aromático. Los alcoholes adecuados incluyen metanol, etanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, isobutanol, terbutanol, n-hexanol, n-octanol, n-decanol, alcohol n-octadecí lico , ciciohexanol, alcohol bencílico, alcohol alílico y trifluoroetanol . Los alcoholes adecuados también incluyen alcoholes que comprenden múltiples grupos hidroxilo (dioles o polioles) por ejemplo, etilenglicol, 1,2-propilenglicol , 1 , 3-propilenglicol , 1 , 4-glutanodiol , glicerol y dioles con sustitución de azufre, tales como HOC2H4S'SC2H4OH y HOC2H4S ' S ' S ' SC2H4OH . Los agentes de esterificación adecuados incluyen además fenoles, es decir, agentes de esterificación en donde un grupo o varios grupos hidroxilo están unidos a un átomo de carbono o a átomos de carbono en un anillo aromático, por ejemplo, fenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, catecol, resorcinol e hidroquinona. Los alcoholes preferidos incluyen hidrocarburos primarios C?-C no ramificados que incluyen metanol, etanol, butanol y propanol. De preferencia, el agente de esterificación es soluble en agua y tiene un punto de ebullición por encima de la temperatura a la que se conduce la esterificación . Un método para hacer reaccionar al agente de esterificación con una composición de gel en presencia del catalizador es formar una solución que comprende al agente de esterificación y al catalizador y poner a la solución en contacto con la superficie de la composición de gel. De preferencia, el catalizador se presenta en una cantidad de 0.5 a 95% en peso en una solución que comprende al catalizador y al agente de esterificación. Más preferentemente, el catalizador está presente en una cantidad de 0.5 a 5% en peso y aún más preferentemente, el catalizador está presente en una cantidad de 0.5% a 2% en peso en una solución que comprende al catalizador y al agente de esterificación. Se permite que el agente de esterificación y el catalizador permanezcan en contacto con la composición de gel a las condiciones de temperatura y/o presión especificadas, durante un periodo de tiempo suficiente para esterificar una porción suficiente de la composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad en barra menor o igual a 0.27 g/cc. Los procesos de la presente invención pueden utilizarse para producir composiciones de gel que comprenden: sílice; titanio; aluminio; zirconio; otros óxidos metálicos y/o óxidos organometálicos o mezclas de los mismos. Las composiciones de gel pueden comprender adicionalmente materiales de carga que incluyen en forma enunciativa: materiales carbonosos; óxidos de fierro; Al203; FeTi03 ; Ti02; Zr02 y/u otros materiales de carga conocidos en la técnica. Los materiales carbonosos incluyen: negro de humo, carbón activado; grafito; compuestos que comprenden negro de humo y óxido metálico (por ejemplo, sílice) y mezclas que incluyen dichos materiales de carga carbonosos . Un negro de humo preferido tiene una área superficial de nitrógeno (N2SA) de al menos 10 m2/g, de preferencia, de 15 a 500 m2/g. Un diagrama esquemático de una modalidad de un proceso de la presente invención para producir una composición de gel que comprende sílice se expone en la Figura 1. Según se muestra en la Figura 1, los pasos de procesos de las modalidades de la presente invención pueden efectuarse después de la gelificación inicial de una solución que comprende un precursor de gel . Los precursores de gel incluyen en forma enunciativa, componentes de óxido, poliméricos y de gel particulado, conocidos en la técnica, tales como por ejemplo: Componente de Gel de Óxido Forma (s) como Precursor de Metálico Gel SiO; Alcóxido, Composiciones de Silicato, Coloidal, Pirogénica, haluros de Silicio TÍO; Alcóxido, Coloidal, Pirogénica, Composiciones de Titanato, Haluros de Titanio A1203 Alcóxidos, Coloidal, Composiciones de Aluminato, Sales, Pirogénica, Haluros de Aluminio Zr02 Alcóxido, Coloidal, Composiciones de Zirconato, Sales, Pirogénica, Haluros de zirconio Compuestos de Oxido Combinaciones de los Metálico precursores anteriores Óxido Organometálico Formas organometálicas del precursor anterior Los compuestos de óxido metálico se refieren a materiales compuestos que comprenden combinaciones de óxidos metálicos y/o organometálicos. El término óxido organometálico se refiere a una composición que comprende un óxido metálico y un material orgánico (es decir, un material que comprende la función CHX) que adicionalmente puede comprender otros grupos químicos . La elección de un precursor de gel particular se realiza con base en el tipo de composición deseada. Un componente de gel preferido para ciertas aplicaciones es el Si02 en donde el silicato de sodio es el precursor preferido o la forma preferida. El gel inicial puede producirse a partir de una solución madre. La solución madre puede comprender al precursor de gel y un solvente. Las cantidades de cada componente variarán dependiendo de la densidad y estructura deseada en la composición de gel final . Los solventes adecuados dependerán del precursor de gel particular. Para un precursor de silicato de sodio un solvente preferido es el agua. La solución madre puede prepararse mezclando el precursor de gel y el solvente. Para obtener densidades ventajosamente bajas en la composición de gel final, el paso de gelificación inicial puede efectuarse a partir de una solución con un porcentaje de sólidos en peso suficientemente bajo para obtener la densidad en barra deseada en la composición de gel final después de efectuar un proceso de la presente invención y al procesar la solución, utilizando técnicas de procesamiento de sol-gel, en una forma en donde se mantiene una baja concentración de sólidos en la composición de gel final. En particular, el paso de gelificación inicial puede efectuarse al iniciar la gelificación en una solución que comprende al precursor de gel o al precursor de gel y a sólidos adicionales, por ejemplo, un agente opacificador , en una concentración inicial de sólidos que obtenga la concentración de sólidos deseada en la composición de gel final . Según lo comprenderán los de habilidad ordinaria en la técnica, la concentración de sólidos de la solución, la cual puede comprender, por ejemplo, sólidos de precursor de gel y del agente opacificador , es suficiente para obtener las densidades deseadas en la composición final. En un método preferido para producir las composiciones de la presente invención, la concentración de sólidos de la solución es menor o igual a 15%, de preferencia, menor o igual a 10%, más preferentemente, menor o igual a 8% para obtener en la composición final las deseablemente bajas densidades en barra. Puede producirse la solución que comprende al componente de gel y la gelificación inicial puede efectuarse mediante procesos convencionales para producir composiciones de gel que utilizan, por ejemplo, técnicas de procesamiento de sol-gel convencionales. En particular, puede producirse la solución que comprende al precursor de gel y la gelificación inicial puede efectuarse mediante los procesos revelados aquí en los ejemplos. Varias soluciones, que incluyen alcóxidos metálicos, suspensiones coloidales y combinaciones de los mismos pueden ser utilizadas con una variedad de mecanismos de gelificación para llegar a la etapa de gelificación inicial. Al variar las condiciones de procesamiento tales como pueden ser, el tiempo, la temperatura, el pH, el fluido del poro, puede alterarse la microestructura de la composición. La iniciación de la gelificación puede efectuarse en cualquier forma conocida en la técnica, incluyendo: la manipulación del pH de la solución madre por medio de la adición de un ácido o de una base; la manipulación de la temperatura y la presión de la solución madre por medio de controles ambientales y la utilización de un catalizador de gelificación, por ejemplo, un ácido o una base. Según se muestra en la Figura 1, después de la gelificación por medio de la manipulación del pH y del uso de un catalizador de gelificación, por ejemplo, ácido