改良的疏水性气凝胶材料制造技术

本发明专利技术是提供一种改良的疏水性气凝胶材料，其耐用且易于处理，其在水环境中具有良好性能，且其亦具有良好的燃烧及自热性质。本发明专利技术亦提供一种制备气凝胶组成物的方法，此气凝胶组成物耐用且易于处理，其在水环境中具有良好性能，且其亦具有良好的燃烧及自热性质。本发明专利技术进一步提供一种改良气凝胶组成物的疏水性，吸水率，燃烧热，或热分解温度开端的方法。或热分解温度开端的方法。或热分解温度开端的方法。

【技术实现步骤摘要】
改良的疏水性气凝胶材料
[0001]本专利技术是中国专利申请号为201580053603.0，专利技术名称为“改良的疏水性气凝胶材料”，国际申请日为2015年10月2日的进入中国的PCT专利申请的分案申请。
[0002]相关申请案的交叉参考
[0003]本申请主张2014年10月3日提交的美国临时申请案第62/059,555号；2015年2月20日提交的美国临时申请案62/118,864号；及2015年9月25日提交的美国临时申请案第62/232,945号的优先权；所述申请案的内容以引用的方式并入本文中，以任何术语的定义于本申请的控制中。

技术介绍

[0004]低密度气凝胶材料广泛地被视为是可采用的最佳固体绝缘体。气凝胶作为绝缘体主要是因为使传导性(低结构密度导致穿过固体骨架的能量转移的弯路)，对流(大的孔体积及非常小的孔尺寸导致最小对流)，以及辐射(IR吸收或散射掺杂剂可轻易地分散遍及气凝胶基质)达到最小。气凝胶可使用于广大的应用范围，包含：加热和冷却绝缘，隔音，介电质，航空，能量贮存和生产，以及过滤。再者，气凝胶材料显示许多其他令人关注的声学，光学，机械，及化学性质，使其可大量地使用于各种绝缘及非绝缘应用。

