TW201542457A - 可撓性複合物氣凝膠及製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於可撓性複合物有機氣凝膠(1),其包含:- 紡織強化物(5),- 有機氣凝膠(3),其被置於該紡織強化物(3)中,該有機氣凝膠(3)係以至少有一部分是由多羥基苯R與甲醛F產生的樹脂為基礎,該有機氣凝膠(3)係含有至少一種水溶性陽離子聚電解質的聚合有機凝膠,或該有機氣凝膠(3)係多孔碳單塊形態的該凝膠之熱分解物,其包含該至少一種水溶性陽離子聚電解質P之熱解作用產物,該有機氣凝膠(3)在大氣壓力下的比熱傳導係數係介於10與40mW.m-1.K-1之間。
Description
本發明係關於絕熱物領域,更具體地說,可撓性複合物氣凝膠領域,及其製造方法。
氣凝膠由於熱傳導係數非常低而越來越多被用於絕熱物領域。已知將有機或無機氣凝膠用作為真空絕熱板內的核心材料。
然而,單塊形態之氣凝膠是硬性的且相對地弱。所以,這些氣凝膠可能不適合必須可撓性與強度之用途。
因此,已知製造由紡織強化物內之有機或無機氣凝膠構成的可撓性複合物氣凝膠,以具有這些強度與可撓性之特性。
然而,在先前技術中使用的氣凝膠是高生產成本且很難製造之氣凝膠,由於其需要漫長且昂貴的用超臨界CO2乾燥之階段。
因此,本發明目的之一是至少部分地克服先前技術的缺點與提供低生產成本且熱傳導係數介於1與
40mW.m-1.K-1之間的可撓性複合物氣凝膠。
本發明係關於可撓性複合物有機氣凝膠,其包含:- 紡織強化物,- 有機氣凝膠,其被置於該紡織強化物中,該有機氣凝膠係以至少有一部分是由多羥基苯R與甲醛F產生的樹脂為基礎,該有機氣凝膠係含有至少一種水溶性陽離子聚電解質的聚合有機凝膠,或該有機氣凝膠係多孔碳單塊形態的該凝膠之熱分解物,其包含該至少一種水溶性陽離子聚電解質P之熱解作用產物,該有機氣凝膠在大氣壓力下的比熱傳導係數係介於10與40mW.m-1.K-1之間。
根據本發明一方面,該至少一種水溶性陽離子聚電解質P係選自由下列所組成的組群之有機聚合物:四級銨鹽、聚氯化乙烯基吡啶鎓、聚乙亞胺、聚乙烯基吡啶、聚烯丙胺鹽酸鹽、聚甲基丙烯酸三甲銨乙酯氯化物、聚丙烯醯胺-共-二甲基氯化銨、及彼等之混合物。
根據本發明另一方面,該至少一種水溶性陽離子聚電解質P是一種鹽,其含有由選自聚二烯丙基二甲基鹵化銨的四級銨產生的單元且較佳為聚二烯丙基二甲基氯化銨或聚二烯丙基二甲基溴化銨。
根據本發明另一方面,該有機氣凝膠包含在多羥基苯R與甲醛F的水性溶劑W中的聚合反應之產物,在至少一種溶解在該水性溶劑中的水溶性陽離子聚電解質P與觸媒存在情形下。
根據本發明另一方面,該聚合反應之產物包含該至少一種水溶性陽離子聚電解質P,該至少一種水溶性陽離子聚電解質P之質量分率係介於0.2%與2%之間。
根據本發明另一方面,該聚合反應之產物包含該至少一種水溶性陽離子聚電解質P,該至少一種水溶性陽離子聚電解質P對該多羥基苯R與甲醛F的重量比P/(R+F)係介於2%與10%之間。
根據本發明另一方面,該聚合反應之產物包含該至少一種水溶性陽離子聚電解質P,該至少一種水溶性陽離子聚電解質P對該多羥基苯R、甲醛F與水性溶劑W的重量比P/(R+F+W)係介於0.3%與2%之間。
根據本發明另一方面,該有機氣凝膠具有:- 介於400m2/g與1200m2/g之間的比表面積,與/或- 介於0.1cm3/g與3cm3/g之間的孔隙體積,與/或- 介於3nm與30nm之間的平均孔隙直徑,與/或- 介於0.01與0.4之間的密度。
