RU2163223C2 - Способ получения модифицированных аэрогелей - Google Patents

Способ получения модифицированных аэрогелей Download PDF

Info

Publication number
RU2163223C2
RU2163223C2 RU97114193/12A RU97114193A RU2163223C2 RU 2163223 C2 RU2163223 C2 RU 2163223C2 RU 97114193/12 A RU97114193/12 A RU 97114193/12A RU 97114193 A RU97114193 A RU 97114193A RU 2163223 C2 RU2163223 C2 RU 2163223C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gel
sio
organic solvent
radicals
branched
Prior art date
Application number
RU97114193/12A
Other languages
English (en)
Other versions
RU97114193A (ru
Inventor
Швертфегер Фритц
Циммерманн Андреас
Original Assignee
Кэбот Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кэбот Корпорейшн filed Critical Кэбот Корпорейшн
Publication of RU97114193A publication Critical patent/RU97114193A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2163223C2 publication Critical patent/RU2163223C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/16Preparation of silica xerogels
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/06Quartz; Sand
    • C04B14/064Silica aerogel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
    • Y10T428/2991Coated
    • Y10T428/2993Silicic or refractory material containing [e.g., tungsten oxide, glass, cement, etc.]
    • Y10T428/2995Silane, siloxane or silicone coating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Steroid Compounds (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение относится к получению модифицированных аэрогелей, которые используются в качестве теплоизоляционного материала. Сущность изобретения заключается в способе получения модифицированных аэрогелей, который включает взаимодействие геля SiO2 с силилирующим средством формулы
Figure 00000001

где R1 означает линейный или разветвленный C1-C6-алкильный остаток, циклогексильный остаток или фенильный остаток, R2, R3 и R4, одинаковые или различные, означают атомы водорода, линейные или разветвленные C1-C6алкильные остатки, циклогексильные остатки или фенильные остатки, а n равно 1, 2 или 3, и сушку продукта. Полученные аэрогели имеют плотность ниже 0,6 г/см3, а пористость выше 60%, а следовательно, имеют малую термическую проводимость, что позволяет применять их в качестве теплоизоляционного материала. 11 з.п. ф-лы.

