WO2015121541A1 - Aérogel composite flexible et procédé de fabrication - Google Patents

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WO2015121541A1
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airgel
water
flexible
cationic polyelectrolyte
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Benjamin Swoboda
Cédric HUILLET
Philippe Sonntag
Arthur Van Eibergen
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Hutchinson
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    • C08J2361/12—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols with polyhydric phenols

Definitions

  • the present invention relates to the field of thermal insulation and more particularly to the field of flexible composite aerogels and their manufacturing process.
  • Aerogels are used more and more in the field of thermal insulation because of their very low thermal conductivity. It is thus known to use organic or inorganic aerogels as core material in vacuum insulating panels.
  • aerogels in monolithic form are rigid and relatively fragile. Thus, these aerogels may not be suitable for uses where flexibility and some resistance is needed.
  • the aerogels used in the prior art are high production cost aerogels and difficult to manufacture because they require a supercritical CO 2 drying step which is long and expensive.
  • One of the aims of the present invention is therefore to at least partially overcome the disadvantages of the prior art and to provide a flexible composite airgel with a low cost price and whose thermal conductivity is between 1 and 40 mW.m ⁇ .K 1 .
  • the present invention relates to a flexible composite organic airgel comprising:
  • organic airgel placed within said textile reinforcement, said organic airgel being based on a resin derived at least in part from polyhydroxybenzene (s) R and formaldehyde (s) F,
  • said organic airgel being an organic polymeric gel comprising at least one water-soluble canonical polyelectrolyte
  • said organic airgel being a pyrolyzate of said gel in the form of a porous carbon monolith comprising the product of the pyrolysis of said at least one water-soluble cationic polyelectrolyte P,
  • said organic airgel having a specific thermal conductivity of between 10 and 40 mW.m -1 .K 1 at atmospheric pressure.
  • said at least one water-soluble cationic polyelectrolyte P is an organic polymer selected from the group consisting of quaternary ammonium salts, polyvinylpyridinium chloride, polyethyleneimine, poly (vinyl pyridine), poly (allylamine hydrochloride), poly (trimethylammonium chloride ethyl methacrylate), poly (acrylamide-dimethylammonium chloride) and mixtures thereof.
  • said at least one water-soluble cationic polyelectrolyte P is a salt comprising units derived from a quaternary ammonium chosen from poly (diallyldimethylammonium halide) and is preferably poly (diallyldimethylammonium chloride) or poly (diallyldimethylammonium bromide).
  • the organic airgel comprises the product of a polymerization reaction in an aqueous solvent of polyhydroxybenzene (s) R and formaldehyde (s) F, in the presence of at least one water-soluble cationic polyelectrolyte P dissolved in said aqueous solvent and a catalyst.
  • said product of the polymerization reaction comprises said at least one water-soluble cationic polyelectrolyte P in a mass fraction of between 0.2% and 2%.
  • said product of the polymerization reaction comprises said at least one water-soluble cationic polyelectrolyte P in a mass ratio P / (R + F) with respect to said polyhydroxybenzene (s) R and formaldehyde (s) F which is between 2% and 10%.
  • said product of the polymerization reaction comprises said at least one water-soluble cationic polyelectrolyte P in a mass ratio P / (R + F + W) with respect to said polyhydroxybenzene (s) R, formaldehyde (s). ) F and aqueous solvent W, which is between 0.3% and 2%.
  • the organic airgel has: a specific surface area of between 400 m 2 / g and 1200 m 2 / g, and / or
  • the textile reinforcement is produced by means of organic fibers or filaments having a moisture recovery rate greater than or equal to at 5% and having a good chemical affinity for said organic airgel.
  • the organic fibers or filaments of the textile reinforcement 5 are chosen from the following materials:
  • the organic airgel is a pyrolyzate in the form of a porous carbon monolith comprising the product of the pyrolysis of the at least one water-soluble cationic polyelectrolyte P
  • the textile reinforcement is produced using fibers or inorganic filaments resistant to pyrolysis temperature.
  • the inorganic fibers or filaments of the textile reinforcement 5 are chosen from the following materials:
  • the textile reinforcement is a nonwoven fabric.
  • the textile reinforcement is a woven or knitted fabric.
  • the textile reinforcement (5) is a textile in three dimensions.
  • the present invention also relates to a method for manufacturing a flexible composite organic airgel comprising the following steps:
  • the latter comprises comprises an additional step of pyrolysis of the dried gel obtained in c) for obtaining a porous carbon.
  • step a) is carried out using said at least one water-soluble cationic polyelectrolyte P: according to a mass fraction in the composition of between 0.2% and 2%, and / or
  • step a) is carried out at ambient temperature, by dissolving said polyhydroxybenzene (s) R and said at least one water-soluble cationic polyelectrolyte P in said aqueous solvent W, preferably consisting of water, then adding said formaldehyde (s) F and said acidic or basic catalyst to the resulting solution before pouring the resulting solution onto the textile reinforcement, and
  • step b) is carried out by baking in a furnace of said soaked textile reinforcement.
  • step c) is carried out by drying in air, for example in an oven, to obtain said organic polymeric gel having:
  • a specific surface area of between 400 m 2 / g and 1200 m 2 / g, and / or
  • FIG. 1 shows a diagrammatic representation in sectional view of a flexible composite organic airgel
  • FIG. 2 shows a picture in profile of a three-dimensional textile reinforcement.
  • the identical elements in the different figures bear the same references.
  • the flexible composite organic airgel 1 comprises in particular a textile reinforcement 5 and an organic airgel 3 within said textile reinforcement 5.
  • Said organic airgel 3 can in particular be an organic polymeric gel or a pyrolyzate of said gel in the form of a porous carbon monolith super thermal insulator (ie thermal conductivity less than or equal to 40 mW.m ⁇ .K "1 ).
  • This organic airgel 3 is obtained by the fact that the Applicant has surprisingly discovered that the addition in the aqueous phase, to precursors of a polyhydroxybenzene type resin and formaldehyde, a particular family of additives consisting of a water-soluble cationic polyelectrolyte, makes it possible to obtain a gel or its pyrolyzate which has both a high specific surface area, a very low density and a high pore volume, without the need for solvent exchange drying and by supercritical fluid.
  • the organic airgel 3 is based on a resin derived at least in part from polyhydroxybenzene (s) R and formaldehyde (s) F, is such that it comprises at least one water-soluble cationic polyelectrolyte P.
  • this airgel incorporating this cationic polyelectrolyte can be advantageously obtained by using drying in an oven that is much simpler to implement and less penalizing the cost of producing the gel than supercritical CO 2 drying. Indeed, the Applicant has discovered that this additive can maintain the high porosity of the gel obtained after drying in an oven and give it a very low density combined with a specific surface area and a high pore volume.
