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JP6330974B2 - Airgel composite material - Google Patents

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JP6330974B2 JP2017528726A JP2017528726A JP6330974B2 JP 6330974 B2 JP6330974 B2 JP 6330974B2 JP 2017528726 A JP2017528726 A JP 2017528726A JP 2017528726 A JP2017528726 A JP 2017528726A JP 6330974 B2 JP6330974 B2 JP 6330974B2
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Description

本発明は、新規なエアロゲル複合材料に関するものであり、更に詳しくは、建築用、極低温容器用、高温容器用等における断熱材として好適に使用されるエアロゲル複合材料に関するものである。   The present invention relates to a novel airgel composite material, and more particularly to an airgel composite material suitably used as a heat insulating material for construction, for cryogenic containers, for high temperature containers and the like.

近年、居住空間の快適性、及び、省エネルギーの要求が高まる中、断熱対象物の形状も複雑となり、また、断熱材の設置空間も狭小となる傾向にある。従って、それらに用いられる断熱材は、更なる断熱性能の向上と薄型化が求められている。   In recent years, as the demand for comfort and energy saving in living spaces has increased, the shape of the object to be insulated tends to be complex, and the installation space for the heat insulating material tends to be narrow. Therefore, the heat insulating material used for them is requested | required of the further improvement of heat insulation performance and thickness reduction.

従来の断熱材としては、ウレタンフォーム、フェノールフォーム等の発泡性の断熱材が知られている。しかし、これらの材料は空気よりも熱伝導率が高いために、更なる断熱性の向上のためには、空気よりも断熱性に優れる材料を開発しなければならない。   As conventional heat insulating materials, foamable heat insulating materials such as urethane foam and phenol foam are known. However, since these materials have higher thermal conductivity than air, in order to further improve the heat insulation, a material that has better heat insulation than air must be developed.

空気より優れた断熱性を有する断熱材として、フォームを形成する空隙に、フロン又はフロン代替発泡剤等の使用により低熱伝導ガスを充填させた断熱材があるが、経時劣化による低熱伝導ガス漏出の可能性があり、断熱性能の低下が懸念される(例えば下記特許文献1)。   As a heat insulating material having better heat insulation than air, there is a heat insulating material filled with a low thermal conductive gas in the void forming foam by using chlorofluorocarbon or CFC substitute foaming agent, etc., but low thermal conductive gas leakage due to deterioration with time There is a possibility that the heat insulation performance may be lowered (for example, Patent Document 1 below).

また、無機繊維とフェノール樹脂バインダーとを用いた芯材を有する真空断熱材が知られている(例えば下記特許文献2)。しかし、真空断熱材では、経時劣化又は梱包袋の傷といった問題により断熱性能が著しく低下し、さらに、真空梱包する点から断熱材の柔軟性がなく曲面への施工ができないといった課題がある。   Moreover, the vacuum heat insulating material which has a core material using an inorganic fiber and a phenol resin binder is known (for example, the following patent document 2). However, in the case of a vacuum heat insulating material, there is a problem that the heat insulating performance is remarkably lowered due to problems such as deterioration with time or scratches on the packaging bag, and further, the heat insulating material is not flexible and cannot be applied to a curved surface in terms of vacuum packaging.

特許第4084516号公報Japanese Patent No. 4084516 特許第4898157号公報Japanese Patent No. 4898157 米国特許第4402927号明細書U.S. Pat. No. 4,402,927

現在、常圧で最も低熱伝導の材料としてエアロゲルが知られている(例えば上記特許文献3)。エアロゲルは、微細多孔質の構造を有することにより、空気をはじめとする気体の移動が抑制されることで熱伝導が小さくなる。しかし、一般的なエアロゲルは、非常に脆く、取扱性が困難であり、生産性に課題がある。例えば、塊状のエアロゲルは、手で触って持ち上げようとするだけで破損してしまう恐れがある。   At present, airgel is known as a material having the lowest thermal conductivity at normal pressure (for example, Patent Document 3). The airgel has a fine porous structure, so that the heat transfer is reduced by suppressing the movement of gas including air. However, general aerogels are very fragile, difficult to handle, and have problems with productivity. For example, a mass of airgel may be damaged simply by trying to lift it by hand.

従来の断熱材のこのような問題を解決する手法として、エアロゲルと補強材とを用いたエアロゲルシートが考案されている。しかし、エアロゲル自体が脆いため、衝撃又は折り曲げ作業によりシートからエアロゲル(エアロゲル粉末等)が脱落するといった施工性の課題がある。   As a technique for solving such problems of conventional heat insulating materials, an airgel sheet using an airgel and a reinforcing material has been devised. However, since the airgel itself is fragile, there is a problem of workability such that airgel (aerogel powder or the like) is dropped from the sheet by impact or bending work.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、優れた断熱性を有すると共に、エアロゲルの脱落を抑制することが可能なエアロゲル複合材料を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the airgel composite material which has the outstanding heat insulation and can suppress drop-off | omission of an airgel.

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物であるエアロゲル(前記ゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥してなるエアロゲル)が、多孔質構造を有する基材に付着しているエアロゲル複合材料が、優れた断熱性を有すると共に、エアロゲルが柔軟性を有していることでエアロゲルの脱落(粉落ち)が少ない材料となることを見出し、本発明の完成に至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has found that a silicon compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and a silicon compound having the hydrolyzable functional group, An airgel (aerogel obtained by drying a wet gel generated from the sol) that is a dried product of a wet gel that is a condensate of a sol containing at least one selected from the group consisting of hydrolysis products is porous. The airgel composite material adhering to the base material having a structure has an excellent heat insulating property, and the airgel has flexibility, and is found to be a material with less aerogel falling off (powder falling), The present invention has been completed.

本発明は、多孔質構造を有する基材と、該基材に付着したエアロゲルと、を備え、前記エアロゲルが、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物である、エアロゲル複合材料を提供する。   The present invention includes a base material having a porous structure and an airgel attached to the base material, wherein the airgel has a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and the hydrolysate. Provided is an airgel composite material, which is a dried product of a wet gel which is a condensate of a sol containing at least one selected from the group consisting of hydrolysis products of silicon compounds having degradable functional groups.

本発明のエアロゲル複合材料は、従来の断熱材料と比較して優れた断熱性を有している。また、本発明のエアロゲル複合材料によれば、エアロゲルが柔軟性を有していることで、従来の断熱材料と比較してエアロゲルの脱落を抑制することができる。本発明のエアロゲル複合材料は、エアロゲルが柔軟性を有していることで、エアロゲルの脱落を抑制しつつ、基材の柔軟性に応じて折り曲げ可能である。   The airgel composite material of the present invention has excellent heat insulating properties as compared with conventional heat insulating materials. Moreover, according to the airgel composite material of this invention, since the airgel has a softness | flexibility, the fall-off of an airgel can be suppressed compared with the conventional heat insulation material. The airgel composite material of the present invention can be bent according to the flexibility of the base material while suppressing the airgel from falling off because the airgel has flexibility.

ところで、エアロゲルを製造する上で超臨界乾燥を行う場合には、製造コストが高くなること、又は、バッチ式の生産によるため製造効率が充分でないことがある。これに対し、本発明のエアロゲル複合材料の一態様では、超臨界乾燥を用いることなくエアロゲル複合材料を得ることができる。   By the way, when supercritical drying is performed in producing an airgel, the production cost may be high, or the production efficiency may not be sufficient due to batch production. On the other hand, in one aspect of the airgel composite material of the present invention, the airgel composite material can be obtained without using supercritical drying.

前記ゾルは、シリカ粒子を更に含有することができる。これにより、更に優れた断熱性及び柔軟性を達成することができる。   The sol may further contain silica particles. Thereby, the further outstanding heat insulation and softness | flexibility can be achieved.

前記シリカ粒子の平均1次粒子径は、1〜500nmとすることができる。これにより、断熱性と柔軟性とが更に向上し易くなる。   The average primary particle diameter of the silica particles can be 1 to 500 nm. Thereby, it becomes easy to improve heat insulation and a softness | flexibility further.

前記ケイ素化合物は、前記加水分解性の官能基としてアルコキシ基を有するケイ素化合物を含むことができる。前記アルコキシ基の炭素数は、1〜6とすることができる。   The silicon compound may include a silicon compound having an alkoxy group as the hydrolyzable functional group. The alkoxy group may have 1 to 6 carbon atoms.

前記ケイ素化合物は、前記縮合性の官能基としてヒドロキシアルキル基を有するケイ素化合物を含むことができる。前記ヒドロキシアルキル基の炭素数は、1〜6とすることができる。   The silicon compound may include a silicon compound having a hydroxyalkyl group as the condensable functional group. Carbon number of the said hydroxyalkyl group can be 1-6.

前記ケイ素化合物は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物を含むことができる。   The silicon compound may include a polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group.

前記ポリシロキサン化合物は、下記一般式(A)で表される構造を有する化合物を含むことができる。

Figure 0006330974
[式(A)中、R1aはヒドロキシアルキル基を示し、R2aはアルキレン基を示し、R3a及びR4aはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、nは1〜50の整数を示す。]The polysiloxane compound may include a compound having a structure represented by the following general formula (A).
Figure 0006330974
[In Formula (A), R 1a represents a hydroxyalkyl group, R 2a represents an alkylene group, R 3a and R 4a each independently represents an alkyl group or an aryl group, and n represents an integer of 1 to 50. . ]

前記ポリシロキサン化合物は、下記一般式(B)で表される構造を有する化合物を含むことができる。

Figure 0006330974
[式(B)中、R1bはアルキル基又はアルコキシ基を示し、R2b及びR3bはそれぞれ独立にアルコキシ基を示し、R4b及びR5bはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、mは1〜50の整数を示す。]The polysiloxane compound may include a compound having a structure represented by the following general formula (B).
Figure 0006330974
[In formula (B), R 1b represents an alkyl group or an alkoxy group, R 2b and R 3b each independently represents an alkoxy group, R 4b and R 5b each independently represent an alkyl group or an aryl group, m Represents an integer of 1 to 50. ]

前記エアロゲルは、下記一般式(1)で表される構造を有することができる。

Figure 0006330974
[式(1)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、R及びRはそれぞれ独立にアルキレン基を示す。]The airgel may have a structure represented by the following general formula (1).
Figure 0006330974
[In Formula (1), R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group or an aryl group, and R 3 and R 4 each independently represent an alkylene group. ]

前記エアロゲルは、支柱部及び橋かけ部を備えるラダー型構造を有し、前記橋かけ部が、下記一般式(2)で表される構造を有する態様とすることができる。

Figure 0006330974
[式(2)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、bは1〜50の整数を示す。]The airgel may have a ladder structure including a support portion and a bridge portion, and the bridge portion may have a structure represented by the following general formula (2).
Figure 0006330974
[In Formula (2), R 5 and R 6 each independently represents an alkyl group or an aryl group, and b represents an integer of 1 to 50. ]

前記エアロゲルは、下記一般式(3)で表されるラダー型構造を有することができる。

Figure 0006330974
[式(3)中、R、R、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、a及びcはそれぞれ独立に1〜3000の整数を示し、bは1〜50の整数を示す。]The airgel may have a ladder structure represented by the following general formula (3).
Figure 0006330974
[In Formula (3), R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently represents an alkyl group or an aryl group, a and c each independently represent an integer of 1 to 3000, and b represents 1 to 50 Indicates an integer. ]

本発明のエアロゲル複合材料は、前記多孔質構造における孔が連通孔であり、前記孔の体積の合計が前記基材の全体積の50〜99体積%である態様とすることができる。これにより、断熱性が更に向上し易くなる。   In the airgel composite material of the present invention, the holes in the porous structure may be communication holes, and the total volume of the holes may be 50 to 99% by volume of the total volume of the substrate. As a result, the heat insulating property is further improved.

本発明のエアロゲル複合材料は、前記連通孔に前記エアロゲルが充填されている態様とすることができる。これにより、空気による熱伝導が抑制されて断熱性が更に向上する。   The airgel composite material according to the present invention may be configured such that the airgel is filled in the communication hole. Thereby, the heat conduction by air is suppressed and heat insulation is further improved.

前記多孔質構造を有する基材は、直径0.1〜1000μmの繊維状物質からなるシートとすることができる。これにより、繊維による熱伝導が抑制でき、かつ、空隙が充分に確保されるためシートへの前記ゾルの含浸性が向上する。   The substrate having the porous structure can be a sheet made of a fibrous material having a diameter of 0.1 to 1000 μm. Thereby, the heat conduction by the fibers can be suppressed, and a sufficient space is secured, so that the impregnation property of the sol into the sheet is improved.

本発明のエアロゲル複合材料は、前記繊維状物質に前記エアロゲルが付着している態様とすることができる。これにより、前記繊維状物質同士の交点にエアロゲルが存在することで、繊維状物質間の熱伝導が抑制でき、断熱性が更に向上する。   The airgel composite material of the present invention can be configured such that the airgel adheres to the fibrous substance. Thereby, since airgel exists in the intersection of the said fibrous substances, the heat conduction between fibrous substances can be suppressed and heat insulation is further improved.

本発明によれば、優れた断熱性を有すると共に、エアロゲルの脱落を抑制することが可能なエアロゲル複合材料を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while having the outstanding heat insulation, the airgel composite material which can suppress the omission of an airgel can be provided.

図1は、エアロゲル複合材料の実施形態を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an airgel composite material.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

<定義>
本明細書において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。「A又はB」とは、A及びBのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。本明細書において、組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する複数の物質の合計量を意味する。
<Definition>
In this specification, the numerical range indicated using “to” indicates a range including the numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively. In the numerical ranges described stepwise in this specification, the upper limit value or the lower limit value of a numerical range in a certain step may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of a numerical range in another step. In the numerical range described in this specification, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the values shown in the examples. “A or B” only needs to include either A or B, and may include both. The materials exemplified in the present specification can be used singly or in combination of two or more unless otherwise specified. In the present specification, the content of each component in the composition means the total amount of the plurality of substances present in the composition unless there is a specific notice when there are a plurality of substances corresponding to each component in the composition. means.

<エアロゲル複合材料>
本実施形態のエアロゲル複合材料は、多孔質構造を有する基材(多孔質基材)と、該基材に付着したエアロゲルと、を備える。前記エアロゲルは、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物(シリコン化合物)、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物(加水分解性の官能基が加水分解したケイ素化合物)からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲル(前記ゾルに由来する湿潤ゲル)の乾燥物である。すなわち、前記エアロゲルは、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥してなる。前記エアロゲルは、例えば、基材内部に充填されている。
<Airgel composite material>
The airgel composite material of this embodiment includes a base material having a porous structure (porous base material) and an airgel attached to the base material. The airgel includes a silicon compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group (silicon compound), and a hydrolysis product of the silicon compound having the hydrolyzable functional group (hydrolyzable functional group). Is a dried product of a wet gel (wet gel derived from the sol) which is a condensate of a sol containing at least one selected from the group consisting of hydrolyzed silicon compounds. That is, the airgel is at least one selected from the group consisting of a hydrolyzable functional group or a silicon compound having a condensable functional group, and a hydrolysis product of the silicon compound having the hydrolyzable functional group. The wet gel produced from the sol containing is dried. The airgel is filled, for example, inside the substrate.

本実施形態のエアロゲル複合材料は、例えば、多孔質基材と、多孔質基材の少なくとも一部を被覆するエアロゲル層と、を有している。図1(a)及び図1(b)は、エアロゲル複合材料の実施形態を示す断面図である。図1(a)に示すエアロゲル複合材料100、及び、図1(b)に示すエアロゲル複合材料200は、多孔質基材10と、エアロゲル層20とを備えている。図1(a)では、多孔質基材10の内部にエアロゲルが充填されていると共に、多孔質基材10の全体がエアロゲル層20に被覆されている。図1(b)では、多孔質基材10の表面上にエアロゲル層20が配置されている。   The airgel composite material of the present embodiment includes, for example, a porous substrate and an airgel layer that covers at least a part of the porous substrate. Fig.1 (a) and FIG.1 (b) are sectional drawings which show embodiment of an airgel composite material. An airgel composite material 100 shown in FIG. 1A and an airgel composite material 200 shown in FIG. 1B include a porous substrate 10 and an airgel layer 20. In FIG. 1 (a), the inside of the porous substrate 10 is filled with airgel, and the entire porous substrate 10 is covered with the airgel layer 20. In FIG. 1B, the airgel layer 20 is disposed on the surface of the porous substrate 10.

本実施形態のエアロゲル複合材料では、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物であるエアロゲル(前記ゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥してなるエアロゲル)を用いているため、断熱性と柔軟性とを両立することができる。特に、従来のエアロゲルでは、断熱性に優れるものの脆いため、取り扱い性が困難であるのに対し、本実施形態のエアロゲル複合材料では、上記特定のエアロゲルを用いることにより柔軟性が向上するため取り扱い性を向上させることができる。   The airgel composite material of this embodiment is selected from the group consisting of a hydrolyzable functional group or a silicon compound having a condensable functional group, and a hydrolysis product of the silicon compound having the hydrolyzable functional group. Airgel (aerogel obtained by drying a wet gel generated from the sol), which is a dried product of a wet gel that is a condensate of sol containing at least one kind, achieves both heat insulation and flexibility can do. In particular, the conventional airgel is excellent in heat insulation, but is fragile and difficult to handle. On the other hand, in the airgel composite material of the present embodiment, the use of the specific airgel improves flexibility, so that it is easy to handle. Can be improved.

エアロゲル層の厚みは、200μm以下とすることができ、100μm以下であってもよく、80μm以下であってもよく、50μm以下であってもよく、30μm以下であってもよい。エアロゲル層の厚みを200μm以下とすることで、粉落ちが容易に抑制されて取り扱い易くなる。エアロゲル層の厚みは、1μm以上とすることができ、3μm以上であってもよく、5μm以上であってもよく、10μm以上であってもよい。   The thickness of the airgel layer can be 200 μm or less, 100 μm or less, 80 μm or less, 50 μm or less, or 30 μm or less. By setting the thickness of the airgel layer to 200 μm or less, powder falling is easily suppressed and the airgel layer is easy to handle. The thickness of the airgel layer can be 1 μm or more, 3 μm or more, 5 μm or more, or 10 μm or more.

本実施形態のエアロゲル複合材料の厚みは、100mm以下であってもよく、10mm以下であってもよく、1mm以下であってもよい。エアロゲル複合材料の厚みを100mm以下とすることで、エアロゲル複合材料が切断され易く施工性が良好となる。   The thickness of the airgel composite material of this embodiment may be 100 mm or less, 10 mm or less, or 1 mm or less. By setting the thickness of the airgel composite material to 100 mm or less, the airgel composite material is easily cut and the workability is improved.