Description

Изобретение относится к способу получения модифицированных аэрогелей
Аэрогели, в частности, аэрогели, обладающие пористостью выше 60% и плотностью ниже 0,6 г/см3, имеют чрезвычайно малую термическую проводимость и поэтому находят применение в качестве теплоизоляционного материала, как, например, описано в европейском патенте EP-A-0171722.
Аэрогели в широком смысле, т.е. в смысле "Гель с воздухом в качестве диспергатора", получают путем высушивания соответствующего геля. Под понятие "аэрогель" в этом смысле подпадают аэрогели в более узком смысле, ксерогели и криогели. При этом высушенный гель называют аэрогелем в более узком смысле, если жидкость геля удаляется при температурах выше критической температуры и, начиная от давлений, выше критического давления. Если жидкость геля удаляется напротив при параметрах, ниже критических, например при образовании граничной фазы жидкость-пар, то возникший гель называют в этом случае ксерогелем. Следует заметить, что в случае гелей согласно изобретению речь идет об аэрогелях, в смысле гелей с воздухом в качестве диспергатора. Так как эти гели получают с помощью сушки при параметрах ниже критических, то их можно также называть ксерогелями.
Аэрогели-SiO2 можно получить, например, путем кислого гидролиза тетраэтилортосиликата в этаноле. При гидролизе возникает гель, структура которого определяется среди прочего температурой, значением pH и продолжительностью процесса желирования. Однако структура геля при сушке сырого геля в общем ослабляется, так как возникающие при сушке капиллярные силы экстремально велики. Коллапс геля предотвращается благодаря тому, что осуществляется сушка при температуре растворителя выше критической и давлении выше критического. Так как в этой области граница фаз жидкая/газообразная исчезает, то отпадают также капиллярные силы, и гель во время сушки не изменяется, т.е. во время сушки не возникает никакой усадки геля. Способы получения, основанные на этой технологии сушки, известны, например, из европейского патента EP-A-0396076 или международной заявки WO 92/03378. Эта технология, однако, при применении, например, этанола требует температуры примерно 240oC и давлений выше 60 бар. Замена этанола на CO2 перед сушкой хотя и снижает температуру сушки примерно на 30oC, однако необходимое давление составляет при этом выше 70 бар.
Альтернативой вышеуказанной сушке является способ сушки гелей SiO2 при параметрах ниже критических, если их перед сушкой подвергнуть реакции с хлорсодержащим силилирующим средством.
Гель SiO2 можно при этом получить, например, путем кислого гидролиза тетраалкоксисиланов, предпочтительно тетраэтоксисилана (TEOS) в соответствующем органическом растворителе, предпочтительно, этаноле, с помощью воды. После замены растворителя на соответствующий органический растворитель полученный гель в дальнейшем подвергается реакции с хлорсодержащим силилирующим средством. При этом в качестве силилирующего средства предпочтительно применяют метилхлорсиланы (Me4-nSiCln с n=1 до 3) из-за их высокой реакционной способности. Возникающий при этом модифицированный на поверхности метилсилиловыми группами гель SiO2 можно затем высушить от органического растворителя на воздухе. Таким образом можно получить аэрогели с плотностями ниже 0,4 г/см3 и пористостью выше 60%.
Основанный на этой технологии сушки способ получения подробно описан в международной заявке WO 94/25149.
Описанные выше гели можно, кроме того, перед сушкой подвергнуть реакции с тетраалкоксисиланами в водно-спиртовом растворе и старению, чтобы повысить толщину сетки геля, как описано в международной заявке WO 92/20623.
Применяемые в описанных выше способах в качестве исходных материалов тетраалкоксисиланы являются, однако, чрезвычайно дорогостоящими. Кроме того, при силилировании с помощью хлорсодержащего силилирующего средства неизбежно получаются в очень больших количествах хлористый водород (HCl), а также большое количество связанных с ним побочных продуктов, которые в случае необходимости требуют очень дорогостоящей и связанной с высокими затратами очистки силилированных гелей SiO2 путем многократной промывки соответствующим органическим растворителем. Применяемые для этого производственные установки с особенно высокой коррозионной стойкостью также очень дороги. Связанная с возникновением очень больших количеств газа - HCl необходимость улучшения техники безопасности требует дополнительно очень дорогостоящих установок и тем самым также повышает стоимость.
Первого немаловажного снижения стоимости можно достичь применением жидкого стекла в качестве исходного материала для получения гелей SiO2. Для этого можно, например, из водного раствора жидкого стекла с помощью ионообменной смолы получить кремневую кислоту, которая при добавке основания поликонденсируется в гель SiO2. После замены водной среды соответствующим органическим растворителем полученный гель на следующей стадии реагирует с хлорсодержащим силилирующим средством. В качестве силилирующего средства предпочтительно применяют при этом метилхлорсиланы (Me4-nSiCln с n=1 до 3) из-за их высокой реакционной способности. Возникающий при этом модифицированный на поверхности метилсилиловыми группами гель SiO2 можно затем также освободить от органического растворителя путем сушки на воздухе. Основанный на этой технологии способ получения известен из патента ФРГ DE-A-4342548.
Однако описанные выше, связанные с применением хлорсодержащих силилирующих средств проблемы чрезвычайно высоких затрат на способ не решаются с помощью применения жидкого стекла в качестве исходного материала.
Задачей данного изобретения является разработка способа получения модифицированных аэрогелей-SiO2, который не обладает недостатками, присущими уровню техники, как, например, образование продуктов расщепления или даже продуктов превращения, которые создают как проблемы в отношении техники безопасности, так и технологические проблемы, а также связанные с этим высокие затраты на способ.
Эта задача решается с помощью способа получения аэрогелей, по которому:
a) берут силикатный лиогель,
b) полученный в данном случае на стадии a) лиогель подвергают замене растворителя на другой органический растворитель,
с) полученный на стадии a) или b) гель подвергают реакции с по меньш ей мере одним силилирующим средством и
d) полученный на стадии b) силилированный гель подвергают сушке при параметрах ниже критических,
который отличается тем, что полученный на стадии a) или b) гель на стадии с) взаимодействует с по меньшей мере одним не содержащим хлор силилирующим средством формулы I:
Figure 00000003