  • gel in known manner the mixture of a colloidal material and a liquid, which is formed spontaneously or under the action of a catalyst by flocculation and coagulation of a colloidal solution.
  • water-soluble polymer is meant a polymer which can be solubilized in water without the addition of additives (surfactants in particular), unlike a water-dispersible polymer which is capable of forming a dispersion when it is mixed with some water.
  • the organic airgel 3 may also comprise the product of a polymerization reaction in an aqueous solvent W of said polyhydroxybenzene (s) R and formaldehyde (s) F, in the presence of said at least one cationic polyelectrolyte P dissolved in this solvent and of an acidic or basic catalyst.
  • said product of the polymerization reaction can comprise: said at least one cationic polyelectrolyte P in a very reduced mass fraction which is between 0.2% and 2% and preferably between 0.3% and 1%, and / or
  • said at least one cationic polyelectrolyte P in a mass ratio P / (R + F) with respect to said polyhydroxybenzene (s) R and formaldehyde (s) F, which is between 2% and 10% and preferably between 3% and 7%, and / or
  • said at least one cationic polyelectrolyte P in a mass ratio P / (R + F + W) with respect to said polyhydroxybenzene (s) R, formaldehyde (s) F and aqueous solvent W, which is between 0.3% and 2 % and preferably between 0.4% and 1.5%.
  • Said at least one polyelectrolyte may be any cationic polyelectrolyte totally soluble in water and of weak ionic strength.
  • it is an organic polymer selected from the group consisting of quaternary ammonium salts, polyvinylpyridinium chloride, poly (ethylene imine), polyvinylpyridine, poly ( allylamine hydrochloride), poly (trimethylammonium chloride ethyl methacrylate), poly (acrylamide-dimethylammonium chloride) and mixtures thereof.
  • organic polymer selected from the group consisting of quaternary ammonium salts, polyvinylpyridinium chloride, poly (ethylene imine), polyvinylpyridine, poly ( allylamine hydrochloride), poly (trimethylammonium chloride ethyl methacrylate), poly (acrylamide-dimethylammonium chloride) and mixtures thereof.
  • said at least one water-soluble cationic polyelectrolyte is a salt comprising units derived from a quaternary ammonium chosen from poly (diallyldimethylammonium halide) and is preferably poly (diallyldimethylammonium chloride) or poly (bromide) diallyldimethylammonium).
  • This polymerization reaction may involve more than two monomers distinct monomers being of the polyhydroxybenzene type or not.
  • the polyhydroxybenzenes which may be used are preferably di- or tri-hydroxybenzenes, and advantageously resorcinol (1,3-dihydroxybenzene) or the mixture of resorcinol with another compound chosen from catechol, hydroquinone and phloroglucinol.
  • the organic airgel 3 may advantageously have a specific surface area of between 400 m 2 / g and 1200. m 2 / g, and / or a pore volume of between 0.1 cm 3 / g and 3 cm 3 / g, and / or an average pore diameter of between 3 nm and 30 nm, and / or a density between 0.01 and 0.4.
  • the organic airgel 3 can have a thermal conductivity of between 10 mW.m ⁇ .K 1 and 40 mW.m 1 ! 1 and for example between 12 and 35 mW.m ⁇ .K 1 at atmospheric pressure.
  • the textile reinforcement 5 may, for its part, be a non-woven fabric or be a woven or knitted fabric and preferably a non-woven, woven or knitted three-dimensional textile such as for example a three-dimensional fabric or knit, as shown in FIGS. and 2.
  • Three-dimensional textile means a textile having a third dimension with respect to the other two usual planar dimensions.
  • This textile can be made by weaving, knitting (warp or weft), seaming, braiding or a combination of these techniques.
  • the use of such textile reinforcements adds flexibility to flexible composite organic airgel 1.
  • the choice of the material in which the textile reinforcement 5 is made is a function of the conditions of use of the flexible composite organic airgel 1 and of the nature of the organic airgel 3.
  • the organic airgel 3 within the textile reinforcement 5 is an organic polymeric gel as described above, it will preferably be used at temperatures of less than or equal to 200 C.
  • the textile reinforcement 5 may be made with organic fibers or filaments having a moisture uptake rate greater than or equal to 5% (determined under the conditions of ISO 3344). The fact that these fibers or filaments have a high moisture recovery allows significant wettability (and therefore impregnation) of the solution on the textile reinforcement.
  • the organic fibers or filaments are preferably chosen to have good chemical affinity for the organic polymeric gel (polyhydroxybenzene (s) R and formaldehyde (s) F) and a chemical reaction takes place between a small portion of the reagents R and F during gelation. This phenomenon makes it possible to have a strong adhesion between the textile reinforcement 5 and the final airgel 3 and thus limits the loss of gel by dusting during a flexion.
  • the organic fibers or filaments of the textile reinforcement 5 may thus be chosen from the following materials:
  • the organic airgel 3 within the textile reinforcement 5 is a pyrolyzate of the gel in the form of a porous carbon monolith as described above, it will preferably be used at temperatures of less than or equal to 400.degree. C.
  • the textile reinforcement 5 must be made by means of inorganic fibers or filaments resistant to the pyrolysis temperature, which is here of the order of 800 C.
  • the inorganic fibers or filaments of the textile reinforcement 5 may thus be chosen from the following materials:
  • ceramic fiber for example alumina, aluminosilicate, borosilicaluminate
  • the textile reinforcement 5 is a non-woven three-dimensional textile, woven or knitted such as a fabric or three-dimensional knit as shown in Figure 2.
  • the interest of this type of textile and provide a a textile of a certain thickness which possesses superior mechanical properties to a single nonwoven needle-punched fabric of equivalent material and which makes it possible to obtain a flexible and manageable composite organic airgel with little loss of airgel by dusting.
  • the three-dimensional textile then serves as "envelope" to the organic airgel. Test carried out between a nonwoven textile reinforcement 5 and a 3D knit
  • Airtech nonwoven fabric Airweave ® UHT 800
  • Nonwoven needle punch made from fiberglass.
  • Density 127.26 kg / m 3 3D knit "warp" made from fiberglass.
  • the present invention also relates to a method for manufacturing a flexible composite organic airgel 1 comprising the following steps:
  • a flexible composite organic airgel 1 is then obtained, the organic airgel 3 of which is in the form of an organic polymeric gel.
  • the preparation of the flexible composite organic airgel 1 may also comprise an additional step d) of pyrolysis of the dried gel obtained in c) to obtain a porous carbon.