(エアロゲル)
狭義には、湿潤ゲルに対して超臨界乾燥法を用いて得られた乾燥ゲルをエアロゲル、大気圧下での乾燥により得られた乾燥ゲルをキセロゲル、凍結乾燥により得られた乾燥ゲルをクライオゲルと称するが、本実施形態においては、湿潤ゲルのこれらの乾燥手法によらず、得られた低密度の乾燥ゲルを「エアロゲル」と称する。すなわち、本実施形態においてエアロゲルとは、広義のエアロゲルである「Gel comprised of a microporous solid in which the dispersed phase is a gas(分散相が気体である微多孔性固体から構成されるゲル)」を意味するものである。一般的にエアロゲルの内部は、網目状の微細構造となっており、2〜20nm程度のエアロゲル粒子(エアロゲルを構成する粒子)が結合したクラスター構造を有している。このクラスターにより形成される骨格間には、100nmに満たない細孔がある。これにより、エアロゲルは、三次元的に微細な多孔性の構造を有している。なお、本実施形態におけるエアロゲルは、例えば、シリカを主成分とするシリカエアロゲルである。シリカエアロゲルとしては、例えば、有機基(メチル基等)又は有機鎖を導入した、いわゆる、有機−無機ハイブリッド化されたシリカエアロゲルが挙げられる。例えば、本実施形態におけるエアロゲル層は、エアロゲルにより構成される層である。エアロゲル層は、ポリシロキサン由来の構造を有するエアロゲルを含有する層であってもよい。
(Aerogel)
In a narrow sense, dry gel obtained by using supercritical drying method for wet gel is aerogel, dry gel obtained by drying under atmospheric pressure is xerogel, dry gel obtained by freeze-drying is cryogel and However, in the present embodiment, the obtained low-density dried gel is referred to as “aerogel” regardless of the drying method of the wet gel. In other words, in the present embodiment, the airgel means “a gel composed of a microporous solid whose dispersed phase is a gas”, which is an aerogel in a broad sense, that is, “Gel compressed of a microporous solid in which the dispersed phase is a gas”. To do. In general, the inside of the airgel has a network-like fine structure, and has a cluster structure in which airgel particles (particles constituting the airgel) of about 2 to 20 nm are combined. There are pores less than 100 nm between the skeletons formed by these clusters. Thereby, the airgel has a three-dimensionally fine porous structure. In addition, the airgel in this embodiment is a silica airgel which has a silica as a main component, for example. Examples of the silica airgel include so-called organic-inorganic hybrid silica airgel into which an organic group (such as a methyl group) or an organic chain is introduced. For example, the airgel layer in the present embodiment is a layer composed of airgel. The airgel layer may be a layer containing an airgel having a structure derived from polysiloxane.

本実施形態のエアロゲルは、(分子内に)加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物である。すなわち、本実施形態のエアロゲルは、(分子内に)加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥して得られる。これらの態様を採用することにより、断熱性と柔軟性とに優れる。前記縮合物は、加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解により得られた加水分解生成物の縮合反応により得られてもよく、加水分解により得られた官能基ではない縮合性の官能基を有するケイ素化合物の縮合反応により得られてもよい。前記ケイ素化合物は、加水分解性の官能基及び縮合性の官能基の少なくとも一方を有していればよく、加水分解性の官能基及び縮合性の官能基の双方を有していてもよい。なお、後述する各エアロゲルは、このように、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物(前記ゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥することで得られるもの)であってもよい。   The airgel of the present embodiment is a group consisting of a silicon compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group (in the molecule) and a hydrolysis product of the silicon compound having the hydrolyzable functional group. It is a dried product of a wet gel that is a condensate of a sol containing at least one selected from the above. That is, the airgel of this embodiment is obtained from a hydrolyzable functional group or a silicon compound having a condensable functional group (in the molecule) and a hydrolysis product of the silicon compound having the hydrolyzable functional group. It can be obtained by drying a wet gel produced from a sol containing at least one selected from the group consisting of: By adopting these embodiments, heat insulation and flexibility are excellent. The condensate may be obtained by a condensation reaction of a hydrolysis product obtained by hydrolysis of a silicon compound having a hydrolyzable functional group, and is not a functional group obtained by hydrolysis. It may be obtained by a condensation reaction of a silicon compound having a group. The silicon compound may have at least one of a hydrolyzable functional group and a condensable functional group, and may have both a hydrolyzable functional group and a condensable functional group. In addition, each airgel mentioned later is a group which consists of a hydrolysis product of the silicon compound which has a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and the said hydrolyzable functional group in this way. It may be a dried product of a wet gel that is a condensate of a sol containing at least one selected from the above (obtained by drying a wet gel produced from the sol).

エアロゲル層は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物から構成される層であってもよい。すなわち、エアロゲル層は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥してなる層で構成されていてもよい。   The airgel layer contains at least one selected from the group consisting of a hydrolyzable functional group or a silicon compound having a condensable functional group, and a hydrolysis product of the silicon compound having the hydrolyzable functional group. It may be a layer composed of a dried product of a wet gel that is a condensate of the sol. That is, the airgel layer is at least one selected from the group consisting of a hydrolyzable functional group or a silicon compound having a condensable functional group, and a hydrolysis product of the silicon compound having the hydrolyzable functional group. It may be composed of a layer formed by drying a wet gel produced from a sol containing.

本実施形態のエアロゲルは、シロキサン結合(Si−O−Si)を含む主鎖を有するポリシロキサンを含有することができる。エアロゲルは、構造単位として、下記M単位、D単位、T単位又はQ単位を有することができる。   The airgel of this embodiment can contain polysiloxane having a main chain including a siloxane bond (Si—O—Si). The airgel can have the following M unit, D unit, T unit or Q unit as a structural unit.

Figure 0006330974
Figure 0006330974

上記式中、Rは、ケイ素原子に結合している原子(水素原子等)又は原子団(アルキル基等)を示す。M単位は、ケイ素原子が1個の酸素原子と結合した一価の基からなる単位である。D単位は、ケイ素原子が2個の酸素原子と結合した二価の基からなる単位である。T単位は、ケイ素原子が3個の酸素原子と結合した三価の基からなる単位である。Q単位は、ケイ素原子が4個の酸素原子と結合した四価の基からなる単位である。これらの単位の含有量に関する情報は、Si−NMRにより得ることができる。   In the above formula, R represents an atom (hydrogen atom or the like) or an atomic group (alkyl group or the like) bonded to a silicon atom. The M unit is a unit composed of a monovalent group in which a silicon atom is bonded to one oxygen atom. The D unit is a unit composed of a divalent group in which a silicon atom is bonded to two oxygen atoms. The T unit is a unit composed of a trivalent group in which a silicon atom is bonded to three oxygen atoms. The Q unit is a unit composed of a tetravalent group in which a silicon atom is bonded to four oxygen atoms. Information on the content of these units can be obtained by Si-NMR.

本実施形態のエアロゲルは、シルセスキオキサンを含有していてもよい。シルセスキオキサンは、構造単位として上記T単位を有するポリシロキサンであり、組成式:(RSiO1.5を有する。シルセスキオキサンは、カゴ型、ラダー型、ランダム型等の種々の骨格構造を有することができる。The airgel of this embodiment may contain silsesquioxane. Silsesquioxane is a polysiloxane having the above T unit as a structural unit, and has a composition formula: (RSiO 1.5 ) n . Silsesquioxane can have various skeletal structures such as a cage type, a ladder type, and a random type.

加水分解性の官能基としては、例えば、アルコキシ基が挙げられる。縮合性の官能基(加水分解性の官能基に該当する官能基を除く)としては、例えば、水酸基、シラノール基、カルボキシル基及びフェノール性水酸基が挙げられる。水酸基は、ヒドロキシアルキル基等の水酸基含有基に含まれていてもよい。加水分解性の官能基及び縮合性の官能基のそれぞれは、単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。   Examples of the hydrolyzable functional group include an alkoxy group. Examples of the condensable functional group (excluding the functional group corresponding to the hydrolyzable functional group) include a hydroxyl group, a silanol group, a carboxyl group, and a phenolic hydroxyl group. The hydroxyl group may be contained in a hydroxyl group-containing group such as a hydroxyalkyl group. Each of the hydrolyzable functional group and the condensable functional group may be used alone or in admixture of two or more.

ケイ素化合物は、加水分解性の官能基としてアルコキシ基を有するケイ素化合物を含むことが可能であり、また、縮合性の官能基としてヒドロキシアルキル基を有するケイ素化合物を含むことができる。ケイ素化合物は、エアロゲルの柔軟性が更に向上する観点から、アルコキシ基、シラノール基、ヒドロキシアルキル基及びポリエーテル基からなる群より選ばれる少なくとも1種を有することができる。ケイ素化合物は、ゾルの相溶性が向上する観点から、アルコキシ基及びヒドロキシアルキル基からなる群より選ばれる少なくとも1種を有することができる。   The silicon compound can include a silicon compound having an alkoxy group as a hydrolyzable functional group, and can also include a silicon compound having a hydroxyalkyl group as a condensable functional group. The silicon compound can have at least one selected from the group consisting of an alkoxy group, a silanol group, a hydroxyalkyl group and a polyether group from the viewpoint of further improving the flexibility of the airgel. The silicon compound can have at least one selected from the group consisting of an alkoxy group and a hydroxyalkyl group from the viewpoint of improving the compatibility of the sol.

ケイ素化合物の反応性の向上とエアロゲルの熱伝導率の低減の観点から、アルコキシ基及びヒドロキシアルキル基のそれぞれの炭素数は、1〜6とすることができ、エアロゲルの柔軟性が更に向上する観点から2〜4であってもよい。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が挙げられる。ヒドロキシアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基等が挙げられる。   From the viewpoint of improving the reactivity of the silicon compound and reducing the thermal conductivity of the airgel, the number of carbon atoms of the alkoxy group and the hydroxyalkyl group can be 1 to 6, and the viewpoint of further improving the flexibility of the airgel 2-4 may be sufficient. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, and a propoxy group. Examples of the hydroxyalkyl group include a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, and a hydroxypropyl group.

本実施形態のエアロゲルとしては、以下の態様が挙げられる。これらの態様を採用することにより、断熱性と柔軟性とに更に優れるエアロゲルを得ることが容易となる。各々の態様を採用することで、各々の態様に応じた断熱性と柔軟性とを有するエアロゲルを得ることができる。   The following aspects are mentioned as an airgel of this embodiment. By adopting these aspects, it becomes easy to obtain an airgel that is further excellent in heat insulation and flexibility. By employ | adopting each aspect, the airgel which has the heat insulation and the softness | flexibility according to each aspect can be obtained.

[第一の態様]
本実施形態のエアロゲルは、(分子内に)加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物(前記加水分解性の官能基が加水分解したポリシロキサン化合物)からなる群より選択される少なくとも一種の化合物(以下、場合により「ポリシロキサン化合物群」という)を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物であってもよい。すなわち、本実施形態のエアロゲルは、(分子内に)加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥して得られるものであってもよい。なお、後述する各エアロゲルも、このように、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物(前記ゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥することで得られるもの)であってもよい。
[First aspect]
The airgel of the present embodiment includes a polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group (in the molecule), and a hydrolysis product of the polysiloxane compound having the hydrolyzable functional group ( A wet gel which is a condensate of a sol containing at least one compound selected from the group consisting of the hydrolyzable functional group hydrolyzed polysiloxane compound (hereinafter sometimes referred to as “polysiloxane compound group”) It may be a dried product. That is, the airgel of this embodiment is a hydrolysis product of a polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group (in the molecule) and the polysiloxane compound having the hydrolyzable functional group. It may be obtained by drying a wet gel produced from a sol containing at least one selected from the group consisting of products. In addition, each airgel mentioned later is also from the hydrolysis product of the polysiloxane compound which has a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and the polysiloxane compound which has the said hydrolyzable functional group in this way. It may be a wet gel dried product (obtained by drying a wet gel generated from the sol), which is a condensate of a sol containing at least one selected from the group.

エアロゲル層は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物から構成される層であってもよい。すなわち、エアロゲル層は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥してなる層で構成されていてもよい。   The airgel layer is at least one selected from the group consisting of a hydrolyzable functional group or a polysiloxane compound having a condensable functional group, and a hydrolysis product of the polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group. It may be a layer composed of a dried product of a wet gel that is a condensate of sol containing That is, the airgel layer is selected from the group consisting of a hydrolyzable functional group or a polysiloxane compound having a condensable functional group, and a hydrolysis product of the polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group. You may be comprised by the layer formed by drying the wet gel produced | generated from the sol containing at least 1 type.

加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物は、加水分解性の官能基及び縮合性の官能基とは異なる反応性基(加水分解性の官能基及び縮合性の官能基に該当しない官能基)を更に有していてもよい。反応性基としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ基、メルカプト基、フェノール性水酸基、グリシドキシ基、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基及びアミノ基が挙げられる。エポキシ基は、グリシドキシ基等のエポキシ基含有基に含まれていてもよい。前記反応性基を有するポリシロキサン化合物は、単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。   A polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group is a reactive group different from the hydrolyzable functional group and the condensable functional group (hydrolyzable functional group and condensable functional group). May further have a functional group that does not fall under. The reactive group is not particularly limited, and examples thereof include an epoxy group, a mercapto group, a phenolic hydroxyl group, a glycidoxy group, a vinyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, and an amino group. The epoxy group may be contained in an epoxy group-containing group such as a glycidoxy group. You may use the polysiloxane compound which has the said reactive group individually or in mixture of 2 or more types.

ヒドロキシアルキル基を有するポリシロキサン化合物としては、例えば、下記一般式(A)で表される構造を有する化合物が挙げられる。   Examples of the polysiloxane compound having a hydroxyalkyl group include compounds having a structure represented by the following general formula (A).

Figure 0006330974
Figure 0006330974

式(A)中、R1aはヒドロキシアルキル基を示し、R2aはアルキレン基を示し、R3a及びR4aはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、nは1〜50の整数を示す。ここで、アリール基としては、例えばフェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。置換フェニル基の置換基としては、例えばアルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。式(A)中、2個のR1aは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個のR2aは各々同一であっても異なっていてもよい。式(A)中、2個以上のR3aは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個以上のR4aは各々同一であっても異なっていてもよい。In formula (A), R 1a represents a hydroxyalkyl group, R 2a represents an alkylene group, R 3a and R 4a each independently represents an alkyl group or an aryl group, and n represents an integer of 1 to 50. Here, examples of the aryl group include a phenyl group and a substituted phenyl group. Examples of the substituent of the substituted phenyl group include an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, and a cyano group. In formula (A), two R 1a s may be the same or different, and similarly, two R 2a s may be the same or different. In formula (A), two or more R 3a s may be the same or different, and similarly, two or more R 4a s may be the same or different.

上記構造のポリシロキサン化合物又はその加水分解生成物を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲル(前記ゾルから生成された湿潤ゲル)を用いることにより、低熱伝導率かつ柔軟なエアロゲルを更に得易くなる。同様の観点から、以下に示す特徴を満たしてもよい。式(A)中、R1aとしては、例えば炭素数が1〜6のヒドロキシアルキル基が挙げられ、具体的には、ヒドロキシエチル基及びヒドロキシプロピル基が挙げられる。式(A)中、R2aとしては、例えば炭素数が1〜6のアルキレン基が挙げられ、具体的には、エチレン基及びプロピレン基が挙げられる。式(A)中、R3a及びR4aはそれぞれ独立に炭素数が1〜6のアルキル基又はフェニル基であってもよい。該アルキル基は、メチル基であってもよい。式(A)中、nは2〜30とすることができ、5〜20であってもよい。By using a wet gel (wet gel generated from the sol) that is a condensate of a sol containing the polysiloxane compound having the above structure or a hydrolysis product thereof, it becomes easier to obtain a flexible airgel having low thermal conductivity. . From the same viewpoint, the following features may be satisfied. In the formula (A), R 1a includes, for example, a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, specifically, a hydroxyethyl group and a hydroxypropyl group. In formula (A), examples of R 2a include an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and specific examples include an ethylene group and a propylene group. In formula (A), R 3a and R 4a may each independently be an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group. The alkyl group may be a methyl group. In formula (A), n can be set to 2 to 30, and may be 5 to 20.

上記一般式(A)で表される構造を有するポリシロキサン化合物としては、市販品を用いることができ、例えば、X−22−160AS、KF−6001、KF−6002、KF−6003等の化合物(いずれも、信越化学工業株式会社製)、及び、XF42−B0970、Fluid OFOH 702−4%等の化合物(いずれも、モメンティブ社製)が挙げられる。   As the polysiloxane compound having the structure represented by the general formula (A), commercially available products can be used. For example, compounds such as X-22-160AS, KF-6001, KF-6002, KF-6003 and the like ( In any case, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and compounds such as XF42-B0970 and Fluid OFOH 702-4% (all manufactured by Momentive Co., Ltd.) can be mentioned.

アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物としては、例えば、下記一般式(B)で表される構造を有する化合物が挙げられる。   Examples of the polysiloxane compound having an alkoxy group include compounds having a structure represented by the following general formula (B).

Figure 0006330974
Figure 0006330974

式(B)中、R1bはアルキル基、アルコキシ基又はアリール基を示し、R2b及びR3bはそれぞれ独立にアルコキシ基を示し、R4b及びR5bはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、mは1〜50の整数を示す。ここで、アリール基としては、例えばフェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。置換フェニル基の置換基としては、例えばアルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。なお、式(B)中、2個のR1bは各々同一であっても異なっていてもよく、2個のR2bは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個のR3bは各々同一であっても異なっていてもよい。式(B)中、mが2以上の整数の場合、2個以上のR4bは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個以上のR5bは各々同一であっても異なっていてもよい。In formula (B), R 1b represents an alkyl group, an alkoxy group or an aryl group, R 2b and R 3b each independently represent an alkoxy group, and R 4b and R 5b each independently represent an alkyl group or an aryl group. , M represents an integer of 1-50. Here, examples of the aryl group include a phenyl group and a substituted phenyl group. Examples of the substituent of the substituted phenyl group include an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, and a cyano group. In the formula (B), two R 1b s may be the same or different, and two R 2b s may be the same or different. Similarly, R 3b may be the same or different. In the formula (B), when m is an integer of 2 or more, two or more R 4b may be the same or different, and similarly, two or more R 5b may be the same. May be different.

上記構造のポリシロキサン化合物又はその加水分解生成物を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲル(前記ゾルから生成された湿潤ゲル)を用いることにより、低熱伝導率かつ柔軟なエアロゲルを更に得易くなる。同様の観点から、以下に示す特徴を満たしてもよい。式(B)中、R1bとしては、例えば炭素数が1〜6のアルキル基及び炭素数が1〜6のアルコキシ基が挙げられ、具体的には、メチル基、メトキシ基及びエトキシ基が挙げられる。式(B)中、R2b及びR3bは、それぞれ独立に炭素数が1〜6のアルコキシ基であってもよい。該アルコキシ基としては、例えばメトキシ基及びエトキシ基が挙げられる。式(B)中、R4b及びR5bは、それぞれ独立に炭素数が1〜6のアルキル基又はフェニル基であってもよい。該アルキル基は、メチル基であってもよい。式(B)中、mは2〜30とすることができ、5〜20であってもよい。By using a wet gel (wet gel generated from the sol) that is a condensate of a sol containing the polysiloxane compound having the above structure or a hydrolysis product thereof, it becomes easier to obtain a flexible airgel having low thermal conductivity. . From the same viewpoint, the following features may be satisfied. In formula (B), examples of R 1b include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and specific examples include a methyl group, a methoxy group, and an ethoxy group. It is done. In formula (B), R 2b and R 3b may each independently be an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. Examples of the alkoxy group include a methoxy group and an ethoxy group. In formula (B), R 4b and R 5b may each independently be an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group. The alkyl group may be a methyl group. In the formula (B), m can be 2 to 30, and may be 5 to 20.