sulfúrico (H2S0 ), el gel puede lavarse para eliminar las sales residuales. Por ejemplo, en el caso del precursor de gel silicato de sodio y del catalizador H2S0 , después de la gelificación el gel puede lavarse con agua para eliminar al sulfato de sodio (Na2S0 ) . Los pasos de lavado pueden repetirse hasta que se haya eliminado la cantidad de sales deseada. Por ejemplo, hasta un punto en donde la concentración de sodio en la fase líquida es menor de 100 partes por millón. Después de lavar al gel resultante, puede dejársele reposar en agua para alcanzar las características mecánicas deseadas en la composición de gel final. Según se muestra esquemáticamente en la Figura 1, después del lavado y/o el reposado, el resto de la solución en el gel puede intercambiarse con una solución que comprende al menos un agente de esterificación. El paso del intercambio puede repetirse varias veces si se desea. De preferencia, después que se han terminado el paso o los pasos de intercambio, la solución inicial de gel (por ejemplo, agua) prácticamente ha sido totalmente reemplazada por la solución que comprende al agente de esterificación . Después de que se han completado el paso o los pasos de intercambio del agente de esterificación, la solución en el gel del agente de esterificación se intercambia con una solución que comprende al menos un agente de esterificación y al menos un catalizador. Este paso de intercambio también puede repetirse varias veces si es necesario. Después que se han terminado los pasos de intercambio de solución de agente de esterificación y de catalizador, se deja que el gel se desarrolle o DI K CfJ /QQMY repose en contacto con el agente de esterificación y el catalizador durante un cierto periodo de tiempo y a condiciones de temperatura y presión suficiente para esterificar al menos una porción suficiente de la superficie del gel para producir una composición de gel que tiene una densidad en barra menor o igual a 0.27 g/cc. Según se especificó anteriormente, en ciertas modalidades del proceso de la presente invención, la temperatura se mantiene por debajo del punto de ebullición atmosférico del agente de esterificación y/o la presión se mantiene en o por debajo de los 30 psia. Después que el gel ha reposado en contacto con el agente de esterificación y el catalizador, la solución que comprende al agente de esterificación y al catalizador puede ser intercambiada por un solvente antes del secado. La lista de solventes intermedios y de secado adecuados incluye en forma enunciativa metanol, etanol, n-propanol, isopropanol, pentano, n-hexano, n-heptano . Los pasos de intercambio pueden repetirse varias veces . Después del intercambio del solvente, la resultante composición de gel puede secarse para eliminar al solvente. El paso del secado se efectúa en la forma suficiente para mantener/obtener una densidad en barra en la composición de gel seca menor o igual a 0.27 g/cc, de preferencia menor o igual a 0.22 g/cc, más preferentemente menor o igual a 0.15 ni cm / a oiurv g/cc y/o una densidad compactada menor o igual a 0.2 g/cc, de preferencia menor o igual a 0.15 g/cc y con más preferencia, menor o igual a 0.10 g/cc. Después del secado, la composición puede procesarse adicionalmente en las formas conocidas en la técnica. Por ejemplo, la composición en gel puede molerse o triturarse para producir un polvo que comprende a la composición de gel. Las composiciones de gel pueden secarse por flO medios conocidos en la técnica para el secado de geles . Un método adecuado para efectuar el paso del secado, al tiempo que mantiene la densidad en barra deseada en la composición de gel seca, es secar la composición de gel en una cámara al vacío, a una presión de 0.1 a 14 psia. Otro método adecuado es secar al gel a presiones ambiente en una forma en donde el solvente sea rápidamente eliminado del gel, por ejemplo, al secar el gel a una temperatura elevada de 50 a 500°C. 20 Otro método adecuado, que puede ser ventajoso en un proceso de producción a gran escala, es secar al gel utilizando un lecho fluidizado. En general, el secado en lecho fluidizado puede lograrse al colocar la composición de gel húmedo en un reactor de lecho fluidizado y hacer pasar un gas inerte y seco (con respecto a la composición de gel) a través de la composición de gel . La velocidad de fluidización, la velocidad de la corriente de gas t>? en /QOMV necesaria para mantener la fluidización, dependerá de las características físicas y el volumen del gel húmedo pero, deberán ser las suficientes para mantener la fluidización . La temperatura del gas puede ser aproximadamente la temperatura ambiente, por ejemplo, 16-25°C. Además de los pasos analizados anteriormente y/o mostrados esquemáticamente en la Figura 1, en un proceso de la presente invención pueden incluirse PÍO pasos adicionales de lavado, secado y/o desarrollo o reposado, en donde sea deseable, para producir una composición de gel particular. En particular, un proceso de la presente invención puede incluir uno o más de los pasos siguientes: 15 lavar al gel húmedo antes de la esterificación; envejecer al gel húmedo antes de la esterificación; envejecer al gel durante el contacto con el 20 agente de esterificación en presencia de al menos un catalizador; o intercambiar (reemplazar) al fluido del gel húmedo después de la esterificación por un fluido diferente (por ejemplo, un solvente) antes del 25 secado. Además, pasos de reposado particulares pueden efectuarse a temperatura y/o presión elevada, siempre y cuando ocurra el contacto entre el agente de esterificación y el gel húmedo a las temperaturas n1 cm «finuv y/o presiones especificadas. En general, los pasos de lavado comprenderán intercambiar la solución dentro del gel por otra solución y los pasos de secado comprenderán secar al gel en condiciones de temperatura y presión suficientes para expulsar una solución dentro del gel . En general, los pasos de desarrollo o reposado comprenderán mantener al gel, con o sin solución presente dentro del gel y condiciones particulares de temperatura y presión. Dependiendo de las características deseadas en la composición de gel final, pasos opcionales, tales como el reposo o reposado térmico (o hidrotérmico) antes de poner en contacto a la superficie del gel con al menos un agente de esterificación y al menos un catalizador pueden estar incluidos en el proceso de la presente invención. Una modalidad alternativa de un proceso de la presente invención, se muestra esquemáticamente en la Figura 2. Según se muestra en la Figura 2, después del lavado y/o reposado, el resto de la solución en el gel puede intercambiarse por una solución que comprende al menos un agente de esterificación. El paso del intercambio puede repetirse varias veces si se prefiere. De preferencia, después que se ha terminado el o los pasos de intercambio la solución inicial en el gel (por ejemplo, agua) prácticamente ha sido totalmente reemplazada por la solución que comprende al agente de esterificación. Después que se ha terminado el o los pasos de intercambio del agente de esterificación, la solución del agente de esterificación en el gel se intercambia por una solución que comprende al menos un catalizador. Este paso de intercambio también puede repetirse varias veces si es necesario. La PÍO solución que comprende al catalizador puede incluir hasta 100% en peso del catalizador. Después que han terminado los pasos de intercambio de solución de catalizador, se deja reposar al gel en contacto con el catalizador durante un período de tiempo y en condiciones de temperatura y presión suficientes para esterificar al menos una porción suficiente de la superficie del gel para producir una composición del gel que tiene una densidad en barra menor o igual a 0.27 g/cc. Según se especificó anteriormente, en ciertas modalidades del proceso de la presente invención, la temperatura se mantiene por debajo del punto de ebullición atmosférico del agente de esterificación y/o la presión se mantiene en o por debajo de las 30 psia.