  • a flexible composite organic airgel 1 is then obtained, the organic airgel 3 of which is in the form of a porous carbon.
  • step a) by using said at least one polyelectrolyte P in a mass fraction in the composition of between 0.2% and 2%, and / or in a mass ratio P / (R + F) of between 2% and 10%, and / or in a mass ratio P / (R + F + W) of between 0.3% and 2%.
  • step b) by cooking in a furnace of said impregnated textile reinforcement.
  • catalysts that may be used in step a) are, for example, acidic catalysts such as aqueous solutions of hydrochloric, sulfuric, nitric, acetic, phosphoric, trifluoroacetic, trifluoromethanesulphonic, perchloric, oxalic, toluene tallowic acid, dichloroacetic, formic, or basic catalysts such as sodium carbonate, sodium hydrogencarbonate, potassium carbonate, ammonium carbonate, lithium carbonate, ammonia, potassium hydroxide and the like. sodium hydroxide.
  • stage a a mass ratio R / W of polyhydroxybenzene (s) and water of between 0.001 and 0.3.
  • step c) is carried out by drying in air, for example in an oven, without solvent exchange or supercritical fluid drying, in order to obtain said organic polymeric gel which has (depending on the conditions of synthesis and in particular the pH) a specific surface area of between 400 m 2 / g and 1200 m 2 / g, and / or a pore volume of between 0.1 cm 3 / g and 3 cm 3 / g, and / or a diameter average of pores between 3 nm and 30 nm, and / or a density of between 0.01 and 0.4.
  • this method of preparation in the aqueous phase according to the invention thus makes it possible to obtain controlled porous structures which vary according to the synthesis conditions. It is thus possible to obtain a structure of only nanoporous low density (ie with a pore diameter of less than 50 nm), or with a coexistence between nano- and macropores (ie with a pore diameter greater than 50 nm).
  • a catalyst (C) consisting of hydrochloric acid for the G1 to G4 gels and of sodium carbonate for the G5 gel, and
  • Resorcinol R and polyelectrolyte P (with the exception of GO and GO 'gels) were first dissolved in a container containing water. After total dissolution, formaldehyde F was added. The polymer solution obtained with catalyst C was adjusted to the appropriate pH, it being specified that all of these operations were carried out at ambient temperature (at about 22 ° C. ). In a second step, the solution obtained was transferred into molds Teflon ® , which was then placed in an oven at 90 ° C for 24 hours to effect gelation.
  • R / W is the mass ratio between resorcinol and water
  • P / (R + F) is the mass ratio between the polyelectrolyte and the resorcinol-formaldehyde precursors
  • - P / (R + F + W) is the mass ratio between the polyelectrolyte and the resorcinol-formaldehyde precursors added with water
  • CO 2 denotes a drying using supercritical CO 2 , as opposed to drying in an oven that can be used according to the invention.
  • thermal conductivity of G0 gels, G2, G4 (see Table 2) and porous C0 carbons, C2, C4 (see Table 3) at 22 ° C with a conductivity of NeoTIM ® according to the hot wire technique we measured the mechanical properties in three-point compression and in tension of the gel G4 and the corresponding porous carbon C4 in comparison with those of a "control" silica airgel GO "(see Table 4) with an MTS traction / compression bench according to the ASTM C165-07 standard.
  • CO 2 method is drying CO 2 is drying CO 2 is drying oven drying Table 2:
  • the densities of the G1 to G5 gels and the nanostructured C1 to C5 carbons according to the invention are always less than or equal to 0.4.
  • these results also show that it is possible to obtain a material (see the G3 and G4 gels and the C3 and C4 carbons of the invention) with much lower densities (less than or equal to 0.06).
  • the flexible organic composite airgel 1 according to the invention makes it possible, because the organic airgel 3, placed within the textile reinforcement 5, is a particular airgel, with low thermal conductivity while being flexible and resistant and this for a reasonable production cost because the particular organic airgel does not require a supercritical drying step.

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Abstract

La présente invention concerne un eérogel organique composite flexible (1) comportant: -un renfort textile (5), -un aérogel organique (3) placé au sein duditrenfort textile (3), ledit aérogel organique (3) étant à base d'une résine issue au moins en partie de polyhydroxybenzène(s) R et de formaldéhyde(s) F, ledit aérogel organique (3) étant un gel polymérique organique comprenant au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble, ou ledit aérogel organique (3) étant un pyrolysat dudit gel sous forme d'un monolithe de carbone poreux comprenant le produit de la pyrolyse dudit au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P, ledit aérogel organique (3) présentant une conductivité thermique spécifique comprise entre 10 et 40 mW.m-1.K-1 à la pression atmosphérique.

Description

Aérogel composite flexible et procédé de fabrication.
La présente invention concerne le domaine de l'isolation thermique et plus particulièrement le domaine des aérogels composites flexible ainsi que leur procédé de fabrication.
Les aérogels sont utilisés de plus en plus dans le domaine de l'isolation thermique du fait de leur très faible conductivité thermique. Il est ainsi connu d'utiliser des aérogels organiques ou inorganiques en tant que matériau cœur dans des panneaux isolants sous vide.
Néanmoins, les aérogels sous forme monolithique sont rigides et relativement fragile. Ainsi, ces aérogels peuvent ne pas convenir pour des utilisations où une flexibilité et une certaine résistance est nécessaire.
Afin de conférer ces caractéristiques de résistance et de flexibilité, il est ainsi connu de fabriquer des aérogels composites flexibles, composés d'un aérogel organique ou inorganique au sein d'un renfort textile.
Cependant les aérogels utilisés dans l'art antérieur sont des aérogels à fort coût de production et difficiles à fabriquer car ils nécessitent une étape de séchage par C02 supercritique qui est longue et coûteuse.
Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un aérogel composite flexible à faible cout de revient et dont la conductivité thermique est comprise entre 1 et 40 mW.m^.K1. La présente invention concerne un aerogel organique composite flexible comportant :
un renfort textile,
un aerogel organique placé au sein ddit renfort textile, ledit aérogel organique étant à base d'une résine issue au moins en partie de polyhydroxybenzène(s) R et de formaldéhyde(s) F,
ledit aérogel organique étant un gel polymérique organique comprenant au moins un polyélectrolyte canonique hydrosoluble,
ou ledit aérogel organique étant un pyrolysat dudit gel sous forme d'un monolithe de carbone poreux comprenant le produit de la pyrolyse dudit au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P,
ledit aérogel organique présentant une conductivité thermique spécifique comprise entre 10 et 40 mW.m^.K1 à la pression atmosphérique.
