Аэрогелевый композит и способ его получения - RU2017141569A
Код документа: RU2017141569A
Формула
1. Способ получения аэрогелевого композита, причем способ включает стадии, в которых:
смачивают волокнистый материал, включающий по меньшей мере одно из неорганических волокон и органических волокон;
наматывают в форме рулона смоченный волокнистый материал с разделителем или наслаивают в плоской форме смоченный волокнистый материал с разделителем;
помещают волокнистый материал в резервуар;
изготавливают гель-волокнистый композит нагнетанием прекурсора в резервуар и переходом прекурсора в гелеобразную форму при удалении остаточных воздушных пузырьков под вакуумом;
извлекают гель-волокнистый композит из резервуара и удаляют разделитель;
проводят замещение растворителя и органическое модифицирование поверхности гель-волокнистого композита; и
проводят высушивание при атмосферном давлении или сверхкритическую сушку гель-волокнистого композита с органически модифицированной поверхностью.
2. Способ по п.1, в котором неорганические волокна включают по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из стеклянных волокон, стекловаты, шлаковаты, керамической ваты, и борных волокон; и
органические волокна включают по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из нейлона, арамидных волокон, углеродных волокон, полипропиленовых волокон, полиэтиленовых волокон, сложнополиэфирных волокон, полиуретановых волокон, акриловых волокон, поливинилхлоридных ацетатных волокон, вискозных волокон, регенерированных волокон, и отходов волокна.
3. Способ по п.1, в котором смачивание выполняют с использованием по меньшей мере одного смачивающего агента, выбранного из:
(i) по меньшей мере одной кислоты, выбранной из группы, состоящей из серной кислоты, азотной кислоты, соляной кислоты, уксусной кислоты и плавиковой кислоты в диапазоне рН от 1 до 5;
(ii) по меньшей мере одного водорастворимого растворителя, выбранного из группы, состоящей из С1-С4-спирта, ацетона, этиленгликоля, простых эфиров гликоля, диметилформамида (DMF), и тетрагидрофурана (THF); и
(iii) по меньшей мере одного поверхностно-активного вещества, выбранного из группы, состоящей из натриевой соли жирной кислоты, натриевой соли алкилбензолсульфоновой кислоты, линейного алкилбензолсульфоната (LAS), полиакриламида, полиоксиэтиленалкиламина, соли диалкилдиметиламмония, соли алкилбензилметиламмония, полиоксиэтиленалкилового простого эфира, сложного эфира жирной кислоты и сорбита, диэтаноламиновой соли жирной кислоты, простого эфира акрилмоногрицерила, алкилсульфобетаина, и алкилкарбоксибетаина.
4. Способ по п.1, в котором разделитель формируют обработкой материала, который выбран из группы, состоящей из нержавеющей стали, резиновой мембраны, магниевого листа, алюминиевого листа, поливинилхлорида (PVC), полиэтилена (PE), сложного полиэфира, полипропилена (PP), полистирола (PS), нейлона, и смеси этих материалов, для обеспечения возможности проникновения и распространения в нем текучей среды.
5. Способ по п.1, в котором прекурсор представляет собой золь силиката натрия, силиката калия или силиката лития с величиной рН в диапазоне от 3 до 7, или представляет собой тетраэтоксисилан, гидролизованный в присутствии кислотного катализатора.
6. Способ по п.1, в котором органическое модифицирование поверхности выполняют с использованием смеси силана и алкоксисилана в качестве обрабатывающего агента.
7. Способ получения аэрогелевого композита, причем способ включает стадии, в которых:
формируют волокнистый материал, включающий по меньшей мере одно из неорганических волокон и органических волокон;
смачивают волокнистый материал;
помещают волокнистый материал в резервуар;
пропитывают волокнистый материал прекурсором нагнетанием прекурсора в резервуар после снижения давления в резервуаре;
изготавливают гель-волокнистый композит переходом прекурсора в гелеобразную форму;
замещают растворитель, содержащийся в геле гель-волокнистого композита, и проводят органическое модифицирование внутренней поверхности геля; и
высушивают гель-волокнистый композит.
8. Способ по п.7, в котором перед размещением смоченного волокнистого материала в резервуаре в смоченный волокнистый материал вводят разделитель, и
удаляют разделитель после изготовления гель-волокнистого композита.
9. Способ по п.8, в котором разделитель наматывают со смоченным волокнистым материалом в форме рулона.
10. Способ по п.8, в котором разделитель и смоченный волокнистый материал поочередно укладывают в штабель.
11. Способ по п.7, в котором растворитель включает воду.
12. Способ по п.11, в котором, перед пропиткой волокнистого материала прекурсором, давление в резервуаре снижают до диапазона от 0,001 Торр до 10 Торр (0,133-1333,22 Па).
13. Способ по п.7, дополнительно включающий снижение давления в резервуаре после того, как волокнистый материал пропитан прекурсором.
14. Способ по п.13, в котором, после того, как волокнистый материал пропитан прекурсором, давление в резервуаре снижают до диапазона от 0,001 Торр до 10 Торр (0,133-1333,22 Па).
15. Аэрогелевый композит, включающий:
волокнистый материал, включающий по меньшей мере одно из неорганических волокон и органических волокон; и
аэрогель, размещенный в волокнистом материале,
причем на поверхности разреза аэрогелевого композита число пор, имеющих диаметр от 10 мкм до 5 мм, на площади 1500 мм2 составляет 10 или менее.
16. Аэрогелевый композит по п.15, в котором аэрогель формируют из золя силиката натрия, силиката калия или силиката лития.
17. Аэрогелевый композит по п.16, в котором, после того, как золь силиката натрия, силиката калия или силиката лития импрегнирован в волокнистый материал под вакуумом и переведен в гелевую форму, формируют аэрогель замещением растворителя и органическим модифицированием внутренней поверхности геля.
18. Аэрогелевый композит по п.15, в котором число пор составляет 5 или менее.
19. Аэрогелевый композит по п.15, в котором число пор составляет 3 или менее.
20. Аэрогелевый композит по п.15, в котором число пор составляет 2 или менее.
Комментарии