本发明专利技术提供一种干凝胶的制造方法，其包括以下工序：凝胶调整工序，在水玻璃中添加具有水玻璃的粒径与胶体二氧化硅的粒径之间的粒径的溶胶的碱性硅酸水溶液，制成酸性而使其溶胶化，在20～90℃下缩聚而得到水凝胶；养护工序，通过在一定温度下保持一定时间而使水凝胶生长；疏水化工序，使水凝胶疏水化；和干燥工序，将疏水化的水凝胶干燥。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。特别是涉及二氧化硅。
技术介绍
广义的气凝胶是指“以空气作为分散介质的凝胶”，通过将适当的凝胶干燥来制造。其中，广义的“气凝胶”包含狭义的气凝胶、干凝胶、以及晶胶。狭义的各凝胶的叫法的不同根据干燥方法的不同而分开使用。将使用超临界干燥法制造的凝胶称为气凝胶，将在常压下干燥制造的凝胶称为干凝胶，将通过冻结干燥而制造的凝胶称为晶胶(cryogel)。根据干燥方法的不同而存在几个狭义的叫法的理由是因为，在气凝胶的制造工序中最重要的工序位于从凝胶中除去溶剂的干燥工艺中。1931年，通过S.S.Kister最初合成的由硅酸粒子构成的二氧化硅气凝胶(参照非专利文献1)虽然不含有C02、环戊烷等低热导率的发泡气体，但是具有构成空气的分子的平均自由程(mean free path) (68nm)以下的细孔直径。因此，可知二氧化娃气凝胶具有优异的隔热效果。二氧化硅气凝胶与作为通用的隔热材料的发泡聚氨酯(HJ)、发泡苯乙烯(EPS)、或真空隔热材料(VIP)不同。其隔热性能几乎见不到经年变化。进而，二氧化硅气凝胶具有400°C以上的耐热性。因此，二氧化硅气凝胶作为下一代的隔热材料受到注目。由低热导率的气体发泡而成的或EPS由于经时地发生气体泄漏而隔热性能劣化。进而，PU或EPS存在耐热性不足的问题。此外，VIP具有几mW/mK的优异的隔热性能。但是，在将芯材真空封入时从通过热熔融粘合而粘接的部分，经时地微量混入空气分子。因此，VIP的真空度降低。结果是，VIP具有经年劣化的问题或耐热性为100 °c左右这样的问题。二氧化硅气凝胶在经年劣化或耐热性方面比现有的隔热材料优异，具有15mW/mK左右的优异的热导率。然而，二氧化硅气凝胶形成几十nm级的二氧化硅粒子通过点接触连接而成的念珠那样的网络结构。因此，没什么机械强度。因此，为了克服其脆性，进行了通过将二氧化硅气凝胶与纤维、无纺布、以及树脂等的复合化来谋求强度提高的研究。通常，二氧化硅气凝胶等无机纳米多孔体通过液相反应即溶胶-凝胶法来合成。以水玻璃(硅酸钠水溶液)或四甲氧基硅烷那样的烷氧基硅烷化合物作为原料。将水或醇等液体介质与根据需要的催化剂混合使其水解。在液体介质中使凝胶原料缩聚，形成湿润凝胶(水凝胶、含有水的水玻璃)。之后，经由甲硅烷基化反应(或在其前进行溶剂置换)，最后将湿润凝胶内部的液体介质蒸发干燥。作为干燥方法，有上述的超临界干燥法、非超临界干燥法(常压干燥法、冻结干燥法)。关于无机纳米多孔体的合成，在株式会社DYNAX(参照专利文献1)、CabotCorporat1n(参照专利文献2)等中有记载。由原料合成湿润凝胶的工序称为养护(陈化，aging)。养护是用于进行使水玻璃或烷氧基硅烷化合物水解而生成的硅酸的缩聚反应，构筑二氧化硅粒子的致密的网络结构的工序。在密闭容器中进行以使液体介质或催化剂不挥发，通常在50?90°C的范围内进行。现有技术文献非专利文献非专利文献1 -Nature，127，741 (1931).专利文献专利文献1:W02007/010949 公报专利文献2:日本专利第3854645号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，在形成以水玻璃作为主原料的无机纳米多孔体的气凝胶隔热材料的制造方法中，在养护工序中为了使凝胶骨架充分地生长，需要24小时以上的长时间。因此，在工序间半成品积压，存在制造工序复杂、长期化的问题。养护时间在24小时以下时，有时凝胶壁的强度提高不充分，此外，若进行过量时间养护，则凝胶壁的强度提高中的养护的效果变得不足，有时反而损害生产率。本专利技术的目的是提供可使养护时间缩短的。用于解决问题的方法根据本专利技术，在得到酸性溶胶溶液后，通过边搅拌溶胶溶液，边添加由粒子尺寸为几nm?30nm构成的碱性的高摩尔硅酸钠水溶液，在所添加的二氧化硅粒子的周围析出二氧化娃粒子。