[发明专利]二氧化硅气凝胶的制备方法和由其制备的二氧化硅气凝胶

说明书

本发明涉及一种二氧化硅气凝胶的制备方法和由其制备的二氧化硅气凝胶。更具体地，使用第一水玻璃溶液形成第一二氧化硅湿凝胶，然后另外添加第二水玻璃溶液，以形成与充当基本骨架的第一二氧化硅湿凝胶有机结合的第二二氧化硅湿凝胶，从而形成具有提高的物理性能的二氧化硅气凝胶，以提高在常压干燥中的抗收缩性，以及分别控制第一水玻璃溶液和第二水玻璃溶液中二氧化硅的浓度，由此提供制备二氧化硅气凝胶的方法，通过该方法制备具有特定的振实密度和可控密度的二氧化硅气凝胶，而且还提供一种由该方法制备的二氧化硅气凝胶。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年9月12日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0117521的权益，该申请的公开内容通过引用全部并入本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种密度可控的二氧化硅气凝胶的制备方法和由其制备的二氧化硅气凝胶。

背景技术

气凝胶是孔隙率为约90％至99.9％并且孔径在1nm至100nm的范围内的超多孔、高比表面积(≥500m²/g)的材料，并且是超轻量、超绝热、超低介电常数等方面优异的材料。因此，已经积极地进行对气凝胶材料的开发的研究以及对其作为透明绝缘材料、环境友好的高温绝缘材料、用于高度集成器件的超低介电薄膜、催化剂和催化剂载体、用于超级电容器的电极和用于海水脱盐的电极材料的实际用途的研究。

气凝胶的最大优点是，气凝胶具有表现出0.300W/m·K以下的热导率的超绝缘性，该热导率比诸如常规泡沫聚苯乙烯的有机绝缘材料的热导率更低，并且可以解决火灾情况下的火焰易损性和有毒气体的产生，这是有机绝缘材料的致命弱点。

通常，气凝胶通过如下方式制备：由诸如水玻璃和烷氧基硅烷系列(TEOS、TMOS、MTMS等)的二氧化硅前体制备水凝胶，并且在不破坏微观结构的情况下除去水凝胶内部的液体组分。二氧化硅气凝胶的常规形式可以分为三种类型，即，粉末、颗粒和整料，并且二氧化硅气凝胶通常以粉末的形式制备。

同时，当二氧化硅气凝胶吸收水分时，凝胶结构的特性和物理性能劣化。因此，为了在工业中容易地使用二氧化硅气凝胶，需要能够永久性地防止吸收空气中的水分的方法。因此，已经提出通过使二氧化硅气凝胶的表面疏水化来制备具有永久疏水性的二氧化硅气凝胶的方法。

因此，二氧化硅气凝胶通常通过进行溶胶形成、水凝胶形成、老化、溶剂置换、表面改性和干燥的溶胶-凝胶方法来制备。然而，溶胶-凝胶方法需要非常复杂的工艺并且需要大量的成本和时间，从而使二氧化硅气凝胶的生产率和经济效率劣化。因此，需要开发一种通过更简单的工艺制备具有更好的物理性能的二氧化硅气凝胶的新方法。

另外，当使用常压干燥技术来确保价格竞争力时，由于高的毛细作用力，孔结构收缩。因此，难以预测最终制备的二氧化硅气凝胶的振实密度，并且也难以根据期望的特定振实密度制备二氧化硅气凝胶。因此，必须开发一种密度可控的二氧化硅气凝胶的制备方法。

[现有技术文献]

[专利文献1]

韩国专利申请公开No.10-2015-0093123(于2015年08月17日公开)

发明内容

技术问题

本发明的一个方面提供一种密度可控的二氧化硅气凝胶的制备方法，其中，所述制备方法由于简单的制备过程而提供优异的生产率和经济效率，并且能够形成具有提高的机械性能的二氧化硅气凝胶以提高常压干燥过程中的抗收缩性，从而形成低密度二氧化硅气凝胶，并且还能够控制第一水玻璃溶液和第二水玻璃溶液中二氧化硅的浓度，从而制备具有特定振实密度的二氧化硅气凝胶。

本发明的另一方面提供一种通过上述制备方法制备的密度可控的二氧化硅气凝胶。