Después que el gel ha reposado, la solución que comprende al catalizador puede intercambiarse por un solvente antes del secado. La lista de solventes intermediarios y de secado adecuados incluye en forma P1607 /99MX enunciativa metanol, etanol, n-propanol, isopropanol, pentano, n-hexano, n-heptano. Los pasos de intercambio pueden repetirse varias veces. Después del intercambio del solvente, la composición de gel resultante puede secarse para eliminar al solvente. El paso de secado se efectúa en una forma suficiente para mantener/obtener una densidad en barra en la composición de gel seco menor de 0.27 g/cc, de preferencia menor o igual a 0.22 g/cc, más preferentemente, menor o igual a 0.15 g/cc. En el proceso pueden incluirse pasos adicionales, tales como los anteriormente expuestos, según se desee. Una modalidad alternativa adicional de un proceso de la presente invención se muestra esquemáticamente en la Figura 3. Según se muestra en la Figura 3, un gel "húmedo" que comprende una composición de gel y al agente de esterificación puede colocarse en un reactor de lecho fluidizado y ponerse en contacto con una composición de gas que comprende un vehículo gaseoso, preferentemente, un vehículo gaseoso inerte y seco (con respecto a la composición de gel) y el catalizador. La velocidad de fluidización dependerá de las características físicas y del volumen del gel húmedo pero, deberá ser suficiente para mantener la fluidización y permitir que la composición de gas que comprende al catalizador fluya a través del gel para esterificar ti c n i i a ft» una porción suficiente de la superficie del gel y producir una composición de gel que tenga una densidad compactada menor o igual a 0.22 g/cc. La temperatura del gas puede ser una temperatura próxima a la ambiente, por ejemplo, 16-252C. Una modalidad alternativa adicional de un proceso de la presente invención comprende poner un gel "húmedo" que comprende una composición de gel y al menos un catalizador en un reactor de lecho fluidizado y poner en contacto al gel húmedo con una composición de gas que comprende un vehículo gaseoso, de preferencia un vehículo gaseoso inerte y seco (con respecto a la composición de gel) y al menos un agente de esterificación. La velocidad de fluidización dependerá de las características físicas y el volumen del gel húmedo pero deberá ser suficiente para mantener la fluidización y permitir que la composición gaseosa que comprende al agente de esterificación fluya a través del gel para esterificar una porción suficiente de la superficie del gel para producir una composición del gel que tiene una densidad compactada menor o igual a 0.22 g/cc. La temperatura del gas puede ser aproximadamente la temperatura ambiente, por ejemplo, 16-252C. Según lo reconocerán los de habilidad ordinaria en la técnica y, según se comprenderá a partir de la descripción aquí incluida, la implementación exitosa de los procesos de la presente invención puede lograrse por medio de una variedad de diferentes trayectorias de proceso. Los procesos de la presente invención pueden utilizarse en forma ventajosa para producir composiciones de gel que tienen una densidad en barra menor o igual a aproximadamente 0.27 gramos/centímetro cúbico (g/cc), de preferencia menor o igual a 0.22 g/cc, más preferentemente, menor o igual a 0.15 g/cc. Las composiciones de gel preferidas, producidas mediante un proceso de la presente invención tienen densidades en barra de 0.07 g/cc a 0.27 g/cc. La densidad en barra puede determinarse mediante el proceso expuesto más adelante. Los proceso de la presente invención también pueden utilizarse en forma ventajosa para producir composiciones de gel que tienen una densidad compactada menor o igual a aproximadamente 0.2 gramos/centímetro cúbico (g/cc), de preferencia menor o igual a 0.15 g/cc, más preferentemente, menor o igual a 0.10 g/cc. Las composiciones de gel preferidas, producidas mediante un proceso de la presente invención tienen densidades en barra de 0.03 g/cc a 0.2 g/cc. La densidad en barra puede determinarse mediante el proceso expuesto más adelante . Los proceso de la presente invención pueden utilizarse en forma ventajosa para producir composiciones de gel con una amplia gama de áreas superficiales, por ejemplo, 40-1000 m2/g, en donde la elección del área superficial particular dependerá de la aplicación que se pretende para la composición de gel. En particular, cuando se desee, el proceso de la presente invención puede producir en forma ventajosa composiciones de gel que tienen áreas superficiales BET mayores o iguales a 200 m2/g, de preferencia mayores o iguales a 400 m2/g, más preferentemente mayores o iguales a 500 m /g. El área superficial BET puede determinarse utilizando el procedimiento de prueba ASTM D1993. Los procesos de la presente invención pueden adicionalmente utilizarse en forma ventajosa para producir composiciones de gel que tienen una porosidad mayor o iguala 0.86, de preferencia mayor o igual a 0.91, más preferentemente, mayor o igual a 0.93. La porosidad puede determinarse en la forma que se expone más adelante. Además, los procesos de la presente invención pueden utilizarse para producir composiciones de gel que tienen un volumen de por mayor o igual a 3 g/cc, de preferencia mayor o igual a 4.5 g/cc, más preferentemente, mayor o igual a 8 g/cc. El volumen de poro es el inverso de la densidad en barra y puede determinarse en la forma que se expone más adelante. tai c m / OQMY Además, los procesos de la presente invención pueden utilizarse para producir composiciones de gel hidrofílicas o hidrofóbicas. Las composiciones de gel producidas por los procesos de la presente invención pueden utilizarse para aplicaciones que incluyen en forma enunciativa, aislamiento térmico y acústico; soportes y vehículos de catalizador; filtros y mallas moleculares; agentes de control de reología; agentes de refuerzo; espesantes y compuestos electrónicos; adsorbentes; agentes opacificadores , aditivos particulados, membranas; filtros; detectores de radiación; recubrimientos y dieléctricos y otras aplicaciones expuestas en la presente y/o conocidas por aquellos de habilidad ordinaria en la técnica. Las particularidades y ventajas de los procesos de la presente invención y de las composiciones de gel producidas por el proceso de la presente invención se describen adicionalmente en los siguientes Ejemplos. Pueden utilizarse los siguientes procedimientos analíticos par determinar las propiedades de una composición de gel y de hecho se utilizaron en los Ejemplos descritos más adelante. Porosidad y Densidad en Barra La porosidad de una composición de gel puede determinarse al determinar la densidad en barra de la composición y calcular la porosidad mediante el método siguiente. Para determinar la densidad en barra (la densidad de una sola pieza de gel), los geles se colaron y formaron en moldes cilindricos. El volumen total de gel se determinó al medir físicamente las dimensiones de un gel seco. La densidad en barra se determinó al pesar el gel seco y al dividirlo entre el volumen geométrico. En los casos en donde no se mantiene una geometría de tipo barra o, como una flO verificación del método anterior, se utilizó el desplazamiento de mercurio. Según lo comprenderán los de habilidad ordinaria en la técnica, la técnica de desplazamiento de mercurio puede no llenar completamente todos los poros del gel y, por lo tanto, resulta en un cálculo de densidad ligeramente menor al real . La densidad en barra de las composiciones de gel medida mediante desplazamiento de mercurio se efectuó como sigue. Una celda de vidrio limpia y vacía se llenó de mercurio hasta una altura específica y se pesó la celda. El mercurio se retiró entonces y la celda se limpió nuevamente. A continuación, en la celda de vidrio se colocó una muestra de gel seco de peso conocido y se añadió mercurio a la celda a la misma altura específica que antes. Se midió el peso de la celda conteniendo al mercurio y a la muestra. El peso del mercurio en ambos casos se convirtió entonces en un volumen con base en la densidad del mercurio. La diferencia entre el volumen de mercurio que llena una celda vacía y el volumen de mercurio que llena la celda que contiene a la muestra se conoce como el volumen desplazado después de sustraer el peso de la muestra. Ya que el mercurio no humecta a la muestra, este volumen es igual al volumen total de la muestra. La densidad se determina entonces al dividir el peso de la muestra entre el volumen desplazado. La porosidad se define como la fracción del volumen de muestra, es decir, los poros, tanto en el material particulado como al rededor del mismo y pueden determinarse mediante la fórmula siguiente: Porosidad = 1- (densidad en barra medida en forma porosa) (densidad del material en forma sólida) (en el caso de un gel de sílice => e = l-pen barra/Psi02) La densidad de una masa sólida de material se determina con referencia a la composición del material. En el caso de una composición de gel de sílice, sin agentes o opacificadores , la densidad de la masa sólida del material se supuso que era la densidad de una masa sólida de sílice que es 2.2 g/cc (220 kg/m3) . En el caso de una composición de gel que incluye agentes opacificadores , la densidad de la masa sólida del material se supuso que era un promedio ponderado de las densidades de cada t>? ¿m / aoiurv componente. Por ejemplo, en el caso de una composición de gel que comprende un precursor de gel de sílice y un agente opacificador de negro de humo, la densidad de la masa sólida del material se supuso que era un promedio ponderado de la densidad de una masa sólida de sílice (2.2 g/cc) y la densidad de una masa sólida de negro de humo (1.8 g/cc) .

