UA129020C2 - Спосіб отримання аерогелю і отриманий ним аерогель - Google Patents

Abstract

Винахід стосується способу отримання аерогелю при підвищеному тиску, а також аерогелю, що отримується цим способом, і його застосування.

Description

Даний винахід стосується технічної галузі отримання аерогелів. Зокрема, даний винахід стосується способу отримання аерогелю золь-гель-способом.

Крім того, даний винахід стосується аерогелів, які, зокрема, отримані відповідним винаходу способом, а також їхнього застосування, зокрема, як ізоляційних матеріалів або в їхньому складі.

Крім того, даний винахід стосується пристрою для отримання аерогелів.

Нарешті, даний винахід стосується способу отримання ліогелю золь-гель-способом.

Аерогелі являють собою високопористі тверді тіла, об'єми яких на величину до 99,98 95 можуть складатися з пор. Аерогелі зазвичай мають дендритні структури з сильним розгалуженням ланцюжків частинок так, що утворюються вельми численні проміжки, зокрема, у формі відкритих пор. Ланцюжки мають численні точки контакту, так що формується стабільна губчаста структура. Розмір пор зазвичай складає величину в нанометровій ділянці, і внутрішня поверхня може складати від 1000 мг/г або більше. Аерогелі можуть складатися з різноманітних матеріалів, наприклад, таких як діоксид кремнію, синтетичний матеріал або вуглець, а також із природних органічних полімерів, наприклад, таких як альгінати, або оксиди металів.

Аерогелі внаслідок високої пористості часто використовують як ізоляційні матеріали, наприклад, для цілей теплоізоляції, або як фільтраційні матеріали. Однаково аерогелі також застосовуються як матеріали для накопичення, наприклад, рідин або газів.

Відносно аерогелів мова йде про наноструктуровані відкритопористі тверді тіла, які зазвичай отримують золь-гель-способом.

Як правило, аерогелі отримують висушуванням драглистого гелю, здебільшого конденсованої кремнієвої кислоти. Одержувані з використанням кремнієвих кислот і подібних вихідних матеріалів, таких як золі кремнієвих кислот, гідролізати силанів або силікати, аерогелі мають структурні 5іОг- одиниці та часто описуються як кремнеземні аерогелі - які також називаються кремнеземними аерогелями. Уперше синтезувати кремнеземні аерогелі вдалося Стівену Кістлеру в 1931/1932 роках.

Він розробив перший спосіб висушування гелів, але при цьому без їхньої усадки (Кізіег 5.5., Те

УЩоцгпа! ої РНузіса! Спетівзігу 1932, том Зб (випуск 1): Сопегепі ехрапаед Аегодеї5 ("Когерентні розширені аерогелі"), стор. 52-64). У розробленому Кістлером способі як вихідну речовину використовують розчинне скло, із якого в першій стадії підкисленням мінеральною кислотою отримують кремнеземний гідрогель. У наступній стадії з цього гелю вимивають іони лужного металу.

Після цього воду, що міститься в гідрогелі, повністю витісняють обміном під дією етанолу або метанолу. Потім проводять надкритичне сушіння алкогелю, що утворюється в автоклаві.

У подальші роки були розроблені додаткові способи, наприклад, такі як описані в патентному документі ОЕ 18 11 353 А. Патентний документ ЮОЕ 18 11 353 А розкриває спосіб створення кремнеземних аерогелів, причому тетраетоксисилан (ТЕО5) в метанолі або етанолі гідролізують точно дозованою кількістю води та каталізатора. При гідролізі з відщепленням спирту та води утворюється 5іОг-гель у формі алкогелю. Потім алкогель піддають надкритичному сушінню в автоклаві. Цим способом можуть бути отримані також органічні аерогелі з меламіно-формальдегідних смол і резорцино-формальдегідних смол. У технологіях надкритичного сушіння висушуваний висушуваний гель знаходиться в умовах температури та тиску, при яких щонайменше досягається критична точка використовуваного розчинника.

Недоліками подібних способів критичного сушіння, які виходять із надкритичних умов застосовуваного розчинника, є умови температури та тиску, а також періодичний режим дії. При сушінні гелів, що містять воду, наприклад, потрібні температури щонайменше 370 С їі тиск щонайменше 220 бар (22 МПа). При сушінні гелів, що містять метанол, потрібні температури щонайменше 240 "С і тиск щонайменше 81 бар (8,1 МПа).

Альтернативу цьому способу надкритичного сушіння представляє застосування стисненого діоксиду вуглецю. Спосіб сушіння надкритичним діоксидом вуглецю розкритий, наприклад, у патентному документі ЕР 171 722 А. При цьому перед надкритичним сушінням органічний розчинник витісняють рідким діоксидом вуглецю. Потім проводять надкритичне сушіння з використанням СО» при істотно менших температурах, наприклад, при критичній температурі 31,1 "С і критичному тиску 73,9 бар (7,39 МПа) діоксиду вуглецю.

Крім того, також відомі способи докритичного сушіння. У технології докритичного сушіння висушуваний гель піддають обробці в умовах температури та тиску, які складають величини нижче критичної точки використовуваного розчинника, переважно при нормальному тиску. Недоліки докритичного сушіння при нормальному тиску з підведенням тепла шляхом контакту і, відповідно, конвекції полягають у тому, що капілярні сили, що виникають, призводять до спадання гелю. Ця небезпека виникає, зокрема, у гідрогелів або ліогелів із низьким вмістом твердої речовини, наприклад, як відомо з патентного документа ОЕ 43 16 540 А.

На основі незначних витрат на обладнання й енергопостачання вже були розроблені спеціальні для кремнеземних аерогелів способи докритичного сушіння в промисловому масштабі. Однак, як правило, для цього гель повинен бути хімічно модифікований, щоб скоротити капілярні сили, що виникають при сушінні, і запобігти усадці гелю.

Одна можливість модифікування сітчастої структури кремнеземного аерогелю для сушіння при нормальних умовах полягає в силануванні 5і-ОН-груп у поверхнях пор. Силанувальними реагентами, які застосовують для цього, крім інших, є хлортриметилсилан і гексаметилдисилазан. Тим самим запобігається те, що між зближеними стінками пор під час сушіння утворюються 51-О-5і-містки. Тим самим усадка, що виникає, до відомої міри стає оборотною. У доповнення, вибором відповідного розчинника з малим поверхневим натягом, наприклад, такого як пентан, можуть бути зведені до мінімуму сили, що діють на сітчасту структуру гелю. Цей спосіб сушіння був розроблений у 1992 році авторами ЮОезрпапае та інш. (дивись Ю. М. 5тйй, К. Оезрпапае, С. .). ВгіпКег у виданні: ІзПпігакі, К.,

ЗПеррага, І., ОКада, 5., Натезакі, Т., Ниубгеспі5, В. (відповідальний редактор), Рогоиз Маїегіа5

СПористі матеріали"), том 31, Атепсап Сегатіс 5осіеїу, УМезіегмиПШе, 1993, стор. 71-80). Один варіант цього способу використаний фірмою Сабої Соорегайоп для промислового отримання гідрофобного аерогелевого грануляту. Ліогель, тобто, гель, заповнений рідиною, конкретно розчинником або водою, при цьому отримують не з алкоксиду кремнію, а гелеутворенням водного розчину силікату лужного металу ("розчинного скла").

Щоб забезпечити можливість сушіння при нормальних умовах, автори Еіпаггегийа та інш. у своєму способі досягали механічної стабілізації сітчастої структури гелю (дивись М.-А. Еіпагега, І. Е.

Еагьгоді, 5. Наеєгеїд, у виданні: Непсі, Г. Г., М/еві, 355-361). Для цього вологий гель, відповідно, ліогель, піддають дозріванню в розчині тетраалкоксисилану, наприклад, такого як ТЕО5. Під час дозрівання тетраалкоксисилан конденсується в порах гелю і заповнює їх діоксидом кремнію. Тим самим сітчаста структура стає більш стійкою, правда, це супроводжується частково втратою пористості (дивись Т. Когпргоб5і, Аегодеіе цип РВпоїоКаїаіузаїогеп аб Веїб5рієЇ Тк іппомаїїме

Вайтаїгегіайеп ("Аерогелі і фотокаталізатори як приклад новаторських будівельних матеріалів"),

Дисертація, Технічний університет, Мюнхен, 2013).

Ще один спосіб підвищення стабільності силікагелів представлений у завершеному в березні 2015 року проекті, що ЕО-фінансується Ніріп ("високоефективна ізоляція"). У результаті попереднього гідролізу та попередній конденсації ТЕО5 підвищують формальний вміст 5іОг2, і отримані гелі стають більш стабільними. Вдалося отримати аерогелі з типовими величинами питомої площі поверхні до 1000 мг/г, однак сушіння проводили в надкритичних умовах (дивись 5. МаїК, Нідп Регпогтапсе

Іпешайноп бразей оп Маповігисійге Епсарзціайоп ої Аїг ("Високоефективна ізоляція на основі наноструктурного інкапсулювання повітря"), ПЕр:/Лмимми.Піріп.ец (за станом на 23 вересня 2015 року)).

Патентний документ ЮОЕ 43 16 540 А розкриває, що аерогелі можуть бути отримані сушінням неорганічних і органічних ліогелів зі збереженням їхніх структур, для чого ліогель висушують способом діелектричного сушіння. При цьому під способом діелектричного сушіння мають на увазі спосіб, у якому підведення енергії проводиться за допомогою електромагнітних хвиль, наприклад, мікрохвильового сушіння, високочастотного сушіння і, відповідно, високочастотним випромінюванням.

При високочастотному сушінні з використанням радіохвиль використовують частоти між 1 МГц 1000

МГц, при мікрохвильовому сушінні діють частоти між 103 МГц і 109 МГц. При сушінні такого типу вибір застосовуваного гелю, розчинника та геометричної форми зразка повинен бути точно розрахований на енергію, що підводиться, щоб тим самим можна було забезпечити баланс між капілярними силами та розчинником, що випаровується всередині гелю. Однак наведені в патентному документі ОЕ 43 16 540 А інструкції досі після 1993 року не призвели до промислового застосування діелектричного сушіння. Як правило, аерогелі, утворені способами докритичного сушіння, за своїми властивостями поступаються характеристикам, що досягаються надкритичним сушінням.

Аерогелі в промисловому масштабі часто отримують згідно з Сарої-способом. Наприклад, це представлено в патентних документах ОЕ 19 648 798 А і ОЕ 69 903 913 12. Для цього застосовують розбавлене соляною кислотою натрієве розчинне скло при температурі від 60 до 80 С, причому тривалість гелеутворення, тобто, час до формування гелю, може бути встановлений на декілька хвилин. Для зміцнення та дозрівання гелю, потім гель витримують при постійній температурі від 80 до 100 "С. Тривалість дозрівання, як вказано, становить 30 хвилин. Під час процесу дозрівання або після нього проводять промивання гелю, поки промивна вода не буде містити електроліти.

На закінчення виконують силанування гідрогелю, щоб забезпечити можливість докритичного сушіння. Як силанувальний реагент використовують триметилхлорсилан. Триметилхлорсилан реагує з більшою частиною води, що є в гідрогелі, з утворенням триметилсиланолу, і далі конденсується до гексаметилдисилоксану, який відкладається в порах і частково витісняє воду.

При цьому потрібно мати на увазі, що використовуваний силанувальний реагент треба вводити в дуже великих кількостях. Так, наприклад, 100 г гідрогелю обробляють із використанням 140 мл триметилхлорсилану. Тільки при такому співвідношенні гідрогелю та триметилхлорсилану досягається часткове перетворення гідроксильних груп на кремній. Як альтернативний силанувальний реагент використовують гексаметилдисилоксан і соляну кислоту в потоці газу. При цьому відбувається часткова зворотна реакція гексаметилдисилоксану з утворенням триметилхлорсилану, який потім може реагувати з гідроксильними групами на кремній.

Якщо розглядати модульні співвідношення НС і гексаметилдисилоксану в прикладах із вказаних патентів і, відповідно, патентних заявок, то виходить, що гексаметилдисилоксан треба вводити в п'яти- шестикратному надлишку, і тільки мала частина гексаметилдисилоксану, що вводиться, може реагувати з утворенням триметилхлорсилану. Це показує важливість відкладення гексаметилдисилоксану в порах ліогелю. Тільки так може бути проведене докритичне сушіння. Саме сушіння здійснюють потім при 200 "С в потоці гарячого азоту.

У довіднику по аерогелях (М.А. Аегдепег та інш., Аегодеі5 НапабоокК, Адмапсез іп 5оІ-Се! Юегімей

Маїегіаі6 апа Тесппоіодієвз ("Успіхи в галузі утворених золь-гель-способом матеріалів і технологій"), 2011, стор. 120) детально розглядається значення молярного відношення силанувального реагенту до сітчастої 5іОг-структури. Стадія гідрофобізації з використанням великої кількості триметилхлорсилану, який є отруйним, пальним і корозійно-активним, являє собою найбільш дорогу технологічну стадію при отриманні аерогелів СабоЇї-способом.

Крім того, у способах сушіння часто виявлялося, що є важливою заміна розчинника, зокрема, полярного розчинника на менш полярний розчинник, щоб тим самим вдалося провести сушіння.

