[发明专利]御寒、隔热的疏水性气凝胶复合胶状物的制备方法及其相关产物

说明书

本发明所涉及的疏水性气凝胶复合胶状物制备方法包含下列步骤：(S1)混合步骤；(2)水解步骤；(3)缩合步骤；(4)老化步骤；(5)高温脉冲水洗步骤；(6)干燥步骤；及(7)复合步骤。疏水性气凝胶复合胶状物为所制备的疏水性气凝胶混合无机纤维及无机胶混拌形成的高黏性胶体，其所开发的产品除了具优异御寒隔热性能外，亦具适当强度、质量轻、阻燃性佳及拨水性佳等优点。

技术领域

本发明关于一种御寒、隔热的疏水性气凝胶复合胶状物的制备方法及其相关产物，此复合胶状物兼具御寒、耐低温、隔热与拨水性质，且特别攸关一种气凝胶复合胶状物的制备方法及其相关产物，此复合胶状物可耐-200℃至300℃的高低温度区间。

背景技术

气凝胶为一种具立体网状结构的多孔材料，是具有低密度(0.003至0.2g/cm³)、高比表面积(500至2,000m²/g)与低热导率(0.02至0.036w/mK)等特性的高科技产品。因孔隙度可高达95％以上，气凝胶内部含有大量空气，故外观呈透明且具有低热传系数、低音传速率与低介电常数等，使得气凝胶具有极优异的隔热、隔音、电绝缘、高吸附与高效过滤性质。然而，实际使用时想达到上述机能，须将气凝胶均匀分散于岩棉、玻纤或碳纤等基材上形成气凝胶隔热毯。目前常见的气凝胶隔热毯有容易掉粉且于在-200℃至300℃的温度区间重复使用下，容易使水分子于接近冰点温度时渗入气凝胶隔热毯并形成冰块于毯内，因而导致铺设有气凝胶隔热毯的管路生锈或破坏隔热毯结构。另外，目前常见的气凝胶隔热毯为透过一般有机黏着剂与气凝胶粉体黏结而成，故于高于300℃温度下有机黏着剂会开始裂解并释放大量有毒气体或臭味，且气凝胶隔热毯会产生明显裂解而降低其隔热效果。上述现象均易造成气凝胶隔热毯所配置的管路腐蚀与人员或环境的伤害。由此可知，目前远洋渔业、生鲜食物运输业及低温制造相关产业界均迫切地需要隔热性质更优异并且于高温下不会导致火灾的低温隔热创新产品。

习知的气凝胶制备方法以溶胶凝胶合成为基础，主要先将硅烷氧化合物(alkoxysilane)、正硅酸甲酯、或水玻璃等前驱物与有机溶剂混合后，再加入酸触媒进行水解反应(hydrolysis)。待水解一段时间后，添加碱触媒进行缩合反应(condensation)，而缩合过程中会逐渐形成溶胶。溶胶内的分子持续键结而逐渐形成半固态的高分子凝胶。之后经一段时间熟化(aging)后，使溶胶形成结构稳定的立体网状结构。最后，先利用正丁醇、正己醇、正己烷、或环己烷等溶剂进行溶剂置换，再以超临界干燥技术将立体网状结构内的溶剂萃取干燥，而获得多孔性的干燥疏水性气凝胶粉末。

疏水性气凝胶的制备方法亦以溶胶凝胶合成为基础，主要先将烯烃基硅氧烷化合物(如：甲基三甲氧基硅烷(methyltrimethoxysilane，MTMS)或甲基三乙氧基硅烷(methyltriethoxysilane，MTES))等前驱物与有机溶剂混合后，再加入酸触媒进行水解反应。待水解一段时间后，进行缩合反应，并于缩合过程中逐渐形成凝胶。随后，以正丁醇、正己醇、正己烷、或环己烷等溶剂进行溶剂置换，待溶剂置换完成后再进行常温常压或高温常压干燥。或者，亦可由硅烷氧化合物(如：四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane，TEOS)或四甲氧基硅烷(tetramethoxysilane，TMOS))等前驱物与有机溶剂进行混合后，再加入酸触媒进行水解反应。待水解一段时间后，再添加碱触媒进行缩合反应，并于缩合过程中逐渐形成结构稳定的立体网状结构。最后，先利用正丁醇、正己醇、正己烷、或环己烷等溶剂进行溶剂置换，再以三甲基氯硅烷或疏水性硅烷等改质材料进行疏水改质，使疏水性官能基结构与立体网状结构化学键结。最后，利用常压干燥技术将气凝胶内的溶剂干燥，而获得多孔性的干气凝胶块。