根據本發明另一方面,當該有機氣凝膠是含有至少一種水溶性陽離子聚電解質P之聚合有機凝膠時,該紡織強化物係利用有機纖維或纖絲所製造,該有機纖維或纖絲具
有大於或等於5%的吸濕量且對該有機氣凝膠有良好的化學親合性。
根據本發明另一方面,該紡織強化物5之有機纖維或纖絲係選自下列材料:- 間位聚芳醯胺纖維,- 氧化聚丙烯腈纖維,- 聚醯胺亞胺纖維,- 酚樹脂纖維,- 聚苯並咪唑纖維,- 聚磺醯胺纖維。
根據本發明另一方面,當該有機氣凝膠是多孔碳單塊形態之包含該至少一種水溶性陽離子聚電解質P之熱解作用產物之熱分解物時,該紡織強化物係利用耐熱解溫度的無機纖維或纖絲所製造。
根據本發明另一方面,該紡織強化物5之無機纖維或纖絲係選自下列材料:- 玻璃纖維,- 玄武岩纖維,- 陶瓷纖維,- 矽石纖維,- 碳化矽纖維。
根據本發明另一方面,該紡織強化物是非織造織物。
根據本發明另一方面,該紡織強化物是織造織物或針織織物。
根據本發明另一方面,該紡織強化物是三維織物。
本發明還關於一種用於製造可撓性複合物有機氣凝膠之方法,該方法包含以下階段:a)在紡織強化物中,在至少一種溶於該水性溶劑W中之陽離子聚電解質P與觸媒存在情形下,在多羥基苯R與甲醛F之水性溶劑W中的聚合反應,b)使在紡織強化物內之由a)所得之溶液凝膠化以得到凝膠,c)乾燥含浸有由b)所得之凝膠的紡織強化物。
根據本發明之方法的一方面,該方法另外包含使由c)所得之經乾燥的凝膠熱解以得到多孔碳的階段。
根據本發明之方法的另一方面,該階段a)係使用該至少一種水溶性陽離子聚電解質P所進行:- 該聚電解質P在組成物中的質量分率係介於0.2%與2%之間,與/或- 該聚電解質P對該多羥基苯R與甲醛F的重量比P/(R+F)係介於2%與10%之間,與/或- 該聚電解質P對該多羥基苯R、甲醛F與水性溶劑W的重量比P/(R+F+W)係介於0.3%與2%之間。
根據本發明之方法的另一方面:- 階段a)係如以下所進行:在環境溫度下,藉由將多羥基苯R與至少一種水溶性陽離子聚電解質P溶於該水性溶劑W中(較佳由水構成),然後將甲醛F與酸性或鹼性觸媒加到所得之溶液中,然後將該所得之溶液倒在該
紡織強化物上,與- 階段b)係藉由在烘爐中使該含浸之紡織強化物固化所進行。
根據本發明之方法的另一方面,階段c)係藉由用空氣(例如在爐中)乾燥所進行,以得到該聚合有機凝膠,該聚合有機凝膠具有:- 介於400m2/g與1200m2/g之間的比表面積,與/或- 介於0.1cm3/g與3cm3/g之間的孔隙體積,與/或- 介於3nm與30nm之間的平均孔隙直徑,與/或- 介於0.01與0.4之間的密度。
1‧‧‧可撓性複合物有機氣凝膠
3‧‧‧有機氣凝膠
5‧‧‧紡織強化物
本發明之其他特性與優點在閱讀以下作為說明與非限定性實例的說明與隨附之圖式會更加清楚,其中:- 圖1顯示可撓性複合物有機氣凝膠之側面剖視圖,- 圖2顯示三維紡織強化物之全景(sight-face view)的相片。
在不同圖中的相同元件帶有相同的引用代號。
如圖1所示,特別地,可撓性複合物有機氣凝膠1包含紡織強化物5與在該紡織強化物5中的有機氣凝膠3。
特別地,有機氣凝膠3可為聚合有機凝膠或超絕熱多
孔碳單塊形態之該凝膠的熱分解物(即熱傳導係數小於或等於40mW.m-1.K-1)。
此有機氣凝膠3係藉由申請公司發現的以下驚人事實所得到:在水相形態下將特異族的由水溶性陽離子聚電解質組成之添加劑加到多羥基苯與甲醛之樹脂前驅物中,使得到同時具有高比表面積、非常低的密度與高孔隙體積同時可以在沒有藉由溶劑交換與藉由超臨界流體乾燥情形下進行處理的凝膠或其熱分解物成為可能。
為此目的,有機氣凝膠3係以至少有一部分是由多羥基苯R與甲醛F產生的樹脂為基礎,且包含至少一種水溶性陽離子聚電解質P。