Автори З!йцбгапітапуат та інш. досліджували вплив різних розчинників на структурні зміни під час заміни розчинника та надкритичне сушіння гідрогелів на основі біополімеру (дивись Зибгайтапуат,

К., сСшгіком, Р., Оіегпіпдег, Р., Зцп, М., Зтігпома, І., сеїв ("Гелі"), 2015, том 1 (Мо 2): Оп Те Коай (о

Віороїутег Аегоде!5-ЮОеарйпуд мійї (Ше Зомепі (На шляху до біополімерних аерогелів - дії з розчинником"), стор. 291-313). У рамках дослідження були виявлені значні відмінності між різноманітними розчинниками щодо зміни геометрії пор. Геометрія пор скорочується, коли заміну розчинника проводять не в одну стадію, а в багатьох часткових стадіях. Вплив заміни розчинника на геометрію пор може бути оцінений за допомогою параметра розчинності Хансена, і тим самим сприяти вибору відповідного розчинника.

Навпаки, із досліджень Кістлера аерогелів на основі натрієвого розчинного скла відомо, що заміна розчинника з води на етанол не спричиняє істотної зміни геометрії пор. Цей результат є незалежним від того, чи проводять заміну розчинника в одну стадію або в декілька стадій із зростанням вмісту етанолу. Для прямого надкритичного сушіння 5іОг-гелів із етанолу, що практикується там, досить скорочення маси етанолу до 95 мас. 95. Навпаки, для надкритичного сушіння за допомогою СО: немає ніяких даних. Досліджені автором Зибгайтапуат біополімери вимагають скорочення маси у 93 мас. 95 для надкритичного сушіння без значного скорочення питомої площі поверхні. Для скорочення маси у 90 95 у випадку біополімерів залишаються збереженими 90 мас. 95 питомої площі поверхні.

Авторами Сшіком та інш. досліджена заміна розчинника з води на етанол під впливом стисненого

СбОг2. Використані гелі складаються з альгінату й отримані за допомогою СОг-індукованого гелеутворення. Зразки мають діаметр від 10 до 12 мм і розміщені в попередньо нагрітому автоклаві, й оточені надкритичним СО»2 (120 бар (12 МПа), 313 К). Після цього в багатьох стадіях в автоклав закачують суміші води й етанолу, і проводять заміну розчинника протягом кожних 2,5 годин на стадію, причому частку етанолу доводять до 30 мас. 95 в першій стадії, до 60 мас. 95 у другій стадії та до 90 мас. 95 у третій стадії. Потім гелі омивають із використанням 25 мас. 95 етанолу в СО», щоб повністю екстрагувати воду з пор, перш ніж висушувати гелі протягом З годин у надкритичних умовах. Хід заміни розчинника аналізують по розрахованому з густини розчинника складу. Для цього відбирають із автоклава в кожному випадку по 5 мл зразків. При вказаних умовах необхідний для даної стадії заміни розчинника час було скорочено з 12 годин до 2,5 годин.

Крім того, в результаті застосування надкритичного діоксиду вуглецю під час заміни розчинника необхідна тривалість сушіння скорочена з Є годин до З годин.

Густина гелів після заміни розчинника під дією стисненого СОг становить 0,021 г/см3, питома площа поверхні по ВЕТ (методу Брунауера-Еммета-Теллера) становить 538 мг/г, і об'єм пор згідно з

ВУС (методу Баррета-Джойнера-Халенди) становить 5,96 см3/г. Отримані аерогелі мають властивості, подібні до тих, які досягнуті внаслідок заміни розчинника у сформованих в умовах навколишнього середовища порівняльних зразків. Безпосередній вплив заміни розчинника під тиском на властивості отриманих аерогелів із наявних даних виявити не вдалося, оскільки для різних процесів використовували різні умови синтезу.

Ті ж автори проводили також заміну розчинника в біополімерах на основі альгінату з використанням стисненого СОг при температурі навколишнього середовища. При тиску 50 бар (5

МПа) і температурі навколишнього середовища виміряно прискорення масоперенесення. Зміни концентрації розчинника також кількісно оцінені за допомогою кінетичної моделі псевдо-другого порядку.

Нарівні з описаною досі вимогою щодо стабілізації гелю під час процесу сушіння, додаткову проблему при отриманні аерогелів, зокрема, кремнеземних аерогелів, складають тривалі тривалості технологічного процесу. Вони здорожують отримання аерогелів і тим самим перешкоджають використанню аерогелів у численних варіантах застосування, для яких аерогелі були придатні внаслідок профілю їхніх фізичних властивостей. Так, відповідні тривалості технологічного процесу для окремих технологічних стадій при утворенні кремнеземних аерогелів із тетраетилортосилікату (ТЕО5) складають, окремо:

- тривалості гідролізу та конденсації щонайменше 8 годин (дивись А. А. Тм/еі) Мезат, Тетрегаїиге

Іпїнмепсе оп Ше Сеїайоп Ргосез5 ої Теїгаєїпуіопозіїїсаїе ивіпд 501-Се! Теспідое ("Вплив температури на процес гелеутворення з використанням золь-гель-способу"), Ігаді дошигпаї ої бсієпсе, 2009) - тривалості дозрівання гелю складають між 6 і 72 годинами (дивись Еїіпаг:ггий, М.-А., Кіїкедеїеп,

М.В., Міївеп, Е., Мопепзеп, К., Затвзейй, ., зігисічга! ОемеІортегпі ої 5іїсадеї5 адед іп ТЕО5 ("Розвиток структури силікагелю при дозріванні в ТЕО5"), дошиптаї ої Моп-Стгуві зоїіав5, том 231, 1998, стор. 10-16) - тривалості надкритичних промивання/заміни розчинника складають близько 24 годин на цикл промивання (дивись Кегеїіп Оцагсп, Ргодикідезїанипо ап Коїоадіаіеп Аддіотегаїеп ипа Сеїеп, Сеїїегипд па Егадтепієгипуд ап апогдапізспеп о 5ійсіштайохій ("Формування продукту у вигляді колоїдних агломератів і гелів, гелеутворення та фрагментація на неорганічному діоксиді кремнію"), дисертація,

КІТ (Технологічний інститут Карлерує), 2010) - тривалість надкритичного сушіння сильно залежить від конкретної заміни розчинника та розміру зразка.

Навпаки, при отриманні кремнеземних аерогелів на основі розчину силікату натрію в умовах докритичного сушіння відмічені такі тривалості процесів: - тривалість гелеутворення: - додавання сірчаної кислоти та води до розчину силікату натрію більше 90 хвилин, 30-хвилинні тривалості гелеутворення при 8,6 Уо-овому вмісті 5іОг після додавання сірчаної кислоти (дивись

Кегтзіїп Оцагсп, Ргодикідезіайшпд ап КоїПоаіаі!єп Ададіотегаїеп па Сеїєеп, Сеїїегипа па Егадтепііегипд ап апогдапізспеп Зійсіштаїйохіїй ("Формування продукту у вигляді колоїдних агломератів і гелів, гелеутворення та фрагментація на неорганічному діоксиді кремнію"), дисертація, КІТ (Технологічний інститут Карлерує), 2010) - тривалості гелеутворення при застосуванні колоїдних розчинів кремнезему протягом 15 хвилин при значеннях рН між 5 і 6 (дивись ЕгіедегіКе Ківїіпеп та інш., Місгозігисіиге апа ТгапзтіНапсе ої 5іїїса

Се Тог Арріїсайоп аз ігапзрагепі Неаї Іпзцайоп МаїгїегіаІ5 ("Мікроструктура та коефіцієнт пропускання гелів кремнезему для застосування як прозорих теплоізоляційних матеріалів"), доигпа! 5оІ-сеї! бсіепсе

Тесппої. Том 75, стор. 602-616, 2015), - тривалості гелеутворення при застосуванні розчину силікату натрію (з 8 95-овим вмістом 5іОг) за допомогою іонообмінника близько 10 хвилин, - тривалості дозрівання гелів, - тривалості дозрівання гелів на основі силікату натрію складають близько 50 годин при 50 С (дивись Зспулешедег, Е., НуйгорпобБіс Умаїегдіаз5 Бразей Аегодеії5 мм/йпоції 5оїМепі Ехспапде ог зирегсгййса! Огуіпд (Аерогелі на основі гідрофобного розчинного скла без заміни розчинника або надкритичного сушіння")), - тривалості дозрівання гелів на основі кремнієвої кислоти складають близько 1,5 годин (дивись

Ззспутепецдет", Е., Нуагорнобіс У/агегоаіаз5 Базей Аегоде!5 мйпоці зоїмепі Ехспапде ог зирегстїййса! Огуїпа (Аерогелі на основі гідрофобного розчинного скла без заміни розчинника або надкритичного сушіння").

Звичайні тривалості технологічних процесів для отримання аерогелів із силікату натрію з докритичним сушінням, у поєднанні із заміною розчинника і гідрофобізацією, як правило, складають: - тривалості гелеутворення та дозрівання від 1 секунди до 2 годин - тривалості промивання, щоб отримати гель, що не містить натрію, невідомі. - Заміна розчинника з використанням ацетону триває близько 2 годин. - Тривалість силанування, тобто, гідрофобізації за допомогою гексаметилдисилоксану при кімнатній температурі: 5 годин, - докритичне сушіння - 17 годин при 150 "С або - 1 година в нагрітому до 200 "С потоці азоту/гексаметилдисилазану.

Тим самим тривалість самого технологічного процесу в найбільш сприятливому випадку складає щонайменше 8 годин, і це без урахування тривалості промивання, щоб отримати гель, що не містить натрію.

Явне поліпшення забезпечене розробленим у лабораторіях Еіддепоззізспеп МаїгегіаІ-ипа

Ргішипдзапеїак (ЕМРА) однореакторним способом, окремі технологічні стадії якого вимагають такої тривалості: - тривалість гелеутворення та дозрівання в результаті застосування гексаметилдисилазану (НОМ5О), аміаку, води, етанолу та ТЕО5 складає близько 2 годин. - Гідрофобізацію вологого гелю за допомогою суміші НСІ Її НОМ5О проводять протягом часу 1 години. - Тривалість надкритичного сушіння складає близько 1 години.

Тим самим загальна тривалість технологічного процесу складає між 4 і б годинами.

Але ці тривалості технологічного процесу завжди пред'являють все ще високі вимоги для отримання у великому промисловому масштабі, причому, зокрема, при гідрофобізації також доводиться діяти з великими надлишками гідрофобізуючого засобу, щоб отримати необхідний ступінь гідрофобізації для заміни розчинника.

Крім того, в рамках отримання аерогелів відомо, що гелеутворення кремнеземних аерогелів може бути ініційоване діоксидом вуглецю. Вплив на гелеутворення аерогелів на основі кремнезему описаний авторами Зтігпома ()оигпа! ої 5оІ-Сбе!| бсіепсе, том 28, стор. 175-184, 2003), і, відповідно

Хіаодопд УМи (дошигпа! Сегатісв Іпіегпайопаї, том 44, стор. 821-829, 2018). Як база дослідження для автора 5тігпома служили системи на основі тетраметилортосилікату (на основі ТМО5) з молярним складом ТМО5:Меон:нео 1:2,4:4. Вони були досліджені в діапазоні тиску від 5 до 50 бар (0,5-5 МПа).

При цьому тривалості гелеутворення можуть бути скорочені від 230 хвилин майже до менше ніж 50 хвилин. У публікації автора Хіаодопд ММи через розчин розчинного скла зі значенням рН 13 пропускають газоподібний СОг так, що гелеутворення починалося при зниженні величини рН до 9 протягом близько 35 хвилин.

Проблема, яка є спільною для всіх вищезгаданих способів отримання аерогелів, полягає в тому, що зазвичай виходять невизначені частинки без регулярної зовнішньої форми, які лише погано застосовні у вільній засипці або також для вбудування в теплоізоляційні системи. Ці нерегулярні частинки явно можуть витримувати менші механічні навантаження й утворюють гірше ущільнені кульові упаковки, ніж очікувалося б для регулярних, зокрема, сферичних частинок. На цій основі ефективність аерогелю на практиці часто виявляється поза межами розрахункових значень.

Крім того, у прототипі тим самим відсутня система отримання аерогелів, що відтворюються з явно укороченою тривалістю технологічного процесу, за допомогою якої було б можливим безперервне або квазі-безперервне отримання при скорочених витратах. Більше того, точно так само неможливе отримання в промисловому масштабі та відтворювано аерогелів із чітко визначеною геометричною структурою. Зокрема, для багатьох варіантів застосування переважні шароподібні, тобто, сферичні частинки аерогелю, оскільки вони можуть мати явно підвищену здатність витримувати механічні навантаження.

Однаково в цей час все ще неможливо цілеспрямовано отримувати частинки аерогелю із попередньо вибраними розмірами частинок.

Ї тепер задача даного винаходу полягає в усуненні пов'язаних із описаним прототипом недоліків, хоча б щонайменше в їхньому пом'якшенні.

Зокрема, задача даного винаходу бачиться в розробці способу отримання частинок аерогелів, який може бути виконаний зі значно скороченою тривалістю технологічного процесу, і переважно в безперервному або квазі-безперервному режимі.

