用于二氧化硅湿凝胶毡的超临界干燥方法与流程

相关申请的交叉引用本申请要求于2018年12月13日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.2018-0160982的权益，该申请的公开内容通过引用全部并入本说明书中。本发明涉及一种用于二氧化硅湿凝胶毡的超临界干燥方法和一种包括该方法的二氧化硅气凝胶毡的生产方法，所述超临界干燥方法能够提高干燥效率。

背景技术：

1、气凝胶是一种由纳米粒子组成的高度多孔材料，并且具有高孔隙率、比表面积和低热导率，因此作为高效的隔热材料、隔音材料等受到关注。然而，由于气凝胶因其多孔结构而具有非常低的机械强度，因此开发了一种通过浸渍纤维毡使气凝胶结合到纤维毡上的气凝胶复合材料，纤维毡例如无机纤维或有机纤维二者都是常规的隔热纤维。

2、其中，二氧化硅气凝胶是一种具有高孔隙率、比表面积和低热导率的高度多孔材料，因此其在各种领域中，例如在隔热材料、催化剂、吸音材料、半导体电路的层间绝缘材料等中的应用是可预料的。尽管由于其复杂的制造工艺和低机械强度，二氧化硅的商品化速度非常缓慢，但是对二氧化硅气凝胶的稳定研究已经导致早期应用产品的发布，其包括绝缘材料市场的市场扩张正在逐步增加。由于二氧化硅气凝胶因其多孔结构而具有非常低的机械强度，因此二氧化硅气凝胶通常与基底结合并以气凝胶毡或气凝胶片的形式商品化。

3、例如，使用二氧化硅气凝胶的二氧化硅气凝胶毡通过二氧化硅溶胶制备工艺、二氧化硅溶胶胶凝工艺、二氧化硅溶胶老化工艺、二氧化硅溶胶表面改性工艺和二氧化硅溶胶干燥工艺来制备。

4、干燥工艺是制造二氧化硅气凝胶毡的一个步骤，并且可以通过在保持二氧化硅气凝胶毡的孔结构的同时除去溶剂的干燥工艺进行。干燥工艺可以通过环境干燥工艺或超临界干燥工艺来进行。

5、环境干燥工艺不需要高压反应条件和超临界干燥专用的高压设备，因此其工艺简单且经济。然而，由于水或有机溶剂在高温下蒸发，因此与超临界干燥相比，环境干燥存在的问题在于由于凝胶内部的孔结构发生明显的破坏，使隔热性能急剧下降。此外，在不使用具有低表面张力的有机溶剂置换而直接进行干燥时，上述问题进一步恶化。

6、为了保持气凝胶的孔隙率并防止干燥过程中收缩，使用超临界状态的二氧化碳的超临界干燥工艺可以使用。超临界干燥是通过将超临界状态的二氧化碳引入高压反应器中，提取已经进行过胶凝的毡制品中的溶剂来进行干燥。由于超临界干燥方法保持了气凝胶的三维结构，因此可以生产具有优异隔热性能的制品。

7、同时，为了进一步提高超临界干燥工艺的干燥效率，已经尝试提高二氧化碳的扩散速率以便促进溶剂和二氧化碳的置换。在一个实例中，已经研究了在超临界干燥工艺中通过施加脉冲来提高二氧化碳扩散率的技术。然而，这种技术需要开发单独的设备或装置，因此仍然需要开发一种以更简单的方式提高干燥效率的方法。

8、[现有技术文献]

9、[专利文献]

10、[专利文献1]jp 2013-067521 a

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明的一个方面是在气凝胶毡的超临界干燥步骤中减少二氧化碳的使用量并提高干燥效率。具体地，在超临界干燥步骤中，通过以交替的方式向两个超临界提取器中重复供应和停止供应二氧化碳，提供一种使用少量二氧化碳以最大化的干燥效率用于二氧化硅湿凝胶毡的超临界干燥方法。

3、本发明的另一方面是提供一种使用用于二氧化硅湿凝胶毡的超临界干燥方法生产二氧化硅气凝胶毡的方法。

4、本发明的又一方面是通过所述生产方法生产的二氧化硅气凝胶毡，所述二氧化硅气凝胶毡具有优异的材料性能，并且其内端具有低的热导率和斥水性。

5、技术方案

6、根据本发明的一个方面，提供一种使用第一超临界提取器和第二超临界提取器用于二氧化硅湿凝胶毡的超临界干燥方法，该方法包括：将二氧化硅湿凝胶毡放置在第一超临界提取器和第二超临界提取器的每一个中，(a)向第一超临界提取器中供应二氧化碳且不向第二超临界提取器中供应二氧化碳，以及(b)不向第一超临界提取器中供应二氧化碳且向第二超临界提取器中供应二氧化碳，其中步骤(a)和步骤(b)交替进行，每个步骤至少两次。

7、根据本发明的另一方面，提供一种二氧化硅气凝胶毡的生产方法，该方法包括制备二氧化硅溶胶，将二氧化硅溶胶浸渍在毡基材中，然后使浸渍的二氧化硅溶胶进行胶凝，使通过胶凝反应形成的二氧化硅湿凝胶毡进行表面改性，以及使二氧化硅湿凝胶毡进行超临界干燥，其中超临界干燥步骤通过上述的超临界干燥方法进行。

8、根据本发明的又一方面，提供一种二氧化硅气凝胶毡，该二氧化硅气凝胶毡在毡卷绕的状态下在室温(25℃)下内端和外端之间的热导率的差为1.0mw/mk以下，其中毡的内端和外端指在松开卷绕的毡的状态下基于纵向方向将毡分成三个部分的情况下的两端的部分。

9、有益效果

10、根据本发明的超临界干燥方法，由于在没有额外设备投资和能源投入的情况下减少了二氧化碳的使用量，因此提高了超临界干燥步骤的效率，因此可以以更经济的方式干燥二氧化硅湿凝胶毡。

11、此外，当使用超临界干燥方法生产二氧化硅气凝胶毡时，具有可以生产具有均匀和优异的物理性能的气凝胶毡的优点。

技术特征：

1.一种二氧化硅气凝胶毡，该二氧化硅气凝胶毡在毡卷绕的状态下在室温(25℃)下内端和外端之间的热导率的差为1.0mw/mk以下，

2.根据权利要求1所述的二氧化硅气凝胶毡，其中，在室温(25℃)下所述二氧化硅气凝胶毡的内端的热导率为13mw/mk至20mw/mk。

3.根据权利要求1所述的二氧化硅气凝胶毡，其中，通过下面的等式2计算的所述二氧化硅气凝胶毡的斥水性为5％以下：

技术总结本发明涉及一种用于二氧化硅湿凝胶毡的超临界干燥方法和一种包括所述方法的二氧化硅气凝胶毡的生产方法，所述超临界干燥方法能够提高干燥效率。根据本发明的超临界干燥方法，由于在没有额外设备投资和能源投入的情况下减少了二氧化碳的使用量，提高了超临界干燥步骤的效率，因此可以以更经济的方式干燥二氧化硅湿凝胶毡。技术研发人员：吴景实,白世元,金美利受保护的技术使用者：株式会社LG化学技术研发日：技术公布日：2024/5/29