應該注意,此含有陽離子聚電解質之氣凝膠優點是可藉由用爐乾燥所得到,和藉由超臨界CO2乾燥相比,該爐乾燥之進行簡單得多且凝膠之製造損失成本較少。這是由於申請公司發現此添加劑使經過此爐乾燥後所得到之凝膠保留高孔隙度且使凝膠具有非常低的密度與高比表面積和高孔隙體積成為可能。
術語「凝膠」以已知的方式表示膠體材料與液體之混合物,其藉由膠體溶液之凝聚與凝結作用被同時形成或在觸媒作用下被形成。
術語「水溶性聚合物」表示在不添加添加劑(特指界面活性劑)情形下可溶於水之聚合物,其和可在與水混合後形成分散體的水分散性聚合物不同。
有機氣凝膠3也可包含在該多羥基苯R與甲醛F的水
性溶劑W中的聚合反應之產物,在該至少一種溶解在此溶劑中的陽離子聚電解質P與酸性或鹼性觸媒存在情形下。
有利地,該聚合反應之產物可包含:- 該至少一種陽離子聚電解質P,其之經大幅減低的質量分率是介於0.2%與2%之間,且較佳為介於0.3%與1%之間,與/或- 該至少一種陽離子聚電解質P,其之對該多羥基苯R與甲醛F的重量比P/(R+F)是介於2%與10%之間,且較佳為介於3%與7%之間,與/或- 該至少一種陽離子聚電解質P,其之對該多羥基苯R、甲醛F與水性溶劑W的重量比P/(R+F+W)是介於0.3%與2%之間,且較佳為介於0.4%與1.5%之間。
該至少一種聚電解質可為可完全溶於水且具有低離子強度的任何陽離子聚電解質。
較佳地,該至少一種水溶性陽離子聚電解質係選自由下列所組成的組群之有機聚合物:四級銨鹽、聚氯化乙烯基吡啶鎓、聚乙亞胺、聚乙烯基吡啶、聚烯丙胺鹽酸鹽、聚甲基丙烯酸三甲銨乙酯氯化物、聚丙烯醯胺-共-二甲基氯化銨、及彼等之混合物。
更佳地,該至少一種水溶性陽離子聚電解質是一種鹽,其含有由選自聚二烯丙基二甲基鹵化銨的四級銨產生的單元,且較佳為聚二烯丙基二甲基氯化銨或聚二烯丙基二甲基溴化銨。
在本發明可用之該樹脂的前驅聚合物中,可提及的是由至少一種多羥基苯單體與至少一種甲醛單體之縮聚反應產生的聚合物。此聚合反應可涉及多於二種的不同單體,該額外的單體是或不是多羥基苯單體。可用之多羥基苯較佳為二或三羥基苯且有利地是間苯二酚(1,3-二羥基苯)或間苯二酚與另一種選自鄰苯二酚、氫醌或間苯三酚之化合物的混合物。
可使用的多羥基苯R與甲醛F之莫耳比R/F(例如)介於0.2與1之間。
有機氣凝膠3可有利地具有介於400m2/g與1200m2/g之間的比表面積、與/或介於0.1cm3/g與3cm3/g之間的孔隙體積、與/或介於3nm與30nm之間的平均孔隙直徑、與/或介於0.01與0.4之間的密度。
有利地,有機氣凝膠3在大氣壓力下的熱傳導係數可介於10mW.m-1.K-1與40mW.m-1.K-1之間,例如介於12與35mW.m-1.K-1之間。
紡織強化物5可為非織造織物或可為織造織物或針織織物,且較佳為三維非織造織物、織造織物或針織織物,例如圖1與2所示之三維織造品或針織品。
術語「三維織物」表示具有相對於其他二個法面維度的第三個維度之織物。此織物可藉由織造、針織(knitting)(經編或緯編)、縫紉、編織(braiding),或也可藉由這些技術之組合所製造。
使用紡織強化物5使可撓性複合物有機氣凝膠1具有
可撓性。
紡織強化物5的原料之選擇取決於可撓性複合物有機氣凝膠1之使用條件與有機氣凝膠3之特性。