Додаткова задача даного винаходу бачиться в тому, щоб можна було цілеспрямовано отримувати аерогелі з певними властивостями, зокрема, також із певною зовнішньою формою та певними розмірами частинок.

Більше того, додатковою задачею даного винаходу є отримання в розпорядження аерогелю, який здатний витримувати механічні навантаження і, зокрема, придатний для застосування в ізоляційних матеріалах.

Поставлена вище задача згідно із винаходом вирішена за допомогою способу згідно з пунктом 1 формули винаходу; додаткові, переважні удосконалення та варіанти виконання відповідного винаходу способу являють собою предмет відповідних їм залежних пунктів формули винаходу.

Додатковим предметом даного винаходу згідно з другим аспектом даного винаходу є аерогель згідно з пунктом 55 формули винаходу. Додаткові, переважні варіанти здійснення цього аспекту винаходу являють собою предмет відповідних їм залежних пунктів формули винаходу.

Знову ж, додатковим предметом даного винаходу згідно з третім аспектом даного винаходу є застосування аерогелю згідно з пунктом 68 формули винаходу.

Додатковий предмет даного винаходу згідно з четвертим аспектом даного винаходу являє собою застосування аерогелю згідно з пунктом 69 формули винаходу. Додаткові, переважні варіанти здійснення цього аспекту винаходу являють собою предмет відповідних їм залежних пунктів формули винаходу.

Знову ж, додатковим предметом даного винаходу - згідно з п'ятим аспектом даного винаходу - є пристрій для отримання аерогелів згідно з пунктом 7/1 формули винаходу. Додаткові, переважні удосконалення та варіанти здійснення цього аспекту винаходу являють собою предмет відповідних їм залежних пунктів формули винаходу.

Нарешті, предметом даного винаходу - згідно з шостим аспектом даного винаходу - є спосіб отримання ліогелю згідно з пунктом 74 формули винаходу.

Само собою зрозуміло, що особливості, ознаки, варіанти здійснення та варіанти виконання, а також переваги або тому подібні, які згодом - щоб уникнути непотрібних повторень - наведені тільки в одному аспекті винаходу, зрозуміло, відповідно дійсні щодо інших аспектів винаходу, без необхідності в спеціальній згадці.

Крім того, справедливо, що всі вказані згодом дані величин і, відповідно, параметрів, або тому подібні, в принципі можуть бути з'ясовані і, відповідно, визначені нормованими і, відповідно,

стандартизованими або чітко заданими способами визначення або звичними фахівцеві в цій галузі технології методами визначення.

Крім того, само собою зрозуміло, що всі процентні дані, що стосуються ваги або кількості, вибираються фахівцем таким чином, щоб у сумі становити 100 95; однак це є само собою зрозумілим.

З урахуванням вищевикладеного, далі даний винахід описаний більш детально.

Предметом даного винаходу - згідно з першим аспектом даного винаходу - тим самим є спосіб отримання кремнеземного аерогелю золь-гель-способом, причому спочатку із золю отримують ліогель, і потім ліогель перетворюють на аерогель, причому утворення ліогелю, щонайменше частково, проводять під тиском понад 30 бар (З МПа).

Тоді, як несподівано виявила заявниця, застосуванням тиску понад 30 бар (З МПа) при отриманні ліогелю із золю, зокрема, прекурсорного золю, тобто, розчину або дисперсії прекурсору, може бути майже миттєво отриманий формостабільний гель. Цим шляхом, наприклад, нагнітанням через сопло або введенням золю по краплях в автоклав можуть бути отримані частинки ліогелю і, нарешті, також частинки аерогелю, які за своєю зовнішньою формою відповідають краплям, що вводяться в автоклав.

Це означає, що у відповідному винаходу способі можуть бути отримані майже сферичні і, відповідно, циліндричні аерогелі, зокрема, кремнеземні аерогелі, які досі не були відомі такими в прототипі.

Більше того, в рамках даного винаходу тривалість виконання способу отримання кремнеземних аерогелів від гелеутворення до завершення сушіння - коли всі технологічні стадії проводять при підвищеному тиску - може бути скорочена до тривалості від 1 до 2 годин, зокрема, менше 1,5 годин.

Це являє собою значну економію часу порівняно з прототипом, і тим самим дозволяє виконувати отримання аерогелів у безперервному або, відповідно, квазі-безперервному режимі. Завдяки відповідному винаходу способу, крім тривалості технологічного процесу, внаслідок більш швидкого отримання можуть бути також істотно знижені витрати, і тим самим в умовах промислового виробництва відкриваються додаткові галузі застосування аерогелів.

Оскільки відповідним винаходу способом доступні сферичні або, відповідно, частинки аерогелю, що мають циліндричну форму, вони завдяки своїм видатним механічним властивостям і, відповідно, витривалості, а також можливості утворення більш щільних кульових упаковок чудовим чином придатні як теплоізоляційні матеріали, зокрема, у вільній засипці, але також для вбудування в системи теплоізоляції.

Завдяки майже миттєвому, тобто, негайному гелеутворенню також можна цілеспрямовано регулювати як розмір частинок, так і розподіл частинок за розміром отриманих частинок ліогелю, і тим самим також частинок аерогелю.

Під золь-гель-способом у рамках даного винаходу потрібно розуміти спосіб, у якому неметалічні неорганічні або органічні матеріали і, відповідно, неорганічні -органічні гібридні матеріали, можуть бути отримані з колоїдних дисперсій, так званих золів. У золь-гель-способі з колоїдних дисперсій, золю, агрегуванням отримують частинки в нанометровій ділянці, які потім внаслідок подальшої конденсації та агрегування утворюють гель, тобто, тривимірну сітчасту структуру, пори якої заповнені плинним середовищем, або рідиною, або газом.

У рамках даного винаходу під гелем мають на увазі формостабільну, збагачену рідинами і/або газами дисперсну систему зі щонайменше двох компонентів, які складаються щонайменше з одної твердої, диспергованої до колоїдного стану речовини з подовженими або широко розгалуженими частинками, наприклад, таких як желатин, кремнієва кислота, монтморилоніт, бентоніт, полісахариди, пектини, та інші, і плинного середовища, зокрема, газу або рідини, як дисперсійного середовища. При цьому тверда речовина є зчепленою, тобто, вона в дисперсійному середовищі утворює просторову сітчасту структуру, причому частинки пов'язані між собою побічними або основними валентностями в різних точках, так званих точках зчеплення. Якщо проміжки між частинками заповнені рідиною, то виходить ліогель. Якщо мова щодо дисперсійного середовища йде про повітря, то гель називають аерогелем. Щодо додаткових подробиць у плані поняття "гель" потрібно послатися на запис до ключового слова "Гель"? у словнику КОЕМРР СПпетіеє Гехікоп, 9-ого розширеного і знову переробленого видання, том 2, 1999, стор. 1511.

Відносно ліогелю мова йде про гель, тобто, тривимірну сітчасту структуру, пори якого заповнені рідиною. Особливими прикладами ліогелю є гідрогель, у якому рідина являє собою воду, або алкогель, у якому рідиною є спирт, зазвичай етанол. Ліогелі, які містять органічний розчинник, також називаються органогелями.

Під золем у рамках даного винаходу потрібно розуміти розчин або дисперсію дрібних частинок, тобто колоїдну дисперсію.

У рамках даного винаходу під розчином потрібно розуміти однофазну суміш, у якій речовина - розчинена речовина - присутня однорідно розподіленою у другій речовині - розчиннику. Під дисперсією в рамках даного винаходу потрібно розуміти двофазну суміш, у якій перша фаза з диспергованою речовиною, так звана дискретна фаза, присутня тонко розподіленою у другій фазі, дисперсійному середовищі або, відповідно, суцільній фазі, зокрема, однорідно розподіленій. Перехід від розчинів до дисперсії є плавним, і не завжди чітко помітним, так що, наприклад, колоїдні розчини не можуть бути однозначно віднесені ні до розчинів, ні до дисперсій. "Розчини" макромолекул із високою мірою полімеризації також не можуть бути однозначно визначені, чи є вони розчином або дисперсією. Тому в рамках даного винаходу під золем переважно потрібно розуміти розчин або високодисперсну, тобто, колоїдальну, дисперсію.

Згідно з одним переважним варіантом здійснення даного винаходу, утворення ліогелю повністю проводять при підвищеному тиску. У зв'язку з цим виявилося особливо надійно перевіреним, коли формування ліогелю виконують в автоклаві, наприклад, введенням золю в автоклав.

Відповідний винаходу спосіб, зокрема, утворення ліогелю, переважно проводять у технологічному середовищі, що знаходиться під тиском, зокрема, в стисненому газі або в речовині або суміші речовин у надкритичному стані. Як технологічне середовище використовують, зокрема, діоксид вуглецю і/або інертні гази, зокрема, азот і/або аргон, за обставинами в комбінації з додатковими газами і, відповідно, речовинами. Зокрема, тим, що добре зарекомендували себе виявилося, коли застосовують діоксид вуглецю і/або азот, при необхідності в комбінації з іншими газами і, відповідно, речовинами. Зазвичай як технологічне середовище застосовують діоксид вуглецю, суміші діоксиду вуглецю й азоту, або суміші азоту й аміаку. Під речовиною в рамках даного винаходу, зокрема, потрібно розуміти хімічну речовину, тобто, хімічну сполуку або елемент зі специфічними фізичними або хімічними властивостями.

При цьому в рамках даного винаходу отримані особливо хороші результати, коли утворення ліогелю проводять у стисненому діоксиді вуглецю, зокрема, надкритичному діоксиді вуглецю.

Застосування надкритичного діоксиду вуглецю має, зокрема, ту перевагу, що можна відмовитися від підкислення золю для ініціювання гелеутворення при отриманні кремнеземних аерогелів, і до золю також не треба додавати ніякі інші електроліти, які потім було б необхідно видаляти. Ініціювання гелеутворення зміщенням значення рН також може бути досягнуте застосуванням сумішей азоту або аргону з аміаком, причому в цьому випадку золь переважно має значення рН в кислотному діапазоні.

Що тепер стосується тиску, при якому виконують відповідний винаходу спосіб, то він, звичайно, може варіювати в широких межах. Однак виявилося надійно перевіреним, коли тиск складає більше 40 бар (4 МПа), зокрема, понад 50 бар (5 МПа), переважно більше 60 бар (6 МПа), переважно понад 70 бар (7 МПа), особливо переважно більше 74 бар (7,4 МПа).

Однаково в рамках даного винаходу може бути передбачено, що тиск регулюють на величину між ї 300 бар (3-30 МПа), зокрема, в діапазоні від 40 до 250 бар (4-25 МПа), переважно в діапазоні від до 200 бар (5-20 МПа), переважно в діапазоні від 60 до 180 бар (6-18 МПа), особливо переважно в діапазоні від 70 до 160 бар (7-16 МПа), особливо переважно в діапазоні від 74 до 150 бар (7,4-15

МПа).

Крім того, особливо хороші результати отримані, коли отримання ліогелю виконують при підвищеній температурі. У зв'язку з цим виявилося особливо надійно перевіреним, коли отримання ліогелю проводять при температурах вище 50 "С, переважно 70 "С, переважно 80 "С.

Таким же чином може бути передбачено, що отримання ліогелю проводять при температурах у діапазоні від 50 до 200 "С, зокрема, від 60 до 180 "С, переважно від 70 до 160 "С, переважно від 80 до 140 76.

При вищезгаданому тиску та температурах може бути досягнуте особливо швидке гелеутворення, завдяки чому, наприклад, можуть бути отримані майже сферичні ліогелі, які є формостабільними та зберігають свою форму навіть при подальшій обробці. Більше того, виявилося надійно перевіреним, коли перетворення ліогелю на аєерогель проводять при тиску понад 50 бар (5 МПа). Під перетворенням ліогелю на аерогель у рамках даного винаходу переважно потрібно розуміти всі загалом дії та технологічні стадії, які необхідні, щоб видалити рідкі розчинники або дисперсійні середовища з ліогелю.

Згідно з одним переважним варіантом здійснення даного винаходу, передбачено, що утворення ліогелю та перетворення ліогелю на аерогель виконують у безперервному або, відповідно, квазі- безперервному режимі.

Відповідним винаходу способом тривалості технологічного процесу, зокрема, тривалість окремих технологічних стадій, можуть бути скорочені так, що можливе безперервне або щонайменше квазі- безперервне отримання аерогелів, зокрема, кремнеземних аерогелів. При цьому отримання може бути проведене або як однореакторний спосіб, тобто, в одній реакційній посудині, зокрема, в автоклаві, або в установках, які йдуть одна за одною, зокрема, багатьох автоклавах.

У рамках даного винаходу зазвичай передбачено, що золь являє собою розчин або дисперсію прекурсору.

Під прекурсором у рамках даного винаходу потрібно розуміти речовину-попередник, із якої в результаті хімічної реакції, зокрема, наприклад, гідролізу або сольволізу, і подальшої конденсації утворюється бажана цільова сполука, зокрема, сітчаста ЗіОг-структура.