上記一般式(B)で表される構造を有するポリシロキサン化合物は、例えば、特開2000−26609号公報、特開2012−233110号公報等にて報告される製造方法を適宜参照して得ることができる。   The polysiloxane compound having the structure represented by the general formula (B) can be obtained by appropriately referring to the production methods reported in, for example, JP-A Nos. 2000-26609 and 2012-233110. Can do.

なお、アルコキシ基は加水分解するため、アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物はゾル中にて加水分解生成物として存在する可能性があり、アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物と、その加水分解生成物とは混在していてもよい。また、アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物において、分子中のアルコキシ基の全てが加水分解されていてもよいし、部分的に加水分解されていてもよい。   In addition, since the alkoxy group is hydrolyzed, the polysiloxane compound having an alkoxy group may exist as a hydrolysis product in the sol. The polysiloxane compound having an alkoxy group and the hydrolysis product are It may be mixed. In the polysiloxane compound having an alkoxy group, all of the alkoxy groups in the molecule may be hydrolyzed or partially hydrolyzed.

加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物のそれぞれは、単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。   Each of the hydrolyzable functional group or the polysiloxane compound having a condensable functional group and the hydrolysis product of the polysiloxane compound having the hydrolyzable functional group may be used alone or in combination of two or more. May be used.

良好な反応性を更に得易くなることから、上記ゾルに含まれるポリシロキサン化合物群の含有量(加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物の含有量、及び、前記加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物の含有量の総和)は、ゾルの総量100質量部に対し、1質量部以上とすることができ、3質量部以上であってもよく、4質量部以上であってもよく、5質量部以上であってもよく、7質量部以上であってもよい。良好な相溶性を更に得易くなることから、ポリシロキサン化合物群の前記含有量は、ゾルの総量100質量部に対し、50質量部以下とすることができ、30質量部以下であってもよく、15質量部以下であってもよい。すなわち、ポリシロキサン化合物群の前記含有量は、ゾルの総量100質量部に対し、1〜50質量部とすることができ、3〜50質量部であってもよく、4〜50質量部であってもよく、5〜50質量部であってもよく、7〜30質量部であってもよく、7〜15質量部であってもよい。   Since it becomes easier to obtain good reactivity, the content of the polysiloxane compound group contained in the sol (the content of the polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and the water The total content of hydrolysis products of polysiloxane compounds having degradable functional groups) can be 1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the total amount of sol. Alternatively, it may be 4 parts by mass or more, 5 parts by mass or more, or 7 parts by mass or more. Since it becomes easier to obtain good compatibility, the content of the polysiloxane compound group can be 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total amount of the sol, and may be 30 parts by mass or less. 15 parts by mass or less. That is, the content of the polysiloxane compound group may be 1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of sol, may be 3 to 50 parts by mass, and is 4 to 50 parts by mass. 5-50 mass parts may be sufficient, 7-30 mass parts may be sufficient, and 7-15 mass parts may be sufficient.

[第二の態様]
加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物としては、ポリシロキサン化合物以外のケイ素化合物(シリコン化合物)を用いてもよい。すなわち、本実施形態のエアロゲルは、(分子内に)加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物(ポリシロキサン化合物を除く)、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物(以下、場合により「ケイ素化合物群」という)を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物であってもよい。前記ケイ素化合物における分子内のケイ素数は、1又は2とすることができる。
[Second embodiment]
As the silicon compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, a silicon compound (silicon compound) other than the polysiloxane compound may be used. That is, the airgel of this embodiment includes a silicon compound (excluding a polysiloxane compound) having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group (in the molecule), and silicon having the hydrolyzable functional group. It may be a dried product of a wet gel that is a condensate of sol containing at least one compound selected from the group consisting of hydrolysis products of compounds (hereinafter sometimes referred to as “silicon compound group”). The number of silicon atoms in the molecule of the silicon compound can be 1 or 2.

加水分解性の官能基を有するケイ素化合物としては、特に限定されないが、例えば、アルキルケイ素アルコキシドが挙げられる。アルキルケイ素アルコキシドにおいて、耐水性が向上する観点から、加水分解性の官能基の数は、3個以下であってもよく、2〜3個であってもよい。アルキルケイ素アルコキシドとしては、例えば、モノアルキルトリアルコキシシラン、モノアルキルジアルコキシシラン、ジアルキルジアルコキシシラン、モノアルキルモノアルコキシシラン、ジアルキルモノアルコキシシラン及びトリアルキルモノアルコキシシランが挙げられる。アルキルケイ素アルコキシドとしては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルジメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン及びエチルトリメトキシシランが挙げられる。   Although it does not specifically limit as a silicon compound which has a hydrolyzable functional group, For example, an alkyl silicon alkoxide is mentioned. In the alkyl silicon alkoxide, from the viewpoint of improving water resistance, the number of hydrolyzable functional groups may be 3 or less, or may be 2 to 3. Examples of the alkyl silicon alkoxide include monoalkyltrialkoxysilane, monoalkyldialkoxysilane, dialkyldialkoxysilane, monoalkylmonoalkoxysilane, dialkylmonoalkoxysilane and trialkylmonoalkoxysilane. Examples of the alkyl silicon alkoxide include methyltrimethoxysilane, methyldimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, and ethyltrimethoxysilane.

加水分解性の官能基の数が3個以下であり、反応性基を有するケイ素化合物として、ビニルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等も用いることができる。   The number of hydrolyzable functional groups is 3 or less, and as a silicon compound having a reactive group, vinyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, N-phenyl-3-amino Propyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, and the like can also be used.

さらに、分子末端の加水分解性の官能基が3個以下のケイ素化合物として、ビストリメトキシシリルメタン、ビストリメトキシシリルエタン、ビストリメトキシシリルヘキサン等も用いることができる。   Furthermore, bistrimethoxysilylmethane, bistrimethoxysilylethane, bistrimethoxysilylhexane, etc. can be used as the silicon compound having 3 or less hydrolyzable functional groups at the molecular ends.

加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物(ポリシロキサン化合物を除く)、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物のそれぞれは、単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。   Each of the hydrolyzable functional group or the silicon compound having a condensable functional group (excluding the polysiloxane compound) and the hydrolyzate of the silicon compound having the hydrolyzable functional group, either alone or 2 You may mix and use a kind or more.

良好な反応性を更に得易くなることから、上記ゾルに含まれるケイ素化合物群の含有量(加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物(ポリシロキサン化合物を除く)の含有量、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物の含有量の総和)は、ゾルの総量100質量部に対し、5質量部以上とすることができ、10質量部以上であってもよく、12質量部以上であってもよく、15質量部以上であってもよく、18質量部以上であってもよい。良好な相溶性を更に得易くなることから、ケイ素化合物群の前記含有量は、ゾルの総量100質量部に対し、50質量部以下とすることができ、30質量部以下であってもよく、25質量部以下であってもよく、20質量部以下であってもよい。すなわち、ケイ素化合物群の前記含有量は、ゾルの総量100質量部に対し、5〜50質量部とすることができ、10〜30質量部であってもよく、12〜30質量部であってもよく、15〜25質量部であってもよく、18〜20質量部であってもよい。   Content of silicon compounds contained in the sol (contents of silicon compounds having hydrolyzable functional groups or condensable functional groups (excluding polysiloxane compounds) contained in the sol because it becomes easier to obtain good reactivity. , And the total content of hydrolysis products of the silicon compound having a hydrolyzable functional group) can be 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the total amount of the sol. It may be 12 mass parts or more, 15 mass parts or more, or 18 mass parts or more. Since it becomes easier to obtain good compatibility, the content of the silicon compound group can be 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total amount of the sol, and may be 30 parts by mass or less. It may be 25 parts by mass or less, or 20 parts by mass or less. That is, the said content of a silicon compound group can be 5-50 mass parts with respect to 100 mass parts of total amounts of sol, may be 10-30 mass parts, and is 12-30 mass parts, 15-25 mass parts may be sufficient and 18-20 mass parts may be sufficient.

前記ポリシロキサン化合物群の含有量及び前記ケイ素化合物群の含有量の総和は、良好な反応性を更に得易くなることから、ゾルの総量100質量部に対し、5質量部以上とすることができ、10質量部以上であってもよく、15質量部以上であってもよく、20質量部以上であってもよく、22質量部以上であってもよい。良好な相溶性を更に得易くなることから、前記含有量の総和は、ゾルの総量100質量部に対し、50質量部以下とすることができ、30質量部以下であってもよく、25質量部以下であってもよい。すなわち、前記含有量の総和は、ゾルの総量100質量部に対し、5〜50質量部とすることができ、10〜30質量部であってもよく、15〜30質量部であってもよく、20〜30質量部であってもよく、22〜25質量部であってもよい。   The sum of the content of the polysiloxane compound group and the content of the silicon compound group can more easily obtain good reactivity, and therefore can be 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the total amount of sol. It may be 10 parts by mass or more, 15 parts by mass or more, 20 parts by mass or more, or 22 parts by mass or more. Since it becomes easier to obtain good compatibility, the sum of the contents can be 50 parts by mass or less, or 30 parts by mass or less, and 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the sol. Or less. That is, the total sum of the contents can be 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the sol, 10 to 30 parts by mass, or 15 to 30 parts by mass. 20-30 mass parts may be sufficient and 22-25 mass parts may be sufficient.

前記ポリシロキサン化合物群の含有量と、前記ケイ素化合物群の含有量との比(ポリシロキサン化合物群:ケイ素化合物群)は、1:0.5〜1:4とすることができ、1:1〜1:2であってもよく、1:2〜1:4であってもよく、1:3〜1:4であってもよい。これらの化合物の含有量の比を1:0.5以上とすることにより、良好な相溶性を更に得易くなる。上記含有量の比を1:4以下とすることにより、ゲルの収縮を更に抑制し易くなる。   The ratio of the content of the polysiloxane compound group to the content of the silicon compound group (polysiloxane compound group: silicon compound group) can be 1: 0.5 to 1: 4. It may be ˜1: 2, may be 1: 2 to 1: 4, and may be 1: 3 to 1: 4. By setting the ratio of the content of these compounds to 1: 0.5 or more, it becomes easier to obtain good compatibility. By setting the content ratio to 1: 4 or less, it becomes easier to suppress the shrinkage of the gel.

[第三の態様]
本実施形態のエアロゲルは、下記一般式(1)で表される構造を有することができる。本実施形態のエアロゲルは、式(1)で表される構造を含む構造として、下記一般式(1a)で表される構造を有することができる。上記一般式(A)で表される構造を有するポリシロキサン化合物を使用することにより、式(1)及び式(1a)で表される構造をエアロゲルの骨格中に導入することができる。
[Third embodiment]
The airgel of this embodiment can have a structure represented by the following general formula (1). The airgel of this embodiment can have a structure represented by the following general formula (1a) as a structure including the structure represented by the formula (1). By using the polysiloxane compound having the structure represented by the general formula (A), the structures represented by the formulas (1) and (1a) can be introduced into the skeleton of the airgel.

Figure 0006330974
Figure 0006330974

Figure 0006330974
Figure 0006330974

式(1)及び式(1a)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、R及びRはそれぞれ独立にアルキレン基を示す。ここで、アリール基としては、例えばフェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。置換フェニル基の置換基としては、例えばアルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。pは1〜50の整数を示す。式(1a)中、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよい。式(1a)中、2個のRは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個のRは各々同一であっても異なっていてもよい。In formula (1) and formula (1a), R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group or an aryl group, and R 3 and R 4 each independently represent an alkylene group. Here, examples of the aryl group include a phenyl group and a substituted phenyl group. Examples of the substituent of the substituted phenyl group include an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, and a cyano group. p shows the integer of 1-50. In formula (1a), two or more R 1 s may be the same or different, and similarly, two or more R 2 s may be the same or different. In formula (1a), two R 3 s may be the same or different, and similarly, two R 4 s may be the same or different.

上記式(1)又は式(1a)で表される構造をエアロゲルの骨格中に導入することにより、低熱伝導率かつ柔軟なエアロゲルを容易に得ることができる。同様の観点から、以下に示す特徴を満たしてもよい。式(1)及び式(1a)中、R及びRは、それぞれ独立に炭素数が1〜6のアルキル基又はフェニル基であってもよい。該アルキル基は、メチル基であってもよい。式(1)及び式(1a)中、R及びRは、それぞれ独立に炭素数が1〜6のアルキレン基であってもよい。該アルキレン基は、エチレン基又はプロピレン基であってもよい。式(1a)中、pは2〜30とすることができ、5〜20であってもよい。By introducing the structure represented by the above formula (1) or formula (1a) into the skeleton of the airgel, a flexible airgel having low thermal conductivity can be easily obtained. From the same viewpoint, the following features may be satisfied. In Formula (1) and Formula (1a), R 1 and R 2 may each independently be an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group. The alkyl group may be a methyl group. In formula (1) and formula (1a), R 3 and R 4 may each independently be an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. The alkylene group may be an ethylene group or a propylene group. In formula (1a), p can be set to 2 to 30, and may be 5 to 20.

[第四の態様]
本実施形態のエアロゲルは、支柱部及び橋かけ部を備えるラダー型構造を有するエアロゲルであり、かつ、橋かけ部が、下記一般式(2)で表される構造を有するエアロゲルであってもよい。エアロゲルの骨格中にこのようなラダー型構造を導入することにより、耐熱性及び機械的強度を容易に向上させることができる。上記一般式(B)で表される構造を有するポリシロキサン化合物を使用することにより、一般式(2)で表される構造を有する橋かけ部を含むラダー型構造をエアロゲルの骨格中に導入することができる。なお、本実施形態において「ラダー型構造」とは、2本の支柱部(struts)と、支柱部同士を連結する橋かけ部(bridges)とを有する構造(いわゆる「梯子」の形態を有する構造)である。本態様において、エアロゲル骨格がラダー型構造からなっていてもよいが、エアロゲルが部分的にラダー型構造を有していてもよい。
[Fourth aspect]
The airgel of the present embodiment may be an airgel having a ladder type structure including a support portion and a bridge portion, and the bridge portion may be an airgel having a structure represented by the following general formula (2). . By introducing such a ladder structure into the airgel skeleton, heat resistance and mechanical strength can be easily improved. By using the polysiloxane compound having the structure represented by the general formula (B), a ladder structure including a bridge portion having the structure represented by the general formula (2) is introduced into the skeleton of the airgel. be able to. In the present embodiment, the “ladder structure” is a structure having two struts and bridges connecting the struts (a structure having a so-called “ladder” form). ). In this embodiment, the airgel skeleton may have a ladder structure, but the airgel may partially have a ladder structure.

Figure 0006330974
Figure 0006330974

式(2)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、bは1〜50の整数を示す。ここで、アリール基としては、例えばフェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。置換フェニル基の置換基としては、例えばアルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。なお、式(2)中、bが2以上の整数の場合、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよい。In formula (2), R 5 and R 6 each independently represent an alkyl group or an aryl group, and b represents an integer of 1 to 50. Here, examples of the aryl group include a phenyl group and a substituted phenyl group. Examples of the substituent of the substituted phenyl group include an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, and a cyano group. In formula (2), when b is an integer of 2 or more, two or more R 5 s may be the same or different, and similarly, two or more R 6 s are the same. Or different.

上記の構造をエアロゲルの骨格中に導入することにより、例えば、従来のラダー型シルセスキオキサンに由来する構造を有する(すなわち、下記一般式(X)で表される構造を有する)エアロゲルよりも優れた柔軟性を有するエアロゲルとなる。なお、下記一般式(X)に示すように、従来のラダー型シルセスキオキサンに由来する構造を有するエアロゲルでは、橋かけ部の構造が−O−であるが、本態様のエアロゲルでは、橋かけ部の構造が上記一般式(2)で表される構造(ポリシロキサン構造)である。   By introducing the above structure into the skeleton of the airgel, for example, the airgel has a structure derived from a conventional ladder-type silsesquioxane (that is, has a structure represented by the following general formula (X)). It becomes the airgel which has the outstanding softness | flexibility. In addition, as shown in the following general formula (X), in the airgel having a structure derived from a conventional ladder-type silsesquioxane, the structure of the bridge portion is —O—. The structure of the hanging portion is a structure (polysiloxane structure) represented by the general formula (2).

Figure 0006330974
Figure 0006330974

式(X)中、Rはヒドロキシ基、アルキル基又はアリール基を示す。   In formula (X), R represents a hydroxy group, an alkyl group or an aryl group.

支柱部となる構造及びその鎖長、並びに、橋かけ部となる構造の間隔は特に限定されないが、耐熱性と機械的強度とを更に向上させる観点から、ラダー型構造としては、下記一般式(3)で表されるラダー型構造を有していてもよい。   The structure to be the strut part and the chain length, and the interval between the structures to be the bridging part are not particularly limited, but from the viewpoint of further improving the heat resistance and mechanical strength, the ladder type structure has the following general formula ( It may have a ladder structure represented by 3).

Figure 0006330974
Figure 0006330974

式(3)中、R、R、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、a及びcはそれぞれ独立に1〜3000の整数を示し、bは1〜50の整数を示す。ここで、アリール基としては、例えばフェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。置換フェニル基の置換基としては、例えばアルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。式(3)中、bが2以上の整数の場合、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよい。式(3)中、aが2以上の整数の場合、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、cが2以上の整数の場合、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよい。In formula (3), R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently represent an alkyl group or an aryl group, a and c each independently represent an integer of 1 to 3000, and b is 1 to 50 Indicates an integer. Here, examples of the aryl group include a phenyl group and a substituted phenyl group. Examples of the substituent of the substituted phenyl group include an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, and a cyano group. In Formula (3), when b is an integer of 2 or more, two or more R 5 s may be the same or different, and similarly, two or more R 6 s may be the same. May be different. In formula (3), when a is an integer of 2 or more, two or more R 7 s may be the same or different. Similarly, when c is an integer of 2 or more, 2 or more R 8 may be the same or different from each other.