這是由於,在如前述之紡織強化物5中的有機氣凝膠3是聚合有機凝膠情形下,較佳為在小於或等於200℃之溫度下使用。所以,紡織強化物5可利用有機纖維或纖絲所製造,該有機纖維或纖絲具有大於或等於5%的吸濕量(在ISO 3344標準之條件下被測定)。這些纖維或纖絲具有高吸濕量使溶液在紡織強化物上有高濕潤性(從而含浸)成為可能。此外,較佳地選擇該有機纖維或纖絲以對聚合有機凝膠(多羥基苯R與甲醛F)有良好的化學親合性,所以,在凝膠化期間於小部分的R與F反應物之間發生化學反應。此現象使紡織強化物5與最終氣凝膠3之間有可能有顯著的黏著力,從而使在彎曲期間凝膠由於粉化的損失減少。
所以,紡織強化物5之有機纖維或纖絲可選自下列材料:- 間位聚芳醯胺纖維,- 氧化聚丙烯腈纖維,- 聚醯胺亞胺纖維,- 酚樹脂纖維,- 聚苯並咪唑纖維,- 聚磺醯胺纖維。
在如前述之紡織強化物5中的有機氣凝膠3是多孔碳
單塊形態的凝膠之熱分解物情形下,較佳為在小於或等於400℃之溫度下使用。然而,紡織強化物5必須利用耐熱解溫度(在這種情形下約為800℃)的無機纖維或纖絲所製造。
所以,紡織強化物5之無機纖維或纖絲可選自下列材料:- 玻璃纖維,- 玄武岩纖維,- 陶瓷纖維(例如氧化鋁、鋁矽酸鹽、硼矽鋁酸鹽),- 矽石纖維,- 碳化矽纖維。
根據一較佳具體實施方式,紡織強化物5是三維非織造織物、織造織物或針織織物,例如圖2所示之三維織造品或針織品。此類型織物之優點是提供具有某種厚度的織物,其具有比被針刺到等效材料之簡單非織造織物更佳的機械性質,且使得到可用沒有多少氣凝膠因粉化而損失之方式處理的可撓性複合物有機氣凝膠成為可能。
在無機纖維或纖絲情形下,不管纖維或纖絲之低濕潤性,這使防止由於粉化之過度顯著的損失成為可能。然後將三維織物用作為有機氣凝膠的「覆蓋物」。
在非織造織物強化物5與3D針織品之間進行的試驗:非織造品Airtech:Airweave® UHT 800
由玻璃纖維製造之針刺非織造品:
- 所測得之每平方米(m2)的重量:636.3g/m2
- 厚度5mm
- 密度:127.26kg/m3
由玻璃纖維製造之3D「經編」針織品:
- 所測得之每平方米(m2)的重量:1059g/m2
- 厚度5mm
- 密度:211.84kg/m3
對3D針織品/非織造品之抗拉強度試驗:
經過比較,3D針織品由於是由縫紉構成所以在列方向上有較佳的彈性,因此有比非織造品更佳的變形與強度
特性。
本發明也關於一種用於製造可撓性複合物有機氣凝膠1之方法,其包含以下階段:a)在紡織強化物5中,在至少一種溶於該水性溶劑W中之陽離子聚電解質P與觸媒存在情形下,在多羥基苯R與甲醛F之水性溶劑W中的聚合反應,b)使在紡織強化物5內之由a)所得之溶液凝膠化以得到凝膠,c)乾燥含浸有由b)所得之凝膠的紡織強化物5。
然後得到可撓性複合物有機氣凝膠1,其之有機氣凝膠3是聚合有機凝膠形態。
可撓性複合物有機氣凝膠1之製備也可另外包含使由c)所得之經乾燥的凝膠熱解以得到多孔碳的階段d)。
然後得到可撓性複合物有機氣凝膠1,其之有機氣凝膠3是多孔碳形態。
有利地且如前面指出地,階段a)可利用該至少一種聚電解質P所進行,該聚電解質P在組成物中的質量分率係介於0.2%與2%之間,與/或重量比P/(R+F)係介於2%與10%之間,與/或重量比P/(R+F+W)係介於0.3%與2%之間。
同樣有利地:- 階段a)可如以下所進行:在環境溫度下,藉由將該多羥基苯R與該至少一種陽離子聚電解質P溶於該水性溶劑中(較佳由水構成),然後將該甲醛F與該酸性或鹼
性觸媒加到該所得之溶液中,然後將該所得之溶液倒在如前述之紡織強化物上,然後- 階段b)可藉由在烘爐中使該含浸之紡織強化物固化所進行。
就可被用於階段a)之觸媒而言,可提及的是,例如酸性觸媒,例如鹽酸、硫酸、硝酸、乙酸、磷酸、三氟乙酸、三氟甲磺酸、過氯酸、乙二酸、甲苯磺酸、二氯乙酸或甲酸之水溶液,或其他的鹼性觸媒,例如碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸銨、碳酸鋰、氫氧化銨、氫氧化鉀與氫氧化鈉。