У принципі, в рамках даного винаходу як прекурсори можуть бути використані всі сполуки, які здатні утворювати з прекурсорів гель. При цьому гелеутворення може відбуватися, зокрема, при кислотних значеннях рН, нейтральному значенні рН або основному значенні рН. Особливо переважним у зв'язку з цим є, коли гелеутворення відбувається в кислотному діапазоні рН, оскільки тут спеціально при застосуванні надкритичного СОг як технологічного середовища тривалості гелеутворення надзвичайно скорочуються, і можна відмовитися від введення електролітів для гелеутворення. В альтернативному варіанті, гелеутворення також може бути проведене при лужних значеннях рН, наприклад, при використанні сумішей азоту й аміаку як технологічного середовища.

Особливо хороші результати отримані, коли вибраний прекурсор являє собою кремнієву кислоту, зокрема, колоїдну кремнієву кислоту, кремнеземні золі, силани, переважно тетраалкоксисилани, силоксани, і їхні суміші. Вищезгадані сполуки при гідролізі утворюють за обставинами органічно модифіковану сітчасту структуру діоксиду кремнію, яка чудово придатна для отримання кремнеземних аерогелів.

У зв'язку з цим особливо хороші результати отримані, коли прекурсор вибраний із кремнієвих кислот, зокрема, колоїдної кремнієвої кислоти, кремнеземних золів і тетраалкоксисиланів, переважно тетраетоксисиланів і/або тетраметоксисиланів. При цьому особливо переважно, коли прекурсор являє собою кремнієву кислоту.

У рамках даного винаходу зазвичай передбачено, що золь має щонайменше розчинник або дисперсійне середовище.

У зв'язку з цим виявилося особливо надійно перевіреним, коли розчинник або дисперсійне середовище вибрані зі спиртів, зокрема, метанолу, етанолу, ізопропанолу, простого ефіру, диметилсульфоксиду (ОМ50О), М,М-диметилформаміду (ОМЕ), ацетону, пропіленкарбонату, етилового складного ефіру оцтової кислоти, води, і їхніх сумішей.

У зв'язку з цим особливо хороші результати отримані, коли вибрані розчинник або дисперсійне середовище складаються зі спиртів, зокрема, метанолу, етанолу, ізопропанолу, води, і їхніх сумішей.

Зокрема, в рамках даного винаходу особливо переважні суміші органічного розчинника та води, зокрема, етанолу та води, оскільки, з одного боку, за допомогою води відбувається швидкий гідроліз і конденсація прекурсорної сполуки, і, з іншого боку, органічний розчинник, що міститься, сприяє видаленню розчинника або дисперсійного середовища з пор ліогелю.

Застосування органічних розчинників, таких як етанол, ацетон, диметилсульфоксид, для синтезу гелю забезпечує можливість використання гідрофобізуючого засобу, наприклад, такого як триметилсиланол, метилтриетоксисилан, дифенілсиландіол, гексаметилдисилазан, і т. д., також безпосередньо під час процесу гелеутворення.

Зокрема, для отримання кремнеземних аерогелів і, відповідно, ліогелів спочатку формують і завантажують розчини прекурсорів, переважно на основі кремнеземних золів, колоїдних кремнієвих кислот і тетраетилових складних ефірів кремнієвої кислоти. У випадку кремнеземних золів і кремнієвої кислоти мова йде про попередньо окременоване розчинне скло (полікремнієві кислоти) із різним ступенем окременіння та скороченим вмістом лужного металу. Монокремнієві кислоти, що отримуються, як правило, за допомогою іонообмінника, присутні внаслідок процесів конденсації головним чином як ди- і трикремнієві кислоти.

Навпаки, кремнеземні золі мають явно більш високий ступінь окременіння, і зазвичай мають первинні частинки з розміром між 5 і 40 мм. Порівняно з тетраетиловими складними ефірами кремнієвої кислоти (ТМО5, ТЕО5) та калієвим рідким склом, що часто застосовуються при отриманні аерогелів, використання кремнеземних золів і кремнієвих кислот створює можливість цілеспрямованого керування процесами гелеутворення та подальшого дозрівання гідрогелів. У кремнеземних золях і кремнієвих кислотах присутні наночастинки кремнієвих кислот, як правило, стабілізовані в розчинах іонними зарядами.

Можливість отримання полікремнієвих кислот із незначним вмістом води та високим вмістом розчинників надає застосування спиртових тетраетилових складних ефірів кремнієвої кислоти, які, однак, повинні бути попередньо гідролізовані, щоб забезпечити досить швидку поліконденсацію утворюваної монокремнієвої кислоти. Щоб підвищити вміст монокремнієвих кислот у розчині прекурсору, після проведеного гідролізу до тетраетилового складного ефіру кремнієвої кислоти можуть бути додані водні розчини кремнієвої кислоти, і потім ініційоване гелеутворення, щоб отримати органогель із незначним вмістом води.

Згідно з особливим і в той же час переважним варіантом здійснення даного винаходу, розчинник або дисперсійне середовище являють собою воду.

Що тепер стосується тривалостей, протягом яких утворюється ліогель, то вони, як описано раніше, є виключно короткими. У рамках даного винаходу зазвичай передбачено, що утворення ліогелю під тиском відбувається в межах часу від 0,1 до 60 секунд, зокрема, від 0,2 до 30 секунд, переважно від 0,2 до 10 секунд, переважно від 0,3 до 5 секунд, особливо переважно від 0,3 до З секунд. Тим самим у рамках даного винаходу, як вже було викладено, можливе майже миттєве, тобто, негайне гелеутворення.

Крім того, в рамках даного винаходу виявилося особливо надійно перевіреним, коли золь має значення рН, більше або дорівнює 7, зокрема, більше 7, переважно понад 8, переважно більше 8,5.

Внаслідок застосування золю зі значенням рН в основному діапазоні, як правило, запобігають передчасному гелеутворенню, і спеціально при використанні надкритичного СОг як технологічного середовища, зокрема, для створення високого тиску, відбувається швидке гелеутворення, оскільки діоксид вуглецю в присутності води реагує як кислота, і тим самим золь підкисляється при переважно підвищеній температурі та підвищеному тиску, тобто, в обставинах різкого прискорення реакції. Це призводить до негайного гелеутворення, яке дозволяє синтезувати регулярні сферичні або циліндричні частинки ліогелю.

Крім того, в рамках даного винаходу може бути передбачено, що золь має значення рН у ділянці від 7 до 14, зокрема, від 8 до 11, переважно від 8,5 до 11.

Спеціально для отримання кремнеземних аерогелів або ліогелів, поряд із гелеутворенням під дією діоксиду вуглецю як технологічного середовища, можуть бути альтернативно або додатково використані ще і додаткові можливості гелеутворення.

У разі кремнієвих кислот гелеутворення може бути ініційоване простіше всього зміщенням величини рН до нейтрального значення рН. Тривалість гелеутворення при цьому може бути відрегульована на величини в діапазоні секунд.

У рамках даного винаходу для отримання кремнеземних аерогелів і, відповідно, ліогелів переважно, щонайменше частково, вводити по краплях водні розбавлені розчини або дисперсії на основі кремнеземних золів, кремнієвих кислот або тетраалкоксисилану в автоклав зі стисненим діоксидом вуглецю. При цьому стиснений діоксид вуглецю може бути використаний для цілеспрямованого гелеутворення та безперервного формування гелю з розчину прекурсору внаслідок зміщення значення рН. Гелеутворення несподівано відбувається відразу ж при надходженні золю в автоклав, коли значення рН відрегульоване на величину більше 7, переважно між 8,5 і 11. При цьому гелеутворення протікає так швидко, що виходять формостабільні сферичні або циліндричні частинки.

Тривалість дозрівання сформованих таким чином гідро- або органогелів при кімнатній температурі складає, зокрема, величину в межах близько 30 хвилин. Підвищенням температури під час фази введення по краплях до 100 "С можна скоротити тривалість дозрівання до небагатьох хвилин.

В альтернативному варіанті може бути передбачено, що застосовують розчини прекурсорів і, відповідно, золі, зокрема, розчини кремнієвої кислоти, зі значенням рН у кислотній ділянці, та приводять у контакт із основним технологічним середовищем, наприклад, сумішшю азоту й аміаку.

Внаслідок цього рівним чином ініціюють гелеутворення зміщенням значення рн.

Крім того, золь зазвичай повинен мати відомий вміст твердих речовин, тим самим призводячи до утворення формостабільного гелю. Під вмістом твердих речовин у золі при цьому потрібно розуміти частку золю, яка залишається після видалення всієї рідинної складової частини.

У рамках даного винаходу виявилося особливо надійно перевіреним, коли золь має вміст твердих речовин щонайменше 2 мас. 95, зокрема, 2,5 мас. У5, переважно З мас. Ую6, переважно 4 мас. 95, особливо 5 мас. 95, у розрахунку на золь.

Згідно з одним переважним варіантом здійснення даного винаходу, передбачено, що золь має вміст твердих речовин у діапазоні від 2 до 30 мас. 95, зокрема, від 2,5 до 20 мас. 95, переважно від З до 15 мас. 95, переважно від 4 до 10 мас. 95, особливо переважно від 5 до 9 мас. 95, щодо золю.

При рівнях вмісту твердих речовин у вищезгаданому діапазоні можна особливо швидко отримати формостабільні ліогелі, які також мають бажаний високий вміст пор.

У рамках даного винаходу може бути передбачено, що золь містить гідрофобізуючий засіб, зокрема, силанувальний реагент. Застосування гідрофобізуючого засобу, зокрема, силанувального реагенту, в золі призводить, зокрема, до вбудування гідрофобних груп у каркас ліогелю. Це знову ж зумовлює пружність гелевої структури, яка при можливому проведенні заміни розчинника або також при сушінні стає набагато більш витривалою, ніж, наприклад, чиста 5іОг-структура.

У рамках даного винаходу є переважним, коли гідрофобізуючий засіб вибирають із органосиланів, зокрема, моноорганосиланів, діорганосиланів, триорганосиланів, силазанів, силанолів, зокрема, моноорганосиланолів, діорганосиланолів, і їхніх сумішей. Під органосиланами або органосиланолами в рамках даного винаходу потрібно розуміти силани і, відповідно, силаноли, з органічними групами, зокрема, гідрофобними органічними групами, наприклад, такими як алкіл, алкеніл або арил.

Коли в рамках даного винаходу застосовують силан як гідрофобізуючий засіб, то його хімічна природа рівним чином може варіювати в широких межах. Однак особливо хороші результати отримані, коли застосовують силан із загальною формулою

В'нБіВг ав, (І) де п-1-3, зокрема, 1 або 2, переважно 1;

В'-Сі-Сзо-алкіл, і/або Св-Сзо-арил, зокрема, С2-Сго-алкіл і/або Св-Сго-арил, переважно Сз-Сго-алкіл і/або Св-Сго-арил, переважно С4-Сі5-алкіл і/або Св-Сів-арил, особливо переважно Св5-Сі2-алкіл і/або Св-Сі2-арил, найбільш переважно С5-Сі2-алкіл;

Вг-галогенід, зокрема, хлорид, бромід і/або йодид,

ОХ з Х-водень, алкіл, арил, простий поліефір і/або похідне карбонової кислоти, зокрема, алкіл, переважно Сі-Св-алкіл, переважно Сг2-С4-алкіл.

Особливо хороші результати в рамках даного винаходу отримані, коли гідрофобізуючий засіб вибирають із органохлорсиланів, зокрема, моноорганохлорсиланів, діорганохлорсиланів, триорганохлорсиланів, метоксіорганосиланів, зокрема, триметоксіорганосиланів, диметоксидіорганосиланів, метокситриорганосиланів, етоксіорганосиланів, зокрема, триетоксіорганосиланів, діетоксидіорганосиланів, етокситриорганосиланів, гексаметилдисилазану, триметилсиланолу, дифенілсиландіолу, фенілтриетоксисилану, триметилізопропеноксисилану, і їхніх сумішей. В результаті завчасного введення гідрофобізуючого засобу, зокрема, силанувального реагенту, перед гелеутворенням можна впливати на утворювану сітчасту структуру і регулювати розміри пор, що виникають. Крім того, можна досягати підвищення пружності сітчастої структури гелю введенням моно- або біфункціонального силанувального реагенту. Обидва з них можуть бути використані для прискорення подальшої заміни розчинника в отриманому гідрогелі.

У рамках даного винаходу є переважним, коли золь вводять у формі крапель у пристрій, що знаходиться під тиском, зокрема, введенням по краплях і/або нагнітанням через сопло.

В результаті введення в формі крапель, наприклад, введенням по краплях або нагнітанням через сопло, в пристрій, що знаходиться під тиском, зокрема, в автоклав, можна синтезувати аерогелі з майже круглим поперечним перерізом. Залежно від регулювання швидкості введення по краплях і, відповідно, умов нагнітання через сопло, золю в пристрій можуть бути отримані майже сферичні і/або циліндричні частинки. При цьому сопло може бути утворене в формі щілинної фільєри або капіляра, і золь вводять у пристрій із використанням насоса, зокрема, високонапірного насоса.

Введення золю в формі крапель у пристрій, що знаходиться під тиском тим самим дозволяє отримувати майже сферичні частинки ліогелю, які також залишаються формостабільними при подальших обробках. Завдяки цьому можуть бути отримані шароподібні аерогелі, які порівняно з прототипом мають поліпшені механічні властивості, і можуть утворювати більш щільні кульові упаковки, тим самим краще придатні для теплоізоляційних матеріалів, як при вільному засипанні, такі, наприклад, при вбудуванні в теплоізоляційні системи.