Volumen de Poro llO El volumen de poro de una muestra de gel puede calcularse a partir de la densidad en barra, según se determinó mediante el procedimiento precedente, utilizando la siguiente relación para un gel de sílice: 15 densidad en barra = 1/ (volumen de poro ) +l/psio2 ) Densidad Compactada La densidad compactada de las muestras de 20 gel se determinó mediante el siguiente procedimiento. 1.0 g del material que será analizado se colocó en una estufa a 1402C durante 4-6 horas para eliminar físicamente el agua combinada. El material seco se molió ligeramente para producir un polvo fino. 25 Entonces se pesaron aproximadamente 0.1-1.0 g del polvo y se vaciaron en una probeta graduada de 10 ce. El cilindro fue golpeado ligeramente unas 200 veces en total con el fin de compactar eficientemente al material . Se anotó el volumen ocupado por el material. La densidad compactada se obtuvo al dividir el peso del material entre el volumen ocupado .

Grado o Extensión de la Esterificación El porcentaje de la superficie de una composición de gel que está esterificada puede determinarse al calcular el número teórica máximo de grupos éster por nanómetro cuadrado (nm2) que puede estar empacado en la superficie de una composición de gel y al dividir entonces el número de grupos éster encontrados en la superficie, según se determina mediante el procedimiento que se expone más adelante, entre el número teórico máximo de grupos éster por nm2 como sigue : %esterificación= # de grupos éster por nm2 x 100% #teórico máximo de grupos éster por mn 2 El # teórico máximo éster por nanómetro cuadrado que puede añadirse a la superficie de una composición está limitado por el más pequeño de dos factores: el número de grupos (-OH) por área unitaria o el número máximo de números éster que puedan empacarse en la superficie. El número máximo de grupos éster que pueden empacarse debido al impedimento estérico está relacionado con el tamaño de los grupos y de la manera en que están dispuestos en la superficie. Suponiendo que los grupos éster sean esféricos, el empacado con los seis vecinos más cercanos en la superficie y que la eficiencia de empacado no es afectada por la distribución superficial del (-0H), el número teórico máximo de grupos éster por nanómetro cuadrado puede calcularse a partir de la siguiente fórmula: # teórico máximo de grupos éster por nm2 = 10"14/{1.091 [MW/ (piiq x 6.023 x 1023)]2/3} en donde MW = peso molecular del agente de esterificación y Piiq = densidad líquida del agente de esterificación . Utilizando esta fórmula, el # teórico máximo de grupos éster por nm2 es según se indica para los siguientes posibles agentes de esterificación: metanol = 5.5 #/nm ; etanol = 4.3 #/nm ; n-butanol = 3.2 #/nm2; n-hexanol = 2.6 #/nm2; t-butanol = 3.2 #/nm2; n-octanol = 2.2 #/nm2; alcohol alílico = 3.9 #/nm2; fenol = 3.3 #/nm2; etilenglicol = 4.5 ff/nm2; 1,2 propilenglicol = 4.1 #/nm2; trifluoroetanol = 4.1 #/nm2; monoetanolamina (MEA) = 4.2 #/nm2; 2-metoxietilamina (2 -MEA) = 3.3 #/nm2; dimetilbutilamina (DMBA) = 2.4 #/nm2; dimetiletanolamina (DMEA) = 3.0 #/nm2; dietanolamina (DEA) = 3.1 #/nm2; trietilendiamina (DABCO) = 3.0 #/nm2; y piperidina = 3.1 #/nm2.

Número de Grupos Éster Superficiales El número de grupos éster superficiales por nanómetro cuadrado en la superficie de una composición de óxido metálico modificado superficialmente puede calcularse a partir del área superficial de la composición de óxido metálico y de los datos de pérdida de peso por TGA que indica el peso molecular de las especies de éster superficiales . El número de grupos éster superficiales por nanómetro cuadrado se calcula utilizando la siguiente fórmula: #/npr = [6.023x10 2"3 x„ rW. ?]// r[ /( 11 p0 n0-rW.t \) ^x nM/rtW»t ^x SOA? ^x 1m0118B'] en donde W = pérdida en peso porcentual mediante análisis termogravimétrico . SA = área superficial en m2/g, y MW = peso molecular del grupo éster.

Analítica del Negro de Humo El área superficial de nitrógeno (N2SA) de los negros de humo utilizados en los ejemplos, expresada como metros cuadrados por gramo (m2/g) se determinó de conformidad con el procedimiento de prueba D3037 Método A de la ASTM. El valor de adsorción de dibutilftalato t»? c t\n i QQMV (DBP) de los negros de humo utilizados en los ejemplos, expresado como milímetros por 100 gramos de negro de humo (ml/lOOg), se determinó de conformidad con el procedimiento expuesto en ASTM D2414.

Propiedades del Negro de Humo El negro de humo CB-A utilizado en los ejemplos siguientes es un negro de humo producido por Cabot Corporation, Boston, Massachusetts, que tiene un N2SA de 24 m2/g y un DBP de 132 ml/lOOg. Se produjo un negro de humo CB-A modificado utilizando el siguiente procedimiento. Doscientos gramos del CB-A se añadieron a una solución de 10.1 g de ácido sulfanílico y 6.23 g de ácido nítrico concentrado en 21 g de agua. Una solución de 4.87 g de NaN02 en 10 g de agua se añadió a la mezcla en rápida agitación. La sal interna hidróxido de 4-sulfobencendiazonio se formó in si tu , la cual reacciona con el negro de humo. Después de 15 minutos, la dispersión se secó en una estufa a 125 C. El producto de negro de humo resultante se designó como "CB-A Modificado" y es un negro de humo que tiene unidos grupos 4-C6H4S03-. Área Superficial BET El área superficial BET de una composición de gel puede determinarse utilizando el procedimiento de prueba D1993 de la ASTM.

Análisis Gravimétrico El análisis gravimétrico de las composiciones de gel descritas en los Ejemplos se realizó en un TGA (analizador termogravimétrico) Dupont Modelo 951, fabricado por E.l. duPont E. Nemours Company, Wilmington, Delaware. El análisis se efectuó sobre una muestra de 10-20 miligramos a una velocidad de 10°C por minuto en un flujo de aire de aproximadamente 50 cc/min, desde una temperatura inicial ambiente (aproximadamente 20°C) hasta los 600°C. El análisis termogravimétrico se pretende que ilustre la presencia de grupos éster sobre la superficie del gel y, de esta manera, que ha ocurrido una reacción de esterificación. Al respecto una composición de gel sin grupos éster o con un número mínimo de grupos éster, mostrará una pequeña pérdida de peso hacia afuera en el intervalo de temperatura al que se realizó el análisis termogravimétrico, debido a la descomposición de los grupos hidroxilo superficiales (-0H) . Por contraste, una composición de gel en la que una porción significativa de la superficie comprende grupos éster, mostrará una clara descomposición (en términos de pérdida de peso) dentro de un pequeño intervalo de temperaturas, a las temperaturas a las que se efectúa el análisis termogravimétrico .

Análisis de Sodio El análisis del contenido de sodio de los geles húmedos descritos en los ejemplos que siguen se realizó utilizando un electrodo específico de ion sodio Modelo 710A, fabricado por Orion Research de Boston, Massachusetts. Los siguientes ejemplos ilustran las particularidades y ventajas de los procesos de la presente invención, en comparación con otros procesos. Ejemplos de los procesos de la presente invención se exponen como "Ejemplos", los ejemplos de otros procesos se exponen como "Ejemplos Comparativos".