更に優れた柔軟性を得る観点から、式(2)及び式(3)中、R、R、R及びR(ただし、R及びRは式(3)中のみ)は、それぞれ独立に炭素数が1〜6のアルキル基又はフェニル基であってもよい。該アルキル基は、メチル基であってもよい。式(3)中、a及びcは、それぞれ独立に6〜2000とすることができ、10〜1000であってもよい。式(2)及び式(3)中、bは、2〜30とすることができ、5〜20であってもよい。From the viewpoint of obtaining further excellent flexibility, in formula (2) and formula (3), R 5 , R 6 , R 7 and R 8 (wherein R 7 and R 8 are only in formula (3)) are: It may be independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group. The alkyl group may be a methyl group. In formula (3), a and c can be independently 6 to 2000, and may be 10 to 1000. In Formula (2) and Formula (3), b can be set to 2 to 30, and may be 5 to 20.

[第五の態様]
本実施形態のエアロゲルは、シリカ粒子を含有していてもよい。エアロゲルを与えるゾルは、シリカ粒子を更に含有していてもよい。すなわち、本実施形態のエアロゲルは、シリカ粒子を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物(前記ゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥して得られるもの)であってもよい。エアロゲル層は、シリカ粒子を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物から構成される層であってもよい。すなわち、エアロゲル層は、シリカ粒子を含有するゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥してなる層で構成されていてもよい。なお、これまで述べてきたエアロゲルも、このように、シリカ粒子を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物(前記ゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥することで得られるもの)であってもよい。
[Fifth aspect]
The airgel of this embodiment may contain silica particles. The sol that gives the airgel may further contain silica particles. That is, the airgel of this embodiment may be a dried product of a wet gel that is a condensate of a sol containing silica particles (obtained by drying a wet gel generated from the sol). The airgel layer may be a layer composed of a dried product of a wet gel that is a condensate of a sol containing silica particles. That is, the airgel layer may be composed of a layer obtained by drying a wet gel generated from a sol containing silica particles. In addition, the airgel described so far is also a dried product of a wet gel that is a condensate of a sol containing silica particles (obtained by drying a wet gel generated from the sol). May be.

シリカ粒子としては、特に制限なく用いることができるが、例えば非晶質シリカ粒子が挙げられる。非晶質シリカ粒子としては、例えば、溶融シリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子及びコロイダルシリカ粒子が挙げられる。これらのうち、コロイダルシリカ粒子は、単分散性が高く、ゾル中での凝集を抑制し易い。   The silica particles can be used without particular limitation, and examples thereof include amorphous silica particles. Examples of the amorphous silica particles include fused silica particles, fumed silica particles, and colloidal silica particles. Among these, colloidal silica particles have high monodispersity and are easy to suppress aggregation in the sol.

シリカ粒子の形状としては、特に制限されず、球状、まゆ型、会合型等が挙げられる。これらのうち、シリカ粒子として球状の粒子を用いることにより、ゾル中での凝集を抑制し易くなる。シリカ粒子の平均1次粒子径は、適度な強度をエアロゲルに付与し易くなり、乾燥時の耐収縮性に優れるエアロゲルが得易くなることから、1nm以上とすることができ、5nm以上であってもよく、10nm以上であってもよい。一方、シリカ粒子の固体熱伝導を抑制し易くなり、断熱性に優れるエアロゲルが得易くなることから、シリカ粒子の平均1次粒子径は、500nm以下とすることができ、300nm以下であってもよく、250nm以下であってもよい。すなわち、シリカ粒子の平均1次粒子径は、1〜500nmとすることができ、5〜300nmであってもよく、10〜250nmであってもよい。   The shape of the silica particles is not particularly limited, and examples thereof include spherical, eyebrows, and association types. Among these, by using spherical particles as silica particles, it becomes easy to suppress aggregation in the sol. The average primary particle diameter of the silica particles can easily be imparted with an appropriate strength to the airgel, and an airgel excellent in shrinkage resistance during drying can be easily obtained. It may be 10 nm or more. On the other hand, since it becomes easy to suppress the solid heat conduction of the silica particles and it becomes easy to obtain an airgel excellent in heat insulating properties, the average primary particle diameter of the silica particles can be 500 nm or less, even if it is 300 nm or less. It may be 250 nm or less. That is, the average primary particle diameter of the silica particles can be 1 to 500 nm, 5 to 300 nm, or 10 to 250 nm.

耐収縮性に優れるエアロゲルを得易くなることから、シリカ粒子1gあたりのシラノール基数は、10×1018個/g以上とすることができ、50×1018個/g以上であってもよく、100×1018個/g以上であってもよい。均質なエアロゲルが得易くなることから、シリカ粒子1gあたりのシラノール基数は、1000×1018個/g以下とすることができ、800×1018個/g以下であってもよく、700×1018個/g以下であってもよい。すなわち、シリカ粒子1gあたりのシラノール基数は、10×1018〜1000×1018個/gとすることができ、50×1018〜800×1018個/gであってもよく、100×1018〜700×1018個/gであってもよい。Since it becomes easy to obtain an airgel excellent in shrinkage resistance, the number of silanol groups per gram of silica particles can be 10 × 10 18 pieces / g or more, and may be 50 × 10 18 pieces / g or more. It may be 100 × 10 18 pieces / g or more. Since it becomes easy to obtain a homogeneous airgel, the number of silanol groups per gram of silica particles can be 1000 × 10 18 pieces / g or less, and may be 800 × 10 18 pieces / g or less, and 700 × 10 18 pieces / g or less may be sufficient. That is, the number of silanol groups per gram of silica particles can be 10 × 10 18 to 1000 × 10 18 pcs / g, or 50 × 10 18 to 800 × 10 18 pcs / g, or 100 × 10 10 18-700 may be a × 10 18 cells / g.

適度な強度をエアロゲルに付与し易くなり、乾燥時の耐収縮性に優れるエアロゲルが得易くなることから、上記ゾルに含まれるシリカ粒子の含有量は、ゾルの総量100質量部に対し、1質量部以上とすることができ、4質量部以上であってもよい。シリカ粒子の固体熱伝導を抑制し易くなり、断熱性に優れるエアロゲルが得易くなることから、上記ゾルに含まれるシリカ粒子の含有量は、20質量部以下とすることができ、15質量部以下であってもよく、12質量部以下であってもよく、10質量部以下であってもよく、8質量部以下であってもよい。すなわち、シリカ粒子の含有量は、ゾルの総量100質量部に対し、1〜20質量部とすることができ、4〜15質量部であってもよく、4〜12質量部であってもよく、4〜10質量部であってもよく、4〜8質量部であってもよい。   Since it becomes easy to impart an appropriate strength to the airgel and it becomes easy to obtain an airgel excellent in shrinkage resistance at the time of drying, the content of the silica particles contained in the sol is 1 mass relative to 100 mass parts of the total amount of the sol. It may be 4 parts by mass or more. Since it becomes easy to suppress the solid heat conduction of the silica particles and it becomes easy to obtain an airgel excellent in heat insulation, the content of the silica particles contained in the sol can be 20 parts by mass or less, and 15 parts by mass or less. It may be 12 parts by mass or less, 10 parts by mass or less, or 8 parts by mass or less. That is, the content of silica particles can be 1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of sol, and may be 4 to 15 parts by mass or 4 to 12 parts by mass. 4-10 mass parts may be sufficient and 4-8 mass parts may be sufficient.

[その他の態様]
本実施形態のエアロゲルは、下記一般式(4)で表される構造を有することができる。本実施形態のエアロゲルは、シリカ粒子を含有すると共に、下記一般式(4)で表される構造を有することができる。

Figure 0006330974
[Other aspects]
The airgel of this embodiment can have a structure represented by the following general formula (4). The airgel of the present embodiment contains silica particles and can have a structure represented by the following general formula (4).
Figure 0006330974

式(4)中、Rはアルキル基を示す。アルキル基としては、例えば炭素数が1〜6のアルキル基が挙げられ、具体的には、メチル基が挙げられる。In formula (4), R 9 represents an alkyl group. As an alkyl group, a C1-C6 alkyl group is mentioned, for example, A methyl group is mentioned specifically ,.

本実施形態のエアロゲルは、下記一般式(5)で表される構造を有することができる。本実施形態のエアロゲルは、シリカ粒子を含有すると共に、下記一般式(5)で表される構造を有することができる。

Figure 0006330974
The airgel of the present embodiment can have a structure represented by the following general formula (5). The airgel of the present embodiment contains silica particles and can have a structure represented by the following general formula (5).
Figure 0006330974

式(5)中、R10及びR11はそれぞれ独立にアルキル基を示す。アルキル基としては、例えば炭素数が1〜6のアルキル基が挙げられ、具体的には、メチル基が挙げられる。In formula (5), R 10 and R 11 each independently represent an alkyl group. As an alkyl group, a C1-C6 alkyl group is mentioned, for example, A methyl group is mentioned specifically ,.

本実施形態のエアロゲルは、下記一般式(6)で表される構造を有することができる。本実施形態のエアロゲルは、シリカ粒子を含有すると共に、下記一般式(6)で表される構造を有することができる。

Figure 0006330974
The airgel of this embodiment can have a structure represented by the following general formula (6). The airgel of the present embodiment contains silica particles and can have a structure represented by the following general formula (6).
Figure 0006330974

式(6)中、R12はアルキレン基を示す。アルキレン基としては、例えば炭素数が1〜10のアルキレン基が挙げられ、具体的には、エチレン基及びヘキシレン基が挙げられる。In the formula (6), R 12 represents an alkylene group. As an alkylene group, a C1-C10 alkylene group is mentioned, for example, Specifically, an ethylene group and a hexylene group are mentioned.

本実施形態のエアロゲルは、ポリシロキサン由来の構造を有していてもよい。ポリシロキサン由来の構造としては、例えば、上記一般式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)又は(6)で表される構造が挙げられる。本実施形態のエアロゲルは、シリカ粒子を含有せずに、上記一般式(4)、(5)及び(6)で表される構造のうち、少なくとも一種を有するものであってもよい。   The airgel of this embodiment may have a structure derived from polysiloxane. Examples of the structure derived from polysiloxane include structures represented by the above general formula (1), (2), (3), (4), (5), or (6). The airgel of this embodiment may have at least one of the structures represented by the general formulas (4), (5), and (6) without containing silica particles.

(多孔質基材)
「多孔質基材」は、一般的に、孔(微細孔)が多く含まれる材料の総称であり、孔の大きさによってマイクロポーラス材料、メソポーラス材料及びマクロポーラス材料に分類されるが、本実施形態では、孔の大きさによらず「多孔質基材」と称する。多孔質基材としては、例えば、繊維状物質からなる基材、及び、3次元で複雑な骨格を形成している基材が挙げられる。具体的には、多孔質基材としては、不織布、多孔質構造を有する多孔質シート等が挙げられる。多孔質構造における孔(多孔質構造を構成する孔)は、連通孔であってもよい。連通孔とは、多孔質基材内部の孔(空隙)と多孔質基材表面の孔(空隙)とが結合している状態であり、2次元的又は3次元的に空隙のネットワークを形成している状態を意味する。前記連通孔に前記エアロゲルが充填されていてもよい。
(Porous substrate)
“Porous substrate” is a general term for materials containing a large number of pores (micropores), and is classified into microporous materials, mesoporous materials, and macroporous materials depending on the size of the pores. In form, it is referred to as a “porous substrate” regardless of the size of the pores. Examples of the porous substrate include a substrate made of a fibrous material and a substrate that forms a three-dimensional complex skeleton. Specifically, examples of the porous substrate include a nonwoven fabric and a porous sheet having a porous structure. The pores in the porous structure (pores constituting the porous structure) may be communication holes. The communication hole is a state in which the pores (voids) inside the porous substrate and the pores (voids) on the surface of the porous substrate are combined to form a two-dimensional or three-dimensional void network. Means the state. The airgel may be filled in the communication hole.

前記孔のサイズは、基材の面方向(厚み方向に直交する方向)に沿って基材の任意の10箇所の断面を観察したときの、観察面における孔が作る形状の最大直線距離を示す。孔のサイズは、0.1〜1000μmとすることができる。サイズが0.1μm以上であれば、ゾル塗液を容易に含浸させることができる。サイズが1000μm以下であれば、孔からのエアロゲルの脱落を容易に抑制できる。   The size of the hole indicates the maximum linear distance of the shape formed by the hole on the observation surface when observing the cross-sections of any 10 locations on the substrate along the surface direction of the substrate (direction orthogonal to the thickness direction). . The size of the holes can be 0.1 to 1000 μm. If the size is 0.1 μm or more, the sol coating liquid can be easily impregnated. If the size is 1000 μm or less, it is possible to easily prevent the airgel from dropping out of the holes.

前記孔の体積の合計(空隙率、気孔率)は、前記基材の全体積の50〜99体積%とすることができ、60〜99体積%であってもよく、70〜99体積%であってもよい。これにより、断熱性が更に向上し易くなる。多孔質構造における孔が連通孔である場合において孔の体積の合計が前記範囲を満たしていてもよい。孔の体積は、下記式に基づき得ることができる。
空隙率(体積%)=(1−基材の真の体積/基材の見かけ体積)×100
基材の真の体積:基材(基材を構成する材料)の密度と質量から算出した体積
基材の見かけ体積:基材の寸法から算出した体積
The total volume of the pores (porosity, porosity) may be 50 to 99% by volume of the total volume of the substrate, may be 60 to 99% by volume, and 70 to 99% by volume. There may be. As a result, the heat insulating property is further improved. When the holes in the porous structure are communication holes, the total volume of the holes may satisfy the above range. The volume of the hole can be obtained based on the following formula.
Porosity (volume%) = (1−true volume of substrate / apparent volume of substrate) × 100
True volume of substrate: Volume calculated from density and mass of substrate (material constituting substrate) Apparent volume of substrate: Volume calculated from substrate dimensions

多孔質基材を構成する材質としては、ビニル重合体、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、フェノール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、炭素等の有機多孔質体;ガラス、金属(例えばニッケル)、金属酸化物(例えばアルミナ)等の無機多孔質体などが挙げられる。ビニル重合体としては、ポリオレフィン類(例えば、ポリエチレン及びポリプロピレン)、酢酸セルロース、ニトロセルロース、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸エステル、ポリ酢酸ビニル等が挙げられる。多孔質基材を構成する材質としては、耐熱性に更に優れる点から、ガラス、金属又は金属酸化物(例えばアルミナ)を用いることができ、熱伝導率を更に低減する点から、ガラス又はアルミナを用いることができる。   Examples of the material constituting the porous substrate include organic polymers such as vinyl polymer, polyester, polyacrylonitrile, polysulfone, phenol resin, polyurethane, polyamide, polyimide, and carbon; glass, metal (for example, nickel), metal oxide Examples thereof include inorganic porous materials such as (for example, alumina). Examples of the vinyl polymer include polyolefins (for example, polyethylene and polypropylene), cellulose acetate, nitrocellulose, polytetrafluoroethylene, polycarbonate, polystyrene, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid ester, and polyvinyl acetate. As a material constituting the porous substrate, glass, metal or metal oxide (for example, alumina) can be used because it is further excellent in heat resistance, and glass or alumina is used from the point of further reducing thermal conductivity. Can be used.

本実施形態のエアロゲル複合材料では、例えば、繊維状物質からなる基材、又は、3次元で複雑な骨格を形成している基材の空隙部分にエアロゲルが存在している。このような構造をとることにより、厚み方向に対する空気の移動が抑制され、断熱性が容易に向上する。さらに、固体の熱伝導の道筋は、エアロゲルを充填することにより高度に複雑化されるため熱伝導率の低減に効果がある。   In the airgel composite material of the present embodiment, for example, the airgel is present in a void portion of a base material made of a fibrous substance or a base material forming a three-dimensional complex skeleton. By taking such a structure, the movement of the air with respect to the thickness direction is suppressed, and the heat insulation is easily improved. Furthermore, since the solid heat conduction path is highly complicated by filling with airgel, it is effective in reducing the heat conductivity.

多孔質基材は、繊維状物質からなるシート(不織布、繊維シート等)であってもよい。このような多孔質基材においては、例えば、繊維状物質にエアロゲルが付着している。   The porous substrate may be a sheet (nonwoven fabric, fiber sheet, etc.) made of a fibrous material. In such a porous substrate, for example, airgel is attached to a fibrous substance.

繊維状物質としては、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ビニロン、ポリオレフィン、ポリウレタン、レーヨン、炭素繊維等の有機繊維;ガラス、ロックウール、セラミック等の無機繊維;銅、鉄、ステンレス、金、銀、アルミニウム等の金属繊維などが挙げられる。繊維状物質としては、耐熱性に更に優れる点から、無機繊維を用いることができ、熱伝導率を更に低減する点から、ガラス、ロックウール又はセラミックを用いることができる。   Fibrous materials include nylon, polyester, polypropylene, polyacrylonitrile, vinylon, polyolefin, polyurethane, rayon, carbon fiber and other organic fibers; glass, rock wool, ceramic and other inorganic fibers; copper, iron, stainless steel, gold, silver And metal fibers such as aluminum. As the fibrous material, inorganic fibers can be used from the viewpoint of further excellent heat resistance, and glass, rock wool, or ceramic can be used from the viewpoint of further reducing the thermal conductivity.

繊維状物質の直径(繊維径)は、0.1〜1000μmとすることができ、0.1〜100μmであってもよく、0.1〜80μmであってもよい。これにより、繊維による熱伝導が容易に抑制でき、かつ、空隙が充分に確保されるためシートへの前記ゾルの含浸性が向上する。繊維状物質の直径は、顕微鏡で観察し、任意に選ばれる繊維10本の直径の平均値として測定することができる。   The diameter (fiber diameter) of the fibrous substance can be 0.1 to 1000 μm, may be 0.1 to 100 μm, and may be 0.1 to 80 μm. Thereby, the heat conduction by the fibers can be easily suppressed, and the voids are sufficiently secured, so that the impregnation of the sol into the sheet is improved. The diameter of the fibrous substance can be measured by observing with a microscope and measured as an average value of the diameters of 10 arbitrarily selected fibers.

<エアロゲル複合材料の製造方法>
次に、エアロゲル複合材料の製造方法について説明する。本実施形態のエアロゲル複合材料は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲル(前記ゾルから生成された湿潤ゲル)を乾燥することにより得ることができる。本実施形態のエアロゲル複合材料の製造方法は、上記湿潤ゲルを乾燥する乾燥工程を備え、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルを反応させて上記湿潤ゲルを得るゲル生成工程を更に備えていてもよい。エアロゲル複合材料の製造方法は、例えば以下の方法により製造することができる。
<Method for producing airgel composite material>
Next, the manufacturing method of an airgel composite material is demonstrated. The airgel composite material of the present embodiment is selected from the group consisting of a hydrolyzable functional group or a silicon compound having a condensable functional group, and a hydrolysis product of the silicon compound having the hydrolyzable functional group. It can be obtained by drying a wet gel (wet gel produced from the sol) which is a condensate of sol containing at least one of the above. The method for producing an airgel composite material of the present embodiment includes a drying step of drying the wet gel, and includes a hydrolyzable functional group or a silicon compound having a condensable functional group, and the hydrolyzable functional group. There may be further provided a gel generation step of obtaining the wet gel by reacting a sol containing at least one selected from the group consisting of hydrolysis products of silicon compounds. The airgel composite material can be produced, for example, by the following method.