Selon un aspect de l'invention, ledit au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P est un polymère organique choisi dans le groupe constitué par les sels d'ammonium quaternaire, le poly(chlorure de vinylpyridinium), la poly(éthylène imine), la poly(vinyl pyridine), le poly(chlorhydrate d'allylamine), le poly(chlorure de triméthylammonium éthylméthacrylate), le poly(acrylamide-co-chlorure de diméthylammonium) et leurs mélanges.
Selon un autre aspect de l'invention, ledit au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P est un sel comportant des unités issues d'un ammonium quaternaire choisi parmi les poly(halogénure de diallyldiméthylammonium) et est de préférence le poly(chlorure de diallyldiméthylammonium) ou le poly(bromure de diallyldiméthylammonium) . Selon un autre aspect de l'invention, l'aérogel organique comprend le produit d'une réaction de polymérisation dans un solvant aqueux W des polyhydroxybenzène(s) R et formaldéhyde(s) F, en présence du au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P dissous dans ledit solvant aqueux et d'un catalyseur.
Selon un autre aspect de l'invention, ledit produit de la réaction de polymérisation comprend ledit au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P selon une fraction massique comprise entre 0,2 % et 2 %.
Selon un autre aspect de l'invention, ledit produit de la réaction de polymérisation comprend ledit au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P selon un ratio massique P/(R+F) par rapport auxdits polyhydroxybenzène(s) R et formaldéhyde(s) F, qui est compris entre 2 % et 10 96.
Selon un autre aspect de l'invention, ledit produit de la réaction de polymérisation comprend ledit au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P selon un ratio massique P/(R+F+W) par rapport auxdits polyhydroxybenzène(s) R, formaldéhyde(s) F et solvant aqueux W, qui est compris entre 0,3 % et 2 %.
Selon un autre aspect de l'invention, l'aérogel organique présente : - une surface spécifique comprise entre 400 m2/g et 1200 m2/g, et/ou
un volume poreux compris entre 0,1 cm3/g et 3 cm3/g, et/ou un diamètre moyen de pores compris entre 3 nm et 30 nm, et/ou
- une densité comprise entre 0,01 et 0,4. Selon un autre aspect de l'invention, lorsque l'aérogel organique est un gel polymérique organique comprenant au moins un polyelectrolyte cationique hydrosoluble P, le renfort textile est réalisé au moyen de fibres ou filaments organiques ayant un taux de reprise en humidité supérieur ou égal à 5% et ayant une bonne affinité chimique pour ledit aérogel organique.
Selon un autre aspect de l'invention, les fibres ou filaments organiques du renfort textile 5 sont choisis parmi les matériaux suivant :
- fibre méta-aramide,
- fibre polyacrylonitrile oxydé,
- fibre polyamide imide,
- fibre phenolique,
- fibre polybenzimidazole,
fibre polysulfonamide.
Selon un autre aspect de l'invention, lorsque l'aérogel organique est un pyrolysat sous forme d'un monolithe de carbone poreux comprenant le produit de la pyrolyse dudit au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P, le renfort textile est réalisé au moyen de fibres ou filaments inorganiques résistant à la température de pyrolyse.
Selon un autre aspect de l'invention, les fibres ou filaments inorganiques du renfort textile 5 sont choisis parmi les matériaux suivant :
- fibre de verre,
- fibre de basalte,
- fibre céramique,
- fibre de silice, fibre carbure de silicium.
Selon un autre aspect de l'invention, le renfort textile est un textile non tissé.
Selon un autre aspect de l'invention, le renfort textile est un textile tissé ou tricoté.
Selon un autre aspect de l'invention, le renfort textile (5) est un textile en trois dimensions.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'un aérogel organique composite flexible comportant les étapes suivantes :
a) une polymérisation dans un solvant aqueux W de polyhydroxybenzène(s) R et formaldéhyde(s) F, en présence d'au moins un polyélectrolyte cationique P dissous dans ledit solvant aqueux W et d'un catalyseur, au sein d'un renfort textile, b) une gélification de la solution obtenue en a) au sein du renfort textile pour l'obtention d'un gel,
c) un séchage du renfort textile imbibé du gel obtenu en b).
Selon un aspect du procédé selon l'invention, ce dernier comporte comporte une étape supplémentaire de pyrolyse du gel séché obtenu en c) pour l'obtention d'un carbone poreux.
Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, l'étape a) est réalisée en utilisant ledit au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P : selon une fraction massique dans la composition comprise entre 0,2 % et 2 %, et/ou
selon un ratio massique P/(R+F) par rapport auxdits polyhydroxybenzène(s) R et formaldéhyde(s) F, compris entre 2 % et 10 %, et/ou
selon un ratio massique P/(R+F+W) par rapport auxdits polyhydroxybenzène(s) R, formaldéhyde(s) F et solvant aqueux W, compris entre 0,3 % et 2 %.
Selon un autre aspect du procédé selon l'invention,
l'étape a) est réalisée à température ambiante, en dissolvant le(s)dit(s) polyhydroxybenzène(s) R et ledit au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P dans ledit solvant aqueux W, de préférence constitué d'eau, puis en ajoutant à la dissolution obtenue le(s)dit(s) formaldéhyde(s) F et ledit catalyseur acide ou basique, avant de verser la solution obtenue sur le renfort textile, et que
l'étape b) est réalisée par cuisson dans un four dudit renfort textile imbibé.
Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, l'étape c) est réalisée par un séchage à l'air, par exemple dans une étuve, pour l'obtention dudit gel polymérique organique présentant :
une surface spécifique comprise entre 400 m2/g et 1200 m2/g, et/ou
un volume poreux compris entre 0,1 cm3/g et 3 cm3/g, et/ou un diamètre moyen de pores compris entre 3 nm et 30 nm, et/ou
une densité comprise entre 0,01 et 0,4. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 montre une représentation schématique en vue de profil en coupe d'un aérogel organique composite flexible,
- la figure 2 montre une photo en vue de profil d'un renfort textile trois dimensions. Les éléments identiques sur les différentes figures, portent les mêmes références.
Comme illustré à la figure 1, l'aérogel organique composite flexible 1 comporte notamment un renfort textile 5 et un aérogel organique 3 au sein du dit renfort textile 5.
Ledit aérogel organique 3 peut notamment être un gel polymérique organique ou un pyrolysat dudit gel sous forme d'un monolithe de carbone poreux super isolant thermique (i.e. de conductivité thermique inférieure ou égale à 40 mW.m^.K"1).