Ejemplo Comparativo 1 Este ejemplo ilustra la producción de una composición de gel, que comprende 10% de sólidos en peso, de conformidad con un proceso sol-gel de control a presión ambiente, que en este caso era de 12.3 psia, la cual es la presión ambiental en Albuquerque, Nuevo México. Se preparó una solución madre de sílice mezclando un silicato de sodio que tiene una proporción molar de Si02/Na2O de 3.3:1, con agua desionizada en una proporción en volumen de agua a silicato de sodio de tal forma que el por ciento en peso de sílice cuando se neutraliza con ácido mineral era de 10%. El silicato de sodio se obtuvo de PQ Corporation, Valley Forge, Pennsylvania y está disponible en forma comercial. Una solución separada que comprende ácido sulfúrico 2M (H2S0 ) se preparó diluyendo H2S0 concentrado al 98% de J.T. Baker, Phillipsburg, New Jersey con agua. Una alícuota de la solución madre de silicato de sodio se añadió entonces lentamente a una cantidad apropiada de ácido 2M agitada, de tal forma que el sol de sílice resultante tuviera un pH de entre aproximadamente 1.3 y 2.0. La tasa de adición de sílice se mantuvo constante a 1 mililitro/minuto y la solución acida se mantuvo a 15°C en un vaso de precipitados encamisado. La gelificación se logró mediante la continua adición de solución de silicato de sodio hasta que el pH del sol llevó a 5.0. En este punto, el sol se agitó vigorosamente durante 2-5 minutos y entonces se coló o vació en tubos cilindricos. La gelificación ocurrió de 5 a 15 minutos y los tubos se sellaron para evitar el secado prematuro. Se permitió que los geles reposaran durante 1-2 horas a 50°C en los moldes, después de lo cual se retiraron y colocaron en tubos sellados que contenían agua desionizada y se mantuvieron a temperatura ambiente. Se añadió agua nueva cada 5 horas durante un total de 20 horas en cuyo momento se determinó, mediante el uso de un electrodo de sodio que la cantidad de sal de sulfato de sodio presente en el gel era menor de 100 partes por millón (ppm) . Los geles reposaron entonces a 80°C en agua desionizada durante 1 hora. Después del reposado, los geles se colocaron en tubos sellados con etanol de 200 grados y se le permitió intercambiar el fluido de poro durante 6 horas a 50°C. El etanol se obtuvo de Quantum PÍO Chemical, Cincinnati, Ohio. El intercambio de etanol se repitió hasta que el contenido residual de agua del gel llegó a menos de aproximadamente 0.2% en volumen. Cuando se llega a este punto, el gel se lava con n-heptano para 15 eliminarle el etanol por medio de una serie de intercambios durante 6 horas a 50°C. El n-heptano se obtuvo de Interstate Chemical Company, Hermitage, Pennsylvania. Después que el etanol fue reemplazado por n-heptano, los geles se colocaron en una cámara y 20 se secaron al vacío. Las resultantes composiciones de gel tenían una densidad en barra de 0.35 g/cc y una pérdida de peso general de 2.1% a temperaturas elevadas debido a la descomposición de los grupos hidroxilo 25 superficiales (-OH), según se observa en el espectro del análisis termogravimétrico, lo que indica prácticamente ninguna esterificación de la superficie del gel .

Ejemplo 2 Este ejemplo ilustra una modalidad de un proceso de la presente invención que incluye la esterificación de un gel húmedo, que comprende 10% de sólidos, en peso, utilizando etanol como el al menos un agente de esterificación y monoetanolamina (MEA) como un agente de esterificación/catalizador en una solución que comprende 2% de MEA, a presión ambiente, la cual en este caso puede 12.3 psia. Se preparó una solución madre de sílice mezclando un silicato de sodio que tiene una proporción molar de Si02/Na20 de 3.3:1, con agua desionizada en una proporción en volumen de agua a silicato de sodio, de tal manera que el por ciento en peso de sílice cuando se neutralizó con ácido mineral fue del 10%. El silicato de sodio se obtuvo de PQ Corporation, Valley Forge, Pennsylvania y está disponible en forma comercial. Una solución separada que comprendía H2S0 2M se preparó diluyendo H2SO4 concentrado al 98% de J.T. Baker, Phillipsburg, New Jersey con agua. Una alícuota de la solución madre de silicato de sodio se añadió entonces lentamente a una cantidad apropiada del ácido 2M agitado, de tal forma que el sol de sílice resultante tuviera un pH de entre aproximadamente 1.3 y 2.0. La tasa de adición de silicato se mantuvo constante en 1 mililitro/minuto y la solución acida se mantuvo a 15°C en un vaso de precipitados encamisado. La gelificación estuvo acompañada por la continua adición de solución de silicato de sodio hasta que el pH del sol llegó a 5.0. En este punto, el sol se agitó vigorosamente durante 2-5 minutos y entonces se coló o vació en tubos cilindricos. La gelificación ocurrió de 5 a 15 minutos y los tubos se sellaron para evitar el secado prematuro. Se permitió que los geles reposaran durante 1-2 horas a 50°C en los moldes, después de lo cual se retiraron y colocaron en tubos sellados que contenían agua desionizada y se mantuvieron a temperatura ambiente. Se añadió agua nueva cada 5 horas durante un total de 20 horas, en cuyo momento se determinó, mediante el uso de un electrodo de sodio, que la cantidad de sal de sulfato de sodio presente en el gel era menor de 100 partes por millón (ppm) . Los geles reposaron entonces a 80°C en agua desionizada durante por 1 hora. Después del reposado de los geles, se colocaron en tubos sellados con etanol de 200 grados y se permitió el intercambio de fluido de poro durante 6 horas a 50°C. El etanol se obtuvo de Quantum Chemical, Cincinnati, Ohio. El intercambio de etanol se repitió hasta que el contenido residual de agua del gel llegó a menos de aproximadamente 0.2% en volumen. En este punto, los geles se colocaron en una solución que contenía 2% en volumen de monoetanolamina en etanol a 50°C durante aproximadamente 12 horas. El etanol utilizado se obtuvo de Quantum Chemical. La monoetanolamina se obtuvo de Aldrich Chemical, Milwaukee, Wisconsin. Después de este paso, los geles se enjuagaron unas cuantas veces con etanol nuevo. Entonces, el etanol se eliminó del gel por lavados JlO con n-heptano por medio de una serie de intercambios en 6 horas a 50°C. El n-heptano se obtuvo de Interstate Chemical Company, Hermitage, Pennsylvania. Después que el etanol fue reemplazado por n-heptano, los geles se colocaron en una cámara y se secaron al 15 vacío. Después del secado al vacío, los geles se colocaron en una estufa de convección a 130°C para eliminar cantidades trazas del solvente residual. Las resultantes composiciones de gel tenían una densidad en barra de 0.17 g/cc y una clara 20 descomposición de aproximadamente 11% en peso, según se observa en el espectro de análisis termogravimétrico que indica que una porción de la superficie del gel comprende grupos éster.

Ejemplo 3 Este ejemplo ilustra una modalidad de un proceso de la presente invención que incluye la esterificación de un gel húmedo, que comprende 9% de sólidos, en peso, utilizando etanol como el al menos un agente de esterificación y monoetanolamina (MEA) como un agente de esterificación/catalizador en una solución que comprende 2% de MEA, a presión ambiente que en este caso fue de 12.3 psia. Para preparar al gel, se repitieron los pasos del Ejemplo 2, utilizando una solución madre de sílice preparada mezclando un silicato de sodio que tenía una proporción molar de Si02/Na20 de 3.3:1, con agua desionizada en una proporción de volumen de agua a silicato de sodio, de tal forma que el por ciento en peso de sílice cuando se neutralizó con ácido mineral fue del 9%. El silicato de sodio se obtuvo de PQ Corporation, Valley Forge, Pennsylvania y se encuentra disponible en forma comercial. Las resultantes composiciones de gel tenían una densidad en barra de 0.15 g/cc y una clara descomposición de aproximadamente 11% en peso, según se observa en espectro del análisis termogravimétrico, que indica que una porción de la superficie del gel comprende grupos éster.