причем R1 - одинаковый или различный, означает линейный или разветвленный C1-C6-алкильный остаток, циклогексильный остаток или фенильный остаток,
R2, R3 и R4 - одинаковые или разные, означают атомы водорода, линейные или разветвленные C1-C6 - алкильные остатки, циклогексильные остатки или фенильные остатки, а n равно 1,2 или 3.
В предпочтительном варианте выполнения на стадии а) подается лиогель, который можно получить путем гидролиза и конденсации алкоголятов кремния в органическом растворителе с водой (i). В качестве алкоголята кремния применяют тетраалкоксисилан, предпочтительно тетраэтокси- или тетраметоксисилан. Органический растворитель при этом представляет собой предпочтительно спирт, особенно предпочтительно этанол или метанол, к которому можно добавить до 20 об.% воды.
При гидролизе и конденсации алкоголятов кремния в органическом растворителе с водой в процессе одно- или двухступенчатой рабочей операции можно добавить в качестве катализаторов кислоты и/или щелочи.
В особенно предпочтительном варианте выполнения на стадии а) подают силикатный лиогель, который получают благодаря тому, что водный раствор жидкого стекла с помощью кислой ионообменной смолы или минеральной кислоты доводят до pH ≅ 3; получающаяся при этом кремневая кислота с помощью добавки основания поликонденсируется в гель-SiO2 и, если использовали минеральную кислоту, то гель промывают водой, в основном, без электролита (ii). При этом используют в общем случае натриевое или калиевое жидкое стекло. В качестве ионообменной смолы применяют, предпочтительно, кислую смолу, причем прежде всего пригодными являются такие, которые содержат группы сульфоновой кислоты. В том случае, если применяют минеральные кислоты, пригодными являются прежде всего соляная кислота и серная кислота. В качестве основания используют в общем случае NH4OH, NaOH, КОН, Al(ОН)3 и/или коллоидную кремневую кислоту. В том случае, если использовали минеральную кислоту, то полученный с помощью основания гель-SiO2 промывают водой, в основном, до отсутствия электролита. Предпочтительно при этом проводить промывку до тех пор, пока отводимая сточная вода будет иметь такую же электрическую проводимость, как и деминерализованная вода. Перед промывкой гелю предпочтительно дают состариться, а именно, в общем случае, при 20-100oC, предпочтительно при 40-100oC, и особенно предпочтительно при 80 до 100oC, и значении pH от 4 до 11, предпочтительно от 5 до 9. Время для этого составляет в общем от 1 сек до 48 часов, предпочтительно от 1 сек до 3 часов.
Полученный на (i) или на (ii) лиогель промывают в органическом растворителе до тех пор, пока содержание воды в геле будет меньше, чем 5 мас. %, предпочтительно меньше, чем 2 мас.% и, особенно предпочтительно, меньше, чем 1 мас. %. В качестве растворителя в общем применяют алифатические спирты, эфиры, сложные эфиры или кетоны, или алифатические или ароматические углеводороды. Предпочтительными растворителями являются метанол, этанол, ацетон, тетрагидрофуран, сложный эфир уксусной кислоты, диоксан, н-гексан и толуол. Особенно предпочтительным в качестве растворителя является ацетон. Можно также применять смеси указанных растворителей. Кроме того, можно также вначале вымыть воду с помощью смешиваемого с водой спирта, а затем его вымыть углеводородом. Стадия а) в общем проводится при температуре между точкой замерзания раствора и 70oC. Полученный на стадии а) лиогель можно далее получить из описанных выше силикатных исходных соединений, которые дополнительно еще содержат способные к конденсации соединения циркония, алюминия и/или титана.
В качестве органического растворителя на стадии b) используют в общем алифатические спирты, эфиры, сложные эфиры или кетоны, а также алифатические или ароматические углеводороды. Можно применять также смеси указанных растворителей. Предпочтительными растворителями являются метанол, этанол, пропанол, ацетон, тетрагидрофуран, сложный этиловый эфир уксусной кислоты, диоксан, н-гексан, н-гептан и толуол. Особенно предпочтительно применяют в качестве растворителя на стадии b) ацетон. На стадии с) содержащий растворитель гель подвергается воздействию, по меньшей мере, одного не содержащего хлор силилирующего средства формулы (I):
Figure 00000004