すなわち、本実施形態のエアロゲル複合材料は、例えば、エアロゲルを形成するためのゾルを作製するゾル生成工程と、ゾル生成工程で得られたゾルを多孔質基材に含浸させる含浸工程と、ゾルをゲル化して湿潤ゲルを得るゲル生成工程と、ゾル又は湿潤ゲルで空隙が満たされた多孔質基材を熟成する熟成工程と、熟成した複合材料を洗浄及び/又は溶媒置換する洗浄・溶媒置換工程と、洗浄及び/又は溶媒置換した複合材料を乾燥する乾燥工程と、を主に備える製造方法により製造することができる。なお、「ゾル」とは、ゲル化反応が生じる前の状態であって、本実施形態においては、ケイ素化合物(必要に応じて、さらにシリカ粒子)が溶媒中に溶解若しくは分散している状態を意味する。含浸工程の後にゲル生成工程を行ってもよく、ゲル生成工程の後に含浸工程を行ってもよい。   That is, the airgel composite material of the present embodiment includes, for example, a sol generation step for producing a sol for forming an airgel, an impregnation step for impregnating a porous substrate with the sol obtained in the sol generation step, and a sol Gel generation step of gelling to obtain a wet gel, aging step of aging a porous substrate filled with voids with sol or wet gel, and cleaning and / or solvent replacement step of cleaning and / or solvent replacement of the aged composite material And a drying step of drying the washed and / or solvent-substituted composite material. The “sol” is a state before the gelation reaction occurs, and in the present embodiment, the state in which the silicon compound (and if necessary, further silica particles) is dissolved or dispersed in the solvent. means. The gel generation step may be performed after the impregnation step, or the impregnation step may be performed after the gel generation step.

繊維状物質からなる多孔質基材を用いる場合には、予め繊維状物質を上記ゾル塗液に分散し、熟成工程、洗浄・溶媒置換工程、乾燥工程を経由して、エアロゲルが付着した繊維状物質を作製し、これを抄造して不織布化することでエアロゲル複合材料とすることができる。   When using a porous substrate made of a fibrous material, the fibrous material is dispersed in the sol coating solution in advance, and the fibrous material to which the airgel has adhered is passed through an aging step, a washing / solvent replacement step, and a drying step. An airgel composite material can be obtained by preparing a substance and making it into a non-woven fabric.

上記エアロゲルが付着した繊維状物質では、繊維表面が有する官能基と、エアロゲル表面の官能基との化学的相互作用による結合、繊維表面とエアロゲルとの分子間相互作用による結合等の結合様式を限定するものではない。繊維表面の一部又は全体にエアロゲル粒子(エアロゲルを構成する粒子)が付着していてもよい。   In the fibrous material to which the above-mentioned aerogel is attached, the bonding mode such as bonding by the chemical interaction between the functional group on the fiber surface and the functional group on the airgel surface, bonding by intermolecular interaction between the fiber surface and the airgel is limited. Not what you want. Airgel particles (particles constituting the airgel) may be attached to part or the whole of the fiber surface.

以下、本実施形態のエアロゲル複合材料の製造方法の各工程について説明する。なお、下記において、場合により、エアロゲルが層状のエアロゲル層である場合を例に説明しているが、エアロゲルは、層状であることに限定されない。   Hereinafter, each process of the manufacturing method of the airgel composite material of this embodiment is demonstrated. In the following description, the case where the airgel is a layered airgel layer is described as an example, but the airgel is not limited to being layered.

(ゾル生成工程)
ゾル生成工程は、例えば、ケイ素化合物(必要に応じて、さらにシリカ粒子)と溶媒とを混合し、加水分解反応を行った後、ゾルゲル反応を行い、半ゲル化のゾル塗液を得る工程である。本工程においては、加水分解反応を促進させるため、溶媒中に酸触媒を更に添加してもよい。また、特許第5250900号公報に示されるように、溶媒中に界面活性剤、熱加水分解性化合物等を添加することもできる。さらに、ゲル化反応を促進させるため、塩基触媒を添加してもよい。なお、本工程、後述するゲル生成工程、含浸工程、及び、熟成工程における工程時間を短縮し、加熱及び乾燥温度を低温化する観点から、ゾル中にシリカ粒子を含有するとよい。
(Sol generation process)
The sol generation step is, for example, a step of mixing a silicon compound (and if necessary, further silica particles) and a solvent, performing a hydrolysis reaction, and then performing a sol-gel reaction to obtain a semi-gelled sol coating liquid. is there. In this step, an acid catalyst may be further added to the solvent in order to promote the hydrolysis reaction. Further, as disclosed in Japanese Patent No. 5250900, a surfactant, a thermohydrolyzable compound, or the like can be added to the solvent. Furthermore, a base catalyst may be added to promote the gelation reaction. In addition, it is good to contain a silica particle in a sol from a viewpoint of shortening the process time in this process, the gel production | generation process mentioned later, an impregnation process, and an aging process, and making heating and drying temperature low.

溶媒としては、後述する含浸工程において良好な含浸性が得られれば特に限定されず、例えば、水、又は、水及びアルコールの混合液を用いることができる。アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、2−プロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール及びt−ブタノールが挙げられる。これらの中でも、表面張力が高く、揮発性が低い点から、水を用いることができる。   The solvent is not particularly limited as long as good impregnation properties can be obtained in the impregnation step described later, and for example, water or a mixed solution of water and alcohol can be used. Examples of the alcohol include methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, n-butanol, 2-butanol and t-butanol. Among these, water can be used because of its high surface tension and low volatility.

酸触媒としては、例えば、フッ酸、塩酸、硝酸、硫酸、亜硫酸、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、臭素酸、塩素酸、亜塩素酸、次亜塩素酸等の無機酸類;酸性リン酸アルミニウム、酸性リン酸マグネシウム、酸性リン酸亜鉛等の酸性リン酸塩類;ギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、アジピン酸、アゼライン酸等の有機カルボン酸類が挙げられる。これらの中でも、得られるエアロゲル複合材料の耐水性を更に向上させる酸触媒として、有機カルボン酸類を用いることができ、具体的には、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、シュウ酸及びマロン酸が挙げられ、酢酸であってもよい。酸触媒は、単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。   Examples of the acid catalyst include inorganic acids such as hydrofluoric acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, sulfurous acid, phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, bromic acid, chloric acid, chlorous acid, and hypochlorous acid; Acid phosphates such as aluminum phosphate, acid magnesium phosphate and acid zinc phosphate; organic such as formic acid, acetic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, citric acid, malic acid, adipic acid, azelaic acid Carboxylic acids are mentioned. Among these, as an acid catalyst that further improves the water resistance of the obtained airgel composite material, organic carboxylic acids can be used, and specifically include acetic acid, formic acid, propionic acid, oxalic acid and malonic acid, Acetic acid may be used. You may use an acid catalyst individually or in mixture of 2 or more types.

酸触媒を用いることで、ケイ素化合物の加水分解反応を促進させて、より短時間でゾルを得ることができる。   By using an acid catalyst, the hydrolysis reaction of the silicon compound is promoted, and a sol can be obtained in a shorter time.

酸触媒の添加量は、ケイ素化合物の総量100質量部に対し、0.001〜0.1質量部とすることができる。   The addition amount of an acid catalyst can be 0.001-0.1 mass part with respect to 100 mass parts of total amounts of a silicon compound.

界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、イオン性界面活性剤等を用いることができる。界面活性剤は、単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。   As the surfactant, a nonionic surfactant, an ionic surfactant, or the like can be used. You may use surfactant individually or in mixture of 2 or more types.

非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレン等の親水部と、主にアルキル基からなる疎水部とを含む化合物、ポリオキシプロピレン等の親水部を含む化合物などを使用できる。ポリオキシエチレン等の親水部と、主にアルキル基からなる疎水部とを含む化合物としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等が挙げられる。ポリオキシプロピレン等の親水部を含む化合物としては、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンとポリオキシプロピレンのブロック共重合体等が挙げられる。   As the nonionic surfactant, for example, a compound containing a hydrophilic part such as polyoxyethylene and a hydrophobic part mainly composed of an alkyl group, a compound containing a hydrophilic part such as polyoxypropylene, and the like can be used. Examples of the compound containing a hydrophilic part such as polyoxyethylene and a hydrophobic part mainly composed of an alkyl group include polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene octylphenyl ether, polyoxyethylene alkyl ether and the like. Examples of the compound having a hydrophilic portion such as polyoxypropylene include polyoxypropylene alkyl ether, a block copolymer of polyoxyethylene and polyoxypropylene, and the like.

イオン性界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両イオン性界面活性剤等を用いることができ、カチオン性界面活性剤又はアニオン性界面活性剤であってもよい。カチオン性界面活性剤としては、例えば、臭化セチルトリメチルアンモニウム及び塩化セチルトリメチルアンモニウムが挙げられる。アニオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシルスルホン酸ナトリウムが挙げられる。両イオン性界面活性剤としては、例えば、アミノ酸系界面活性剤、ベタイン系界面活性剤及びアミンオキシド系界面活性剤が挙げられる。アミノ酸系界面活性剤としては、例えば、アシルグルタミン酸が挙げられる。ベタイン系界面活性剤としては、例えば、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン及びステアリルジメチルアミノ酢酸ベタインが挙げられる。アミンオキシド系界面活性剤としては、例えば、ラウリルジメチルアミンオキシドが挙げられる。   As the ionic surfactant, a cationic surfactant, an anionic surfactant, an amphoteric surfactant and the like can be used, and a cationic surfactant or an anionic surfactant may be used. Examples of the cationic surfactant include cetyltrimethylammonium bromide and cetyltrimethylammonium chloride. Examples of the anionic surfactant include sodium dodecyl sulfonate. Examples of amphoteric surfactants include amino acid surfactants, betaine surfactants, and amine oxide surfactants. Examples of amino acid surfactants include acyl glutamic acid. Examples of betaine surfactants include lauryldimethylaminoacetic acid betaine and stearyldimethylaminoacetic acid betaine. Examples of the amine oxide surfactant include lauryl dimethylamine oxide.

これらの界面活性剤は、後述する含浸工程において、反応系中の溶媒と、成長していくシロキサン重合体との間の化学的親和性の差異を小さくし、相分離を抑制する作用を有すると考えられている。   These surfactants have the effect of reducing the difference in chemical affinity between the solvent in the reaction system and the growing siloxane polymer and suppressing phase separation in the impregnation step described later. It is considered.

界面活性剤の添加量は、界面活性剤の種類、又は、ケイ素化合物の種類並びに量にも左右されるが、例えば、ケイ素化合物の総量100質量部に対し、1〜100質量部とすることができ、5〜60質量部であってもよい。   The addition amount of the surfactant depends on the type of the surfactant or the type and amount of the silicon compound. For example, the addition amount of the surfactant may be 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the silicon compound. It may be 5 to 60 parts by mass.

熱加水分解性化合物は、熱加水分解により塩基触媒を発生して、反応溶液を塩基性とし、ゾルゲル反応を促進すると考えられている。よって、この熱加水分解性化合物としては、加水分解後に反応溶液を塩基性にできる化合物であれば、特に限定されず、例えば、尿素;ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等の酸アミド;ヘキサメチレンテトラミン等の環状窒素化合物を挙げることができる。これらの中でも、特に尿素は上記促進効果が得られ易い。   The thermohydrolyzable compound is considered to generate a base catalyst by thermal hydrolysis, thereby making the reaction solution basic and promoting the sol-gel reaction. Accordingly, the thermohydrolyzable compound is not particularly limited as long as it can make the reaction solution basic after hydrolysis. For example, urea; formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide And acid amides such as N-methylacetamide and N, N-dimethylacetamide; and cyclic nitrogen compounds such as hexamethylenetetramine. Among these, urea is particularly easy to obtain the above-mentioned promoting effect.

熱加水分解性化合物の添加量は、ゾルゲル反応を充分に促進することができる量であれば、特に限定されない。例えば、熱加水分解性化合物として尿素を用いた場合、その添加量は、ケイ素化合物の総量100質量部に対して、1〜200質量部とすることができ、2〜150質量部であってもよい。添加量を1質量部以上とすることにより、良好な反応性を更に得易くなる。添加量を200質量部以下とすることにより、結晶の析出及びゲル密度の低下を抑制し易くなる。   The amount of the thermally hydrolyzable compound added is not particularly limited as long as it is an amount that can sufficiently promote the sol-gel reaction. For example, when urea is used as the thermally hydrolyzable compound, the amount added can be 1 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the silicon compound, even if it is 2 to 150 parts by mass. Good. By making the addition amount 1 mass part or more, it becomes easier to obtain good reactivity. By making the addition amount 200 parts by mass or less, it becomes easy to suppress precipitation of crystals and a decrease in gel density.

ゾル生成工程の加水分解は、混合液中のケイ素化合物、シリカ粒子、酸触媒、界面活性剤等の種類及び量にも左右されるが、例えば20〜60℃の温度環境下で、10分〜24時間行ってもよく、50〜60℃の温度環境下で5分〜8時間行ってもよい。これにより、ケイ素化合物中の加水分解性官能基が充分に加水分解され、ケイ素化合物の加水分解生成物をより確実に得ることができる。   The hydrolysis in the sol production step depends on the types and amounts of the silicon compound, silica particles, acid catalyst, surfactant and the like in the mixed solution, but for example, under a temperature environment of 20 to 60 ° C. for 10 minutes to It may be performed for 24 hours, or may be performed in a temperature environment of 50 to 60 ° C. for 5 minutes to 8 hours. Thereby, the hydrolyzable functional group in a silicon compound is fully hydrolyzed, and the hydrolysis product of a silicon compound can be obtained more reliably.

溶媒中に熱加水分解性化合物を添加する場合は、ゾル生成工程の温度環境を、熱加水分解性化合物の加水分解を抑制してゾルのゲル化を抑制する温度に調節してもよい。この時の温度は、熱加水分解性化合物の加水分解を抑制できる温度であれば、いずれの温度であってもよい。例えば、熱加水分解性化合物として尿素を用いた場合は、ゾル生成工程の温度環境は、0〜40℃とすることができ、10〜30℃であってもよい。   When adding a thermohydrolyzable compound in a solvent, you may adjust the temperature environment of a sol production | generation process to the temperature which suppresses the hydrolysis of a thermohydrolyzable compound and suppresses gelatinization of a sol. The temperature at this time may be any temperature as long as the hydrolysis of the thermally hydrolyzable compound can be suppressed. For example, when urea is used as the thermally hydrolyzable compound, the temperature environment of the sol generation step can be 0 to 40 ° C, and may be 10 to 30 ° C.

塩基触媒としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等のアルカリ金属水酸化物;水酸化アンモニウム、フッ化アンモニウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム等のアンモニウム化合物;メタ燐酸ナトリウム、ピロ燐酸ナトリウム、ポリ燐酸ナトリウム等の塩基性燐酸ナトリウム塩;アリルアミン、ジアリルアミン、トリアリルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、3−エトキシプロピルアミン、ジイソブチルアミン、3−(ジエチルアミノ)プロピルアミン、ジ−2−エチルヘキシルアミン、3−(ジブチルアミノ)プロピルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、t−ブチルアミン、sec−ブチルアミン、プロピルアミン、3−(メチルアミノ)プロピルアミン、3−(ジメチルアミノ)プロピルアミン、3−メトキシアミン、ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の脂肪族アミン類;モルホリン、N−メチルモルホリン、2−メチルモルホリン、ピペラジン及びその誘導体、ピペリジン及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体等の含窒素複素環状化合物類などが挙げられる。これらの中でも、水酸化アンモニウム(アンモニア水)は、揮発性が高く、乾燥後のエアロゲル層に残存し難いため耐水性を損ないづらい点、及び、経済性の点で優れている。上記の塩基触媒は、単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。   Base catalysts include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and cesium hydroxide; ammonium compounds such as ammonium hydroxide, ammonium fluoride, ammonium chloride, and ammonium bromide; sodium metaphosphate Basic sodium phosphates such as sodium pyrophosphate and sodium polyphosphate; allylamine, diallylamine, triallylamine, isopropylamine, diisopropylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, 2-ethylhexylamine, 3-ethoxypropylamine, diisobutylamine, 3 -(Diethylamino) propylamine, di-2-ethylhexylamine, 3- (dibutylamino) propylamine, tetramethylethylenediamine, t-butylamine, sec- Aliphatic amines such as tilamine, propylamine, 3- (methylamino) propylamine, 3- (dimethylamino) propylamine, 3-methoxyamine, dimethylethanolamine, methyldiethanolamine, diethanolamine, triethanolamine; morpholine, N -Nitrogen-containing heterocyclic compounds such as methylmorpholine, 2-methylmorpholine, piperazine and derivatives thereof, piperidine and derivatives thereof, imidazole and derivatives thereof, and the like. Among these, ammonium hydroxide (ammonia water) has high volatility and is difficult to remain in the airgel layer after drying, and is excellent in terms of being hard to impair water resistance and economical. You may use said base catalyst individually or in mixture of 2 or more types.

塩基触媒を用いることで、ゾル中のケイ素化合物(ポリシロキサン化合物群及びケイ素化合物群)、及び、シリカ粒子の脱水縮合反応及び/又は脱アルコール縮合反応を促進することができ、ゾルのゲル化をより短時間で行うことができる。特に、アンモニアは、揮発性が高く、エアロゲル複合材料に残留し難い。そのため、塩基触媒としてアンモニアを用いることで、より耐水性の優れたエアロゲル複合材料を得ることができる。   By using a base catalyst, the dehydration condensation reaction and / or dealcoholization condensation reaction of the silicon compound (polysiloxane compound group and silicon compound group) and silica particles in the sol can be promoted, and the gelation of the sol It can be performed in a shorter time. In particular, ammonia is highly volatile and hardly remains in the airgel composite material. Therefore, an airgel composite material with better water resistance can be obtained by using ammonia as the base catalyst.

塩基触媒の添加量は、ケイ素化合物(ポリシロキサン化合物群及びケイ素化合物群)の総量100質量部に対し、0.5〜5質量部とすることができ、1〜4質量部であってもよい。塩基触媒の添加量を0.5質量部以上とすることにより、ゲル化をより短時間で行うことができる。塩基触媒の添加量を5質量部以下とすることにより、耐水性の低下を容易に抑制することができる。   The addition amount of a base catalyst can be 0.5-5 mass parts with respect to 100 mass parts of total amounts of a silicon compound (polysiloxane compound group and silicon compound group), and may be 1-4 mass parts. . By making the addition amount of the base catalyst 0.5 parts by mass or more, gelation can be performed in a shorter time. By making the addition amount of the base catalyst 5 parts by mass or less, it is possible to easily suppress a decrease in water resistance.