Cet aérogel organique 3 est obtenue par le fait que la Demanderesse vient de découvrir d'une manière surprenante que l'ajout en phase aqueuse, à des précurseurs d'une résine de type polyhydroxybenzène et de formaldéhyde, d'une famille d'additifs particulière constituée d'un polyélectrolyte cationique hydrosoluble, permet d'obtenir un gel ou son pyrolysat qui présente à la fois une haute surface spécifique, une très basse densité et un volume poreux élevé, en pouvant se passer d'un séchage par échange de solvant et par fluide supercritique. A cet effet, l'aérogel organique 3 est à base d'une résine issue au moins en partie de polyhydroxybenzène(s) R et de formaldéhyde(s) F, est tel qu'il comprend au moins un polyelectrolyte cationique hydrosoluble P.
On notera que cet aérogel incorporant ce polyelectrolyte cationique peut être avantageusement obtenue en utilisant un séchage en étuve bien plus simple à mettre en œuvre et pénalisant moins le coût de production du gel que le séchage par CO2 supercritique. En effet, la Demanderesse a découvert que cet additif permet de conserver la forte porosité du gel obtenu suite à ce séchage en étuve et de lui conférer une très faible densité alliée à une surface spécifique et un volume poreux élevés.
Par « gel », on entend de manière connue le mélange d'une matière colloïdale et d'un liquide, qui se forme spontanément ou sous l'action d'un catalyseur par la floculation et la coagulation d'une solution colloïdale.
Par « polymère hydrosoluble », on entend un polymère qui peut être solubilisé dans l'eau sans adjonction d'additifs (de tensioactifs notamment), à la différence d'un polymère hydrodispersable qui est susceptible de former une dispersion lorsqu'il est mélangé à de l'eau.
L'aérogel organique 3 peut également comprendre le produit d'une réaction de polymérisation dans un solvant aqueux W desdits polyhydroxybenzène(s) R et formaldéhyde(s) F, en présence dudit au moins un polyélectrolyte cationique P dissous dans ce solvant et d'un catalyseur acide ou basique.
Avantageusement, ledit produit de la réaction de polymérisation peut comprendre : - ledit au moins un polyélectrolyte cationique P selon une fraction massique très réduite qui est comprise entre 0,2 % et 2 % et de préférence entre 0,3 % et 1 %, et/ou
- ledit au moins un polyélectrolyte cationique P selon un ratio massique P/(R+F) par rapport auxdits polyhydroxybenzène(s) R et formaldéhyde(s) F, qui est compris entre 2 % et 10 % et de préférence entre 3 % et 7 %, et/ou
- ledit au moins un polyélectrolyte cationique P selon un ratio massique P/(R+F+W) par rapport auxdits polyhydroxybenzène(s) R, formaldéhyde(s) F et solvant aqueux W, qui est compris entre 0,3 % et 2 % et de préférence entre 0,4 % et 1,5 %.
Ledit au moins un polyélectrolyte peut être tout polyélectrolyte cationique totalement soluble dans l'eau et de force ionique faible.
De préférence, il s'agit d'un polymère organique choisi dans le groupe constitué par les sels d'ammonium quaternaire, le poly(chlorure de vinylpyridinium), la poly(éthylène imine), la poly(vinyl pyridine), le poly(chlorhydrate d'allylamine), le poly(chlorure de triméthylammonium éthylméthacrylate), le poly(acrylamide-co-chlorure de diméthylammonium) et leurs mélanges.
A titre encore plus préférentiel, ledit au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble est un sel comportant des unités issues d'un ammonium quaternaire choisi parmi les poly(halogénure de diallyldiméthylammonium) et est de préférence le poly(chlorure de diallyldiméthylammonium) ou le poly(bromure de diallyldiméthylammonium).
Parmi les polymères précurseurs de ladite résine qui sont utilisables dans la présente invention, on peut citer les polymères résultant de la polycondensation d'au moins un monomère du type polyhydroxybenzène et d'au moins un monomère formaldéhyde. Cette réaction de polymérisation peut impliquer plus de deux monomères distincts, les monomères additionnels étant du type polyhydroxybenzène ou non. Les polyhydroxybenzènes utilisables sont préférentiellement des di- ou des tri- hydroxybenzènes, et avantageusement le résorcinol (1,3-di hydroxybenzène) ou le mélange du résorcinol avec un autre composé choisi parmi le catéchol, l'hydroquinone, le phloroglucinol.
On peut par exemple utiliser les polyhydroxybenzène(s) R et formaldéhyde(s) F suivant un rapport molaire R/F compris entre 0.2 et 1. L'aérogel organique 3 peut avantageusement présenter une surface spécifique comprise entre 400 m2/g et 1200 m2/g, et/ou un volume poreux compris entre 0,1 cm3/g et 3 cm3/g, et/ou un diamètre moyen de pores compris entre 3 nm et 30 nm, et/ou une densité comprise entre 0,01 et 0,4.
Avantageusement, l'aérogel organique 3 peut présenter une conductivité thermique comprise entre 10 mW.m^.K 1 et 40 mW.m 1!1 et par exemple comprise entre 12 et 35 mW.m^.K 1 à la pression atmosphérique. Le renfort textile 5 peut, quant à elle, être un textile non tissé ou être un textile tissé ou tricoté et préférentiellement un textile trois dimensions non tissé, tissé ou tricoté comme par exemple un tissu ou tricot trois dimensions, comme représenté sur les figures 1 et 2.
Par textile trois dimensions, on entend un textile qui présente une troisième dimension par rapport aux deux autres dimensions planaires usuelles. Ce textile peut être réalisé par tissage, tricotage (chaîne ou trame), couturage, tressage ou encore par une combinaison de ces techniques. L'utilisation de tels renforts textiles 5 apporte le caractère flexible à l'aérogel organique composite flexible 1.
Le choix du matériau dans lequel est réalisé le renfort textile 5 est fonction des conditions d'utilisation de l'aérogel organique composite flexible 1 et de la nature de l'aérogel organique 3.
En effet, dans le cas ou l'aérogel organique 3 au sein du renfort textile 5 est un gel polymérique organique comme décrit si dessus, il sera préférentiellement utilisé à des températures inférieures ou égales à 200 C. Ainsi, le renfort textile 5 peut être réalisé au moyen de fibres ou filaments organiques ayant un taux de reprise en humidité supérieur ou égal à 5% (déterminé dans les conditions de la norme ISO 3344). Le fait que ces fibres ou filaments aient une forte reprise en humidité permet une mouillabilité (et donc une imprégnation) importante de la solution sur le renfort textile. De plus, les fibres ou filaments organiques sont préférentiellement choisie pour avoir une bonne affinité chimique pour le gel polymérique organique (polyhydroxybenzène(s) R et de formaldéhyde(s) F) ainsi une réaction chimique a lieu entre une faible partie des réactifs R et F lors de la gélification. Ce phénomène permet d'avoir une adhésion importante entre le renfort textile 5 et l'aérogel 3 final et ainsi limite la perte de gel par poudrage lors d'une flexion.