Ejemplo 4 Este ejemplo ilustra una modalidad de un proceso de la presente invención que incluye la esterificación de un gel húmedo, que comprende 8% de sólidos, en peso, utilizando etanol como el al menos un agente de esterificación y monoetanolamina (MEA) como un agente de esterificación/catalizador en una solución que comprende 2% de MEA, a presión ambiente que en este caso fue de 12.3 psia. Para preparar al gel, se repitieron los pasos del Ejemplo 2, utilizando una solución madre de sílice preparada mezclando un silicato de sodio que tenía una proporción molar de Si?2/Na20 de 3.3:1, con agua desionizada en una proporción de volumen de agua a silicato de sodio, de tal forma que el por ciento PlO en peso de sílice cuando se neutralizó con ácido mineral fue del 8%. El silicato de sodio se obtuvo de PQ Corporation, Valley Forge, Pennsylvania y se encuentra disponible en forma comercial. Las resultantes composiciones de gel tenían una densidad en barra de 0.12 g/cc y una clara descomposición de aproximadamente 11% en peso, según se observa en espectro del análisis termogravimétrico, que indica que una porción de la superficie del gel comprende grupos éster. 20 Ejemplo 5 Este ejemplo ilustra una modalidad de un proceso de la presente invención para producir una composición de gel, comprende 8% de sólidos, en peso y además comprende negro de humo, que incluye la esterificación de un gel húmedo, utilizando etanol como el al menos un agente de esterificación y monoetanolamina (MEA) como un agente de esterificación/catalizador en una solución que comprende 2% de MEA, a presión ambiente, la cual en este caso puede 12.3 psia. Se preparó una solución madre de sílice mezclando un silicato de sodio que tiene una proporción molar de Si02/Na20 de 3.3:1, con agua desionizada en una proporción en volumen de agua a silicato de sodio, de tal manera que el por ciento en peso de sílice cuando se neutralizó con ácido mineral PlO fue del 8%. El silicato de sodio se obtuvo de PQ Corporation, Valley Forge, Pennsylvania y está disponible en forma comercial. Una solución separada que comprendía H2S04 2M se preparó diluyendo H2S04 concentrado al 98% de J.T.

Baker, Phillipsburg, New Jersey con agua. Una alícuota de la solución madre de silicato de sodio se añadió entonces lentamente a una cantidad apropiada del ácido 2M agitado, de tal forma que el sol de sílice resultante tuviera un pH de entre aproximadamente 1.3 y 2.0. La tasa de adición de silicato se mantuvo constante en 1 mililitro/minuto y la solución acida se mantuvo a 15°C en un vaso de precipitados encamisado. Después de que se añadió la solución de silicato de sodio, de tal forma que el pH del sol era de entre 1.3 y 2.0, se añadió negro de humo al sol, de tal forma que el contenido total de sólidos (sílice + carbono) se mantuvo en 8% y el contenido de carbón como porcentaje de los sólidos totales era del 15%. El negro de humo utilizado se identificó como negro de humo CB-A Modificado y fue especialmente tratado en la forma descrita anteriormente para habilitar la facilidad de dispersión. La gelificación estuvo acompañada por la continua adición de solución de silicato de sodio hasta que el pH del sol llegó a 5.0. En este punto, el sol se agitó vigorosamente durante 2-5 minutos y entonces se coló o vació en tubos cilindricos. La gelificación ocurrió de 5 a 15 minutos y los tubos se sellaron para evitar el secado prematuro. Se permitió que los geles reposaran durante 1-2 horas a 50°C en los moldes, después de lo cual se retiraron y colocaron en tubos sellados que contenían agua desionizada y se mantuvieron a temperatura ambiente. Se añadió agua nueva cada 5 horas durante un total de 20 horas, en cuyo momento se determinó, mediante el uso de un electrodo de sodio, que la cantidad de sal de sulfato de sodio presente en el gel era menor de 100 partes por millón (ppm) . Los geles reposaron entonces a 80°C en agua desionizada durante por 1 hora. Después del reposado de los geles, se colocaron en tubos sellados con etanol de 200 grados y se permitió el intercambio de fluido de poro durante 6 horas a 50°C. El etanol se obtuvo de Quantum Chemical, Cincinnati, Ohio.

El intercambio de etanol se repitió hasta que el contenido residual de agua del gel llegó a menos de aproximadamente 0.2% en volumen. En este punto, los geles se colocaron en una solución que contenía 2% en volumen de monoetanolamina en etanol a 50°C durante aproximadamente 12 horas. El etanol utilizado se obtuvo de Quantum Chemical . La monoetanolamina se obtuvo de Aldrich Chemical, Milwaukee, Wisconsin. Después de este paso, los geles se enjuagaron unas cuantas veces con etanol nuevo. Entonces, el etanol se eliminó del gel por lavados con n-heptano por medio de una serie de intercambios en 6 horas a 50°C. El n-heptano se obtuvo de Interstate Chemical Company, Hermitage, Pennsylvania. Después que el etanol fue reemplazado por n-heptano, los geles se colocaron en una cámara y se secaron al vacío. Después del secado al vacío, los geles se colocaron en una estufa de convección a 130°C para eliminar cantidades trazas del solvente residual. Las resultantes composiciones de gel tenían una densidad en barra de 0.11 g/cc y una clara descomposición de aproximadamente 8% en peso, según se observa en el espectro de análisis termogravimétrico que indica que una porción de la superficie del gel comprende grupos éster.

Ejemplo 6 Este ejemplo ilustra una modalidad de un proceso de la presente invención que incluye la esterificación de un gel húmedo, que comprende 7% de sólidos, en peso, utilizando etanol como el al menos un agente de esterificación y monoetanolamina (MEA) como un agente de esterificación/catalizador en una solución que comprende 2% de MEA, a presión ambiente que en este caso fue de 12.3 psia. PlO Para preparar al gel, se repitieron los pasos del Ejemplo 2, utilizando una solución madre de sílice preparada mezclando un silicato de sodio que tenía una proporción molar de Si02/Na20 de 3.3:1, con agua desionizada en una proporción de volumen de agua a silicato de sodio, de tal forma que el por ciento en peso de sílice cuando se neutralizó con ácido mineral fue del 7%. El silicato de sodio se obtuvo de PQ Corporation, Valley Forge, Pennsylvania y se encuentra disponible en forma comercial. 20 Las resultantes composiciones de gel tenían una densidad en barra de 0.10 g/cc y una clara descomposición de aproximadamente 11% en peso, según se observa en espectro del análisis termogravimétrico, que indica que una porción de la superficie del gel comprende grupos éster.

Ejemplo 7 Este ejemplo ilustra una modalidad de un proceso de la presente invención que incluye la esterificación de un gel húmedo, que comprende 6% de sólidos, en peso, utilizando etanol como el al menos un agente de esterificación y monoetanolamina (MEA) como un agente de esterificación/catalizador en una solución que comprende 2% de MEA, a presión ambiente que en este caso fue de 12.3 psia. Para preparar al gel, se repitieron los pasos del Ejemplo 2, utilizando una solución madre de sílice preparada mezclando un silicato de sodio que tenía una proporción molar de Si?2/Na20 de 3.3:1, con agua desionizada en una proporción de volumen de agua a silicato de sodio, de tal forma que el por ciento en peso de sílice cuando se neutralizó con ácido mineral fue del 6%. El silicato de sodio se obtuvo de PQ Corporation, Valley Forge, Pennsylvania y se encuentra disponible en forma comercial. Las resultantes composiciones de gel tenían una densidad en barra de 0.12 g/cc y una clara descomposición de aproximadamente 8% en peso, según se observa en espectro del análisis termogravimétrico, que indica que una porción de la superficie del gel comprende grupos éster.

Ejemplo 8 Este ejemplo ilustra una modalidad de un proceso de la presente invención que incluye la esterificación de un gel húmedo, que comprende 5% de sólidos, en peso, utilizando etanol como el al menos un agente de esterificación y monoetanolamina (MEA) como un agente de esterificación/catalizador en una solución que comprende 2% de MEA, a presión ambiente que en este caso fue de 12.3 psia. Para preparar al gel, se repitieron los pasos del Ejemplo 2, utilizando una solución madre de sílice preparada mezclando un silicato de sodio que tenía una proporción molar de Si?2/ a20 de 3.3:1, con PlO agua desionizada en una proporción de volumen de agua a silicato de sodio, de tal forma que el por ciento en peso de sílice cuando se neutralizó con ácido mineral fue del 5%. El silicato de sodio se obtuvo de PQ Corporation, Valley Forge, Pennsylvania y se encuentra disponible en forma comercial. Las resultantes composiciones de gel tenían una densidad en barra de 0.15 g/cc y una clara descomposición de aproximadamente 8% en peso, según se observa en espectro del análisis termogravimétrico, que indica que una porción de la superficie del gel comprende grupos éster.