(含浸工程)
含浸工程は、例えば、上記ゾル塗液を多孔質基材に充填する又は不織布の原料繊維に付着させる工程である。具体的には、上記ゾル塗液に多孔質基材の材料を浸漬するディッピング法、又は、多孔質基材にゾル塗液を塗布する塗布法が挙げられる。含浸方法は、制限されず、多孔質基材の大きさ、形状、弾性率等の物理的性状に応じて好適な手法を選択できる。
(Impregnation process)
The impregnation step is, for example, a step of filling the sol coating liquid into a porous substrate or adhering it to a raw material fiber of a nonwoven fabric. Specifically, a dipping method in which the material of the porous base material is immersed in the sol coating liquid or a coating method in which the sol coating liquid is applied to the porous base material can be mentioned. The impregnation method is not limited, and a suitable method can be selected according to physical properties such as the size, shape, and elastic modulus of the porous substrate.

不織布の原料繊維へのゾル塗液の処理方法については、例えば、上記ゾル塗液が入った容器に繊維を入れ所定の時間加熱撹拌して繊維を表面処理する湿式法、及び、攪拌機で繊維を高速攪拌させながらゾル塗液を添加して繊維表面を均一に処理する乾式法が挙げられる。繊維へのゾル塗液の処理方法としては、特に制限されないが、ゾル塗液が繊維表面に均一に処理し易いことから、湿式法を用いることができる。   Regarding the method of treating the sol coating liquid on the raw material fibers of the nonwoven fabric, for example, a wet method in which the fibers are put into a container containing the sol coating liquid and the fibers are surface-treated by heating and stirring for a predetermined time, and the fibers are mixed with a stirrer. A dry method in which a sol coating solution is added while stirring at high speed to uniformly treat the fiber surface can be mentioned. The method for treating the sol coating solution on the fiber is not particularly limited, but a wet method can be used because the sol coating solution is easy to uniformly treat the fiber surface.

塗工方法(塗工機)としては、ダイコーター、コンマコータ、バーコータ、キスコータ、ロールコーター等が利用でき、多孔質基材の材質又は厚み、ゾル塗液の粘度又は塗布量等によって適宜使用される。加熱・乾燥方法としては、加熱又は熱風吹きつけ等を用いることができる。   As the coating method (coating machine), a die coater, a comma coater, a bar coater, a kiss coater, a roll coater, etc. can be used, and it is appropriately used depending on the material or thickness of the porous substrate, the viscosity or the coating amount of the sol coating solution, etc. . As the heating / drying method, heating, hot air blowing, or the like can be used.

ゾル塗液を多孔質基材に塗布した後の加熱・乾燥条件は、例えば、加熱・乾燥後のエアロゲル層の含水率が10質量%以上(例えば50質量%以上)となるように加熱・乾燥させる。含水率を10質量%以上とすることにより、多孔質基材との接着性を得易くなる。   The heating / drying conditions after applying the sol coating liquid to the porous substrate are, for example, heating / drying so that the moisture content of the airgel layer after heating / drying is 10% by mass or more (for example, 50% by mass or more). Let By setting the water content to 10% by mass or more, it becomes easy to obtain adhesiveness with the porous substrate.

加熱・乾燥温度は、ゾル塗液中の水分量及び/又は有機溶媒量、有機溶媒の沸点等によっても異なるが、例えば、50〜150℃とすることができ、60〜120℃であってもよい。加熱・乾燥温度を50℃以上とすることにより、ゲル化をより短時間で行うことができる。加熱・乾燥温度を150℃以下とすることにより、多孔質基材との接着性を得易くなる。   The heating / drying temperature varies depending on the amount of water and / or the amount of the organic solvent in the sol coating liquid, the boiling point of the organic solvent, etc., but can be set to, for example, 50 to 150 ° C, or 60 to 120 ° C. Good. By setting the heating / drying temperature to 50 ° C. or higher, gelation can be performed in a shorter time. By setting the heating / drying temperature to 150 ° C. or lower, it becomes easy to obtain adhesion with the porous substrate.

加熱・乾燥時間は、加熱・乾燥温度によって異なるが、例えば、0.2〜10分とすることができ、0.5〜8分であってもよい。加熱・乾燥時間を0.2分以上とすることにより、エアロゲル層が形成し易くなる。加熱・乾燥時間を10分以下とすることにより、多孔質基材との接着性を得易くなる。上記加熱・乾燥条件は、予め簡単な実験により、適宜、好適な加熱・乾燥条件を設定することができる。   The heating / drying time varies depending on the heating / drying temperature, but may be, for example, 0.2 to 10 minutes, or may be 0.5 to 8 minutes. By setting the heating / drying time to 0.2 minutes or more, the airgel layer is easily formed. By setting the heating / drying time to 10 minutes or less, it becomes easy to obtain adhesion with the porous substrate. As the heating / drying conditions, suitable heating / drying conditions can be appropriately set by simple experiments in advance.

多孔質基材の両面には、セパレーターを積層することができる。セパレーターを積層することにより、多孔質基材の搬送及びその他工程における未硬化ゾルの転写又は汚染を防止することができる。含浸工程においてセパレーターを積層する方法としては、例えば、ゾル塗液を含浸した後に積層する方法、及び、加熱・乾燥した後に積層する方法が挙げられる。セパレーターとしては、例えば、ガラス不織布、ガラスクロス等の無機物繊維;ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル等の有機繊維;ポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド等からなる基材フィルム;離型紙;銅箔、アルミニウム箔等の金属箔を挙げることができる。なお、上記セパレーターには、マット処理、コロナ処理の他、離型処理を施してもよい。これらの中でも、ゾル塗液を含浸した後に積層する場合は、エアロゲル層の含水率を高く保てる観点から、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド等からなる基材フィルムなどを用いることができる。また、加熱・乾燥した後に積層する場合は、後述する熟成工程、洗浄・溶媒置換工程において剥離する必要がない観点から、ガラス不織布、ガラスクロス等の無機物繊維;ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル等の有機繊維などを用いることができる。   A separator can be laminated on both surfaces of the porous substrate. By laminating the separator, it is possible to prevent transfer or contamination of the uncured sol in the conveyance of the porous substrate and other processes. Examples of the method of laminating the separator in the impregnation step include a method of laminating after impregnating the sol coating liquid, and a method of laminating after heating and drying. Examples of the separator include inorganic fibers such as glass nonwoven fabric and glass cloth; organic fibers such as polyimide, polyamideimide, and polyester; base film made of polyolefin, polyester, polycarbonate, polyimide, and the like; release paper; copper foil, aluminum foil, and the like Can be mentioned. Note that the separator may be subjected to a release treatment in addition to the mat treatment and the corona treatment. Among these, when laminating after impregnating the sol coating liquid, a base film made of polyolefin, polyester, polycarbonate, polyimide, or the like can be used from the viewpoint of keeping the water content of the airgel layer high. In addition, when laminating after heating and drying, inorganic fibers such as glass nonwoven fabric and glass cloth; organics such as polyimide, polyamideimide, and polyester, from the viewpoint that they do not need to be peeled off in the aging step and washing / solvent replacement step described later. A fiber etc. can be used.

(ゲル生成工程)
ゲル生成工程は、ゾル生成工程で得られたゾルをゲル化して湿潤ゲルを得る工程である。本工程では、ゲル化を促進させるため塩基触媒を用いることができる。ゾルのゲル化の終了時点を判別することは困難な場合が多いため、ゾルのゲル化と、その後の熟成とは、連続して一連の操作で行ってもよい。
(Gel generation process)
The gel generation step is a step of obtaining a wet gel by gelling the sol obtained in the sol generation step. In this step, a base catalyst can be used to promote gelation. Since it is often difficult to determine the end point of gelation of the sol, gelation of the sol and subsequent aging may be performed in a series of operations.

ゲル生成工程におけるゾルのゲル化は、溶媒及び塩基触媒が揮発しないように密閉容器内で行ってもよい。ゲル化温度は、30〜90℃とすることができるが、40〜80℃であってもよい。ゲル化温度を30℃以上とすることにより、ゲル化をより短時間に行うことができ、強度の高い湿潤ゲルを得ることができる。ゲル化温度を90℃以下にすることにより、溶媒(特にアルコール)の揮発を抑制し易くなるため、体積収縮を抑えながらゲル化することができる。   The gelation of the sol in the gel generation step may be performed in a sealed container so that the solvent and the base catalyst do not volatilize. The gelation temperature can be 30-90 ° C, but it may be 40-80 ° C. By setting the gelation temperature to 30 ° C. or higher, gelation can be performed in a shorter time, and a wet gel with high strength can be obtained. By setting the gelation temperature to 90 ° C. or less, it becomes easy to suppress the volatilization of the solvent (particularly alcohol), and thus gelation can be performed while suppressing volume shrinkage.

(熟成工程)
熟成工程は、上記含浸工程又は上記ゲル生成工程により得られた複合材料を、加熱にて熟成させる工程である。本工程において、エアロゲル層と多孔質基材との接着性の低下を抑制し易い観点から、エアロゲル層の含水率が10質量%以上となるように熟成させるとよく、50質量%以上となるように熟成させるとよりよい。熟成方法としては、上記範囲を満足すれば特に制限されないが、例えば、複合材料を密閉雰囲気で熟成する方法、及び、加熱による含水率の低下を抑制できる恒湿恒温槽等を用いて複合材料を熟成する方法が挙げられる。
(Aging process)
The aging step is a step of aging the composite material obtained by the impregnation step or the gel generation step by heating. In this step, from the viewpoint of easily suppressing a decrease in adhesiveness between the airgel layer and the porous substrate, the airgel layer is preferably aged so that the water content is 10% by mass or more, and is 50% by mass or more. It is better to age. The aging method is not particularly limited as long as the above range is satisfied.For example, a method of aging the composite material in a sealed atmosphere, and a constant temperature and humidity chamber that can suppress a decrease in moisture content due to heating, etc. A method of aging is mentioned.

熟成温度は、例えば、40〜90℃とすることができ、50〜80℃であってもよい。熟成温度を40℃以上とすることにより、熟成時間を短縮できる。熟成温度を90℃以下とすることにより、含水率の低下を抑制できる。   The aging temperature can be, for example, 40 to 90 ° C, and may be 50 to 80 ° C. By setting the aging temperature to 40 ° C. or more, the aging time can be shortened. By setting the aging temperature to 90 ° C. or lower, it is possible to suppress a decrease in moisture content.

熟成時間は、例えば、1〜48時間とすることができ、3〜24時間であってもよい。熟成時間を1時間以上とすることにより、更に優れた断熱性を得ることができる。熟成時間を48時間以下にすることにより、多孔質基材との高い接着性を得ることができる。   The aging time can be, for example, 1 to 48 hours, or 3 to 24 hours. By setting the aging time to 1 hour or longer, further excellent heat insulation can be obtained. By setting the aging time to 48 hours or less, high adhesion to the porous substrate can be obtained.

(洗浄・溶媒置換工程)
洗浄・溶媒置換工程は、上記熟成工程により得られた複合材料を洗浄する工程(洗浄工程)と、後述する乾燥工程に適した溶媒に置換する工程(溶媒置換工程)とを有する工程である。洗浄及び溶媒置換手法は、特に制限されず、例えば、ロールトゥロール方式にて洗浄槽及び/又は溶媒置換槽等を複数個用いて連続処理することができる。洗浄・溶媒置換工程は、複合材料を洗浄する工程を行わず、溶媒置換工程のみを行う形態でも実施可能であるが、エアロゲル層中の未反応物、副生成物等の不純物を低減し、より純度の高いエアロゲル複合材料の製造を可能にする観点からは、熟成後のエアロゲル層を洗浄してもよい。
(Washing / solvent replacement process)
The washing / solvent replacement step is a step having a step of washing the composite material obtained by the aging step (washing step) and a step of substitution with a solvent suitable for the drying step described later (solvent substitution step). The washing and solvent replacement technique is not particularly limited, and for example, continuous treatment can be performed using a plurality of washing tanks and / or solvent replacement tanks in a roll-to-roll manner. The washing / solvent replacement step can be performed in a form in which only the solvent replacement step is performed without performing the step of cleaning the composite material, but it reduces impurities such as unreacted substances and by-products in the airgel layer, and more. From the viewpoint of enabling the production of a highly pure airgel composite material, the aged airgel layer may be washed.

洗浄工程では、上記熟成工程で得られた複合材料に対し、水又は有機溶媒を用いて、複合材料を繰り返し洗浄することができる。   In the washing step, the composite material obtained in the aging step can be repeatedly washed with water or an organic solvent.

有機溶媒としては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、1,2−ジメトキシエタン、アセトニトリル、ヘキサン、トルエン、ジエチルエーテル、クロロホルム、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、酢酸、ギ酸等の各種の有機溶媒を使用することができる。有機溶媒は、単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。   As organic solvents, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, acetone, methyl ethyl ketone, 1,2-dimethoxyethane, acetonitrile, hexane, toluene, diethyl ether, chloroform, ethyl acetate, tetrahydrofuran, methylene chloride , N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, acetic acid, formic acid and other various organic solvents can be used. You may use an organic solvent individually or in mixture of 2 or more types.

後述する溶媒置換工程では、乾燥によるエアロゲル層の収縮を抑制するため、低表面張力の溶媒を用いることができる。しかし、低表面張力の溶媒は、一般的に水との相互溶解度が極めて低い。そのため、溶媒置換工程において低表面張力の溶媒を用いる場合、洗浄工程で用いる有機溶媒としては、水及び低表面張力の溶媒の双方に対して高い相互溶解性を有する親水性有機溶媒を用いることができる。なお、洗浄工程において用いられる親水性有機溶媒は、溶媒置換工程のための予備置換の役割を果たすことができる。このことから、上記の有機溶媒の中でも、メタノール、エタノール、2−プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン等の親水性有機溶媒を用いることができ、経済性の点から、メタノール、エタノール又はメチルエチルケトンを用いてもよい。   In the solvent replacement step described later, a low surface tension solvent can be used to suppress shrinkage of the airgel layer due to drying. However, low surface tension solvents generally have very low mutual solubility with water. Therefore, when a low surface tension solvent is used in the solvent replacement step, a hydrophilic organic solvent having high mutual solubility in both water and a low surface tension solvent is used as the organic solvent used in the washing step. it can. Note that the hydrophilic organic solvent used in the washing step can serve as a preliminary replacement for the solvent replacement step. From this, among the above organic solvents, hydrophilic organic solvents such as methanol, ethanol, 2-propanol, acetone, methyl ethyl ketone can be used, and methanol, ethanol, or methyl ethyl ketone may be used from the economical point of view. .

洗浄工程に使用される水又は有機溶媒の量としては、エアロゲル層中の溶媒を充分に置換し、洗浄できる量とすることができ、エアロゲル層の容量に対して3〜10倍の量の溶媒を用いることができる。洗浄は、洗浄後のエアロゲル層中の含水率が10質量%以下となるまで繰り返すことができる。   The amount of water or organic solvent used in the washing step can be an amount that can sufficiently wash and wash the solvent in the airgel layer, and is 3 to 10 times the amount of the airgel layer. Can be used. The washing can be repeated until the water content in the airgel layer after washing becomes 10% by mass or less.

洗浄工程における温度は、洗浄に用いる溶媒の沸点以下の温度とすることができ、例えば、メタノールを用いる場合は、30〜60℃程度とすることができる。   The temperature in the washing step can be set to a temperature not higher than the boiling point of the solvent used for washing. For example, when methanol is used, the temperature can be about 30 to 60 ° C.

溶媒置換工程では、後述する乾燥工程におけるエアロゲル層の収縮を抑制するため、洗浄したエアロゲル層の溶媒を所定の置換用溶媒に置き換えることができる。この際、加温することにより置換効率を向上させることができる。置換用溶媒としては、具体的には、乾燥工程において、乾燥に用いられる溶媒の臨界点未満の温度にて、大気圧下で乾燥する場合は、後述の低表面張力の溶媒が挙げられる。一方、超臨界乾燥をする場合、置換用溶媒としては、例えば、エタノール、メタノール、2−プロパノール、ジクロロジフルオロメタン又は二酸化炭素を単独で用いてもよく、これらを2種以上混合した溶媒を用いてもよい。   In the solvent replacement step, the solvent in the washed airgel layer can be replaced with a predetermined replacement solvent in order to suppress shrinkage of the airgel layer in the drying step described later. At this time, the replacement efficiency can be improved by heating. Specific examples of the solvent for substitution include a low surface tension solvent described later in the drying step when drying is performed under atmospheric pressure at a temperature lower than the critical point of the solvent used for drying. On the other hand, when supercritical drying is performed, as a replacement solvent, for example, ethanol, methanol, 2-propanol, dichlorodifluoromethane, or carbon dioxide may be used alone, or a mixture of two or more of these may be used. Also good.

低表面張力の溶媒としては、例えば、20℃における表面張力が30mN/m以下の溶媒が挙げられる。該表面張力は、25mN/m以下であってもよく、20mN/m以下であってもよい。低表面張力の溶媒としては、例えば、ペンタン(15.5)、ヘキサン(18.4)、ヘプタン(20.2)、オクタン(21.7)、2−メチルペンタン(17.4)、3−メチルペンタン(18.1)、2−メチルヘキサン(19.3)、シクロペンタン(22.6)、シクロヘキサン(25.2)、1−ペンテン(16.0)等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン(28.9)、トルエン(28.5)、m−キシレン(28.7)、p−キシレン(28.3)等の芳香族炭化水素類;ジクロロメタン(27.9)、クロロホルム(27.2)、四塩化炭素(26.9)、1−クロロプロパン(21.8)、2−クロロプロパン(18.1)等のハロゲン化炭化水素類;エチルエーテル(17.1)、プロピルエーテル(20.5)、イソプロピルエーテル(17.7)、ブチルエチルエーテル(20.8)、1,2−ジメトキシエタン(24.6)等のエーテル類;アセトン(23.3)、メチルエチルケトン(24.6)、メチルプロピルケトン(25.1)、ジエチルケトン(25.3)等のケトン類;酢酸メチル(24.8)、酢酸エチル(23.8)、酢酸プロピル(24.3)、酢酸イソプロピル(21.2)、酢酸イソブチル(23.7)、エチルブチレート(24.6)等のエステル類が挙げられる。かっこ内は20℃での表面張力を示し、単位は[mN/m]である。これらの中でも、脂肪族炭化水素類(ヘキサン、ヘプタン等)は、低表面張力及び作業環境性に優れている。また、これらの中でも、アセトン、メチルエチルケトン、1,2−ジメトキシエタン等の親水性有機溶媒を用いることで、上記洗浄工程の有機溶媒と兼用することができる。なお、これらの中でも、後述する乾燥工程における乾燥が容易な点で、常圧での沸点が100℃以下の溶媒を用いてもよい。上記の溶媒は、単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。   Examples of the low surface tension solvent include a solvent having a surface tension at 20 ° C. of 30 mN / m or less. The surface tension may be 25 mN / m or less, or 20 mN / m or less. Examples of the low surface tension solvent include pentane (15.5), hexane (18.4), heptane (20.2), octane (21.7), 2-methylpentane (17.4), 3- Aliphatic hydrocarbons such as methylpentane (18.1), 2-methylhexane (19.3), cyclopentane (22.6), cyclohexane (25.2), 1-pentene (16.0); (28.9), toluene (28.5), m-xylene (28.7), p-xylene (28.3) and other aromatic hydrocarbons; dichloromethane (27.9), chloroform (27.2) ), Carbon tetrachloride (26.9), 1-chloropropane (21.8), 2-chloropropane (18.1) and other halogenated hydrocarbons; ethyl ether (17.1), propyl ether (20.5) ), Isop Ethers such as pyrether (17.7), butyl ethyl ether (20.8), 1,2-dimethoxyethane (24.6); acetone (23.3), methyl ethyl ketone (24.6), methyl propyl ketone (25.1), ketones such as diethyl ketone (25.3); methyl acetate (24.8), ethyl acetate (23.8), propyl acetate (24.3), isopropyl acetate (21.2), Examples include esters such as isobutyl acetate (23.7) and ethyl butyrate (24.6). The parenthesis indicates the surface tension at 20 ° C., and the unit is [mN / m]. Among these, aliphatic hydrocarbons (hexane, heptane, etc.) are excellent in low surface tension and work environment. Among these, by using a hydrophilic organic solvent such as acetone, methyl ethyl ketone, or 1,2-dimethoxyethane, it can be used as the organic solvent in the washing step. Among these, a solvent having a boiling point at normal pressure of 100 ° C. or less may be used because it is easy to dry in the drying step described later. You may use said solvent individually or in mixture of 2 or more types.

