[發明專利]氣凝膠氈的制備方法和由其制備的氣凝膠氈

有效

• 申請號: 202010078849.6
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN111501335B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 金美利;吳景實;李悌均;金永勛
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: D06M11/79
• 分類號: D06M11/79;D06M15/643;C01B33/158
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 王楠楠;李靜

本發明涉及一種在高溫下具有優異的疏水性的氣凝膠氈的制備方法和由其制備的氣凝膠氈。本發明使用二氧化硅溶膠與疏水性氣凝膠粉末的混合物作為氣凝膠前體，從而在氣凝膠氈中包含的氣凝膠的內部結構和表面均可以實現疏水性。因此，本發明的氣凝膠氈可以實現較高的疏水性，并且從而即使在高溫應用中也可以表現出優異的疏水性保持能力。

本申請是分案申請，原申請的發明名稱為“氣凝膠氈的制備方法和由其 制備的氣凝膠氈”，申請號為201780001639.3，申請日為2017年3月8日。

技術領域

相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年03月08日提交的韓國專利申請 No.10-2016-0027784、于2016年09月26日提交的韓國專利申請 No.10-2016-0123394和于2017年03月08日提交的韓國專利申請No.10-2017-0029619、No.10-2017-0029620和No.10-2017-0029621的優先權和權益，這幾項申請的公開內容通過引用全部并入本申請中。

本發明涉及一種在高溫下表現出優異的疏水性的氣凝膠氈的制備方法和 由其制備的氣凝膠氈。

背景技術

氣凝膠是孔隙率為約90％至99.9％并且孔徑范圍為1nm至100nm的高比 表面積(≥500m²/g)的超多孔材料。由于氣凝膠是一種具有優異的超輕/超絕熱/ 超低介電性能等的材料，因此，正在積極地對氣凝膠材料進行開發并且將氣 凝膠材料用作用于高溫的透明絕熱材料、環境友好的絕熱材料的材料；用于 高度集成器件的超低介電薄膜；催化劑；催化劑載體；用于超級電容器的電 極；或者用于海水脫鹽的電極的研究。

氣凝膠的最大優點是熱導率為0.300W/m·K以下的超絕熱性能，該熱導率 比常規有機絕熱材料如泡沫聚苯乙烯的熱導率更低。此外，氣凝膠的使用可 以彌補有機絕熱材料的致命弱點，如火災發生時的火焰易損性和有毒氣體的 產生。

然而，盡管具有這樣優異的材料性能，但是由于其生產過程復雜并且其 單位生產成本高，因此，氣凝膠的應用非常有限。此外，氣凝膠的高孔隙率 導致非常低的機械強度，使得氣凝膠即使在較小的沖擊下也容易破裂。因此， 近來已經研究彌補氣凝膠本身的弱點并且使氣凝膠能夠被加工成多種形式的用于氣凝膠氈的復合材料制備技術。

氣凝膠氈指被制備成墊子或片材形式的氣凝膠復合材料，其是柔性的， 因此，它可以被彎曲、折疊或切割。因此，其潛在應用是用于管道、衣服等 的絕熱，并且也可以用于多種工業應用。作為由纖維和氣凝膠組成的復合材 料，氣凝膠氈可以實現柔韌性。纖維用于提高氣凝膠氈的柔韌性和機械強度， 氣凝膠由于其多孔性而提供絕熱性能。用于氣凝膠氈的核心復合材料制備技術通過結合兩者的特點來提高纖維和氣凝膠的優點并彌補它們的弱點。

作為與常規聚合物絕熱材料如聚苯乙烯泡沫或聚氨酯泡沫相比表現出優 異的耐熱和絕熱性能的新材料，氣凝膠氈作為在未來能夠提供節能和環境問 題的方案的先進材料而引起關注。

常規的氣凝膠氈通過將纖維與由水玻璃或醇鹽類前體得到的二氧化硅溶 膠混合并使混合物凝膠化，然后進行老化、表面改性和干燥來制備。然而， 根據常規方法制備的氣凝膠氈通常僅在其表面上進行疏水化，因此，在400℃ 以上的高溫下烘烤時趨于容易失去疏水性。隨著烘烤過程中溫度升高，氣凝膠孔內部的疏水基團如甲基或乙基經歷燃燒，導致失去疏水性。當失去疏水 性時，由于水分滲透，因而絕熱性能降低。此外，由于在滲透水的蒸發過程 中發生收縮，孔結構被破壞，從而導致絕熱性能的永久喪失。