где R1, одинаковый или разный, означает линейный или разветвленный C1-C6-алкильный остаток, циклогексильный остаток или фенильный остаток,
R2, R3 и R4, одинаковые или разные, означают атомы водорода, линейные или разветвленные C1-C6-алкильные остатки, циклогексильные остатки или фенильные остатки, a n - 1, 2 или 3.
Предпочтительно R1 является метиловой или этиловой группой, R2, R3 и R4, одинаковые или различные, являются соответственно атомом водорода или метиловой группой, а n равно 1 или 2.
Особенно предпочтительным является триметилизопропеноксисилан (R1=CH3, R2=R3=H, R4= CH3 и n=1).
Триметилизопропеноксисилан при этом, как и большинство других силилирующих средств согласно изобретению можно или купить, или получить известными из литературы способами. Такой способ описан, например, в немецкой патентной заявке DE-A-1248049.
Превращение осуществляется в органическом растворителе, предпочтительно при температуре от -20 до 100oC, причем в особенности применяют такие растворители, которые используют также при промывке на стадии а) и при замене растворителя на стадии b). Особенно предпочтителен ацетон.
В предпочтительном варианте выполнения систему перед или во время силилирования смешивают с небольшим количеством, по меньшей мере, одной кислоты, чтобы ускорить реакцию силилирования. Для этого используют предпочтительно неорганические минеральные кислоты или уксусную кислоту.
Кроме того, можно также для ускорения реакции силилирования применять также другие силилирующие средства. Для этого годятся силаны формулы: R4-n 1SiCln с n= 1-3, причем R1 и R2 независимо друг от друга, означают C1-C6-алкил, циклогексил или фенил. Предпочтительно применяют триметилхлорсилан.
Количества составляют в целом между 0 и 1 мас. % (в пересчете на лиогель), предпочтительны концентрации между 0 и 0,5 мас. %, особенно предпочтительны концентрации от 0 до 0,2 мас. %.
При реакции геля с не содержащими хлор силилирующими средствами формулы I согласно изобретению образуются ненасыщенные в положении α спирты, которые тотчас же превращаются в соответствующие кетоны или альдегиды (кетоэнольная таутометрия). При применении триметилизопропеноксисилана возникает таким образом ацетон в качестве единственного продукта отщепления, который идентичен наиболее предпочтительному растворителю.
Благодаря тому, что продукт отщепления идентичен применяемому растворителю, например, в случае ацетона, все связанные с силилированием стадии очистки в рамках подготовки растворителя и продукта отпадают. При некоторых обстоятельствах, тем не менее, может оказаться предпочтительной промывка силилированного геля перед сушкой протонным или апротонным растворителем, причем применяют, в особенности, те растворители, которые используют также при промывке на стадии а) и при замене растворителя на стадии b).
Другим преимуществом способа согласно изобретению является то, что при силилировании не содержащими хлор силилирующими средствами согласно изобретению не возникает никакого газообразного HCl и поэтому также нет никаких вызывающих коррозию, содержащих хлор побочных продуктов.
На стадии d) силилированный гель подвергают сушке при параметрах, ниже критических, предпочтительно при температурах от -30 до 200oC, особенно предпочтительно при температурах от 0 до 100oC, а также давлениях от 0,001 до 20 бар, особенно предпочтительно от 0,01 до 5 бар, в особенности от 0,1 до 2 бар, например с помощью сушки лучеиспусканием, конвекционной сушки и/или контактной сушки. Сушка в общем продолжается до тех пор, пока гель будет иметь остаточное содержание растворителя менее, чем 0,1 мас.%. Полученные при сушке аэрогели в течение длительного времени остаются гидрофобными.
В другом варианте выполнения гель после формирующей поликонденсации на стадии а) и/или после каждой последующей стадии способа можно размельчить по известным специалисту технологиям, например путем перемалывания. Далее, можно к золю перед получением геля для восстановления доли излучения по теплопроводности добавить IR-средство замутнения, например сажу, двуокись титана, окислы железа и/или двуокись циркония.
В другом варианте выполнения можно гель в зависимости от применения перед силилированием подвергнуть еще усилению сетки. Это можно, например, осуществить благодаря тому, что полученный гель подвергают реакции с раствором обладающего способностью конденсироваться алкил- или арилортосиликата формулы R4-n 1Si(OR2)n, причем n=2 до 4 и R1 и R2, независимо друг от друга, означают линейные или разветвленные C1-C6-алкильные остатки, циклогексильные остатки или фенильные остатки, или с водным раствором кремневой кислоты.
Для многих применений аэрогелей, при которых перед модификацией поверхности добавляют другие компоненты, особенно предпочтительным является то, что можно отказаться от сильно кислого силилирования, например, в случае хлорсиланов, не нарушая функций модифицирования поверхности.
Способ согласно изобретению в дальнейшем поясняется более подробно на основе примеров выполнения.
Пример 1
1 л раствора натриевого жидкого стекла (с содержанием 7 мас.% SiO2 и при соотношении Na2O:SiO2 1:3,3) перемешивали вместе с 0,5 л кислой ионообменной смолы (сополимер стиролдивинилбензола с группами сульфоновой кислоты, известен в торговле под названием ® Duolite C20) до тех пор, пока значение pH водного раствора не стало 2,7. Затем ионообменную смолу отфильтровали и водный раствор с помощью 1-молярного раствора NaOH доводили до значения pH 4,7. Затем полученный гель подвергали старению еще в течение 3 часов при температуре 85oC и после этого воду экстрагировали с помощью 3 л ацетона. Наконец, содержащий ацетон гель силилировали с помощью триметилизопропеноксисилана (50 мг триметилизопропеноксисилана на грамм сырого геля). Сушка геля осуществлялась на воздухе (3 часа при 40oC, затем 2 часа при 50oC и 12 часов при 150oC).
Полученный таким образом прозрачный аэрогель имел плотность 0,15 г/см3. Удельная поверхность по ВЕТ составляла 780 м2/г. Значение λ было 0,018 W/mk.
Теплопроводность замеряли с помощью метода нагревательной проволоки (см. , например, О. Нильссон, Г.Рюшенпелер, И.Гросс, И.Фрикке, High Temperatures-High Pressures, т. 21, 267-274 (1989)).
Пример 2
1 л раствора натриевого жидкого стекла (с содержанием 7 мас. % SiO2 и соотношением Na2O:SiO2=1:3,3) перемешивали вместе с 0,5 л кислой ионообменной смолы (сополимер стиролдивинилбензола с группами сульфоновой кислоты, известен в торговле под названием ® Duolite C20) до тех пор, пока значение pH водного раствора стало 2,7. После этого ионообменную смолу отфильтровали и водный раствор с помощью 1-молярного раствора NaOH доводили до значения pH 4,7. Затем полученный гель подвергали старению еще в течение 3 часов при 85oC и после этого проводили замену растворителя на ацетон с помощью 3 л ацетона. Наконец содержащий ацетон гель силилировали триметилизопропеноксисиланом (50 мг триметилизопропеноксисилана на грамм сырого геля). Сушку геля проводили на воздухе (3 часа при 40oC, затем 2 часа при 50oC и 12 часов при 150oC).
Полученный таким образом прозрачный аэрогель имел плотность 0,145 г/см3. Удельная поверхность по БЕТ составляла 690 м/г. Значение λ было 0,017 W/mk.
Теплопроводность замеряли по методу нагревательной проволоки (см., например, О. Нильссон, Г.Рюшенпелер, И.Гросс, И.Фрикке, High Temperatures-High Pressures, т.21, 267-274 (1989)).
Пример 3
1 л раствора натриевого жидкого стекла (с содержанием 7 мас. % SiO2 и при соотношении Na2O:SiO2=1:3,3) перемешивали вместе с 0,5 л кислой ионообменной смолы (сополимер стиролдивинилбензола с группами сульфоновой кислоты, известен в торговле под названием ® Duolite C20) до тех пор, пока значение pH водного раствора стало 2,7. Затем ионообменную смолу отфильтровали и водный раствор с помощью 1-молярного раствора NaOH доводили до значения pH 4,7. После этого получившийся гель еще в течение 3 часов подвергли старению при 85oC и проводили затем замену растворителя на i-пропанол. Наконец содержащий пропанол гель силилировали с помощью 5 мас.% триметилизопропеноксисилана и 0,1 мас. % триметилхлорсилана (в пересчете на сырой гель). Сушку геля осуществляли на воздухе (3 часа при 40oC, затем 2 часа при 50oC и 12 часов при 150oC).
Полученный таким образом прозрачный гель имел плотность 0,13 г/см3. Удельная поверхность по ВЕТ составляла 563 м2/г. Значение λ было 0,015 W/mk.
Теплопроводность замеряли по методу нагревательной проволоки (см., например, О. Нильссон, Г.Рюшенпелер, И.Гросс, И.Фрикке, High Temperatures-High Pressures, т. 21, 267-274 (1989)).