溶媒置換工程に使用される溶媒の量としては、洗浄後のエアロゲル層中の溶媒を充分に置換できる量とすることができ、エアロゲル層の容量に対して3〜10倍の量の溶媒を用いることができる。   The amount of the solvent used in the solvent replacement step can be an amount that can sufficiently replace the solvent in the airgel layer after washing, and the amount of the solvent is 3 to 10 times the volume of the airgel layer. be able to.

溶媒置換工程における温度は、置換に用いる溶媒の沸点以下の温度とすることができ、例えば、30〜60℃程度とすることができる。   The temperature in the solvent substitution step can be a temperature not higher than the boiling point of the solvent used for substitution, and can be, for example, about 30 to 60 ° C.

なお、本実施形態においては、ゾルがシリカ粒子を含有している場合、上述のとおり溶媒置換工程は必ずしも必須ではない。推察されるメカニズムとしては次のとおりである。本実施形態においては、シリカ粒子が三次元網目状のエアロゲル骨格の支持体として機能することにより、該骨格が支持され、乾燥工程におけるゲルの収縮が抑制される。そのため、洗浄に用いた溶媒を置換せずに、ゲルをそのまま乾燥工程に付すことができると考えられる。このように、本実施形態において、ゾルがシリカ粒子を含有している場合は、洗浄・溶媒置換工程〜乾燥工程の簡略化が可能である。   In the present embodiment, when the sol contains silica particles, the solvent replacement step is not necessarily essential as described above. The inferred mechanism is as follows. In the present embodiment, the silica particles function as a support of a three-dimensional network airgel skeleton, whereby the skeleton is supported and gel shrinkage in the drying process is suppressed. Therefore, it is considered that the gel can be directly subjected to the drying step without replacing the solvent used for washing. Thus, in this embodiment, when the sol contains silica particles, the washing / solvent replacement step to the drying step can be simplified.

含浸工程にてセパレーターを積層している場合は、エアロゲル層の洗浄及び溶媒置換の効率を向上させる観点から、洗浄工程前にセパレーターを抜き取り、溶媒置換工程後に再度セパレーターを積層することができる。セパレーターとしては、抜き取りを行わず複合材料と共に処理することにより、洗浄・溶媒置換工程〜乾燥工程において、エアロゲル層の洗浄及び溶媒置換の効率の低下を抑制できる観点、及び、後述する乾燥工程における乾燥効率の低下を抑制できる観点から、ガラス不織布、有機繊維等を用いることができる。   When separators are laminated in the impregnation step, the separator can be extracted before the washing step and laminated again after the solvent substitution step from the viewpoint of improving the efficiency of washing the airgel layer and replacing the solvent. As a separator, by processing with a composite material without performing extraction, in the washing / solvent replacement step to the drying step, it is possible to suppress a decrease in efficiency of washing the airgel layer and solvent substitution, and drying in the drying step described later A glass nonwoven fabric, organic fiber, etc. can be used from a viewpoint which can suppress the fall of efficiency.

(乾燥工程)
乾燥工程では、上記のとおり洗浄及び/又は溶媒置換した複合材料を乾燥させる。これにより、最終的なエアロゲル複合材料を得ることができる。
(Drying process)
In the drying step, the composite material that has been washed and / or solvent-substituted as described above is dried. Thereby, the final airgel composite material can be obtained.

乾燥の手法としては、特に制限されず、公知の常圧乾燥、超臨界乾燥又は凍結乾燥を用いることができる。これらの中でも、低密度のエアロゲル層を製造し易い観点から、常圧乾燥又は超臨界乾燥を用いることができる。また、低コストで生産可能な観点から、常圧乾燥を用いることができる。なお、本実施形態において、常圧とは0.1MPa(大気圧)を意味する。   The drying method is not particularly limited, and known atmospheric pressure drying, supercritical drying, or freeze drying can be used. Among these, atmospheric pressure drying or supercritical drying can be used from the viewpoint of easy production of a low-density airgel layer. Also, atmospheric drying can be used from the viewpoint of being able to produce at low cost. In the present embodiment, the normal pressure means 0.1 MPa (atmospheric pressure).

本実施形態のエアロゲル複合材料は、洗浄及び/又は溶媒置換した複合材料を、乾燥に用いられる溶媒の臨界点未満の温度にて、大気圧下で乾燥することにより得ることができる。乾燥温度は、置換された溶媒(溶媒置換を行わない場合は洗浄に用いられた溶媒)の種類又は多孔質基材の耐熱性により異なるが、60〜180℃とすることができ、90〜150℃であってもよい。乾燥時間は、エアロゲル層の容量及び乾燥温度により異なるが、2〜48時間とすることができる。なお、本実施形態において、生産性を阻害しない範囲内において圧力をかけて乾燥を速めることもできる。   The airgel composite material of this embodiment can be obtained by drying the washed and / or solvent-substituted composite material at a temperature below the critical point of the solvent used for drying under atmospheric pressure. The drying temperature varies depending on the type of the substituted solvent (the solvent used for washing when solvent substitution is not performed) or the heat resistance of the porous substrate, but can be 60 to 180 ° C., and is 90 to 150. It may be ° C. The drying time varies depending on the capacity of the airgel layer and the drying temperature, but can be 2 to 48 hours. In the present embodiment, drying can be accelerated by applying pressure within a range that does not impair productivity.

本実施形態のエアロゲル複合材料の製造方法では、常圧乾燥における乾燥効率を向上させる観点から、乾燥工程の前にプレ乾燥を行ってもよい。プレ乾燥方法としては、特に制限されないが、例えばロールトゥロール方式であれば、洗浄・溶媒置換工程〜乾燥工程まで連続で行うこともできる。プレ乾燥温度は、60〜180℃とすることができ、90〜150℃であってもよい。プレ乾燥時間は、1〜30分とすることができる。なお、このようなプレ乾燥により得られた複合材料は、乾燥工程にて更に乾燥することができる。   In the manufacturing method of the airgel composite material of this embodiment, you may pre-dry before a drying process from a viewpoint of improving the drying efficiency in normal-pressure drying. Although it does not restrict | limit especially as a pre-drying method, For example, if it is a roll-to-roll system, it can also perform continuously from a washing | cleaning and solvent substitution process to a drying process. The pre-drying temperature can be 60 to 180 ° C, and may be 90 to 150 ° C. The pre-drying time can be 1 to 30 minutes. Note that the composite material obtained by such pre-drying can be further dried in the drying step.

洗浄・溶媒置換工程にてセパレーターを積層している場合は、乾燥効率と搬送効率の観点から、プレ乾燥前にセパレーターを抜き取り、プレ乾燥後に再度セパレーターを積層することができる。また、洗浄・溶媒置換工程〜乾燥工程まで連続で行う場合は、洗浄工程前にセパレーターを抜き取り、プレ乾燥後に再度セパレーターを積層することができる。プレ乾燥後に積層するセパレーターとしては、乾燥工程での乾燥効率の低下を抑制できる観点から、ガラス不織布、有機繊維等を用いることができる。   When separators are laminated in the washing / solvent replacement step, the separators can be extracted before pre-drying and laminated again after pre-drying from the viewpoint of drying efficiency and transport efficiency. Moreover, when performing continuously from a washing | cleaning and solvent substitution process to a drying process, a separator can be extracted before a washing | cleaning process, and a separator can be laminated | stacked again after pre-drying. As a separator laminated after pre-drying, a glass nonwoven fabric, organic fiber, etc. can be used from a viewpoint which can suppress the fall of the drying efficiency in a drying process.

本実施形態のエアロゲル複合材料は、洗浄及び/又は溶媒置換した複合材料を超臨界乾燥することによって得ることもできる。超臨界乾燥は、公知の手法にて行うことができる。超臨界乾燥する方法としては、例えば、エアロゲル層に含まれる溶媒の臨界点以上の温度及び圧力にて溶媒を除去する方法が挙げられる。あるいは、超臨界乾燥する方法としては、エアロゲル層を、液化二酸化炭素中に、例えば、20〜25℃、5〜20MPa程度の条件で浸漬することで、エアロゲル層に含まれる溶媒の全部又は一部を、該溶媒より臨界点の低い二酸化炭素に置換した後、二酸化炭素を単独で、又は、二酸化炭素及び溶媒の混合物を除去する方法が挙げられる。   The airgel composite material of the present embodiment can also be obtained by supercritical drying of a cleaned and / or solvent-substituted composite material. Supercritical drying can be performed by a known method. Examples of the supercritical drying method include a method of removing the solvent at a temperature and pressure higher than the critical point of the solvent contained in the airgel layer. Alternatively, as a method of supercritical drying, the airgel layer is immersed in liquefied carbon dioxide under conditions of, for example, about 20 to 25 ° C. and about 5 to 20 MPa, so that all or part of the solvent contained in the airgel layer is used. Is substituted with carbon dioxide having a lower critical point than that of the solvent, and then carbon dioxide alone or a mixture of carbon dioxide and the solvent is removed.

以上のとおり説明した本実施形態のエアロゲル複合材料は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物であるエアロゲル(前記ゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥してなるエアロゲル)と、多孔質構造を有する基材とを備えるものであり、優れた断熱性を有すると共に、従来では取扱いが困難であったエアロゲルのシート化及びボード化が可能である。このような利点から、本実施形態のエアロゲル複合材料は、極低温容器、宇宙分野、建築分野、自動車分野、家電分野、半導体分野、産業用設備等における断熱材としての用途等に適用できる。また、本実施形態のエアロゲル複合材料は、断熱材としての用途の他に、撥水用、吸音用、静振用、触媒担持用等として利用することができる。   The airgel composite material of the present embodiment described as described above includes a hydrolyzable functional group or a silicon compound having a condensable functional group, and a hydrolysis product of the silicon compound having the hydrolyzable functional group. An airgel (aerogel obtained by drying a wet gel generated from the sol) that is a dried product of a wet gel that is a condensate of a sol containing at least one selected from the group, and a substrate having a porous structure It is possible to form an airgel sheet and board, which has been conventionally difficult to handle. Because of such advantages, the airgel composite material of the present embodiment can be applied to a use as a heat insulating material in a cryogenic container, a space field, an architectural field, an automobile field, a home appliance field, a semiconductor field, an industrial facility, and the like. Further, the airgel composite material of the present embodiment can be used for water repellent, sound absorbing, static vibration, catalyst support, etc., in addition to the use as a heat insulating material.

次に、下記の実施例により本発明を更に詳しく説明するが、これらの実施例は本発明をいかなる意味においても制限するものではない。なお、以下において、上記一般式(2)で表される構造を有するエアロゲルシートは、支柱部及び橋かけ部を備えるラダー型構造を有し、橋かけ部が、上記一般式(2)で表される構造を有している。   Next, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but these examples do not limit the present invention in any way. In the following, the airgel sheet having the structure represented by the general formula (2) has a ladder structure including a support portion and a bridge portion, and the bridge portion is represented by the general formula (2). Has a structure.

<エアロゲル複合材料の作製>
(実施例1)
[ゾル塗液1]
シリカ粒子含有原料としてPL−2L(扶桑化学工業株式会社製、製品名、平均1次粒子径:20nm、固形分:20質量%)を100.0質量部、水を120.0質量部、メタノールを80.0質量部、及び、酸触媒として酢酸を0.10質量部混合して混合物を得た。この混合物に、ケイ素化合物としてメチルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、製品名:LS−530。以下『MTMS』と略記)60.0質量部及びジメチルジメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、製品名:LS−520。以下『DMDMS』と略記)40.0質量部を加え、25℃で2時間反応させた。これに、塩基触媒として5%濃度のアンモニア水を40.0質量部加えてゾル塗液1を得た。
<Production of airgel composite material>
Example 1
[Sol coating solution 1]
As a silica particle-containing raw material, PL-2L (manufactured by Fuso Chemical Industry Co., Ltd., product name, average primary particle size: 20 nm, solid content: 20% by mass) is 100.0 parts by mass, water is 120.0 parts by mass, and methanol. 80.0 parts by mass and 0.10 parts by mass of acetic acid as an acid catalyst were mixed to obtain a mixture. To this mixture, 60.0 parts by mass of methyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., product name: LS-530, hereinafter abbreviated as “MTMS”) and dimethyldimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) Product name: LS-520 (hereinafter abbreviated as “DMDMS”) 40.0 parts by mass was added and reacted at 25 ° C. for 2 hours. To this, 40.0 parts by mass of 5% ammonia water was added as a base catalyst to obtain a sol coating solution 1.

[エアロゲルシート1]
上記ゾル塗液1をバットに入れ、(縦)300mm×(横)200mm×(厚)3mmのガラス不織布(日本板硝子株式会社製、製品名:MGP BMS−5、繊維径:1.5μm、空隙率:90体積%)をゾル塗液1に載せて、ゾル塗液1を含浸させた。ゾル塗液1が充分にガラス不織布に含浸され、ガラス不織布がゾル塗液中に沈んだことを確認してから、60℃で30分ゲル化してエアロゲルシ−トを得た。その後、得られたエアロゲルシート(湿潤ゲル)を密閉容器に移し、60℃で12時間熟成した。
[Aerogel sheet 1]
The sol coating solution 1 is put into a vat, and a glass nonwoven fabric (product length: MGP BMS-5, manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd., product length: 1.5 μm, void) is 300 mm × (width) 200 mm × (thickness) 3 mm. The sol coating solution 1 was impregnated with the sol coating solution 1. After confirming that the glass nonwoven fabric was sufficiently impregnated with the sol coating solution 1 and that the glass nonwoven fabric was submerged in the sol coating solution, it was gelled at 60 ° C. for 30 minutes to obtain an airgel sheet. Thereafter, the obtained airgel sheet (wet gel) was transferred to a sealed container and aged at 60 ° C. for 12 hours.

その後、熟成したエアロゲルシートを水2000mLに浸漬し、30分かけて洗浄を行った。次に、メタノール2000mLに浸漬し、60℃で30分かけて洗浄を行った。メタノールによる洗浄を新しいメタノールに交換しながら更に2回行った。次に、メチルエチルケトン2000mLに浸漬し、60℃で30分かけて溶媒置換を行った。メチルエチルケトンによる洗浄を新しいメチルエチルケトンに交換しながら更に2回行った。洗浄及び溶媒置換されたエアロゲルシートを、常圧下にて、120℃で6時間乾燥することで、上記一般式(4)及び(5)で表される構造を有するエアロゲルシート1を得た。   Thereafter, the aged airgel sheet was immersed in 2000 mL of water and washed for 30 minutes. Next, it was immersed in 2000 mL of methanol and washed at 60 ° C. for 30 minutes. Washing with methanol was performed twice more while exchanging with fresh methanol. Next, it was immersed in 2000 mL of methyl ethyl ketone, and solvent substitution was performed at 60 ° C. for 30 minutes. Washing with methyl ethyl ketone was performed twice more while exchanging with new methyl ethyl ketone. The airgel sheet 1 having the structure represented by the above general formulas (4) and (5) was obtained by drying the washed and solvent-substituted airgel sheet at 120 ° C. for 6 hours under normal pressure.

(実施例2)
[ゾル塗液2]
シリカ粒子含有原料としてST−OZL−35(日産化学工業株式会社製、製品名、平均1次粒子径:100nm、固形分:35質量%)を100.0質量部、水を100.0質量部、酸触媒として酢酸を0.10質量部、カチオン系界面活性剤としてCTAB(臭化セチルトリメチルアンモニウム)を20.0質量部、及び、熱加水分解性化合物として尿素を120.0質量部混合して混合物を得た。この混合物に、ケイ素化合物としてMTMSを60.0質量部、及び、上記一般式(A)で表される構造を有するポリシロキサン化合物としてX−22−160AS(信越化学工業株式会社製、製品名)20.0質量部を加え、25℃で2時間反応させた。その後、60℃で5時間ゾルゲル反応させてゾル塗液2を得た。
(Example 2)
[Sol coating liquid 2]
ST-OZL-35 (product name, average primary particle size: 100 nm, solid content: 35% by mass) 100.0 parts by mass and 100.0 parts by mass of water as a silica particle-containing raw material 0.10 parts by mass of acetic acid as an acid catalyst, 20.0 parts by mass of CTAB (cetyltrimethylammonium bromide) as a cationic surfactant, and 120.0 parts by mass of urea as a thermohydrolyzable compound To obtain a mixture. To this mixture, 60.0 parts by mass of MTMS as a silicon compound, and X-22-160AS (product name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as a polysiloxane compound having a structure represented by the above general formula (A) 20.0 parts by mass were added and reacted at 25 ° C. for 2 hours. Thereafter, a sol-gel reaction was performed at 60 ° C. for 5 hours to obtain a sol coating liquid 2.

[エアロゲルシート2]
上記ゾル塗液2を用いて、実施例1と同様にして、上記一般式(1)、(1a)、(2)、(4)及び(5)で表される構造を有するエアロゲルシート2を得た。
[Aerogel sheet 2]
Using the sol coating liquid 2, an airgel sheet 2 having a structure represented by the general formulas (1), (1a), (2), (4) and (5) in the same manner as in Example 1. Obtained.