Згідно з одним особливим варіантом здійснення даного винаходу, передбачено, що золь перед застосуванням тиску понад 30 бар (З МПа), зокрема, перед введенням у пристрій, що знаходиться під тиском, піддають попередньому гелеутворенню. Під попереднім гелеутворенням потрібно розуміти утворення більш великих сітчастих структур і агрегатів, причому, однак, ще без утворення повністю сформованої просторової сітчастої структури. Підданий попередньому гелеутворенню золь завжди все ще є вільно плинним і може бути введений у пристрій, наприклад, введенням по краплях і/або нагнітанням через сопло.

Як було описано раніше, ліогель переважно знаходиться в формі частинок із круглим поперечним перерізом, зокрема, в формі сферичних або циліндричних частинок.

Спосіб отримання ліогелю і потім також частинок аерогелю з круглим поперечним перерізом спеціально для кремнеземних аерогелів досі не був відомий.

У рамках даного винаходу, зокрема, регулюванням умов, при яких золь вводять у пристрій, що знаходиться під тиском, можна цілеспрямовано впливати як на розмір частинок, так і на розподіл частинок за розміром, і регулювати їх.

Як вже було викладено вище, можливі різноманітні варіанти проведення реакції, щоб забезпечити гелеутворення золю прекурсору.

Розчин прекурсору при отриманні переважно дозують у заповнений діоксидом вуглецю резервуар під високим тиском. В ідеальному випадку, дозування виконують таким чином, що утворюється ланцюжок із крапель або, відповідно, гелевий джгут. Розчин прекурсору при надходженні в резервуар під високим тиском є рідким або частково жельованим, і випробовує повне гелеутворення безпосередньо на виході внаслідок контакту з діоксидом вуглецю з утворенням вугільної кислоти та відповідної зміни величини рН. Розчинник, що міститься в утвореному гелі, наприклад, такий як вода або етанол, тоді, зокрема, під час витримування гелю в стисненому діоксиді вуглецю, розчиняється так, що може бути отримана суха частинка, аерогель.

Загалом і в цілому цілеспрямованою дестабілізацією кремнеземних золів і кремнієвих кислот, зокрема, у другій технологічній стадії, наприклад, зміщенням величини рН або доданням електроліту, можна цілеспрямовано довести розчини прекурсорів до гелеутворення. Для утворення гідрогелю можуть бути використані добавки електролітів, зміщення величини рН за допомогою кислот або основ, і денатуруючі розчинники, такі як етанол і ацетон, і тим самим підвищені швидкості гідролізу та конденсації кремнеземних золів або полікремнієвих кислот. Здатність кремнієвих кислот до поліконденсації при цьому являє собою швидкість, що визначає стадію оппри утворенні формостабільної, тривимірної сітчастої структури. Виявилося, що застосуванням етанолу й електролітів може бути досягнуте цілеспрямоване гелеутворення кремнієвої кислоти або, відповідно, кремнеземних золів. Можуть бути синтезовані органогелі зі вмістом етанолу на рівні 66 об. 95. Вони відрізняються високою швидкістю гідролізу та конденсації, а також утворенням формостабільної сітчастої структури органогелю.

Дослідження придатності розчинів прекурсорів до витікання по краплях для отримання кремнеземних аерогелів показали, що внаслідок контакту розчину прекурсору зі стисненим діоксидом вуглецю при надходженні в заповнений діоксидом вуглецю резервуар під високим тиском може бути ініційоване гелеутворення. Золь прекурсору, що складається з кремнеземного золю, розчину кремнієвої кислоти і/або складного тетраєтилового ефіру кремнієвої кислоти, на вході в резервуар під високим тиском є рідким або частково жельованим, і випробовує повне гелеутворення безпосередньо на виході. При цьому розмір крапель може бути відрегульований, зокрема, вибором величини отвору сопла та швидкості гелеутворення, і при використанні сопла з отвором 2 мм зазвичай складає величину між 0,5 і 5 мм. Вибором меншого отвору сопла може бути додатково скорочений розмір частинок гелю. Частинки, що утворилися, переважно мають шароподібну форму та зберігають форму навіть при обробці в подальших технологічних стадіях.

Для попереднього і, відповідно, часткового гелеутворення золю прекурсору можуть бути додані, зокрема, подачею двох речовин, кислоти або основи до стабілізованої в кожному випадку основою або кислотою кремнієвої кислоти, причому тривалість гелеутворення може бути відрегульована за допомогою результуючого значення рН. Однак переважна можливість складається в зміщенні величини рН за допомогою застосовуваного осушувального газу або, відповідно, технологічного середовища. У випадку стисненого СО зниження значення рН може бути виконане внаслідок утворення кремнієвих кислот, як вказано вище, тоді як підвищення величини рН, наприклад, може бути проведене застосуванням інертних газів, зокрема, азоту і/або аргону, в комбінації з аміаком.

Гелеутворення кремнієвої кислоти може бути виконане аналогічним шляхом, як раніше було описано щодо кремнієвих кислот. До гелеутворення можуть бути додатково доведені кремнеземні золі введенням добавок електролітів, наприклад, солей багатовалентних металів, і денатуруючих розчинників, таких як етанол або ацетон.

Тетраеєтилові складні ефіри кремнієвої кислоти, наприклад, такі як тетраетилортосилікат (ТЕОЗ5) і тетраметилортосилікат (ТМО5) створюють - як раніше вказано - можливість отримання органогелів із незначним вмістом води, що явно прискорює подальшу заміну розчинника. Щоб ще більше підвищити швидкості гелеутворення цих золів прекурсорів, може бути проведений попередній гідроліз алкоголяту металу, який може бути виконаний як у кислотному, так і в основному діапазоні рН, причому сприятливим є формування тривимірних сітчастих структур у кислотах.

Як каталізатори для попередньої конденсації можуть бути використані мінеральні кислоти, такі як соляна кислота. Зокрема, попередня конденсація може бути прискорена застосуванням каталізаторів, наприклад, таких як органічні кислоти, зокрема, оцтова кислота, неорганічні кислоти, такі як соляна кислота, або кислоти Льюїса, наприклад, такі як тетрабутилат титану. Попередня конденсація у разі оцтової кислоти при значенні рН від 3,5 до 4,5 і стехіометричному відношенні води до тетраетилортосилікату від 2,5 до 3,5 відбувається протягом небагатьох годин для золів прекурсорів, які можуть бути піддані гелеутворенню шляхом зміщення значення рН і додання води. У доповнення, при таких заздалегідь конденсованих розчинах і, відповідно, золях тетраетилортосилікату може бути проведене зміщення величини рН в основний діапазон, і тим самим стимульоване СО: гелеутворення, що ініціюється, аналогічне гелеутворенню кремнієвої кислоти. Крім того, задається сумісність кремнеземних золів і, зокрема, кремнієвих кислот так, що ці розчини можуть бути використані змішаними, завдяки чому явно скорочується тривалість гелеутворення.

Згідно з одним переважним варіантом здійснення даного винаходу, даний винахід стосується описаного вище способу, причому (а) у першій технологічній стадії отримують золь, зокрема, розчин або дисперсію прекурсору, і (Б) у подальшій після першої технологічної стадії (а) другій технологічній стадії золь вводять у пристрій, що знаходиться під тиском понад 30 бар (3 МПа), зокрема, вводять по краплях або нагнітають через сопло, причому отримують ліогель у формі частинок.

На цей спеціальний варіант виконання відповідного винаходу способу рівним чином можуть бути поширені всі переваги й особливості, такі як ознаки, які були вказані раніше.

Крім того, в рамках даного винаходу може бути передбачено, що після утворення ліогелю ліогель може бути залишений для дозрівання. У випадку залишення ліогелю для дозрівання є переважним, коли ліогель залишають для дозрівання протягом періоду часу від 1 хвилини до 1 години, зокрема, від 2 до 50 хвилин, переважно від З до 40 хвилин, переважно від 5 до 35 хвилин, особливо переважно від до 20 хвилин. Внаслідок дозрівання ліогелю, зокрема, зміцнюються структури гелю, так що вони в подальшому процесі сушіння стають явно більш стабільними і витривалими.

Дозрівання ліогелю переважно проводять при температурі, при якій виконують отримання ліогелю.

У зв'язку з цим переважно, коли дозрівання ліогелю виконують у діапазоні температур від 50 до 130 "С, зокрема, від 60 до 120 "С, переважно від 80 до 110 "С.

Тиск, при якому проводять процес дозрівання, може варіювати в широких межах. Однак у рамках даного винаходу особливо переважно, коли дозрівання ліогелю виконують при тиску, як при утворенні ліогелю. Зокрема, завдяки високому тиску в СОг2-атмосфері досягають явно більш швидкого гелеутворення та дозрівання ліогелю.

Тим самим у рамках даного винаходу можна скоротити тривалість дозрівання ліогелю, зокрема, гідрогелю, яке зазвичай триває щонайменше 2 години, до менше 15 хвилин.

У рамках даного винаходу може бути передбачено, що після утворення ліогелю, зокрема, по завершенню технологічної стадії (Б), проводять заміну розчинника, зокрема, в третій технологічній стадії (с). Зокрема, заміна розчинника може бути необхідною, щоб полегшити подальше сушіння ліогелю з утворенням аерогелю. Вода в процесі сушіння при підведенні теплової енергії лише насилу видаляється зі звичайно гідрофільної сітчастої структури, зокрема, сітчастої ЗіОг-структури, ліогелю.

Це справедливо також, коли ліогель був гідрофобізований.

Зокрема, щоб знизити вміст води в отриманому перед цим ліогелі, зокрема, гідро- або органогелі, перед власне стадією сушіння, може бути потрібне піддавання гелю заміні розчинника, внаслідок чого частинки покривають, наприклад, органічним розчинником.

Сформовані та переважно виконані з круглим поперечним перерізом частинки, зокрема, частинки гідрогелю, мають вміст води, який зазвичай утруднює сушіння.

Виявилося, що скорочення вмісту води у вихідному розчині кремнієвої кислоти значно підвищує швидкості сушіння залежно від органічного використовуваного розчинника.

У зв'язку з цим переважно, коли для проведення заміни розчинника ліогель приводять у контакт із рідким або газоподібним органічним розчинником.

При цьому органічний розчинник може бути введений у реакційну камеру в газоподібному стані, і потім витісняє воду, що знаходиться в порах ліогелю, або інші адсорбовані там органічні розчинники.

Однаково також можливо, що ліогель приводять у контакт із рідинним розчинником, зокрема, диспергують у ньому або покривають ним, і тим самим, наприклад, багаторазовим нанесенням покриття з розчинника і видаленням суміші з водою і/або органічним розчинником досягають практично повної заміни розчинника. Переважно розчинник, за допомогою якого проводять заміну розчинника, є розчинним в осушувальному газі, зокрема, в діоксиді вуглецю. Цим шляхом можна виконати надкритичне сушіння діоксидом вуглецю явно швидше та більш дбайливо.

У рамках даного винаходу також переважно, коли внаслідок заміни розчинника, зокрема, вміст води в ліогелі знижується до величини менше 30 мас. 956, зокрема, менше 20 мас. 9565, переважно менше 15 мас. 96, переважно менше 10 мас. 95, у розрахунку на ліогель. Зниженням вмісту, зокрема, води в ліогелі може бути виконане цілеспрямоване та дбайливе сушіння в надкритичній ділянці.

У рамках даного винаходу переважно передбачено, що заміну розчинника, зокрема, приведення ліогелю в контакт із розчинником, проводять при підвищеному тиску. Внаслідок заміни розчинника при підвищеному тиску заміна розчинника значно прискорюється, зокрема, до стисненої та газової фази, що знаходиться під тиском, можуть бути домішані лише незначні кількості, зокрема, газоподібних органічних розчинників, яких, проте, цілком достатньо, щоб витіснити воду або інші розчинники з пор ліогелю. У рамках даного винаходу, під час заміни розчинника з пристрою переважно видаляють або рідкий розчинник або, відповідно, суміш води й органічного розчинника, або забруднену водою газову фазу, щонайменше частково, виводять із реактора, і вводять у реактор новий розчинник у газоподібному стані, щоб домогтися по можливості повної заміни розчинника.

У рамках даного винаходу отримані особливо хороші результати, коли заміну розчинника, зокрема, приведення ліогелю у контакт із розчинником, проводять при тиску понад 30 бар (3 МПа), зокрема, більше 50 бар (5 МПа), переважно більше 70 бар (7 МПа), переважно понад 100 бар (10

МПа), особливо переважно більше 120 бар (12 МПа).

Однаково можливо, що заміну розчинника, зокрема, приведення ліогелю в контакт із розчинником, проводять при тиску в діапазоні від 30 до 300 бар (3-30 МПа), зокрема, від 50 до 250 бар (5-25 МПа), переважно від 70 до 200 бар (7-20 МПа), переважно від 100 до 180 бар (10-18 МПа), особливо переважно від 120 до 170 бар (12-17 МПа).

Тепер, що стосується температурного діапазону, в якому виконують заміну розчинника, то виявилося надійно перевіреним, коли заміну розчинника проводять при підвищеній температурі.