Claims (12)

1. Способ получения модифицированных аэрогелей, включающий взаимодействие геля SiO2 с, по меньшей мере, одним силилирующим средством и сушку при параметрах ниже критических, отличающийся тем, что силилирующим средством является соединение формулы I
Figure 00000005

где R1 означает линейный или разветвленный C1 - C6 алкильный остаток, циклогексильный остаток или фенильный остаток;
R2, R3 и R4, одинаковые или различные, означают атомы водорода, линейные или разветвленные C1 - C6-алкильные остатки, циклогексильные остатки или фенильные остатки;
n = 1, 2 или 3.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что берут силикатный лиогель, который получают путем гидролиза и конденсации алкоголятов кремния в органическом растворителе, а затем полученный таким образом гель промывают органическим растворителем до тех пор, пока содержание воды будет ≅ 5 мас.%.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что берут силикатный лиогель, который получают благодаря тому, что водный раствор жидкого стекла с помощью кислой ионообменной смолы или минеральной кислоты доводят до значения pH ≅ 3, полученную таким образом кремневую кислоту с помощью добавки основания поликонденсируют в гель SiO2 и в том случае, если используют минеральную кислоту, гель промывают водой до отсутствия электролита, а затем полученный гель промывают органическим растворителем до тех пор, пока содержание воды в геле будет ≅ 5 мас.%.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве основания используют NH4OH, NaOH, KOH, Al(OH)3 и/или коллоидную кремневую кислоту.
5. Способ по, по меньшей мере, одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что гель SiO2 перед промывкой подвергают старению при 20 - 100oС и значении рН 4 - 11 в течение 1 с - 48 ч.
6. Способ по, по меньшей мере, одному из пп.1 - 5, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют метанол, этанол, пропанол, ацетон, тетрагидрофуран, сложный этиловый эфир уксусной кислоты, диоксан, н-гексан и/или толуол.
7. Способ по, по меньшей мере, одному из пп.1 - 6, отличающийся тем, что гель перед силилированием подвергают реакции с раствором способного конденсироваться алкил- и/или арилортосиликата формулы R4-n 1Si(OR2)n, причем n = 2 - 4, а R1 и R2 независимо друг от друга означают линейные или разветвленные C1 - C6-алкильные остатки, циклогексильные остатки или фенильные остатки, или подвергают реакции с водным раствором кремневой кислоты.
8. Способ по, по меньшей мере, одному из пп.1 - 7, отличающийся тем, что гель подвергают реакции с, по меньшей мере, одним силилирующим средством формулы I, причем R1 означает метиловую или этиловую группу; R2, R3 и R4, одинаковые или различные, означают соответственно атом водорода или метиловую группу, а n = 1 или 2.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что гель подвергают реакции с триметилизопропеноксисиланом.
10. Способ по, по меньшей мере, одному из пп.1 - 9, отличающийся тем, что реакцию проводят в органическом растворителе при температуре от -20 до 100oС.
11. Способ по, по меньшей мере, одному из пп.1 - 10, отличающийся тем, что полученный силилированный гель промывают в протонном или апротонном растворителе перед сушкой.
12. Способ по одному из пп.1 - 11, отличающийся тем, что силилированный гель сушат при температуре от -30 до 200oС и 0,001 - 20 бар.
RU97114193/12A 1995-01-27 1996-01-26 Способ получения модифицированных аэрогелей RU2163223C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19502453A DE19502453C1 (de) 1995-01-27 1995-01-27 Verfahren zur Herstellung von modifizierten Si0¶2¶- Aerogelen und deren Verwendung
DE19502453.2 1995-01-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97114193A RU97114193A (ru) 1999-06-20
RU2163223C2 true RU2163223C2 (ru) 2001-02-20

Family

ID=7752401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97114193/12A RU2163223C2 (ru) 1995-01-27 1996-01-26 Способ получения модифицированных аэрогелей