Ejemplo 9 Este ejemplo ilustra una modalidad de un proceso de la presente invención que incluye la esterificación de un gel húmedo, que comprende 6% de sólidos, en peso, utilizando n-propanol como el al menos un agente de esterificación y monoetanolamina (MEA) como un agente de esterificación/catalizador en una solución que comprende 2% de MEA, a presión ambiente que en este caso fue de 12.3 psia. En este Ejemplo, se siguieron los pasos de proceso del Ejemplo 7, con las siguientes excepciones . Después que los geles reposaron a 80°C en agua desionizada durante 1 hora, los geles se enjuagaron varias veces con agua desionizada y se PÍO colocaron en tubos sellados con n-propanol de 200 grados y se les permitió el intercambio de fluido de poro durante 6 horas a 50°C. El n-propanol se obtuvo de Interstate Chemical Company, Hermitage, Pennsylvania . 15 El intercambio de n-propanol y el reposado se repitieron hasta que el contenido residual de agua del gel llegó a menos de aproximadamente 0.2% en volumen . En este punto, los geles se colocaron en una solución que contenía 2% en volumen de monoetanolamina en n-propanol a 50°C durante aproximadamente 12 horas. El etanol utilizado se obtuvo de Quantum Chemical . La monoetanolamina se obtuvo de Aldrich Chemical, Milwaukee, Wisconsin. 25 Después de este paso, los geles se enjuagaron unas cuantas veces con etanol nuevo. Entonces, el n-propanol se eliminó del gel por lavados con n-heptano por medio de una serie de DIA?T /OO Y intercambios en 6 horas a 50°C. Después que el n-propanol fue reemplazado por n-heptano, los geles se colocaron en una cámara y se secaron al vacío. Después del secado al vacío, los geles se colocaron en una estufa de convección a 130°C para eliminar cantidades trazas del solvente residual . Las resultantes composiciones de gel tenían una densidad en barra de 0.15 g/cc y una clara descomposición de aproximadamente 11% en peso, según se observa en el espectro de análisis termogravimétrico que indica que una porción de la superficie del gel comprende grupos éster.

Ejemplo 10 Este ejemplo ilustra una modalidad de un proceso de la presente invención que incluye la esterificación de un gel húmedo, que comprende 6% de sólidos, en peso, utilizando n-propanol como el al menos un agente de esterificación y 2-metoxietilamina (MEA) como un agente de esterificación/catalizador en una solución que comprende 2% de MEA, a presión ambiente que en este caso fue de 12.3 psia. En este Ejemplo, se siguieron los pasos de proceso del Ejemplo 9, con las siguientes excepciones. Después del intercambio de n-propanol y el reposado, se repitió hasta que el contenido de agua residual del gel llevó aproximadamente al 0.2% en volumen, los geles se colocaron en una solución que contenía 2% en volumen de 2 -metoxietilamina en n- propanol a 50°C durante aproximadamente 12 horas. El n-propanol utilizado se obtuvo de Quantum Chemical. La 2-metoxietilamina se obtuvo de Aldrich Chemical, Milwaukee, Wisconsin. Después de este paso, los geles se enjuagaron unas cuantas veces con n-propanol nuevo. Entonces, el n-propanol se eliminó del gel por 110 lavados con n-heptano por medio de una serie de intercambios en 6 horas a 50°C. Después que el n- propanol fue reemplazado por n-heptano, los geles se colocaron en una cámara y se secaron al vacío. Después del secado al vacío, los geles se colocaron en una estufa de convección a 130°C para eliminar cantidades trazas del solvente residual . Las resultantes composiciones de gel tenían una densidad en barra de 0.15 g/cc y una clara descomposición de aproximadamente 11% en peso, según se observa en el espectro de análisis termogravimétrico que indica que una porción de la superficie del gel comprende grupos éster.

Ejemplo Comparativo 11 25 Este ejemplo es el mismo que el ejemplo 1, con la excepción de que el contenido de sólidos se redujo y se añadió negro de humo. Después que se añadió la solución de silicato de sodio, de modo que el pH del sol estuvo entre 1.3 y 2, el negro de humo CB-A Modificado, descrito anteriormente, se añadió al sol de modo que el contenido total de sólidos (sílice + carbono) se mantuvo en 5% y el contenido de carbono como por ciento de los sólidos totales fue de 15%. Los materiales resultantes tuvieron una densidad aparente de 0.32 g/cc y una pérdida en peso TGA general del 2.1% a temperaturas elevadas, debido a la descomposición de los grupos hidroxilo superficiales (-OH), según se observa en el espectro de análisis termogravimétrico, que indica prácticamente ninguna esterificación de la superficie del gel.

Ejemplo 12 Este ejemplo es el mismo que el Ejemplo 2, con la excepción de que el contenido de sólidos se redujo, se añadió negro de humo y se redujo la concentración de MEA. Después que se añadió la solución de silicato de sodio, de modo que el pH del sol estuvo entre 1.3 y 2.0, el negro de humo CB-A Modificado, antes descrito, se añadió al sol, de modo que el contenido total de sólidos (sílice + carbono) se mantuvo en 6% y el contenido de carbono como por ciento de los sólidos totales fue del 15%. La concentración de MEA utilizada fue de 0.5%, en vez de 2%. Los materiales resultantes tuvieron una densidad aparente de O .148 g/cc y una clara descomposición de aproximadamente 5.5% en peso según se observa en el espectro de análisis termogravimétrico, que indica que esa porción de la superficie del gel comprende grupos éster.

Ejemplo 13 Este ejemplo es el mismo que el ejemplo 2, con la excepción de que el contenido de sólidos se redujo y se añadió negro de humo. Después que se añadió la solución de silicato de sodio, de modo que el pH del sol estuvo entre 1.3 y 2.0, el negro de humo CB-A Modificado, descrito anteriormente, se añadió al sol de modo que el contenido total de sólidos (sílice + carbono) se mantuvo en 6% y el contenido de carbono como por ciento de los sólidos totales fue de 15%. Los materiales resultantes tuvieron una densidad aparente de 0.125 g/cc y una clara descomposición de aproximadamente 8.5% en peso según se observa en el espectro de análisis termogravimétrico, que indica que esa porción de la superficie del gel comprende grupos éster.

Ejemplo 14 Este ejemplo es el mismo que el ejemplo 2, con la excepción de que el contenido de sólidos se aumentó y se añadió negro de humo. Después que se añadió la solución de silicato de sodio, de modo que el pH del sol estuvo entre 1.3 y 2.0, el negro de humo CB-A Modificado, descrito anteriormente, se añadió al sol de modo que el contenido total de sólidos (sílice + carbono) se mantuvo en 8% y el contenido de carbono como por ciento de los sólidos totales fue de 15%. La concentración de MEA fue del 100% en vez del 2%, de modo que el gel se colocó en solución de MEA pura después del intercambio de etanol . La monoetanolamina se obtuvo de Aldrich Chemical, Milwaukee, Wisconsin. Los materiales resultantes tuvieron una densidad aparente de 0.113 g/cc y una clara descomposición de aproximadamente 8.5% en peso según se observa en el espectro de análisis termogravimétrico, que indica que esa porción de la superficie del gel comprende grupos éster.

Ejemplo 15 Este ejemplo fue el mismo del ejemplo 2, con excepción de que el contenido de sólidos y la concentración de catalizador se redujeron, se añadió negro de humo y se utilizó un catalizador diferente. Después que se añadió la solución de silicato de sodio, de modo que el pH del sol estuvo entre 1.3 y 2.0, negro de humo CB-A Modificado, descrito anteriormente, se añadió al sol, de modo que el contenido total de sólidos (sílice + carbono) se mantuvo en 6% y el contenido de carbono como por ciento de sólidos totales fue de 15%. Se utilizó 2-metoxi etilamina (2 -MEA) en vez de MEA y la concentración de 2-MEA fue de 1% en vez de 2%. La 2-metoxietanolamina se obtuvo de Aldrich Chemical, Milwaukee, Wisconsin. Los materiales resultantes tuvieron una densidad aparente de 0.140 g/cc y una clara descomposición de aproximadamente 8.0% en peso según se observa en el espectro de análisis termogravimétrico, que indica que esa porción de la superficie del gel comprende grupos éster.