Особливо хороші результати в зв'язку з цим отримані, коли заміну розчинника, зокрема, приведення ліогелю в контакт із розчинником, проводять при температурах понад 50 "С, зокрема, вище 70 "с, переважно вище 90 "С, переважно вище 100 "С, особливо переважно вище 110 "С. Завдяки високій температурі, особливо в поєднанні з високим тиском, досягають особливо швидкої та повної заміни розчинника.

У зв'язку з цим може бути однаково передбачено, що заміну розчинника, зокрема, приведення ліогелю в контакт із розчинником, проводять при температурах у діапазоні від 50 до 180 "С, зокрема, від 70 до 160 "С, переважно від 90 до 150 "С, переважно від 100 до 140 "С, особливо переважно від 110 до 130 "С.

Тепер, що стосується органічного розчинника, то виявилося надійно перевіреним, коли розчинник вибирають із групи гідрофільних органічних розчинників, гідрофобних органічних розчинників, і їхніх сумішей. У рамках даного винаходу особливо переважно, коли органічний розчинник розчинний у діоксиді вуглецю.

Під органічним розчинником при цьому в рамках даного винаходу потрібно розуміти розчинник або дисперсійне середовище, які мають органічні групи.

Тепер, що стосується органічного розчинника, то виявилося надійно перевіреним, коли органічний розчинник вибирають із групи серед спиртів, простого ефіру, диметилсульфоксиду, М, М- диметилформаміду, С5-Св-алканів, і їхніх сумішей. Особливо хороші результати в рамках даного винаходу отримані, коли органічний розчинник вибирають із метанолу, етанолу, ізопропанолу, диметилсульфоксиду, н-пентану, н-гексану, н-гептану, циклогексану, і їхніх сумішей. Із вищезгаданими розчинниками можуть бути досягнуті не тільки заміна розчинника та просте подальше сушіння.

Розчинники також виявилися чудовими для приведення ліогелю в контакт із модифікувальними реагентами.

У рамках даного винаходу можливо, зокрема, передбачено, що органічний розчинник вводять у контакт із ліогелем спільно з гідрофобізуючим засобом, зокрема, з силанувальним реагентом. Тим самим у рамках даного винаходу, також під час заміни розчинника, можливе проведення гідрофобізації, зокрема, силанування, ліогелю, щоб тим самим згодом забезпечити можливість простого сушіння та перетворення гідрогелю на аерогель. Для досягнення особливо дійової гідрофобізації, зокрема, силанування, є сприятливим, коли на початок приведення ліогелю в контакт із органічним розчинником і гідрофобізуючим засобом, вміст води в ліогелі складає щонайменше 50 мас. ую6, зокрема, щонайменше 60 мас.95, переважно щонайменше 70 мас. 95. Цим шляхом забезпечують швидкий гідроліз і реакцію реакційноздатних груп гідрофобізуючого засобу, зокрема, силанувального реагенту.

Тепер, що стосується хімічної природи гідрофобізуючого засобу, то виявилося надійно перевіреним, коли гідрофобізуючий засіб вибирають із органосиланів, зокрема, моноорганосиланів, діорганосиланів, триорганосиланів, силазанів, силанолів, зокрема, моноорганосиланолів, діорганосиланолів, і їхніх сумішей.

Коли в рамках даного винаходу застосовують силан як гідрофобізуючий засіб, то його хімічна природа однаково може варіювати в широких межах. Однак особливо хороші результати отримані, коли застосовують силан із загальною формулою

В'нБіВг ав, (І) де п-1-3, зокрема, 1 або 2, переважно 1;

В'-С:-Сзо-алкіл, і/або Св-Сзо-арил, зокрема, С2-Сго-алкіл і/або Св-Сго-арил, переважно Сз-Сго-алкіл і/або Св-Сго-арил, переважно С4-Сі5-алкіл і/або Св-Сів-арил, особливо переважно Св5-Сі2-алкіл і/або Св-Сі2-арил, найбільш переважно С5-Сі2-алкіл;

Вг-галогенід, зокрема, хлорид, бромід і/або йодид,

ОХ з Х-водень, алкіл, арил, простий поліефір і/або похідне карбонової кислоти, зокрема, алкіл, переважно Сі-Св-алкіл, переважно Сг2-С4-алкіл.

Особливо хороші результати в зв'язку з цим отримані, коли гідрофобізуючий засіб вибирають із органохлорсиланів, зокрема, моноорганохлорсиланів, діорганохлорсиланів, триорганохлорсиланів, метоксіорганосиланів, зокрема, триметоксіорганосиланів, диметоксидіорганосиланів, метокситриорганосиланів, етоксіорганосиланів, зокрема, триетоксіорганосиланів, діетоксидіорганосиланів, етокситриорганосиланів, гексаметилдисилазану, триметилсиланолу, дифенілсиландіолу, фенілтриетоксисилану, триметилізопропеноксисилану, і їхніх сумішей.

Тим самим переважно гідрофобізуючі засоби, що використовуються під час заміни розчинника, відповідають гідрофобізуючому засобу, який застосовують також при гідрофобізації та, відповідно, силануванні, золю. У рамках даного винаходу є особливо переважним, коли не тільки вводять золь прекурсору у взаємодію з гідрофобізуючим засобом, зокрема, з силанувальним реагентом, але і після утворення ліогелю проводять додаткову гідрофобізацію.

У результаті гідрофобізації після утворення ліогелю, зокрема, в рамках заміни розчинника або як самостійної технологічної стадії, досягають гідрофобізації пор ліогелю. Під час заміни розчинника може бути проведена гідрофобізація пор, зокрема, силанування пор, із використанням додаткового гідрофобізуючого засобу, зокрема, силанувального реагенту. При цьому, зокрема, було з'ясовано, що застосуванням додаткового гідрофобізуючого засобу, наприклад, такого як гексаметилдисилазан, може бути значно прискорена заміна розчинника. Для успішного силанування залишковий вміст води в ліогелі повинен бути досить високим, переважно понад 50 мас. 95, у розрахунку на вагу ліогелю.

Значення рН розчинів або дисперсії гідрофобізуючого засобу, зокрема, силанувальних розчинів, можуть варіювати в залежності від гідрофобізуючого засобу, що використовується, зокрема, силанувального реагенту. При застосуванні триметилсиланолу, дифенілсиландіолу, гексаметилдисилазану та гексаметилдисилоксану, а також інших силанолів або речовин, що утворюють силанол, виявилися сприятливими значення рН понад 8. Як силанувальний розчин можуть бути використані органічні розчини, такі як неполярні речовини (гексан), апротонні розчинники або спиртові розчинники, наприклад, такі як метанол, етанол, ізопропанол, або тому подібні, до яких доданий вищезгаданий гідрофобізуючий засіб, зокрема, силанувальний реагент. Ліогелі можуть бути навантажені в розчин або дисперсію, що містять гідрофобізуючий засіб, або, відповідно, покриті ними, причому тривалість контакту складає час до 30 хвилин.

В альтернативному варіанті, гідрофобізуючі засоби, зокрема, силанувальні реагенти, також можуть бути введені в насичену органічним розчинником або частково насичену стиснену фазу, зокрема, в технологічне середовище, переважно СОг-фазу, причому фаза може являти собою як докритичну газову фазу, так і надкритичну фазу. Як органічний розчинник придатні як неполярні розчинники, такі як гексан, апротонні розчинники, такі як диметилсульфоксид, або спиртові розчинники, такі як етанол.

Розчинники, що використовуються, можуть поліпшувати розчинність гідрофобізуючого засобу, зокрема, силанувального реагенту, в фазі стисненого СО». При достатній розчинності гідрофобізуючого засобу, зокрема, силанувального реагенту, в технологічному середовищі, зокрема, в стисненому СО», від застосування органічних розчинників можна відмовитися.

У рамках заміни розчинника в способі переважно використовують розчинний у СОг розчинник. Тоді заміну розчинника проводять, наприклад, при тиску 80 бар (8 МПа) і температурі 120 "С. У цьому варіанті способу розчинення розчинника в СОг-фазі досить, щоб витіснити воду з пор. В альтернативному варіанті, зокрема, розміщений в автоклаві гель покривають рідким розчинником. Це виконують переважно при тиску 160 бар (16 МПа) і температурі 120 "С.

У рамках даного винаходу може бути передбачено, що заміну розчинника проводять у численних технологічних стадіях, зокрема, числом від 2 до 15, переважно від З до 10, переважно від З до 4, технологічних стадій. У зв'язку з цим може бути передбачено, що ліогель багато разів приводять у контакт із органічними розчинниками. При цьому переважно передбачено, що в кожній технологічній стадії щонайменше частину суміші розчинника та води або розчинника, що заміняється, виводять із реактора, і вводять новий органічний розчинник.

У рамках даного винаходу особливо переважно, коли заміною розчинника знижують вміст води в ліогелі до величини нижче 20 00.95, переважно нижче 15 об.95, переважно нижче 10 об.95, у розрахунку на загальний об'єм розчинника або дисперсійного середовища.

Згідно з одним переважним варіантом виконання, заміна розчинника може бути виконана з використанням розчинників, що змішуються з водою, наприклад, таких як етанол, метанол, ізопропанол і диметилсульфоксид. При цьому показано, що залишковий вміст води в сферичних частинках ліогелю переважно повинен знизитися до рівня менше 10 об. 95, перш ніж починають подальше сушіння. В альтернативному варіанті, і однаково переважно, для цієї технологічної стадії можуть бути також використані гідрофобні органічні розчинники, наприклад, такі як гексан, пентан або циклогексан, які при достатньому попередньому силануванні можуть витісняти воду з пор ліогелю.

Заміну розчинника переважно виконують у стисненому діоксиді вуглецю. При цьому розчинник вводять у реактор, зокрема, в автоклав, під тиском. Несподівано виявилося, що заміна розчинника може бути успішно проведена навіть тоді, коли розчинник приходить у контакт із частинками гелю не в рідинній формі. Навпаки, досить, коли розчинник розчиняється в стисненому СО2 і тим самим проникає в гель, і витісняє воду з пор.

Згідно з одним переважним варіантом здійснення даного винаходу, даний винахід стосується способу отримання аерогелю, як вищеописаного, причому (а) у першій технологічній стадії отримують золь, зокрема, розчин або дисперсію прекурсору, і (Б) у подальшій після першої технологічної стадії (а) другій технологічній стадії золь вводять у пристрій, що знаходиться під тиском понад 30 бар (3 МПа), зокрема, вводять по краплях або нагнітають через сопло, причому отримують ліогель у формі частинок, і (с) у подальшій після другої технологічної стадії (Б) третій технологічній стадії проводять заміну розчинника і/або гідрофобізацію ліогелю.

При цьому заміна розчинника в технологічній стадії (с) може бути виконана протягом періоду часу до 50 хвилин, зокрема, до 40 хвилин, зокрема, до 30 хвилин. У рамках даного винаходу особливо переважно, коли заміну розчинника проводять протягом періоду часу від 10 до 50 хвилин, зокрема, від до 40 хвилин, переважно від 20 до 30 хвилин.

Для описаного вище варіанту виконання відповідного винаходу способу дійсні всі вищезгадані додаткові варіанти виконання, ознаки й особливості, які були названі раніше.

У рамках даного винаходу зазвичай передбачено, що ліогель перетворюють на аерогель видаленням розчинника або дисперсійного середовища, зокрема, в подальшій технологічній стадії (а).

У зв'язку з цим може бути передбачено, що по завершенню заміни розчинника і/або гідрофобізації ліогелю, зокрема, по закінченню технологічної стадії (с), ліогель перетворюють на аерогель. У рамках даного винаходу переважно, коли видалення розчинника проводять при підвищеному тиску.

Загалом і в цілому, передбачено, що для перетворення ліогелю на аерогель ліогель приводять у контакт із осушувальним середовищем, зокрема, сушильним газом, або з надкритичним середовищем. Щодо осушувального середовища переважно мова йде про діоксид вуглецю. У зв'язку з цим може бути передбачено, що ліогель безперервно або періодично приводять у контакт із осушувальним середовищем, зокрема, з сушильним газом, або з надкритичним середовищем. При періодичному приведенні в контакт ліогель приводять у контакт у пристрої із заданою кількістю осушувального середовища протягом попередньо вибраного періоду часу в пристрої. Потім забруднене розчинником осушувальне середовище видаляють, і при необхідності замінюють свіжим осушувальним середовищем, поки не буде досягнутий бажаний ступінь висушування. При безперервному приведенні в контакт ліогелю з осушувальним середовищем, що також називається безперервним сушінням, ліогель у пристрої охоплюється осушувальним середовищем або протікає через нього до досягнення бажаного ступеня висушування.

У зв'язку з цим особливо хороші результати отримані, коли видалення розчинника проводять при тиску понад 50 бар (5 МПа), зокрема, більше 60 бар (б МПа), переважно більше 70 бар (7 МПа), переважно понад 74 бар (7,4 МПа). Однаково може бути передбачено, що видалення розчинника виконують у діапазоні від 50 до 180 бар (5-18 МПа), зокрема, від 55 до 160 бар (5,5-16 МПа), переважно від 60 до 140 бар (6-14 МПа), переважно від 70 до 130 бар (7-13 МПа), особливо переважно від 74 до 130 бар (7,4-13 МПа).