Country Status (16)

Country Link
US (1) US5888425A (ru)
EP (1) EP0805781B1 (ru)
JP (1) JP4041161B2 (ru)
KR (1) KR19980701661A (ru)
CN (1) CN1181053A (ru)
AT (1) ATE184263T1 (ru)
AU (1) AU689697B2 (ru)
BR (1) BR9606990A (ru)
CA (1) CA2211831A1 (ru)
DE (2) DE19502453C1 (ru)
ES (1) ES2138317T3 (ru)
FI (1) FI973102A (ru)
NO (1) NO973429D0 (ru)
PL (1) PL321569A1 (ru)
RU (1) RU2163223C2 (ru)
WO (1) WO1996022942A1 (ru)

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19538333A1 (de) * 1995-10-14 1997-04-17 Basf Ag Verfahren zur unterkritischen Herstellung von Aerogelen
DE19541279A1 (de) * 1995-11-06 1997-05-07 Hoechst Ag Verfahren zur Herstellung von organisch modifizierten Aerogelen unter Verwendung von Alkoholen
DE19541992A1 (de) * 1995-11-10 1997-05-15 Hoechst Ag Verfahren zur Herstellung von organisch modifizierten Aerogelen unter Verwendung von Alkoholen, bei dem gebildeten Salze ausgefällt werden
DE19624066A1 (de) * 1996-06-17 1997-12-18 Hoechst Ag Verfahren zur Herstellung von organisch modifizierten Aerogelen
DE19631267C1 (de) * 1996-08-02 1998-04-30 Hoechst Ag Verfahren zur Herstellung von organisch modifizierten Aerogelen
DE19648797A1 (de) * 1996-11-26 1998-05-28 Hoechst Ag Verfahren zur Herstellung von organisch modifizierten, dauerhaft hydrophoben Aerogelen
DE19648798C2 (de) * 1996-11-26 1998-11-19 Hoechst Ag Verfahren zur Herstellung von organisch modifizierten Aerogelen durch Oberflächenmodifikation des wäßrigen Gels (ohne vorherigen Lösungsmitteltausch) und anschließender Trocknung
US6197270B1 (en) 1996-12-20 2001-03-06 Matsushita Electric Works, Ltd. Process for producing aerogel
US5807501A (en) * 1997-02-20 1998-09-15 Dow Corning Corporation Neutral-aged hydrophobic organosilicate-modified silica gels
US5789495A (en) * 1997-02-24 1998-08-04 Dow Corning Corporation Method for making hydrophobic organosilicate-modified silica gels under neutral conditions
US5708069A (en) * 1997-02-24 1998-01-13 Dow Corning Corporation Method for making hydrophobic silica gels under neutral conditions
US5762829A (en) * 1997-03-05 1998-06-09 Armstrong World Industries, Inc. Wet silica gels for aerogel and xerogel thermal insulation and processes for the wet gels
DE19718741A1 (de) 1997-05-02 1998-11-05 Hoechst Ag Verfahren zur Kompaktierung von Aerogelen
DE19718740A1 (de) 1997-05-02 1998-11-05 Hoechst Ag Verfahren zur Granulierung von Aerogelen
DE19752456A1 (de) * 1997-11-26 1999-05-27 Hoechst Ag Verfahren zur Herstellung von organisch modifizierten Aerogelen auf Basis von Siliciumtetrachlorid
DE19756633A1 (de) * 1997-12-19 1999-06-24 Hoechst Ag Verfahren zur unterkritischen Trocknung von Lyogelen zu Aerogelen
DE19801004A1 (de) * 1998-01-14 1999-07-15 Cabot Corp Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen kugelförmigen Lyogelen in wasserunlöslichen Silylierungsmitteln
DE59811774D1 (de) * 1998-06-05 2004-09-09 Cabot Corp Nanoporöse interpenetrierende organisch-anorganische netzwerke
FR2851244B1 (fr) * 2003-02-17 2005-06-17 Snecma Propulsion Solide Procede de siliciuration de materiaux composites thermostructuraux et pieces telles qu'obtenues par le procede
IL155955A0 (en) * 2003-05-15 2003-12-23 Widemed Ltd Adaptive prediction of changes of physiological/pathological states using processing of biomedical signal
US7578793B2 (en) * 2004-11-22 2009-08-25 Widemed Ltd. Sleep staging based on cardio-respiratory signals
EP1848336A4 (en) * 2005-02-07 2009-11-11 Widemed Ltd DETECTION AND MONITORING OF STRESS EVENTS DURING SLEEP
UA88413C2 (ru) * 2005-12-16 2009-10-12 Акзо Нобель Н.В. Органомодифицированный материал на основе кремнезема, способ его изготовления, использования, разделительный материал стационарной фазы, способ его изготовления, использования и разделительная колонка для хроматографии