Ejemplo 16 Este ejemplo fue el mismo del ejemplo 15, con excepción de que en vez de secar al vacío, el gel se secó a presión ambiental a 150°C. Los materiales resultantes tuvieron una densidad aparente de 0.164 g/cc y una clara descomposición de aproximadamente 8.4% en peso según se observa en el espectro de análisis termogravimétrico, que indica que esa porción de la superficie del gel comprende grupos éster.

Ejemplo 17 Este ejemplo fue el mismo que el ejemplo 15, con excepción de que el contenido de sólidos se redujo a 5% y no se añadió negro de humo.

Los materiales resultantes tuvieron una densidad aparente de 0.126 g/cc y una clara descomposición de aproximadamente 8.4% en peso según se observa en el espectro de análisis termogravimétrico, que indica que esa porción de la superficie del gel comprende grupos éster.

Ejemplo Comparativo 18 Este ejemplo fue el mismo que el ejemplo 13, con excepción de que se utilizó i-propanol (IPA) de Aldrich Chemical Co . , Milwaukee, Wisconsin, en vez de etanol en cada caso. Los materiales resultantes tuvieron una densidad aparente de 0.295 g/cc y una pérdida de peso TGA general de 2.0% a temperaturas elevadas, debido a la descomposición de los grupos hidroxilo superficiales (-OH), según se observa en el espectro de análisis termogravimétrico, que indica prácticamente ninguna esterificación de la superficie del gel.

Ejemplo 19 Este ejemplo es el mismo que el ejemplo 15, con excepción de que se utilizó n-propanol (n-PrOH) de Aldrich Chemical Co . , Milwaukee, Wisconsin, en vez de etanol en cada caso y que el contenido de sólidos se redujo a 5%. Los materiales resultantes tuvieron una densidad aparente de 0.156 g/cc y una clara descomposición de aproximadamente 12% en peso, según se observa en el espectro de análisis termogravimétrico, que indica que una porción de la superficie del gel comprende grupos éster.

Ejemplo 20 Este ejemplo fue el mismo del ejemplo 19, con excepción de que en vez de secar al vacío, el gel se secó a presión ambiental a 150°C. Los materiales resultantes tuvieron una densidad aparente de 0.165 g/cc y una clara descomposición de aproximadamente 12.7% en peso según se observa en el espectro de análisis termogravimétrico, que indica que esa porción de la superficie del gel comprende grupos éster .

Ejemplo 21 Este ejemplo es el mismo que el ejemplo 19, excepto que no se añadió negro de humo. Los materiales resultantes tuvieron una densidad aparente de 0.125 g/cc y una clara descomposición de aproximadamente 10.5% en peso, según se observa en el espectro de análisis termogravimétrico, que indica que una porción de la superficie del gel comprende grupos éster.

Ejemplo 22 Este ejemplo es el mismo que el ejemplo 19, con excepción de que el contenido de sólidos se redujo a 6%. Los materiales resultantes tuvieron una densidad aparente de 0.161 g/cc y una clara descomposición de aproximadamente 10.1% en peso, según se observa en el espectro de análisis termogravimétrico, que indica que una porción de la superficie del gel comprende grupos éster.

Ejemplo 23 Este ejemplo es el mismo que el ejemplo 13, con excepción de que se utilizó n-butanol (n-BuOH) de Aldrich Chemical Co . , Milwaukee, Wisconsin, en vez de etanol en cada caso. Los materiales resultantes tuvieron una densidad aparente de 0.190 g/cc y una clara descomposición de aproximadamente 9.4% en peso, según se observa en el espectro de análisis termogravimétrico, que indica que una porción de la superficie del gel comprende grupos éster.

Ejemplo 24 Este ejemplo es el mismo que el ejemplo 23, con excepción de que el contenido de sólidos se redujo a 5% y se utilizo n-hexanol (n-HeOH) en vez de n-butanol en cada caso. Los materiales resultantes tuvieron una densidad aparente de 0.365 g/cc y una clara descomposición de aproximadamente 13.0% en peso, según se observa en el espectro de análisis termogravimétrico, que indica que una porción de la superficie del gel comprende grupos éster.

Ejemplo Comparativo 25 Este ejemplo es el mismo que el ejemplo 23, con excepción de que se utilizó acetona de Aldrich Chemical Co . , Milwaukee, Wisconsin, en vez de n-butanol en cada caso y que la concentración de MEA se aumentó al 100% desde 2%, de modo que el gel se colocó en una solución de MEA pura después del intercambio de acetona. Los materiales resultantes tuvieron una densidad aparente de 0.340 g/cc y una pérdida de peso TGA general de 2.2% a temperaturas elevadas, debido a la descomposición de los grupos hidroxilo superficiales (-0H) según se observa en el espectro de análisis termogravimétrico, que indica prácticamente ninguna esterificación de la superficie del gel . Un sumario de los resultados de cada uno de los Ejemplos 1 a 25 se expone en el siguiente Cuadro 1.

CUADRO 1 * = Secado en Estufa; Ej . = Ejemplo; Comp. Ej . = Ejemplo Comparativo; CB = 15% en peso de Negro de Humo .

Los resultados expuestos en los Ejemplos y, resumidos en el Cuadro 1, ilustran que el proceso de la presente invención puede utilizarse, con diferentes agentes de esterificación y catalizadores, para producir composiciones de gel que tienen densidades en barra por debajo de 0.27 g/cc.

Claims (1)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes REIVINDICACIONES t 1. Un proceso para producir una composición de gel que comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad en barra menor o igual a 0.27 g/cc, por medio del contacto con al menos un agente de esterificación en presencia de al menos un catalizador a una presión menor o igual a 300 psia. 2. El proceso según la reivindicación 1, en donde el agente de esterificación comprende un alcohol . 3. El proceso según la reivindicación 2, en donde el catalizador comprende una amina. 4. Un proceso para producir una composición de gel que comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad en barra menor o igual a 0.27 g/cc, por medio del contacto con al menos un agente de esterificación en presencia de al menos un catalizador a una temperatura menor o igual al punto de ebullición t>? c t\n i QQMV atmosférico del agente de esterificación. 5. El proceso según la reivindicación 4, en donde el agente de esterificación comprende un alcohol . 6. El proceso según la reivindicación 5, en donde el catalizador comprende una amina. 7. Un proceso para producir una composición de gel que comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad compactada menor o igual a 0.2 g/cc, por medio del contacto con al menos un agente de esterificación en presencia de al menos un catalizador a una presión menor o igual a 300 psia. 8. El proceso según la reivindicación 7, en donde el agente de esterificación comprende un alcohol . 9. El proceso según la reivindicación 8, en donde el catalizador comprende una amina. 10. Un proceso para producir una composición de gel que comprende: esterificar una porción suficiente de la superficie de una composición de gel para producir una composición de gel que tiene una densidad compactada menor o igual a 0.2 g/cc, por medio del contacto con al menos un agente de esterificación en presencia de al menos un catalizador a una t>? em / QOM- temperatura menor o igual al punto de ebullición atmosférico del agente de esterificación. 11. El proceso según la reivindicación 10, en donde el agente de esterificación comprende un alcohol . 12. El proceso según la reivindicación 11, en donde el catalizador comprende una amina. 13. El proceso según la reivindicación 1, en donde la composición de gel comprende sílice. 14. El proceso según la reivindicación 4, en donde la composición de gel comprende sílice. 15. El proceso según la reivindicación 13, en donde la composición de gel comprende además negro de humo . 16. El proceso según la reivindicación 14, en donde la composición de gel comprende además negro de humo . 17. El proceso según la reivindicación 1, en donde la composición de gel producida es hidrofóbica. 18. Una composición de gel producida mediante el proceso de la reivindicación

1. ni cpi , aauv