Тепер, що стосується температур, при яких проводять видалення розчинника, то виявилося надійно перевіреним, коли його виконують при підвищених температурах.

Зазвичай видалення розчинника проводять при температурах понад 50 "С, зокрема, вище 55 С, переважно вище 60 "С.

У зв'язку з цим може бути однаково передбачено, що видалення розчинника проводять при температурах у діапазоні від 50 до 160 "С, зокрема, від 70 до 160 "С, переважно від 90 до 150 С, переважно від 100 до 140 "С, особливо переважно від 100 до 130 "С.

Видаленням розчинника при вказаному тиску і температурах, зокрема, шляхом надкритичного сушіння за допомогою СО, можна особливо швидко отримати аерогель. Зазвичай у рамках даного винаходу передбачено, що розчинник видаляють із ліогелю в межах часу від 10 до 50 хвилин, переважно від 20 до 30 хвилин.

Предметом даного винаходу переважно є спосіб отримання аерогелю, як раніше описано, причому (а) у першій технологічній стадії отримують золь, зокрема, розчин або дисперсію прекурсору, і (Б) у наступній після першої технологічної стадії (а) другій технологічній стадії золь вводять у пристрій, що знаходиться під тиском понад 30 бар (3 МПа), зокрема, вводять по краплях або нагнітають через сопло, причому отримують ліогель у формі частинок, (с) при необхідності в наступній після другої технологічної стадії (Б) третій технологічній стадії проводять заміну розчинника і/або гідрофобізацію ліогелю, і (4) у наступній технологічній стадії (4) перетворюють ліогель на аерогель видаленням розчинника або дисперсійного середовища.

На ці особливі та переважні варіанти здійснення даного винаходу можуть бути без обмеження поширені всі вищезгадані ознаки способу та варіанти виконання, зокрема, також переваги й особливості.

Тепер, що стосується описаного раніше способу, то відповідний винаходу спосіб зазвичай виконують при сукупній тривалості від технологічної стадії (а) до (4) зі здійсненням технологічної стадії (с) протягом періоду часу від 1 до 2 годин, переважно від 1 до 1,5 годин.

При цьому відповідний винаходу спосіб може бути виконаний як однореакторний синтез, відповідно, спосіб, тобто, в одному автоклаві. Однак однаково також можливо, що окремі стадії виконують у численних приєднаних послідовно пристроях, зокрема, автоклавах. Однак у рамках даного винаходу особливо переважно, коли всі технологічні стадії виконують при підвищеному тиску, зокрема, в СОг-атмосфері.

Сушіння частинок переважно виконують у надкритичному СО». Тривалість сушіння отриманих сферичних частинок гелю з розміром від 0,5 до 5 мм згідно з відповідним винаходу способу з гідрофобізацією ліогелю може бути скорочена до часу від 10 до 30 хвилин.

Зокрема, подачею стисненого діоксиду вуглецю як осушувального середовища може бути використаний газовий потік для цілеспрямованого безперервного сушіння органогелю, (4 забезпечується одностадійне отримання частинок аєрогелю, тобто в одній реакційній посудині, відповідно, реакторі.

Завдяки шароподібній формі частинок і типовому діаметру частинок між 0,5 і 5 мм надкритичне сушіння може бути проведене в межах проміжку часу до 30 хвилин при тиску 120 бар (12 МПа) і температурі від 60 до 120 76.

Як показано в супровідних фігурах,

Фіг. 1 представляє в розрізі відповідний винаходу пристрій для виконання відповідного винаходу способу,

Фіг. 2 представляє ізотерми сорбції придбаного на ринку аерогелю РЗО0 і відповідного винаходу гідрофобізованого аерогелю Н-8.

Додатковим предметом даного винаходу згідно з другим аспектом даного винаходу є аерогель, зокрема, що отримується вищеописаним способом, причому аерогель знаходиться в формі частинок, зокрема, по суті з круглим поперечним перерізом.

Як вже було раніше показано, відповідні винаходу аерогелі відрізняються, зокрема, круглим поперечним перерізом, завдяки чому значно підвищені, по-перше, механічна витривалість, і, по-друге, здатність утворювати щільні кульові упаковки.

У рамках даного винаходу зазвичай передбачено, що частинки аерогелів є сферичними або циліндричними за формою.

Завдяки своїй формі, відповідні винаходу аерогелі забезпечують переваги щодо переробки. Так, сферичні аерогелі можуть бути значно краще домішані в порошкові суміші. Завдяки своїй поліпшеній плинності, підвищеним рівням міцності при одновісному стискаючому навантаженні та більш високій щільності упаковки, порівняно з традиційними порошковими аерогелями, які складені безформними або кубічними частинками, відповідні винаходу, переважно сферичні, аерогелі можуть бути переважно використані в порошкових засипках або порошкових сумішах, таких як теплоізоляційні штукатурки.

Тепер, що стосується розміру частинок аерогелів, то вони, зазвичай, можуть варіювати в широких межах. Однак виявилося надійно перевіреним, коли аерогель має частинки з розмірами в діапазоні від 0,1 до 10 мм, зокрема, від 0,2 до 8 мм, переважно від 0,3 до 7 мм, переважно від 0,5 до 5 мм.

Однаково в рамках даного винаходу може бути передбачено, що частинки аерогелю мають монодисперсний розподіл частинок за розміром.

Однак у рамках даного винаходу також можливо, що частинки аерогелю мають полідисперсний розподіл частинок за розміром. Розподіл частинок за розміром можливо, зокрема, цілеспрямовано відрегульований варіацією умов нагнітання через сопло або введення по краплях у реактор.

Щодо відповідних винаходу частинок аерогелів мова йде про високопористий твердий матеріал.

Зазвичай аерогель має пористість понад 94 95, зокрема, понад 95 95, переважно більше 96 9».

Однаково може бути передбачено, що аерогель має пористість від 94 до 99,5 95, зокрема, від 95 до 99 95, переважно від 96 до 98 95.

Більше того, відповідні винаходу аерогелі мають високі величини внутрішніх поверхонь. Так, може бути передбачено, що аерогель має питому площу поверхні за ВЕТ щонайменше 500 м2/г, зокрема, 600 м-/г, переважно 650 мг/г, переважно 700 ме/г, особливо переважно 800 ме/г.

Однаково може бути передбачено, що аерогель має питому площу поверхні за ВЕТ від 500 до 1000 ме/г, зокрема, від 600 до 1050 мг/г, переважно від 650 до 1000 м/г, переважно від 700 до 950 ме/г, особливо переважно від 800 до 900 м32/г.

Тепер, що стосується теплопровідності аерогелю, то вона може варіювати в широких межах.

Однак зазвичай аерогель у рамках даного винаходу має дуже низьку теплопровідність. Особливо хороші результати отримані, коли аерогель має теплопровідність не вище 0,025 Вт/мК, зокрема, не більше 0,022 Вт/мК, переважно 0,020 Вт/мК, переважно 0,019 Вт/мкК.

Зазвичай аерогель має теплопровідність у діапазоні від 0,012 до 0,025 Вт/мК, зокрема, від 0,013 до 0,022 Вт/мК, переважно від 0,014 до 0,020 Вт/мК, переважно від 0,015 до 0,019 Вт/мкК.

Більше того, в рамках даного винаходу може бути передбачено, що аерогель має густину у діапазоні від 0,01 до 0,60 г/см3, зокрема, від 0,11 до 0,55 г/см3, переважно від 0,12 до 0,50 г/см3, переважно від 0,13 до 0,50 г/см3.

Для додаткових подробиць щодо відповідного аерогелю можна послатися на вищезгадані варіанти виконання відповідного винаходу способу, які відповідно дійсні щодо відповідного винаходу аерогелю.

З іншого боку, додатковим предметом даного винаходу згідно з третім аспектом даного винаходу є застосування вищеописаного аерогелю для цілей ізоляції, зокрема, для звукоізоляції, електричної ізоляції або теплоізоляції, зокрема, теплового захисту.

Для додаткових подробиць щодо відповідного винаходу застосування можна послатися на варіанти здійснення додаткових аспектів винаходу, які відповідно дійсні щодо відповідного винаходу застосування.

З іншого боку, додатковим предметом даного винаходу згідно з четвертим аспектом даного винаходу є застосування аерогелю, як описаного вище, для цілей ізоляції, зокрема, як теплоізоляції або в її складі.

У зв'язку з цим може бути передбачено, що аерогель застосовують у вільній засипці, в порошковій суміші або ізоляційній масі, наприклад, теплоіїзоляційного матеріалу.

Для додаткових подробиць щодо відповідного винаходу застосування можна послатися на вищезгадані варіанти здійснення додаткових аспектів винаходу, які відповідно дійсні щодо відповідного винаходу застосування.

З іншого боку, додатковим предметом даного винаходу - згідно з п'ятим аспектом даного винаходу

- є пристрій для отримання аерогелю під тиском, причому пристрій містить (а) щонайменше один реактор, що знаходиться під тиском, (б) щонайменше один розміщений у реакторі впускний отвір, зокрема, сопло, для введення плинних середовищ, зокрема, рідин, у реактор, і (с) щонайменше один розміщений у реакторі випускний отвір, зокрема, шлюз, для видалення рідин або твердих речовин із реактора.

У рамках даного винаходу можливо, зокрема, передбачено, що через щонайменше один впускний отвір золь для отримання ліогелю вводять по краплях або нагнітають через сопло в реактор. Однак реактор переважно містить численні впускні отвори для введення плинних середовищ, зокрема, рідин, а саме, щонайменше одне сопло для введення золю в реактор, а також щонайменше одне сопло для введення додаткового розчинника.

Випускний отвір реактора переважно виконаний у формі шлюзу, щоб можна було швидко видаляти ліогель або аерогель із реактора, або також щоб забезпечувати багаторазову заміну розчинника покриттям і подальшим випуском забрудненого розчинника з реактора.

Згідно з одним переважним варіантом здійснення даного винаходу, передбачено, що пристрій містить щонайменше один розміщений на реакторі впускний і/або випускний отвір для введення газів у реактор і/або видалення газів із нього.

Тиск у реакторі переважно регулюють за допомогою кількостей речовин, переважно в газовій фазі іл або в надкритичній фазі, і/або температури. Регулювання тиску може бути виконане, наприклад, таким чином, що в реактор вводять газ або виводять із нього.

Крім того, в рамках даного винаходу зазвичай передбачено, що пристрій містить блок для регулювання температури. За допомогою регулювання температури також можна цілеспрямовано впливати на процеси в реакторі, і тим самим на весь пристрій загалом, і керувати ними. При цьому, зокрема, можливо, що реактор нагрівають або охолоджують.

Зазвичай пристрій також містить керуючий пристрій, зокрема, для керування тиском і/або температурою в реакторі.

Відповідний винаходу пристрій може мати або один реактор, або ж також численні, зокрема, які йдуть один за одним і/або з'єднані між собою реактори, так, що окремі технологічні стадії відповідного винаходу способу в кожному випадку проводять в окремих реакторах. Цим шляхом може бути організоване безперервне отримання аерогелю.

Для додаткових подробиць щодо відповідного винаходу пристрою можна послатися на вищевказані варіанти здійснення додаткових аспектів винаходу, які відповідно дійсні щодо відповідного винаходу пристрою.

Нарешті, з іншого боку, додатковим предметом даного винаходу - згідно з шостим аспектом даного винаходу - є спосіб отримання ліогелю золь-гель-способом, причому утворення ліогелю, щонайменше частково, відбувається під тиском понад 30 бар (З МПа).

Щодо отримання ліогелю дійсні всі переваги, особливості та варіанти здійснення, які досі були відповідно вказані в рамках способу отримання аерогелю щодо ліогелю.

Для додаткових подробиць щодо відповідного винаходу способу отримання ліогелю можна послатися на вищевказані варіанти здійснення додаткових аспектів винаходу, які відповідно дійсні щодо відповідного винаходу способу отримання ліогелю.

Предмет даного винаходу далі необмежувальним шляхом і в порядку прикладу роз'яснений за допомогою супровідних фігур, а також прикладів виконання в зразковому і необмежуючому варіанті.

Фіг. 1 схематично показує відповідний винаходу пристрій 1 із реактором 2. Реактор 2 має численні впускні отвори, зокрема, сопла 3, 4, 5, для введення рідин і/або газів, і оснащений випускним отвором 6 для видалення речовин із реактора 2, наприклад, таких як аерогелі та, відповідно, ліогелі, або рідкі розчинники.

Для виконання відповідного винаходу способу отримують розчин 7 прекурсору, який вміщують у резервуар 8, і за допомогою впускного отвору 7, зокрема, сопла, вводять по краплях або, відповідно, нагнітають у реактор 2. Щодо розчину 7 прекурсору мова йде, зокрема, про водний розчин кремнієвої кислоти, кремнеземного золю або гідролізату силану, які мають значення рН в основній ділянці, переважно між 8,5 і 10.