Les fibres ou filaments organiques du renfort textile 5 peuvent ainsi être choisis parmi les matériaux suivant :
- fibre méta-aramide,
- fibre polyacrylonitrile oxydé,
- fibre polyamide imide,
- fibre phenolique,
- fibre polybenzimidazole, - fibre polysulfonamide.
Dans le cas ou l'aérogel organique 3 au sein du renfort textile 5 est un pyrolysat du gel sous forme d'un monolithe de carbone poreux comme décrit si dessus, il sera préférentiellement utilisé à des températures inférieures ou égales à 400 C. Néanmoins, le renfort textile 5 doit être réalisé au moyen de fibres ou filaments inorganiques résistant à la température de pyrolyse, qui est ici de l'ordre de 800 C. Les fibres ou filaments inorganiques du renfort textile 5 peuvent ainsi être choisis parmi les matériaux suivant :
- fibre de verre,
- fibre de basalte,
- fibre céramique (par exemple alumine, Aluminosilicate, borosilicaluminate),
- fibre de silice,
- fibre carbure de silicium.
Selon un mode de réalisation préféré, le renfort textile 5 est un textile trois dimensions non tissé, tissé ou tricoté comme par exemple un tissu ou tricot trois dimensions comme illustré sur la figure 2. L'intérêt de ce type de textile et de fournir un textile d'une certaine épaisseur qui possède des propriétés mécaniques supérieures à un simple textile non tissé aiguilleté à matière équivalente et qui permet d'obtenir un aérogel organique composite flexible et manipulable avec peu de pertes d'aérogel par poudrage.
Cela permet tout particulièrement dans le cas de fibres ou filaments inorganiques, d'éviter une perte trop marquée en poudrage malgré la faible mouillabilité des fibres ou filaments. Le textile trois dimensions sert alors « d'enveloppe » à l'aérogel organique. Essai réalisé entre un renfort textile 5 non tissé et un tricot 3D
Non tissé Airtech: Airweave® UHT 800
Non tissé aiguilleté fabriqué à partir de fibres de verre.
- Poids au m2 mesuré : 636.3 g/m2
- épaisseur 5 mm
Densité : 127.26 kg/m3 Tricot 3D « chaîne » fabriqué à partir de fibres de verre.
- Poids au m2 mesuré : 1059 g/m2
- épaisseur 5 mm
- Densité : 211.84 kg/m3
Essai de traction sur Tricot 3D/Non tissé :
Figure imgf000016_0001
Comparativement, on note de meilleures propriétés de déformation et de résistance avec le tricot 3D par rapport au non tissé du fait que le tricot 3D a une meilleur élasticité dans son le sens de ses rangées du fait qu'il est constitué de mailles. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'un aérogel organique composite flexible 1 comprenant les étapes suivante :
a) une polymérisation dans un solvant aqueux W de polyhydroxybenzène(s) R et formaldéhyde(s) F, en présence d'au moins un polyélectrolyte cationique P dissous dans ledit solvant aqueux W et d'un catalyseur, au sein d'un renfort textile 5,
b) une gélification de la solution obtenue en a) au sein du renfort textile 5 pour l'obtention d'un gel,
c) un séchage du renfort textile 5 imbibée du gel obtenu en b).
L'on obtient alors un aérogel organique composite flexible 1 dont l'aérogel organique 3 est sous forme d'un gel polymérique organique. La préparation de l'aérogel organique composite flexible 1 peut également comporter une étape supplémentaire d) de pyrolyse du gel séché obtenu en c) pour l'obtention d'un carbone poreux.
L'on obtient alors un aérogel organique composite flexible 1 dont l'aérogel organique 3 est sous forme d'un carbone poreux.
Avantageusement et comme indiqué ci-dessus, l'on peut mettre en œuvre l'étape a) en utilisant ledit au moins un polyélectrolyte P selon une fraction massique dans la composition comprise entre 0,2 % et 2 %, et/ou selon un ratio massique P/(R+F) compris entre 2 % et 10 %, et/ou selon un ratio massique P/(R+F+W) compris entre 0,3 % et 2 %.
Egalement avantageusement, l'on peut mettre en œuvre :
- l'étape a) à température ambiante, en dissolvant le(s)dit(s) polyhydroxybenzène(s) R et ledit au moins un polyélectrolyte cationique P dans ledit solvant aqueux, de préférence constitué d'eau, puis en ajoutant à la dissolution obtenue le(s)dit(s) formaldéhyde(s) F et ledit catalyseur qui peut être acide ou basique, avant de verser la solution obtenue sur un renfort textile comme décrit plus haut, puis
- l'étape b) par cuisson dans un four dudit renfort textile imbibé. A titre de catalyseur utilisable à l'étape a), on peut par exemple citer des catalyseurs acides tels que des solutions aqueuses d'acide chlorhydrique, sulfurique, nitrique, acétique, phosphorique, trifluoroacétique, trifluorométhanesulfonique, perchlorique, oxalique, toluène suif onique, dichloroacétique, formique, ou bien des catalyseurs basiques tels que le carbonate de sodium, l'hydrogénocarbonate de sodium, le carbonate de potassium, le carbonate d'ammonium, le carbonate de lithium, l'ammoniaque, l'hydroxyde de potassium et l'hydroxyde de sodium.
On peut par exemple utiliser à l'étape a) un rapport massique R/W entre polyhydroxybenzène(s) et eau compris entre 0,001 et 0,3.
De préférence, on met en œuvre l'étape c) par un séchage à l'air par exemple dans une étuve, sans échange de solvant ni séchage par fluide supercritique, pour l'obtention dudit gel polymérique organique qui présente (suivant les conditions de synthèse et notamment le pH) une surface spécifique comprise entre 400 m2/g et 1200 m2/g, et/ou un volume poreux compris entre 0,1 cm3/g et 3 cm3/g, et/ou un diamètre moyen de pores compris entre 3 nm et 30 nm, et/ou une densité comprise entre 0,01 et 0,4.
On notera que ce procédé de préparation en phase aqueuse selon l'invention permet ainsi d'obtenir des structures poreuses contrôlées qui varient en fonction des conditions de synthèse. Il est ainsi possible d'obtenir une structure de faible densité uniquement nanoporeuse (i.e. avec un diamètre de pores inférieur à 50 nm), ou bien avec une coexistence entre des nano- et des macropores (i.e. avec un diamètre de pores supérieur à 50 nm).