其结果发现，到凝胶形成为止需要12小时的工序能够缩短至2小时。所得到的生成物为被称为二氧化硅纳米多孔体的二氧化硅气凝胶，其是优异的隔热材料。专利技术效果在水玻璃系多孔体的溶胶调制中，通过使用碱性的高摩尔硅酸钠水溶液，可以缩短养护时间。【附图说明】图1是说明实施方式的整体工艺的图。图2是说明实施方式的疏水化工序的图。【具体实施方式】对专利技术的一实施方式进行说明。(干凝胶)本实施方式的二氧化硅干凝胶通过以下的方法来制作。以水玻璃(硅酸钠水溶液)作为原料。将其通过离子交换树脂或电渗析法进行离子交换来脱钠而制作硅酸水溶液。在该硅酸水溶液中，加入pH调节剂兼成为二氧化硅生长的核的高摩尔硅酸钠，生成脱水缩合物。通过该制法，制作二氧化硅干凝胶。详细情况在以下另外进行说明。通过本实施方式的制造方法生成的二氧化硅干凝胶具有平均细孔为10?60nm、细孔容积为3.0?10cc/g、300?1000cm2/g的比表面积。平均细孔优选为10?55nm，更优选为20?50nm。若平均细孔小于10nm，则干凝胶的体积密度变大，结果是固体(二氧化硅粒子)的导热成分的比例增加，所以热导率的值变大。此外，若平均细孔大于55nm，则虽然干凝胶的体积密度变小而固体的热导率的成分减少，但是由于干凝胶的空隙比例增加，所以空气(氮分子)的对流的影响变强，热导率的值变大。如果平均细孔为20?50nm，则干凝胶的体积密度也接近理想，热导率的值也低。细孔容积优选为4.0?10cc/g，更优选为5.0?10cc/g。细孔容积低于4.0cc/g时，与平均细孔低于10nm时同样地由于固体导热成分的比率增加，所以热导率的值变大。细孔容积大于lOcc/g时，虽然固体的热导率的成分减少，但是由于干凝胶的空隙比例增加而对流的影响增加，所以热导率的值变大。如果细孔容积为5.0?lOcc/g，则稳定且热导率的值变低。若二氧化硅干凝胶的平均细孔及细孔容积为上述范围，则由于隔热性优异，所以作为隔热材料是合适的。为了控制二氧化硅干凝胶的平均细孔、细孔容积，通过调整作为原料的水玻璃的硅酸浓度、在溶胶化时使用的碱性硅酸水溶液的浓度、添加量、溶胶的凝胶化条件(温度、时间)、及养护条件(温度、时间)等，能够容易地控制。另外，本专利技术实施方式中的二氧化硅干凝胶的平均细孔及细孔容积的值是指通过氮吸附法测定的值。()使用图1对实施方式的二氧化硅的整体进行说明。包括以下工序:(1)将作为干凝胶的原料的水玻璃101的溶胶在水凝胶102中进行凝胶化的凝胶调整工序；(2)在凝胶化后使二氧化硅的骨架强化而制成骨架强化水凝胶103的养护工序；(3)之后，为了防止在干燥时收缩，使干凝胶表面疏水化而制成表面修饰凝胶104的疏水化工序；以及(4)最后用于除去溶剂而制成干凝胶105的干燥工序。(1)凝胶调整工序在凝胶调整工序中，在水玻璃101中，添加具有水玻璃101的粒径与胶体二氧化硅的粒径之间的粒径的溶胶的碱性硅酸水溶液，制成酸性而使其溶胶化，在20?90°C下使其缩聚而得到水凝胶102。更详细而言，通过将水玻璃101中的钠利用离子交换树脂或电渗析法除去，制成酸性，成为溶胶。制成溶胶后，添加碱作为催化剂而使其缩聚，制成水凝胶102。< 水玻璃 101〉水玻璃101为硅酸钠水溶液。水玻璃101是在H20中将Si02 (硅酸酐)与Na20 (氧化钠)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种干凝胶的制造方法，其特征在于，其包括以下工序：凝胶调整工序，在水玻璃中添加具有所述水玻璃的粒径与胶体二氧化硅的粒径之间的粒径的溶胶的碱性硅酸水溶液，制成酸性而使其溶胶化，使其在20～90℃下缩聚而得到水凝胶；养护工序，通过在一定温度下保持一定时间而使所述水凝胶生长；疏水化工序，使所述水凝胶疏水化；和干燥工序，将所述疏水化的所述水凝胶干燥。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：及川一摩，酒谷茂昭，豊田庆，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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