Реактор 2 переважно має атмосферу 9 із надкритичного СОг, зокрема, під тиском від 80 до 120 бар (8-12 МПа), і з температурою 120 С. Внаслідок цього із золю негайно утворюється майже сферичний і формостабільний ліогель 10. Частинки ліогелю 10 збираються на дні реактора 2 і можуть бути або виведені з реактора 2, або додатково оброблені в реакторі. Після утворення ліогелю 10 переважно виконують заміну розчинника з одночасною гідрофобізацією ліогелю 10 із використанням відповідного органічного розчинника, а також гідрофобізуючого засобу, зокрема, силанувального реагенту. Розчинник і гідрофобізуючий засіб вводять у реактор 2 через впускний отвір 5. При цьому переважно, коли органічний розчинник може розчинятися в СОг2, щоб забезпечувати можливість сушіння навколишнім надкритичним СО». Через впускний отвір 5 у реактор 2 можуть бути введені гази, наприклад, такі як СО», і при необхідності також знову видалені. Після проведеної заміни розчинника ліогель 10 висушують і, відповідно, для чого, зокрема, спочатку виводять розчинник через випускний отвір 6, і потім проводять надкритичне сушіння за допомогою СО» так, що отримують аерогель.

Предмет даного винаходу далі роз'яснений без обмежень на прикладах здійснення:

Приклади здійснення винаходу

Кремнеземні аерогелі отримані з кремнієвих кислот, і вивчені їхні властивості. 1. Отримання аерогелю

Отримання вихідних матеріалів:

Отримання кремнієвої кислоти проводять із натрієвого розчинного скла з використанням іонообмінника. Вміст твердих речовин регулюють на величину від 5 до 10 мас. 95, переважно від 7 до 8 мас. 95. Для зберігання кремнієвої кислоти вона може бути стабілізована з допомогою НСІ до значення рН 1-2. Значення рН кремнієвої кислоти встановлюють за декілька хвилин перед подальшим використанням шляхом додавання МНз на величину рН від 8,5 до 10,5.

Опис способу:

Отриману кремнієву кислоту за допомогою високонапірного насоса вводять по краплях у заповнений СО: резервуар, що знаходиться під тиском. Залежно від вибраного капіляра, утворюються краплі з діаметром від 2 до 6 мм. Тиск всередині резервуара може варіювати для гелеутворення між бар і 300 бар (3-30 МПа), при мінімальній температурі 60 "С. Гелеутворення відбувається негайно при надходженні кремнієвої кислоти в резервуар під тиском внаслідок зміни величини рН під дією СО», що дифундує у воду.

Частинки гідрогелю в сферичній формі збираються на дні резервуара. Вода, що знаходиться в гідрогелі, заважає процесу сушіння, і тому повинна бути витіснена із заміною на придатний розчинний у СО»: розчинник. Для цього тиск переважно регулюють на рівень у надкритичній ділянці, наприклад, на 140 бар (14 МПа), і вводять у резервуар етанол з 595 гексаметилдисилазану (НОМ2). Це призводить спочатку до утворення рідинної етанольної фази на дні резервуара, а також насиченої етанолом СОг2-фази. Виявилося, що як покриття гелю рідинною сумішшю етанол-НОМА, так і подальший контакт гелю з насиченою етанолом газовою фазою призводять до достатньої заміни розчинника. Одночасне додання НОМА призводить до гідрофобізації гелю. Після тривалості впливу протягом З0 хвилин рідкий етанол виводять із резервуара. Проводять два додаткових цикли додавання етанолу в резервуар із метою насичення СОг-фази етанолом. Після кожних 20 хвилин проводять заміну насиченої газової фази, а також рідинної етанольної фази. Особливо сприятливим виявилося, що першу заміну розчинника проводять так, що гель стає покритим етанольною фазою.

По закінченню заміни розчинника під тиском отримують гелі з менше, ніж 5 95 води, і вони можуть бути висушені в надкритичних умовах. Для цього тиск у колоні варіюють переважно протягом 45 хвилин між 100 і 160 бар (10-16 МПа), переважно від 120 бар до 160 бар (12-16 МПа), при температурі в резервуарі від 80 "С до 120 "б. При цьому надкритичне сушіння проводять або в безперервному, або в періодичному режимі. При періодичному режимі гель приводять у контакт у колоні з певною кількістю осушувального середовища, зокрема, діоксидом вуглецю, і після відрегульованого часу впливу збагачене розчинником осушувальне середовище частково або повністю видаляють із колони та замінюють свіжим осушувальним середовищем, причому процес повторюють стільки разів, поки не буде досягнутий бажаний ступінь висушування. В альтернативному варіанті, колона може бути використана для безперервного сушіння також безперервним пропущенням осушувального середовища, зокрема, діоксиду вуглецю. При безперервному сушінні тиск може або підтримуватися постійним, або варіювати, зокрема, періодично варіювати. По закінченню стадії сушіння висушені сферичні аерогелі можуть бути витягнуті. 2. Властивості аерогелів

Дослідженням заміни розчинника в гідрогелях з використанням стисненого діоксиду вуглецю вивчили вплив силанувальних реагентів і моменту часу його додання під час процесу отримання.

При цьому виявилося, що додавання силанувальних реагентів перед гелеутворенням виявляє позитивний вплив на формування гелевої матриці. Силанувальний реагент вбудовується в утворену сітчасту 5і-О-структуру. Це призводить до часткового підвищення пружності сітчастої структури, що виявляється в зменшенні радіусів пор і прискоренні заміни розчинника та скороченні усадки.

Для оцінки ступеня гідрофобізації зразки отриманих аерогелів витримували в рідкій воді та в середовищі з 98 95-ною відносною вологістю.

У результаті виявилося, що попереднє силанування (передсиланування), хоч і сприятливе для формування структури, але часто не є достатнім для повного силанування. У результаті подальшого силанування (постсиланування) під час процесу сушіння, протягом витримування протягом 4 тижнів у воді тільки незначні кількості вологи проникли в пори аерогелів.

Таблиця 1 огляд результатів адсорбії азоту в методі ВЕТ

Пористість Питома площа Усереднений

Зразки й о поверхні по ВЕТ ред Примітка (ве гме/і радіус пор (нм)

ЕМОМА 3110 93,78 696,3

ЕМОМА Р-300 94,80 754,6

Аерогель А-1 96,45 707,8

Аерогель А-6 95,79 802,2

Аерогель А-7 94,95 866,7

Аерогель А-8 96,04 728,7 нпостсиланований нпостсиланований нпостсиланований

У зразках від А5 до А8 передсиланування проведене з використанням гексаметилдисилазану при значеннях рН 7,0, на відміну від цього, зразки від Н-5 до Н-8 перед- і постсилановані. У результаті середній радіус пор може варіювати між 30 і 15 нм. Усадка після виконання сушіння може бути скорочена у разі зразків із перед- і постсилануванням. Крім того, зразок Н-8 виявляє найменшу усадку та найвищу пористість.

Теплопровідність

Для визначення теплопровідності застосовують прилад фірми СЗ3 Рго7е55 цпа Апаїузесеснпік

Отрьн типу Ної бізкК із чутливістю до 0,005 Вт/м"К. При цьому датчик Ної 0ізК складається з нікелевої подвійної спіралі, яка служить і як джерело тепла, і як елемент для вимірювання підвищення температури під час вимірювання.

Таблиця 2 огляд результатів вимірювань теплопровідності

Зразки Виміряна теплопровідність Розрахункова р ІВт/м"КІ теплопровідність ІВт/м"КІ

Аерогель ОМЗІСНТ від 0,019 до 0,032 0,0169

Об'єм пор і густина

Для визначення густини й об'єму пор провели дослідження з допомогою ртутної порометрії. При цьому зразок піддавали впливу тиску 400 МПа, внаслідок чого зразок був зруйнований, але тим самим також забезпечена можливість повного визначення внутрішнього порового об'єму.

Таблиця З огляд результатів ртутної порометрії

Зразки Густина Пористість |Середній радіус Примітка р (г/см3 о пор (нмі р

ЕМОМА 3110 0,147

ЕМОМА Р-300 0,142

Аерогель 160222 0,133-0,149 91,2-97,3 68-111 ши

Як контроль використаний висушений у докритичних умовах і гідрофобізований аерогель Епома

РЗОО (фірми Сабої Согрогайоп), що є в продажу на ринку, який, згідно з технічним паспортом, має середню густину 150 кг/му, а також аерогель Епома 3110 (фірми Сабої Согрогаїйоп).

Виміряні значення аналогічно проведеному вимірюванню сорбції представлені разом із гідрофобізованим аєерогелем Н-8 у Фігурі 2Е. Обидва аерогелі мають схожу форму ізотерм. При цьому також не досягнуте постійне значення адсорбованого об'єму. Ця характеристика поведінки показує, що РЗО0 також містить пори, які не виявлені при вимірюванні сорбції в зразку методами ВЕТ або В.Н.

Крім того, РЗОО має очікуваний для низького тиску гістерезис, який зумовлений посиленим гальмуванням десорбції азоту.

Таблиця 4 властивості, виведені з ізотерм сорбції промислового аерогелю РЗО0О і зразка Н-8

ОВЕТ Мр. вогрійоп дер.сео Ор.вет др.вонА де.воно

Зразок 2 З в мг/г в смз/г в нм в нм в нм в нм

РЗОО 754,6. | 361 | 37 | 19 |юЮДж 25 | 8 656,3

Перелік посилальних позицій: 1 пристрій 2 реактор

З впускний отвір 4 впускний отвір впускний отвір 6 випускний отвір 7 розчин прекурсору 8 резервуар 9 атмосфера діоксиду вуглецю частинки ліогелю

В ше 2 | ж

ООН

МОВНЕ і

В тіг. 1 оБов . рах Епоув ЗО ме : й рин НВ : й ода го

З0005 і от З ой

ОМ я -: - 15005 ду х ; КК с 4 Уже - З ве жі ек 0090 - ОМ же

Ж З зе Ко. ЕЕ

КЗ і КУ в і СНИ і

З ше; Ко я БОЮ 4 ви що кт і В ІТИ» а ї и ки КК но і зОазУ з ово те

ЦО ще па па па 18

Бідносням тнох насиченої пари нирї

Фіг. а

ТНе іпуепноп геЇа(е5 (о а тефодй ог ргодисіпе, ап аегоре! пдег іпстеазей ргеввиге, 0 Ше аегореї5 обіаіпей ивіпе заіїд тефод апа (о Ффеїг иве.

Claims (18)

1. Спосіб отримання кремнеземного аерогелю золь-гель-способом, причому спочатку 13 ЗОЛюЮ отримують ліогель, і ліогель потім перетворюють на аерогель, який відрізняється тим, що утворення ліогелю, щонайменше частково, проводять під тиском понад 3 МПа, у технологічному середовищі, яке знаходиться під тиском, у вигляді стисненого газу або речовини у надкритичному стані, де золь вводять у формі крапель у пристрій, який знаходиться під тиском, і де утворення гелю ініціюють зсувом рН з огляду на використовуване технологічне середовище.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що тиск складає більше 4 МПа, зокрема понад 5 МПа, переважно більше 6 МПа, переважно понад 7 МПа, особливо переважно більше 7,4 Мпа, 1/або отримання ліогелю проводять при температурах понад 50 "С, зокрема 60 2С, переважно 70 "С, більш переважно 80 ?С.

3. Спосіб за п. І або 2, який відрізняється тим, що перетворення ліогелю на аерогель виконують при тиску більше 5 МПа.

4. Спосіб за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що золь являє собою розчин або дисперсію прекурсору.

5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що прекурсор вибраний із кремнієвих кислот, зокрема колоїдних кремнієвих кислот, кремнеземних золів, силанів, силіказолів, переважно тетраалкоксисиланів, силоксанів і їх сумішей.

6. Спосіб за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що золь вводять у формі крапель у пристрій, який знаходиться під тиском, по краплях 1/або нагнітають через сопло.

7. Спосіб за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що після утворення ліогелю проводять заміну розчинника.

8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що заміну розчинника, зокрема приведення ліогелю в контакт Із органічним розчинником, виконують при підвищеному тиску.

9. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що органічний розчинник вводять у контакт із ліогелем спільно з гідрофобізуючим засобом, зокрема силанувальним реагентом.

10. Спосіб за п. 9, який відрізняється тим, що після завершення заміни розчинника 1/або гідрофобізації ліогелю ліогель перетворюють на аерогель.

11. Аерогель, що отримують за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що аерогель знаходиться у формі частинок, щонайменше з круглим поперечним перерізом, 1 частинки аерогелю включають частинки з розміром в діапазоні від 0,1 до 10 мм.

12. Аерогель за п. 11, який відрізняється тим, що частинки аерогелю є сферичними або циліндричними за формою.

13. Аерогель за п. 11 або 12, який відрізняється тим, що частинки аерогелю мають розмір у діапазоні від 0,2. до 8 мм, переважно від 0,3 до 7 мм, переважно від 0,5 до 5 мм.

14. Застосування аерогелю за одним із пп. 11-13 як ізоляційних матеріалів або в їх складі.

15. Застосування аерогелю за п. 14, яке відрізняється тим, що ізоляційний матеріал вибирають із матеріалів для звукоізоляції, електричної ізоляції або теплоізоляції.

16. Застосування аерогелю за одним із пп. 11-13 як матеріалу носія.

17. Застосування аерогелю за одним із пп. 11-13 як абсорбенту.

18. Застосування аерогелю за одним із пп. 11-13 як адсорбенту.