D'autres caractéristiques, avantages et détails ressortiront à la lecture de la description suivante de plusieurs exemples de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et non limitatif.
Exemples de préparation de l'aérogel organique 3
Les exemples qui suivent illustrent la préparation de deux gels organiques « témoin » GO et GO', de cinq gels organiques selon l'invention Gl à G5 et des carbones poreux correspondants « témoin » C0, C0' et selon l'invention Cl à C5, avec pour réactifs de départ :
le résorcinol (R) de chez Acros Organics®, pur à 98 %,
le formaldéhyde (F) de chez Acros Organics®, pur à 37 %,
- un catalyseur (C) constitué d'acide chlorhydrique pour les gels Gl à G4 et de carbonate de sodium pour le gel G5, et
le poly(chlorure de diallyldiméthylammonium) (P), pur à 35 % (en solution dans l'eau W), pour les gels Gl à G5. On a préparé ces gels GO, GO' et Gl à G5 comme suit :
On a dans un premier temps dissous dans un récipient contenant de l'eau le résorcinol R, et le polyélectrolyte P (à l'exception des gels GO et GO'). Puis après totale dissolution, on a ajouté le formaldéhyde F. On a ajusté au pH approprié la solution polymérique obtenue avec le catalyseur C, étant précisé que l'on a réalisé l'ensemble de ces opérations à température ambiante (à environ 22° C). On a dans un second temps transvasé la solution obtenue dans des moules en Téflon®, que l'on a ensuite placés dans un four à 90° C pendant 24 h pour effectuer la gélification.
On a ensuite procédé au séchage du gel :
- en enceinte humide à 85° C avec un taux d'humidité de 90 % pendant 17 heures, pour obtenir les gels GO', G2, G4 et G5, ou
- par CO2 supercritique après échange de solvant en bain d'acide trifluoroacétique pendant 3 jours puis en bain d'éthanol absolu pendant 4 jours, pour obtenir les aérogels GO, Gl et G3.
On a enfin pyrolysé sous azote les gels organiques GO, GO' et Gl à
G5 à une température de 800° C, pour l'obtention des carbones poreux C0, C0' et Cl à C5.
Dans le tableau 1 ci-après : - R/F est le rapport molaire entre résorcinol et formaldéhyde,
R/W est le rapport massique entre résorcinol et eau,
P désigne la fraction massique de polyélectrolyte,
P/(R+F) est le rapport massique entre le polyélectrolyte et les précurseurs résorcinol-formaldéhyde, - P/(R+F+W) est le rapport massique entre le polyélectrolyte et les précurseurs résorcinol-formaldéhyde additionnés de l'eau, et
CO2 se désigne un séchage utilisant du CO2 supercritique, par opposition au séchage en étuve utilisable selon l'invention. On a mesuré la conductivité thermique des gels G0, G2, G4 (voir tableau 2) et des carbones poreux C0, C2, C4 (voir tableau 3) à 22° C avec un conductivimètre de Neotim® selon la technique du fil chaud, et l'on a mesuré les propriétés mécaniques en compression trois points et en traction du gel G4 et du carbone poreux correspondant C4 en comparaison de celles d'un aérogel de silice « témoin » GO" (voir tableau 4) avec un banc de traction/compression MTS selon la norme ASTM C165-07.
On a mesuré (tableau 2) pour chaque carbone poreux C0, C0' et Cl à C5 les surfaces spécifiques, les volumes poreux et les diamètres moyens de pores, au moyen de l'appareil TRISTAR® 3020 de Micromeritics.
Tableau 1 :
Quantités de GO G0' Gl G2 G3 G4 G5 réactifs/procé
dé
R/F 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
R/W 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,20
P 0 0 0,4 % 0,4 % 0,4 % 0,4 %
P/(R+F) 0 0 0,0626 0,062 0,0640 0,064 0,037
6 0 9
P/(R+F+W) 0 0 0,0044 0,004 0,0070 0,007 0,012
4 0 7 pH 3 3 3 3 1 1 6,13
Méthode de CO2 se étuve CO2 se étuve CO2 se étuve étuve séchage Tableau 2 :
Figure imgf000022_0001
Tableau 3 :
Figure imgf000022_0002
La comparaison des carbones poreux « témoin » C0 et C0' avec ceux de l'invention Cl à C5 montre clairement que l'ajout du polyélectrolyte cationique P permet de maintenir, pour une faible densité obtenue, une structure nanometrique même avec un séchage en étuve (voir les valeurs de surface spécifique, de volume poreux et de diamètre moyen de pores des carbones poreux C2, C4, C5 qui sont du même ordre que celles de C0), alors que sans ce polyélectrolyte l'utilisation d'un séchage par C02 supercritique est nécessaire pour conserver cette nanostructure du carbone poreux C0.
Dans ces conditions, les densités des gels Gl à G5 et des carbones Cl à C5 nanostructurés selon l'invention sont toujours inférieures ou égales à 0,4. En ajustant le pH à 1, ces résultats montrent également qu'il est possible d'obtenir un matériau (voir les gels G3 et G4 et les carbones C3 et C4 de l'invention) avec des densités beaucoup plus faibles (inférieures ou égales à 0,06).
Enfin, les résultats obtenus pour le gel G5 et le carbone correspondant C5 de l'invention montrent que la synthèse peut également être réalisée en milieu moins acide et même légèrement basique (pH > 6).
Tableau 4 :
Structure du gel Aérogel de Gel Carbone
silice* G0" poreux C4
ou du carbone G4
Densité 0,1* 0,04 0,06
Module de 55* 800 1050
compression (MPa) Résistance rupture 4* 25 20
(MPa)
* selon MA Aegerter, et al. "Aerogel Handbook" Advanced in sol gel derived materials and technologies, chap 22. Ce tableau 4 montre que les gels et carbone poreux selon l'invention présentent des propriétés mécaniques très nettement améliorées par rapport à celles d'un aérogel de silice connu.
Ainsi, on voit bien que l'aérogel organique composite flexible 1 selon l'invention permet, du fait que l'aérogel organique 3, placé au sein du renfort textile 5, est un aérogel particulier, conductivité thermique faible tout en étant flexible et résistant et ce pour un coût de productions raisonnable du fait que l'aérogel organique particulier ne nécessite pas d'étape de séchage supercritique.