在階段a)中,例如,可使用的多羥基苯對水之重量比R/W係介於0.001與0.3之間。
較佳地,階段c)係在沒有溶劑交換或藉由超臨界流體乾燥情形下藉由用空氣(例如在爐中)乾燥所進行,以得到該聚合有機凝膠,該聚合有機凝膠之(根據合成法之條件,特別是pH值)比表面積係介於400m2/g與1200m2/g之間,與/或孔隙體積係介於0.1cm3/g與3cm3/g之間,與/或平均孔隙直徑係介於3nm與30nm之間,與/或密度係介於0.01與0.4之間。
應該注意,根據本發明之水相製備方法使得到隨合成法之條件而變動的經控制之多孔結構成為可能。因此,有可能得到低(只有奈米孔)密度(即孔隙直徑小於50nm)或具有奈米孔與大孔共存(即孔隙直徑大於50nm)的結構。
在閱讀作為說明且沒有隱含的限制之下列本發明之幾個實施例的描述時會出現其他特性、優點與細節。
製備有機氣凝膠3之實施例:本實施例說明用下列起始反應物製備二種「對照組」有機凝膠G0與G0'和本發明之五種有機凝膠G1至G5及對應的「對照組」多孔碳C0與C0'和本發明之多孔碳C1至C5:- 間苯二酚(R),來自Acros Organics®,純度98%,- 甲醛(F),來自Acros Organics®,純度37%,-用於G1至G4凝膠之由鹽酸組成之觸媒(C)與用於G5凝膠之由碳酸鈉組成之觸媒(C),以及-用於G1至G5凝膠之聚二烯丙基二甲基氯化銨(P),純度35%(在水W之溶液中)。
如以下地製備這些G0、G0'與G1至G5凝膠:第一步驟,於裝水之容器中使間苯二酚R與聚電解質P(除G0與G0'凝膠之外)溶解。在完全溶解後加入甲醛F。用觸媒C將所得之聚合物溶液調整到合適pH值,這些操作皆在環境溫度(約22℃)下進行。第二步驟,將所得之溶液倒進Teflon®模中,然後放進烘爐中於90℃下加熱24小時以進行凝膠化。
然後使凝膠乾燥:- 於85℃下於含水率90%下在濕度箱中17小時,以得到G0'、G2、G4與G5凝膠,或
- 在三氟乙酸浴中3日,然後在絕對乙醇浴中4日進行溶劑交換,然後用超臨界CO2,以得到G0、G1與G3氣凝膠。
最後,於800℃之溫度下於氮氣下使G0、G0'與G1至G5有機凝膠熱解以得到C0、C0'與C1至C5多孔碳。
在下表1中:- R/F是間苯二酚對甲醛之莫耳比,- R/W是間苯二酚對水之莫耳比,- P表示聚電解質之質量分率,- P/(R+F)是聚電解質對間苯二酚-甲醛前驅物之重量比,- P/(R+F+w)是聚電解質對加了水的間苯二酚-甲醛前驅物之重量比,- CO2 sc表示用超臨界CO2乾燥,與可根據本發明而使用之爐乾燥形成對比。
在22℃下根據熱絲技術用NeoTim®熱導計測量G0、G2與G4凝膠之熱傳導係數(見表2)與C0、C2與C4多孔碳之熱傳導係數(見表3),以及測量G4凝膠和對應的C4多孔碳之三點壓縮與拉力的機械性質,且和根據ASTM C165-07標準用MTS抗拉/耐壓試驗機測量之「對照組」氧化矽氣凝膠G0"的機械性質(見表4)作比較。
對各C0、C0'與C1至C5多孔碳而言,利用Micromeritics的Tristar® 3020裝置測量比表面積、孔隙體積與平均孔隙直徑(表2)。
C0與C0'「對照組」多孔碳和本發明之C1至C5多孔碳的比較清楚地顯示,對所得之低密度而言,加入陽離子聚電解質P有可能用爐乾燥以保持奈米結構(參見C2、C4與C5多孔碳之比表面積、孔隙體積與平均孔隙直徑值,該等數值與C0之數值同一級),而在沒有此聚電解質情形下,必須用超臨界CO2乾燥以保留C0多孔碳之奈米結構。