技术实现思路

[0005]在一总体方面，本专利技术可提供一种气凝胶组成物，其耐用且易于处理，其在水环境中具有良好性能，且其亦具有良好的燃烧及自热性质。在某些实施例中，本专利技术提供一种气凝胶组成物，其是一种可挠曲，有弹性，且自支撑的强化气凝胶组成物，其在水环境中具有良好性能，且其亦具有良好的燃烧及自热性质。
[0006]在另一总体方面，本专利技术可提供一种包括二氧化硅为主的骨架的气凝胶组成物，其具有下述性质：a)0.60g/cm3或更小的密度；b)50mW/m
*
K或更小的导热率；以及c)40wt％或更小的吸水率在某些实施例中，本专利技术的气凝胶组成物具有717cal/g或更小的燃烧热。在某些实施例中，本专利技术的气凝胶组成物具有300℃至700℃之间的疏水性有机材料的热分解温度发端。在某些实施例中，本专利技术的气凝胶组成物具有0.50g/cm3或更小，0.40g/cm3或更小，0.30g/cm3或更小，0.25g/cm3或更小，或者0.20g/cm3或更小的密度。在某些实施例中，本专利技术的气凝胶组成物具有45mW/M
*
K或更小，40mW/M
*
K或更小，35mW/M
*
K或更小，30mW/M
*
K或更小，25mW/M
*
K或更小，20mW/M
*
K或更小的导热率，或者5mW/M
*
K至50mW/M
*
K之间的导热率。在某些实施例中，本专利技术的气凝胶组成物具有35wt％或更小，30wt％或更小，25wt％或更小，20wt％或更小，15wt％或更小，或者10wt％或更小的吸水率。在某些实施例中，本专利技术的气凝胶组成物具有650cal/g或更小，600cal/g或更小，550cal/g或更小，500cal/g或更小，450cal/g或更小，400cal/g或更小的燃烧热，或者150cal/g至717cal/g之间的燃烧热。在某些实施例中，本专利技术的气凝胶组成物具有400℃或更高，450℃或更高，475℃或更高，500℃或更高，525℃或更高，550℃或更高，575℃或更高，600℃或更高的疏水性有机材料的热分解温度发端，或者400℃至700℃之间的疏水性有机材料的热分解温度发端。在优选实施例
中，本专利技术的气凝胶组成物具有下述性质：a)0.40g/cm3或更小的密度；b)40mW/M
*
K或更小的导热率；c)40wt％或更小的吸水率；以及d)140cal/g至600cal/g之间的燃烧热。在某些实施例中，本专利技术的气凝胶组成物具有525℃至700℃的热分解温度发端。在某些实施例中，本专利技术的气凝胶组成物具有约0.01至0.5之间的T1‑2：T3二氧化硅物种之比值以及/或约0.1至1.5之间的Q2‑3：Q4二氧化硅物种之比值。在某些实施例中，本专利技术的气凝胶组成物为强化气凝胶组成物，纤维强化气凝胶组成物，或气凝胶毛毯组成物。在某些实施例中，本专利技术的气凝胶组成物具有约1wt％至约30wt％之间，约1wt％至约25wt％之间，约1wt％至约20wt％之间，约1wt％至约15wt％之间，约1wt％至约10wt％之间，或约1wt％至约5wt％之间的疏水性有机含量。
[0007]在另一总体方面，本专利技术可提供一种制备气凝胶组成物的方法，包括：a)提供包括二氧化硅凝胶前驱物材料，溶剂，及任选的触媒的前驱物溶液；b)使前驱物溶液中的二氧化硅凝胶前驱物材料转变成凝胶材料或组成物；c)自凝胶材料或组成物萃取至少一部份溶剂以获得气凝胶材料或组成物；d)通过下述一者或两者将至少一种疏水性结合硅并入气凝胶材料或组成物中：i)在前驱物溶液中包含至少一种具有至少一种疏水性基团的二氧化硅凝胶前驱物材料，或ii)使前驱物溶液，凝胶组成物，或气凝胶组成物曝露于疏水化剂；以及e)使气凝胶材料或组成物在高于300℃的温度曝露于减氧氛围。在某些实施例中，本专利技术的方法包括将所述气凝胶组成物在300℃至650℃之间的温度曝露于减氧氛围历时约30秒至约200分钟以获得经处理的气凝胶材料或组成物。在某些实施例中，本专利技术的方法包括通过在前驱物溶液中的二氧化硅凝胶前驱物材料转变成凝胶组成物之前或期间使强化材料与前驱物溶液组合而将强化材料并入气凝胶组成物中。在优选实施例中，强化材料包括纤维强化材料的连续板片。在某些实施例中，本专利技术的方法包括气凝胶组成物的热处理的温度曝露限于低于850℃的温度。在某些实施例中，本专利技术的方法使前驱物溶液中的至少一种凝胶前驱物转变成凝胶材料的总时间在30小时或更短时间的内。在某些实施例中，本专利技术的方法包括减氧氛围包括0.1体积％至5体积％氧气。在某些实施例中，本专利技术的方法包括将至少一种疏水性结合硅并入气凝胶材料或组成物中的步骤提供约1wt％至约25wt％之间的气凝胶组成物中的疏水性有机含量。在优选实施例中，本专利技术的方法制造气凝胶组成物。在某些实施例中，本专利技术的方法制造的气凝胶材料或组成物具有下述性质：a)0.60g/cm3或更小的密度；b)50mW/m
*
K或更小的导热率；c)40wt％或更小的吸水率；d)150cal/g至717cal/g之间的燃烧热；以及e)300℃至700℃的疏水性有机材料的热分解温度发端。
[0008]在另一总体方面，本专利技术可提供一种制备气凝胶组成物的方法，包括：a)制造包括至少一种疏水性结合硅的气凝胶组成物；以及b)使气凝胶组成物在高于300℃的温度曝露于减氧氛围。在另一总体方面，本专利技术可提供一种方法，使包括至少一种疏水性结合硅的第一气凝胶组成物在高于300℃的温度曝露于减氧氛围以获得第二气凝胶组成物。在某些实施例中，本专利技术的方法包括将所述气凝胶组成物在300℃至650℃之间的温度曝露于减氧氛围历时约30秒至约200分钟以获得经处理的气凝胶材料或组成物。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强化疏水性气凝胶组成物，包括二氧化硅为主的骨架，所述二氧化硅为主的骨架包括疏水性结合硅；其中所述强化疏水性气凝胶组成物具有下述性质：i)40wt％或更小的吸水率；以及ii)小于717cal/g的燃烧热。2.如权利要求1所述的强化疏水性气凝胶组成物，其进一步包括纤维强化材料或所述纤维强化材料的板片。3.如权利要求1所述的强化疏水性气凝胶组成物，其进一步包括非纤维的强化材料。4.如权利要求1所述的强化疏水性气凝胶组成物，其进一步包括发泡体强化材料。5.如权利要求1所述的强化疏水性气凝胶组成物，其中所述强化疏水性气凝胶组成物具有250cal/g至717cal/g的燃烧热。6.如权利要求5所述的强化疏水性气凝胶组成物，其中所述强化疏水性气凝胶组成物具有460cal/g至717cal/g的燃烧热。7.如权利要求5所述的强化疏水性气凝胶组成物，其中所述强化疏水性气凝胶组成物具有600cal/g至717cal/g的燃烧热。8.如权利要求1所述的强化疏水性气凝胶组成物，其中所述强化疏水性气凝胶组成物具有40mW/M
*
K或更小的导热率。9.如权利要求8所述的强化疏水性气凝胶组成物，其中所述强化疏水性气凝胶组成物具有5mW/M
*
K至40mW/M
*
K的导热率。10.如权利要求1所述的强化疏水性气凝胶组成物，其中所述强化疏水性气凝胶组成物具有0.40g/cm3或更小的密度。11.如权利要求1所述的强化疏水性气凝胶组成物，其进一步包括疏水性有机材料。12.如权利要求11所述的强化疏水性气凝胶组成物，其中所述疏水性有机材料具有300℃至700℃的热分解发端。13.如权利要求11所述的强化疏水性气凝胶组成物，其中所述疏水性有机材料具有350℃至700℃的热分解发端。14.如权利要求11所述的强化疏水性气凝胶组成物，其中所述疏水性有机材料具有450℃至700℃的热分解发端。15.如权利要求11所述的强化疏水性气凝胶组成物，其中所述疏水性有机材料具有515℃至700℃的热分解发端。16.如权利要求11所述的强化疏水性气凝胶组成物，其中所述强化疏水性气凝胶组成物中的所述疏水性有机材料的含量为2wt％至15wt％。17.如权利要求1所述的强化疏水性气凝胶组成物，其中所述强化疏水性气凝胶组成物具有使用
29
...

【专利技术属性】
技术研发人员：O，
申请(专利权)人：斯攀气凝胶公司，
类型：发明
国别省市：