Claims

Revendications
1. Aérogel organique composite flexible (1) comportant :
un renfort textile (5),
- un aérogel organique (3) placé au sein dudit renfort textile
(3),
caractérisé en ce que ledit aérogel organique (3) est à base d'une résine issue au moins en partie de polyhydroxybenzène(s) R et de formaldéhyde(s) F,
ledit aérogel organique (3) étant un gel polymérique organique comprenant au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble, ou ledit aérogel organique (3) étant un pyrolysat dudit gel sous forme d'un monolithe de carbone poreux comprenant le produit de la pyrolyse dudit au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P,
ledit aérogel organique (3) présentant une conductivité thermique spécifique comprise entre 10 et 40 mW.m^.K 1 à la pression atmosphérique.
2. Aérogel organique composite flexible (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P est un polymère organique choisi dans le groupe constitué par les sels d'ammonium quaternaire, le poly(chlorure de vinylpyridinium), la poly(éthylène imine), la poly(vinyl pyridine), le poly(chlorhydrate d'allylamine), le poly(chlorure de triméthylammonium éthylméthacrylate), le poly(acrylamide-co-chlorure de diméthylammonium) et leurs mélanges.
3. Aérogel organique composite flexible (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P est un sel comportant des unités issues d'un ammonium quaternaire choisi parmi les poly(halogénure de diallyldiméthylammonium) et est de préférence le poly(chlorure de diallyldiméthylammonium) ou le poly(bromure de diallyldiméthylammonium) .
4. Aérogel organique composite flexible (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'aérogel organique (3) comprend le produit d'une réaction de polymérisation dans un solvant aqueux W des polyhydroxybenzène(s) R et formaldéhyde(s) F, en présence du au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P dissous dans ledit solvant aqueux et d'un catalyseur.
5. Aérogel organique composite flexible (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit produit de la réaction de polymérisation comprend ledit au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P selon une fraction massique comprise entre 0,2 % et 2 %.
6. Aérogel organique composite flexible (1) selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que ledit produit de la réaction de polymérisation comprend ledit au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P selon un ratio massique P/(R+F) par rapport auxdits polyhydroxybenzène(s) R et formaldéhyde(s) F, qui est compris entre 2 % et 10 96.
7. Aérogel organique composite flexible (1) selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que ledit produit de la réaction de polymérisation comprend ledit au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P selon un ratio massique P/(R+F+W) par rapport auxdits polyhydroxybenzène(s) R, formaldéhyde(s) F et solvant aqueux W, qui est compris entre 0,3 % et 2 %.
8. Aérogel organique composite flexible (1) selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'aérogel organique (3) présente :
- une surface spécifique comprise entre 400 m2/g et 1200 m2/g, et/ou
un volume poreux compris entre 0,1 cm3/g et 3 cm3/g, et/ou un diamètre moyen de pores compris entre 3 nm et 30 nm, et/ou
- une densité comprise entre 0,01 et 0,4.
9. Aérogel organique composite flexible (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lorsque l'aérogel organique (3) est un gel polymérique organique comprenant au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P, le renfort textile (5) est réalisé au moyen de fibres organiques ayant un taux de reprise en humidité supérieur ou égal à 5% et ayant une bonne affinité chimique pour ledit aérogel organique (3).
10. Aérogel organique composite flexible (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les fibres ou filaments organiques du renfort textile (5) sont choisis parmi les matériaux suivant :
- fibre méta-aramide,
- fibre polyacrylonitrile oxydé,
- fibre polyamide imide,
- fibre phenolique,
- fibre polybenzimidazole,
- fibre polysulfonamide.
11. Aérogel organique composite flexible (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, lorsque l'aérogel organique (3) est un pyrolysat sous forme d'un monolithe de carbone poreux comprenant le produit de la pyrolyse dudit au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P, le renfort textile (5) est réalisé au moyen de fibres inorganiques résistant à la température de pyrolyse.
12. Aérogel organique composite flexible (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les fibres ou filaments inorganiques du renfort textile 5 sont choisis parmi les matériaux suivant :
- fibre de verre,
- fibre de basalte,
- fibre céramique,
- fibre de silice,
- fibre carbure de silicium.
13. Aérogel organique composite flexible (1) selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le matrice textile (5) est un textile non tissé.
14. Aérogel organique composite flexible (1) selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le renfort textile (5) est un textile tissé.
15. Aérogel organique composite flexible (1) selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que le renfort textile (5) est un textile en trois dimensions.
16. Procédé de fabrication d'un aérogel organique composite flexible (1) caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
a) une polymérisation dans un solvant aqueux W de polyhydroxybenzène(s) R et formaldéhyde(s) F, en présence d'au moins un polyélectrolyte cationique P dissous dans ledit solvant aqueux W et d'un catalyseur, au sein d'un renfort textile (5), b) une gélification de la solution obtenue en a) au sein du renfort textile (5) pour l'obtention d'un gel,
c) un séchage du renfort textile (5) imbibé du gel obtenu en b).
17. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire de pyrolyse du gel séché obtenu en c) pour l'obtention d'un carbone poreux.
18. Procédé de préparation selon l'une des revendications 16 ou 17, caractérisé en ce que l'étape a) est réalisée en utilisant ledit au moins un polyélectrolyte cationique hydrosoluble P :
selon une fraction massique dans la composition comprise entre 0,2 % et 2 %, et/ou
selon un ratio massique P/(R+F) par rapport auxdits polyhydroxybenzène(s) R et formaldéhyde(s) F, compris entre 2 % et 10 96, et/ou
selon un ratio massique P/(R+F+W) par rapport auxdits polyhydroxybenzène(s) R, formaldéhyde(s) F et solvant aqueux W, compris entre 0,3 % et 2 %.
19. Procédé de préparation selon l'une des revendications 16 à 18, caractérisé en ce que :
l'étape a) est réalisée à température ambiante, en dissolvant le(s)dit(s) polyhydroxybenzène(s) R et ledit au moins un polyelectrolyte cationique hydrosoluble P dans ledit solvant aqueux W, de préférence constitué d'eau, puis en ajoutant à la dissolution obtenue le(s)dit(s) formaldéhyde(s) F et ledit catalyseur acide ou basique, avant de verser la solution obtenue sur le renfort textile (5), et que
l'étape b) est réalisée par cuisson dans un four dudit renfort textile (5) imbibé.
20. Procédé de préparation selon une des revendications 16 à 19, caractérisé en ce que l'étape c) est réalisée par un séchage à l'air, par exemple dans une étuve, pour l'obtention dudit gel polymérique organique présentant :
une surface spécifique comprise entre 400 m2/g et 1200 m2/g, et/ou
- un volume poreux compris entre 0,1 cm3/g et 3 cm3/g, et/ou un diamètre moyen de pores compris entre 3 nm et 30 nm, et/ou
une densité comprise entre 0,01 et 0,4.
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