在這些條件下,本發明之奈米結構的G1至G5凝膠與C1至C5碳之密度一直小於或等於0.4。
藉由將pH值調整到1,這些結果也顯示可得到密度低得多(小於或等於0.06)的材料(參見本發明之G3與G4凝膠和C3與C4碳)。
最後,本發明之G5凝膠與對應的C5碳所得之結果顯示合成作用也可在較低酸性甚至弱鹼性(pH>6)的介
質中進行。
*根據M.A.Aegerter et al.,"Aerogel Handbook",Advances in Sol-Gel Derived Materials and Technologies,chap.22。
表4顯示和已知氧化矽氣凝膠之機械性質相比,本發明之凝膠與多孔碳具有大幅改良的機械性質。
所以,清楚看出由於被置於紡織強化物5中的有機氣凝膠3是特異氣凝膠,本發明之可撓性複合物有機氣凝膠1可具有低熱傳導係數與可撓性及耐熱性,且由於該特異有機氣凝膠不需要超臨界乾燥階段,所以生產成本合理。
1‧‧‧可撓性複合物有機氣凝膠
3‧‧‧有機氣凝膠
5‧‧‧紡織強化物
Claims (20)
- 一種可撓性複合物有機氣凝膠(1),其包含:- 紡織強化物(5),- 有機氣凝膠(3),其被置於該紡織強化物(5)中,其特徵在於,該有機氣凝膠(3)係以至少有一部分是由多羥基苯R與甲醛F產生的樹脂為基礎,該有機氣凝膠(3)係含有至少一種水溶性陽離子聚電解質的聚合有機凝膠,或該有機氣凝膠(3)係多孔碳單塊形態的該凝膠之熱分解物,其包含該至少一種水溶性陽離子聚電解質P之熱解作用產物,該有機氣凝膠(3)在大氣壓力下的比熱傳導係數係介於10與40mW.m-1.K-1之間。
- 如申請專利範圍第1項之可撓性複合物有機氣凝膠(1),其中該至少一種水溶性陽離子聚電解質P係選自由下列所組成的組群之有機聚合物:四級銨鹽、聚氯化乙烯基吡啶鎓、聚乙亞胺、聚乙烯基吡啶、聚烯丙胺鹽酸鹽、聚甲基丙烯酸三甲銨乙酯氯化物、聚丙烯醯胺-共-二甲基氯化銨、及彼等之混合物。
- 如申請專利範圍第2項之可撓性複合物有機氣凝膠(1),其中該至少一種水溶性陽離子聚電解質P是一種鹽,其含有由選自聚二烯丙基二甲基鹵化銨的四級銨產生的單元且較佳為聚二烯丙基二甲基氯化銨或聚二烯丙基 二甲基溴化銨。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之可撓性複合物有機氣凝膠(1),其中該有機氣凝膠(3)包含在多羥基苯R與甲醛F的水性溶劑W中的聚合反應之產物,在至少一種溶解在該水性溶劑中的水溶性陽離子聚電解質P與觸媒存在情形下。
- 如申請專利範圍第4項之可撓性複合物有機氣凝膠(1),其中該聚合反應之產物包含該至少一種質量分率係介於0.2%與2%之間之水溶性陽離子聚電解質P。
- 如申請專利範圍第4項之可撓性複合物有機氣凝膠(1),其中該聚合反應之產物包含該至少一種水溶性陽離子聚電解質P,該至少一種水溶性陽離子聚電解質P對該多羥基苯R與甲醛F的重量比P/(R+F)係介於2%與10%之間。
