[发明专利]气凝胶毡的制备方法和由其制备的气凝胶毡

说明书

本发明涉及一种在高温下具有优异的疏水性的气凝胶毡的制备方法和由其制备的气凝胶毡。本发明使用二氧化硅溶胶与疏水性气凝胶粉末的混合物作为气凝胶前体，从而在气凝胶毡中包含的气凝胶的内部结构和表面均可以实现疏水性。因此，本发明的气凝胶毡可以实现较高的疏水性，并且从而即使在高温应用中也可以表现出优异的疏水性保持能力。

本申请是分案申请，原申请的发明名称为“气凝胶毡的制备方法和由其 制备的气凝胶毡”，申请号为201780001639.3，申请日为2017年3月8日。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年03月08日提交的韩国专利申请 No.10-2016-0027784、于2016年09月26日提交的韩国专利申请 No.10-2016-0123394和于2017年03月08日提交的韩国专利申请No.10-2017-0029619、No.10-2017-0029620和No.10-2017-0029621的优先权和权益，这几项申请的公开内容通过引用全部并入本申请中。

本发明涉及一种在高温下表现出优异的疏水性的气凝胶毡的制备方法和 由其制备的气凝胶毡。

背景技术

气凝胶是孔隙率为约90％至99.9％并且孔径范围为1nm至100nm的高比 表面积(≥500m²/g)的超多孔材料。由于气凝胶是一种具有优异的超轻/超绝热/ 超低介电性能等的材料，因此，正在积极地对气凝胶材料进行开发并且将气 凝胶材料用作用于高温的透明绝热材料、环境友好的绝热材料的材料；用于 高度集成器件的超低介电薄膜；催化剂；催化剂载体；用于超级电容器的电 极；或者用于海水脱盐的电极的研究。

气凝胶的最大优点是热导率为0.300W/m·K以下的超绝热性能，该热导率 比常规有机绝热材料如泡沫聚苯乙烯的热导率更低。此外，气凝胶的使用可 以弥补有机绝热材料的致命弱点，如火灾发生时的火焰易损性和有毒气体的 产生。

然而，尽管具有这样优异的材料性能，但是由于其生产过程复杂并且其 单位生产成本高，因此，气凝胶的应用非常有限。此外，气凝胶的高孔隙率 导致非常低的机械强度，使得气凝胶即使在较小的冲击下也容易破裂。因此， 近来已经研究弥补气凝胶本身的弱点并且使气凝胶能够被加工成多种形式的用于气凝胶毡的复合材料制备技术。

气凝胶毡指被制备成垫子或片材形式的气凝胶复合材料，其是柔性的， 因此，它可以被弯曲、折叠或切割。因此，其潜在应用是用于管道、衣服等 的绝热，并且也可以用于多种工业应用。作为由纤维和气凝胶组成的复合材 料，气凝胶毡可以实现柔韧性。纤维用于提高气凝胶毡的柔韧性和机械强度， 气凝胶由于其多孔性而提供绝热性能。用于气凝胶毡的核心复合材料制备技术通过结合两者的特点来提高纤维和气凝胶的优点并弥补它们的弱点。

作为与常规聚合物绝热材料如聚苯乙烯泡沫或聚氨酯泡沫相比表现出优 异的耐热和绝热性能的新材料，气凝胶毡作为在未来能够提供节能和环境问 题的方案的先进材料而引起关注。

常规的气凝胶毡通过将纤维与由水玻璃或醇盐类前体得到的二氧化硅溶 胶混合并使混合物凝胶化，然后进行老化、表面改性和干燥来制备。然而， 根据常规方法制备的气凝胶毡通常仅在其表面上进行疏水化，因此，在400℃ 以上的高温下烘烤时趋于容易失去疏水性。随着烘烤过程中温度升高，气凝胶孔内部的疏水基团如甲基或乙基经历燃烧，导致失去疏水性。当失去疏水 性时，由于水分渗透，因而绝热性能降低。此外，由于在渗透水的蒸发过程 中发生收缩，孔结构被破坏，从而导致绝热性能的永久丧失。