US20080081014A1 (en) * 2006-10-02 2008-04-03 Korea Institute Of Energy Research Rapid preparation process of aerogel
US7750056B1 (en) 2006-10-03 2010-07-06 Sami Daoud Low-density, high r-value translucent nanocrystallites
KR101091860B1 (ko) * 2006-10-10 2011-12-12 한국생산기술연구원 영구적 소수성을 갖는 에어로겔의 제조 방법 및 이로부터 제조된 영구적 소수성을 갖는 에어로겔
KR100848856B1 (ko) * 2007-03-27 2008-07-29 주식회사 넵 영구적 소수성을 갖는 에어로겔의 제조 방법 및 이로부터제조된 영구적 소수성을 갖는 에어로겔
US20080300500A1 (en) * 2007-05-30 2008-12-04 Widemed Ltd. Apnea detection using a capnograph
KR100924781B1 (ko) * 2007-09-19 2009-11-03 주식회사 넵 영구적인 소수성을 갖는 고투광성 입상형 에어로겔제조방법 및 이로부터 제조된 입상형 에어로겔
KR100918990B1 (ko) * 2007-10-22 2009-09-25 주식회사 효성 텅스토인산의 제조 방법
CN101638237B (zh) * 2008-07-28 2012-06-13 广东道氏技术股份有限公司 二氧化硅气凝胶快速制备方法
KR101127944B1 (ko) * 2008-12-08 2012-03-23 제일모직주식회사 판상 구조의 무기물-에어로겔 복합체 및 그 제조 방법
CA2747385A1 (en) * 2008-12-18 2010-07-15 3M Innovative Properties Company Telechelic hybrid aerogels
WO2010080237A2 (en) * 2008-12-18 2010-07-15 3M Innovative Properties Company Hydrophobic aerogels
DE102009031305A1 (de) 2009-06-30 2011-01-05 Uhde Gmbh Katalysatorbeschichteter Träger, Verfahren zu dessen Herstellung, ein damit ausgestatteter Reaktor und dessen Verwendung
US8992738B2 (en) * 2009-08-20 2015-03-31 Research Foundation Of The City University Of New York Method for conversion of carbon dioxide to methane using visible and near infra-red light
DE102009053784A1 (de) 2009-11-19 2011-05-26 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Verfahren zur Herstellung eines porösen SiO2-Xerogels mit charakteristischer Porengröße durch ein Bottom-Up-Verfahren über eine Vorstufe mit organischen Festkörperskelettstützen
DE102009053785A1 (de) 2009-11-19 2011-05-26 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Verfahren zur Herstellung eines porösen SiO2-Xerogels mit charakteristischer Porengröße durch ein Top-Down-Verfahren über eine Vorstufe mit organischen Festkörperskelettstützen
DE102009053780A1 (de) 2009-11-19 2011-05-26 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Verfahren zur Herstellung eines porösen SiO2-Xerogels mit charakteristischer Porengröße durch ein Top-Down-Verfahren über eine Vorstufe mit Poren, die mit einer organ. oder mit einer Kohlenstoffkomponente gefüllt sind
DE102009053781A1 (de) 2009-11-19 2011-05-26 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Verfahren zur Herstellung eines porösen SiO2-Xerogels mit charakteristischer Porengröße durch ein Bottom-Up-Verfahren über eine Vorstufe mit Poren, die mit einer organischen Komponente gefüllt sind
DE102009053782A1 (de) 2009-11-19 2011-06-01 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Poröses SiO2-Xerogel mit charakteristischer Porengröße, dessen trocknungsstabile Vorstufen und dessen Anwendung
US20110180751A1 (en) * 2010-01-25 2011-07-28 Rein Dmitry M Aeropolysaccharides, composites and preparation thereof
CN101844771A (zh) * 2010-06-14 2010-09-29 大连理工大学 一种常压下制备超疏水性二氧化硅气凝胶的方法
JP4960534B1 (ja) * 2010-10-25 2012-06-27 株式会社トクヤマ エアロゲル及びその製造方法
CN102198943B (zh) * 2011-04-21 2013-03-13 江苏大学 一种低成本常压干燥制备不同接触角硅基气凝胶的方法
JP5755730B2 (ja) 2011-04-28 2015-07-29 株式会社トクヤマ 金属酸化物粉末及びその製造方法
DE102011088623A1 (de) * 2011-12-14 2013-01-03 Carl Zeiss Smt Gmbh Optisches Element mit thermischer Isolierung, Projektionsobjektiv und Projektionsbelichtungsanlage damit
KR101409884B1 (ko) 2012-05-04 2014-06-27 한국과학기술연구원 소수성 모노리스형 실리카 에어로젤의 제조방법
DE102014101709A1 (de) * 2013-12-20 2015-07-16 Interbran Systems Ag Verfahren zur Herstellung von Aerogelen
DE102014117759A1 (de) * 2014-10-02 2016-04-07 Interbran Systems Ag Verfahren zur Herstellung von Aerogelen
CN106185959B (zh) 2016-09-14 2018-04-06 纳诺科技有限公司 一种以微乳液为前体快速制备气凝胶的方法
CN109019611B (zh) * 2018-08-17 2020-06-02 中南大学 一种块体透明二氧化硅气凝胶及其快速制备方法和应用

