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一種親水性氣凝膠顆粒的製備方法,其包括:混合步驟:混合矽氧烷類化合物及溶劑;水解步驟:加入酸觸媒至混合溶液進行水解反應;縮合分散步驟:將鹼觸媒加入混合溶液 ...
親水性氣凝膠顆粒的製備方法及其產物的相關應用本發明關於一種氣凝膠顆粒的製備方法,且特別攸關一種親水性氣凝膠顆粒的製備方法及其產物的相關應用。
氣凝膠為一種具立體網狀結構的多孔隙材料,其具有低密度(0.005至0.2g/cm3)、高比表面積(500至2,000m2/g)、與低熱導率(0.02至0.036w/mK)等特性的高科技產品。氣凝膠因含多孔隙無機材料,故具有高隔熱與防火等機能;惟,實際使用時要達到上述機能,氣凝膠添加量須顯著增加。此外,目前國際上大量商品主要為疏水性氣凝膠粉末,其訴求隔熱穩定性。然而,疏水性氣凝膠粉末於後續加工應用上難混摻且具有粉塵與塵爆等危險。具體而言,疏水性氣凝膠粉末與高疏水性基材(如:混凝土、水泥漆等)無法完全混合或強迫混合後所得產品的強度嚴重降低而無法展現高隔熱效果。另外,疏水性氣凝膠粉末因含有大量碳氫化合物,這些易燃的碳羥結構會導致疏水性氣凝膠微細粉塵產生明顯的閃暴危害。
傳統的氣凝膠製備方法為溶膠凝膠合成法,主要先由矽烷氧化合物(alkoxysilane)、正矽酸甲酯、或水玻璃等前驅物與有機溶劑進行混合後,再加入酸觸媒進行水解反應(hydrolysis)。待水解一段時間後,添加鹼觸媒進行縮合反應(condensation),於縮合過程中會逐漸形成溶膠。溶膠內的分子繼續進 行鍵結,逐漸形成半固態的高分子凝膠。之後經一段時間熟化(aging)後,使溶膠形成結構穩定的立體網狀結構。最後,先利用正丁醇、正己醇、正己烷、或環己烷等溶劑進行溶劑置換,再以超臨界乾燥技術將立體網狀結構內的溶劑萃取乾燥,而獲得多孔性乾燥氣凝膠粉末。
由於上述製備方法採用的乾燥技術為超臨界乾燥技術或多次溶劑置換,因此可避免氣凝膠於常壓乾燥過程受水分表面張力影響而破裂。但由於超臨界乾燥技術須於高壓下進行,因此僅適合極微少量的氣凝膠乾燥;此外,利用多次溶劑置換須耗費二至三天相當曠日費時,且不利於量產與降低氣凝膠的生產成本。
疏水性氣凝膠的製備方法亦為溶膠凝膠合成法,其主要先由矽烷氧化合物(如:甲基三甲氧基矽烷(methyltrimethoxysilane,MTMS)或甲基三乙氧基矽烷(methyltrie...
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