- 如申請專利範圍第4項之可撓性複合物有機氣凝膠(1),其中該聚合反應之產物包含該至少一種水溶性陽離子聚電解質P,該至少一種水溶性陽離子聚電解質P對該多羥基苯R、甲醛F與水性溶劑W的重量比P/(R+F+W)係介於0.3%與2%之間。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之可撓性複合物有機氣凝膠(1),其中該有機氣凝膠(3)具有:- 介於400m2/g與1200m2/g之間的比表面積,與/或- 介於0.1cm3/g與3cm3/g之間的孔隙體積,與/或 - 介於3nm與30nm之間的平均孔隙直徑,與/或- 介於0.01與0.4之間的密度。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之可撓性複合物有機氣凝膠(1),其中,當該有機氣凝膠(3)是含有至少一種水溶性陽離子聚電解質P之聚合有機凝膠時,該紡織強化物(5)係利用有機纖維所製造,該有機纖維具有大於或等於5%的吸濕量且對該有機氣凝膠(3)有良好的化學親合性。
- 如申請專利範圍第9項之可撓性複合物有機氣凝膠(1),其中該紡織強化物(5)之該有機纖維或纖絲係選自下列材料:- 間位聚芳醯胺纖維,- 氧化聚丙烯腈纖維,- 聚醯胺亞胺纖維,- 酚樹脂纖維,- 聚苯並咪唑纖維,- 聚磺醯胺纖維。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之可撓性複合物有機氣凝膠(1),其中,當該有機氣凝膠(3)是多孔碳單塊形態之包含該至少一種水溶性陽離子聚電解質P之熱解作用產物之熱分解物時,該紡織強化物(5)係利用耐熱解溫度的無機纖維所製造。
- 如申請專利範圍第11項之可撓性複合物有機氣凝膠(1),其中該紡織強化物(5)之該無機纖維或纖絲 係選自下列材料:- 玻璃纖維,- 玄武岩纖維,- 陶瓷纖維,- 矽石纖維,- 碳化矽纖維。
- 如申請專利範圍第9項之可撓性複合物有機氣凝膠(1),其中該紡織基質(5)是非織造織物。
- 如申請專利範圍第9項之可撓性複合物有機氣凝膠(1),其中該紡織強化物(5)是織造織物。
- 如申請專利範圍第9項之可撓性複合物有機氣凝膠(1),其中該紡織強化物(5)是三維織物。
- 一種用於製造可撓性複合物有機氣凝膠(1)之方法,其特徵在於包含以下階段:a)在紡織強化物(5)中,在至少一種溶於該水性溶劑W中之陽離子聚電解質P與觸媒存在情形下,在多羥基苯R與甲醛F之水性溶劑W中的聚合反應,b)使在紡織強化物(5)內之由a)所得之溶液凝膠化以得到凝膠,c)乾燥含浸有由b)所得之凝膠的紡織強化物(5)。
- 如申請專利範圍第16項之製造方法,其中該方法另外包含使由c)所得之經乾燥的凝膠熱解以得到多孔碳的階段。
- 如申請專利範圍第16或17項之製造方法,其中該階段a)係使用該至少一種水溶性陽離子聚電解質P所進行:- 該聚電解質P在組成物中的質量分率係介於0.2%與2%之間,與/或- 該聚電解質P對該多羥基苯R與甲醛F的重量比P/(R+F)係介於2%與10%之間,與/或- 該聚電解質P對該多羥基苯R、甲醛F與水性溶劑W的重量比P/(R+F+W)係介於0.3%與2%之間。
- 如申請專利範圍第16或17項之製造方法,其中:- 階段a)係如以下所進行:在環境溫度下,藉由將該多羥基苯R與該至少一種水溶性陽離子聚電解質P溶於該水性溶劑W中(較佳由水構成),然後將該甲醛F與該酸性或鹼性觸媒加到該所得之溶液中,然後將該所得之溶液倒在該紡織強化物(5)上,與- 階段b)係藉由在烘爐中使該含浸之紡織強化物(5)固化所進行。
- 如申請專利範圍第16或17項之製造方法,其中階段c)係藉由用空氣(例如在爐中)乾燥所進行,以得到該聚合有機凝膠,該聚合有機凝膠具有:- 介於400m2/g與1200m2/g之間的比表面積,與/或- 介於0.1cm3/g與3cm3/g之間的孔隙體積,與/或 - 介於3nm與30nm之間的平均孔隙直徑,與/或- 介於0.01與0.4之間的密度。
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