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB682574A (en) * 1950-05-04 1952-11-12 Dow Corning Ltd Improvements in or relating to silica compositions
NL128386C (ru) * 1964-10-12
US4190457A (en) * 1978-06-09 1980-02-26 Phillips Petroleum Co. Preparation of inorganic xerogels
US4954327A (en) * 1988-08-12 1990-09-04 Blount David H Production of silica aerogels
DD296898A5 (de) * 1989-02-06 1991-12-19 Friedrich-Schiller-Universitaet Jena,De Verfahren zur herstellung modifizierter hochdisperser anorganischer xerogele, insbesondere auf silikatischer basis
DE3914850A1 (de) * 1989-05-05 1990-11-08 Basf Ag Thermisches isoliermaterial auf der basis von pigmenthaltigen kieselsaeureaerogelen
DE69128073T2 (de) * 1990-08-23 1998-02-26 Univ California As Represented Verfahren zur herstellung von metalloxidaerogelen mit dichte weniger als 0,02 g/cm3
DE69219599T2 (de) * 1992-02-18 1997-09-11 Matsushita Electric Works, Ltd., Kadoma, Osaka Verfahren zur herstellung eines hydrophoben aerogels
US5565142A (en) * 1992-04-01 1996-10-15 Deshpande; Ravindra Preparation of high porosity xerogels by chemical surface modification.
DE4316540A1 (de) * 1993-05-18 1994-11-24 Hoechst Ag Verfahren zur unterkritischen Trocknung von Aerogelen
DE4342548A1 (de) * 1993-12-14 1995-06-22 Hoechst Ag Xerogele, Verfahren zu ihrer Herstellung, sowie ihre Verwendung
US5795556A (en) * 1993-12-14 1998-08-18 Hoechst Ag Xerogels and process for their preparation
WO1995017347A1 (en) * 1993-12-23 1995-06-29 Ppg Industries, Inc. Silica aerogel produced under subcritical conditions
DE4422912A1 (de) * 1994-06-30 1996-01-11 Hoechst Ag Xerogele, Verfahren zu ihrer Herstellung, sowie ihre Verwendung
DE4439217A1 (de) * 1994-11-03 1996-05-09 Hoechst Ag Verfahren zur Herstellung von Aerogelen
US5680713A (en) * 1996-03-05 1997-10-28 Hoechst Aktiengesellschaft Process for the subcritical drying of aerogels

Also Published As

Publication number Publication date
AU4621496A (en) 1996-08-14
MX9705686A (es) 1997-10-31
KR19980701661A (ko) 1998-06-25
NO973429L (no) 1997-07-24
US5888425A (en) 1999-03-30
CA2211831A1 (en) 1996-08-01
CN1181053A (zh) 1998-05-06
EP0805781B1 (de) 1999-09-08
PL321569A1 (en) 1997-12-08
JP4041161B2 (ja) 2008-01-30
FI973102A (fi) 1997-09-26
WO1996022942A1 (de) 1996-08-01
AU689697B2 (en) 1998-04-02
EP0805781A1 (de) 1997-11-12
NO973429D0 (no) 1997-07-24
JPH10512538A (ja) 1998-12-02
ES2138317T3 (es) 2000-01-01
DE19502453C1 (de) 1996-09-05
FI973102A0 (fi) 1997-07-24
ATE184263T1 (de) 1999-09-15
DE59602999D1 (de) 1999-10-14
BR9606990A (pt) 1997-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2163223C2 (ru) Способ получения модифицированных аэрогелей
US5795556A (en) Xerogels and process for their preparation
US5647962A (en) Process for the preparation of xerogels
US6210751B1 (en) Process for preparing organically modified aerogels in which the salts formed are precipitated out
US6140377A (en) Process for preparing organically modified aerogels using alcohols
JP3854645B2 (ja) キセロゲル、その製法および用途
US6129949A (en) Process for preparing organically modified aerogels using alcohols, wherein the resultant salts are precipitated
US7470725B2 (en) Organically modified aerogels, processes for their preparation by surface modification of the aqueous gel, without prior solvent exchange, and subsequent drying, and their use
US5759506A (en) Process for preparing aerogels
US5811031A (en) Method for the subcritical drying of aerogels
US6156386A (en) Method for the preparation of organically modified aerogels
JP2659155B2 (ja) 疎水性エアロゲルの製造方法
JPH07316328A (ja) 複合気泡体とそれらの製造方法及び使用方法
JPH11505499A (ja) 親水性または一部親水性の無機エアロゲルの製造方法
CA2274911A1 (en) Method for producing organically modified, permanently hydrophobic aerogels
KR100571989B1 (ko) 실리콘 테트라클로라이드를 기초로 하고 유기적으로 변형된 에어로겔의 제조 방법
JP4065561B2 (ja) 有機的に改良されたエアロゲルを製造するための方法およびそれらの使用
CN115485239B (zh) 具有增大的碱性稳定性的二氧化硅气凝胶
JP2000264620A (ja) 疎水性エアロゲルの製造方法
EP0585456B1 (en) Process for producing hydrophobic aerogel
MXPA97005686A (en) Procedure for the preparation of modified aerogels, and its
MXPA99004858A (es) Proceso para la elaboracion de aerogeles organicos modificados permanentemente hidrofobicos