(実施例3)
[ゾル塗液3]
シリカ粒子含有原料としてPL−2Lを100.0質量部、水を100.0質量部、酸触媒として酢酸を0.10質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを20.0質量部、及び、熱加水分解性化合物として尿素を120.0質量部混合して混合物を得た。この混合物に、ケイ素化合物としてMTMSを80.0質量部、及び、ポリシロキサン化合物として上記一般式(B)で表される構造を有する両末端2官能アルコキシ変性ポリシロキサン化合物(以下、「ポリシロキサン化合物A」という)を20.0質量部加え、25℃で2時間反応させた。その後、60℃で2時間ゾルゲル反応させてゾル塗液3を得た。
(Example 3)
[Sol coating solution 3]
100.0 parts by mass of PL-2L as a raw material containing silica particles, 100.0 parts by mass of water, 0.10 parts by mass of acetic acid as an acid catalyst, 20.0 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant, and As a heat hydrolyzable compound, 120.0 parts by mass of urea was mixed to obtain a mixture. In this mixture, 80.0 parts by mass of MTMS as a silicon compound and a bifunctional alkoxy-modified polysiloxane compound having a structure represented by the above general formula (B) as a polysiloxane compound (hereinafter referred to as “polysiloxane compound”) 20.0 parts by mass of A)) was added and reacted at 25 ° C. for 2 hours. Thereafter, a sol-gel reaction was performed at 60 ° C. for 2 hours to obtain a sol coating solution 3.

なお、上記「ポリシロキサン化合物A」は次のようにして合成した。まず、撹拌機、温度計及びジムロート冷却管を備えた1Lの3つ口フラスコにて、両末端にシラノール基を有するジメチルポリシロキサン(モメンティブ社製、製品名:XC96−723)を100.0質量部、メチルトリメトキシシランを181.3質量部、及び、t−ブチルアミンを0.50質量部混合し、30℃で5時間反応させた。その後、この反応液を1.3kPaの減圧下、140℃で2時間加熱し、揮発分を除去することで、両末端2官能アルコキシ変性ポリシロキサン化合物(ポリシロキサン化合物A)を得た。   The “polysiloxane compound A” was synthesized as follows. First, 100.0 mass of dimethylpolysiloxane (product name: XC96-723, manufactured by Momentive) having silanol groups at both ends in a 1 L three-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a Dimroth condenser. Part, 181.3 parts by mass of methyltrimethoxysilane and 0.50 parts by mass of t-butylamine were mixed and reacted at 30 ° C. for 5 hours. Thereafter, this reaction solution was heated at 140 ° C. under reduced pressure of 1.3 kPa for 2 hours to remove volatile components, thereby obtaining a bifunctional alkoxy-modified polysiloxane compound (polysiloxane compound A) at both ends.

[エアロゲルシート3]
上記ゾル塗液3を用いて、実施例1と同様にして、上記一般式(2)、(3)、(4)及び(5)で表される構造を有するエアロゲルシート3を得た。
[Aerogel sheet 3]
Using the sol coating liquid 3, an airgel sheet 3 having a structure represented by the general formulas (2), (3), (4) and (5) was obtained in the same manner as in Example 1.

(実施例4)
[ゾル塗液4]
シリカ粒子含有原料としてPL−2Lを100.0質量部、水を200.0質量部、酸触媒として酢酸を0.10質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを20.0質量部、及び、熱加水分解性化合物として尿素を120.0質量部混合して混合物を得た。この混合物に、ケイ素化合物としてMTMSを60.0質量部、及び、ポリシロキサン化合物として上記一般式(B)で表される構造を有する両末端3官能アルコキシ変性ポリシロキサン化合物(以下、「ポリシロキサン化合物B」という)を40.0質量部加え、25℃で2時間反応させた。その後、60℃で2時間ゾルゲル反応させてゾル塗液4を得た。
Example 4
[Sol coating solution 4]
100.0 parts by mass of PL-2L as a raw material containing silica particles, 200.0 parts by mass of water, 0.10 parts by mass of acetic acid as an acid catalyst, 20.0 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant, and As a heat hydrolyzable compound, 120.0 parts by mass of urea was mixed to obtain a mixture. In this mixture, 60.0 parts by mass of MTMS as a silicon compound and a trifunctional alkoxy-modified polysiloxane compound having both ends as a polysiloxane compound having a structure represented by the above general formula (B) (hereinafter referred to as “polysiloxane compound”) 40.0 parts by mass of B) was added, and the mixture was reacted at 25 ° C. for 2 hours. Thereafter, a sol-gel reaction was performed at 60 ° C. for 2 hours to obtain a sol coating solution 4.

なお、上記「ポリシロキサン化合物B」は次のようにして合成した。まず、撹拌機、温度計及びジムロート冷却管を備えた1Lの3つ口フラスコにて、XC96−723を100.0質量部、テトラメトキシシランを202.6質量部、及び、t−ブチルアミンを0.50質量部混合し、30℃で5時間反応させた。その後、この反応液を1.3kPaの減圧下、140℃で2時間加熱し、揮発分を除去することで、両末端3官能アルコキシ変性ポリシロキサン化合物(ポリシロキサン化合物B)を得た。   The “polysiloxane compound B” was synthesized as follows. First, in a 1 L three-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a Dimroth condenser, 100.0 parts by mass of XC96-723, 202.6 parts by mass of tetramethoxysilane, and 0 of t-butylamine were added. 50 parts by mass were mixed and reacted at 30 ° C. for 5 hours. Thereafter, this reaction solution was heated at 140 ° C. under reduced pressure of 1.3 kPa for 2 hours to remove volatile components, thereby obtaining a trifunctional alkoxy-modified polysiloxane compound (polysiloxane compound B) at both ends.

[エアロゲルシート4]
上記ゾル塗液4を用いて、実施例1と同様にして、上記一般式(2)、(3)、(4)及び(5)で表される構造を有するエアロゲルシート4を得た。
[Aerogel sheet 4]
Using the sol coating liquid 4, an airgel sheet 4 having a structure represented by the general formulas (2), (3), (4) and (5) was obtained in the same manner as in Example 1.

(実施例5)
[ゾル塗液5]
シリカ粒子含有原料としてPL−2Lを100.0質量部、水を100.0質量部、酸触媒として酢酸を0.10質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを20.0質量部、及び、熱加水分解性化合物として尿素を120.0質量部混合して混合物を得た。この混合物に、ケイ素化合物としてMTMSを60.0質量部及びDMDMSを40.0質量部加え、25℃で2時間反応させた。その後、60℃で1.0時間ゾルゲル反応させてゾル塗液5を得た。
(Example 5)
[Sol coating solution 5]
100.0 parts by mass of PL-2L as a raw material containing silica particles, 100.0 parts by mass of water, 0.10 parts by mass of acetic acid as an acid catalyst, 20.0 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant, and As a heat hydrolyzable compound, 120.0 parts by mass of urea was mixed to obtain a mixture. To this mixture, 60.0 parts by mass of MTMS and 40.0 parts by mass of DMDMS were added as silicon compounds and reacted at 25 ° C. for 2 hours. Thereafter, a sol-gel reaction was performed at 60 ° C. for 1.0 hour to obtain a sol coating solution 5.

[エアロゲルシート5]
上記ゾル塗液5を用いると共にガラス不織布(オリベスト株式会社製、製品名:ボーロイドGMU、繊維径:13μm、空隙率:95体積%)を用いた他は実施例1と同様にして、上記一般式(4)及び(5)で表される構造を有するエアロゲルシート5を得た。
[Aerogel sheet 5]
Except for using the sol coating solution 5 and using a glass nonwoven fabric (manufactured by Olivest Co., Ltd., product name: Boroid GMU, fiber diameter: 13 μm, porosity: 95% by volume), the above general formula is used. The airgel sheet 5 having the structure represented by (4) and (5) was obtained.

(実施例6)
[ゾル塗液6]
シリカ粒子含有原料としてPL−2Lを100.0質量部、水を100.0質量部、酸触媒として酢酸を0.10質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを20.0質量部、及び、熱加水分解性化合物として尿素を120.0質量部混合して混合物を得た。この混合物に、ケイ素化合物としてMTMSを60.0質量部及びDMDMSを20.0質量部、並びに、ポリシロキサン化合物としてX−22−160ASを20.0質量部加え、25℃で2時間反応させた。その後、60℃で1.0時間ゾルゲル反応させてゾル塗液6を得た。
(Example 6)
[Sol coating liquid 6]
100.0 parts by mass of PL-2L as a raw material containing silica particles, 100.0 parts by mass of water, 0.10 parts by mass of acetic acid as an acid catalyst, 20.0 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant, and As a heat hydrolyzable compound, 120.0 parts by mass of urea was mixed to obtain a mixture. To this mixture, 60.0 parts by mass of MTMS as a silicon compound, 20.0 parts by mass of DMDMS, and 20.0 parts by mass of X-22-160AS as a polysiloxane compound were added and reacted at 25 ° C. for 2 hours. . Thereafter, a sol-gel reaction was performed at 60 ° C. for 1.0 hour to obtain a sol coating liquid 6.

[エアロゲルシート6]
上記ゾル塗液6を用いると共にガラス不織布(ボーロイドGMU)を用いた他は実施例1と同様にして、上記一般式(1)、(1a)、(2)、(4)及び(5)で表される構造を有するエアロゲルシート6を得た。
[Aerogel sheet 6]
In the same manner as in Example 1 except that the sol coating liquid 6 and a glass nonwoven fabric (boroid GMU) were used, the above general formulas (1), (1a), (2), (4) and (5) An airgel sheet 6 having the structure shown was obtained.

(実施例7)
[ゾル塗液7]
シリカ粒子含有原料としてPL−2Lを100.0質量部、水を100.0質量部、酸触媒として酢酸を0.10質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを20.0質量部、及び、熱加水分解性化合物として尿素を120.0質量部混合して混合物を得た。この混合物に、ケイ素化合物としてMTMSを60.0質量部及びDMDMSを20.0質量部、並びに、ポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Aを20.0質量部加え、25℃で2時間反応させた。その後、60℃で1.0時間ゾルゲル反応させてゾル塗液7を得た。
(Example 7)
[Sol coating liquid 7]
100.0 parts by mass of PL-2L as a raw material containing silica particles, 100.0 parts by mass of water, 0.10 parts by mass of acetic acid as an acid catalyst, 20.0 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant, and As a heat hydrolyzable compound, 120.0 parts by mass of urea was mixed to obtain a mixture. To this mixture, 60.0 parts by mass of MTMS as a silicon compound and 20.0 parts by mass of DMDMS and 20.0 parts by mass of polysiloxane compound A as a polysiloxane compound were added and reacted at 25 ° C. for 2 hours. Thereafter, a sol-gel reaction was performed at 60 ° C. for 1.0 hour to obtain a sol coating liquid 7.

[エアロゲルシート7]
上記ゾル塗液7を用いると共にガラス不織布(ボーロイドGMU)を用いた他は実施例1と同様にして、上記一般式(2)、(3)、(4)及び(5)で表される構造を有するエアロゲルシート7を得た。
[Aerogel sheet 7]
A structure represented by the above general formulas (2), (3), (4) and (5) in the same manner as in Example 1 except that the sol coating liquid 7 is used and a glass nonwoven fabric (boroid GMU) is used. An airgel sheet 7 having the following was obtained.

(実施例8)
[ゾル塗液8]
シリカ粒子含有原料としてPL−2Lを100.0質量部、水を100.0質量部、酸触媒として酢酸を0.10質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを20.0質量部、及び、熱加水分解性化合物として尿素を120.0質量部混合して混合物を得た。この混合物に、ケイ素化合物としてMTMSを60.0質量部及びDMDMSを20.0質量部、並びに、ポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Bを20.0質量部加え、25℃で2時間反応させた。その後、60℃で1.0時間ゾルゲル反応させてゾル塗液8を得た。
(Example 8)
[Sol coating 8]
100.0 parts by mass of PL-2L as a raw material containing silica particles, 100.0 parts by mass of water, 0.10 parts by mass of acetic acid as an acid catalyst, 20.0 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant, and As a heat hydrolyzable compound, 120.0 parts by mass of urea was mixed to obtain a mixture. To this mixture, 60.0 parts by mass of MTMS and 20.0 parts by mass of DMDMS as a silicon compound and 20.0 parts by mass of polysiloxane compound B as a polysiloxane compound were added and reacted at 25 ° C. for 2 hours. Thereafter, a sol-gel reaction was performed at 60 ° C. for 1.0 hour to obtain a sol coating liquid 8.

[エアロゲルシート8]
フラスコにて、100質量部の上記ゾル塗液8に、100質量部のガラス繊維(日本電気硝子株式会社製、製品名:ECS03T−187、繊維径:13μm)を加え、60℃、60分間、200rpmで攪拌して、得られたガラス繊維分散ゾルを密閉容器に移し、60℃で8時間熟成させた。
[Aerogel sheet 8]
In a flask, 100 parts by mass of glass fiber (manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd., product name: ECS03T-187, fiber diameter: 13 μm) was added to 100 parts by mass of the sol coating liquid 8 at 60 ° C. for 60 minutes. After stirring at 200 rpm, the obtained glass fiber dispersion sol was transferred to a sealed container and aged at 60 ° C. for 8 hours.

その後、洗浄・溶媒置換工程及び乾燥工程を実施例1と同様に行い、上記一般式(2)、(3)、(4)及び(5)で表される構造を有するエアロゲルが付着したガラス繊維が得られた。   Thereafter, the washing / solvent replacement step and the drying step are performed in the same manner as in Example 1, and the glass fiber to which the airgel having the structure represented by the general formulas (2), (3), (4) and (5) is attached is attached. was gotten.

得られたガラス繊維、水、及び、界面活性剤(ポリオキシエチレンラウリルエーテル)0.1質量%からなる分散液を40L作製し、分散液を抄造装置に投入した。抄造装置として、回転翼付き攪拌機を備えた上部の抄造槽(容量30L)、及び、下部の貯水槽(容量10L)からなり、抄造槽と貯水槽の間には多孔支持体が設けてある装置を用いた。まず、攪拌機を用いて、空気の微小気泡が発生するまで前記分散液を撹拌した。その後、所望の目付となるように質量を調整したガラス繊維を、空気の微小気泡が分散した分散液中に投入して攪拌することにより、エアロゲルが付着したガラス繊維が分散したスラリーを得た。次いで、貯水槽からスラリーを吸引し、多孔支持体を介して脱水して繊維抄造体とした。前記抄造体を熱風乾燥機にて150℃、2時間の条件下で乾燥させ、目付け100g/m、空隙率90体積%のエアロゲルシート8を得た。40 L of a dispersion composed of the obtained glass fiber, water, and 0.1% by mass of a surfactant (polyoxyethylene lauryl ether) was prepared, and the dispersion was put into a papermaking apparatus. As a papermaking apparatus, an apparatus comprising an upper papermaking tank (capacity 30L) and a lower water tank (capacity 10L) provided with a stirrer with a rotor blade, and a porous support is provided between the papermaking tank and the water tank. Was used. First, the dispersion was stirred using a stirrer until air microbubbles were generated. Thereafter, the glass fiber whose mass was adjusted so as to have a desired basis weight was put into a dispersion liquid in which fine air bubbles were dispersed, and stirred to obtain a slurry in which the glass fiber to which the airgel was adhered was dispersed. Next, the slurry was sucked from the water storage tank and dehydrated through a porous support to obtain a fiber paper product. The papermaking product was dried with a hot air dryer at 150 ° C. for 2 hours to obtain an airgel sheet 8 having a basis weight of 100 g / m 2 and a porosity of 90% by volume.

(実施例9)
[ゾル塗液9]
シリカ粒子含有原料としてST−OZL−35を143.0質量部、水を57.0質量部、酸触媒として酢酸を0.10質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを20.0質量部、及び、熱加水分解性化合物として尿素を120.0質量部混合して混合物を得た。この混合物に、ケイ素化合物としてMTMSを60.0質量部及びDMDMSを20.0質量部、並びに、ポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Aを20.0質量部加え、25℃で2時間反応させた。その後、60℃で2.0時間ゾルゲル反応させてゾル塗液9を得た。
Example 9
[Sol coating liquid 9]
143.0 parts by mass of ST-OZL-35 as a silica particle-containing raw material, 57.0 parts by mass of water, 0.10 parts by mass of acetic acid as an acid catalyst, 20.0 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant, And 120.0 mass parts of urea was mixed as a thermohydrolyzable compound, and the mixture was obtained. To this mixture, 60.0 parts by mass of MTMS as a silicon compound and 20.0 parts by mass of DMDMS and 20.0 parts by mass of polysiloxane compound A as a polysiloxane compound were added and reacted at 25 ° C. for 2 hours. Thereafter, a sol-gel reaction was performed at 60 ° C. for 2.0 hours to obtain a sol coating liquid 9.

[エアロゲルボード9]
上記ゾル塗液9を用いると共に、ガラス不織布に代えて多孔質ニッケルシート(住友電工株式会社製、製品名:セルメット、厚さ:1.4mm、ニッケル目付量:420g/m、空隙率:97体積%)を用いた他は実施例1と同様にして、上記一般式(2)、(3)、(4)及び(5)で表される構造を有するエアロゲルボード9を得た。
[Airgel board 9]
While using the said sol coating liquid 9, it replaces with a glass nonwoven fabric, and it is a porous nickel sheet (The product made from Sumitomo Electric Industries, product name: Celmet, thickness: 1.4 mm, nickel basis weight: 420 g / m < 2 >, porosity: 97 The airgel board 9 having the structure represented by the general formulas (2), (3), (4) and (5) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the volume%) was used.

(実施例10)
[ゾル塗液10]
シリカ粒子含有原料としてPL−20(扶桑化学工業株式会社製、製品名、平均1次粒子径:200nm、固形分:20質量%)を100.0質量部、水を100.0質量部、酸触媒として酢酸を0.10質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを20.0質量部、及び、熱加水分解性化合物として尿素を120.0質量部混合して混合物を得た。この混合物に、ケイ素化合物としてMTMSを60.0質量部及びDMDMSを20.0質量部、並びに、ポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Aを20.0質量部加え、25℃で2時間反応させた。その後、60℃で2.0時間ゾルゲル反応させてゾル塗液10得た。
(Example 10)
[Sol coating solution 10]
As a silica particle-containing raw material, PL-20 (manufactured by Fuso Chemical Industry Co., Ltd., product name, average primary particle size: 200 nm, solid content: 20% by mass) is 100.0 parts by mass, water is 100.0 parts by mass, acid A mixture was obtained by mixing 0.10 parts by mass of acetic acid as a catalyst, 20.0 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant, and 120.0 parts by mass of urea as a thermohydrolyzable compound. To this mixture, 60.0 parts by mass of MTMS as a silicon compound and 20.0 parts by mass of DMDMS and 20.0 parts by mass of polysiloxane compound A as a polysiloxane compound were added and reacted at 25 ° C. for 2 hours. Thereafter, a sol-gel reaction was performed at 60 ° C. for 2.0 hours to obtain a sol coating solution 10.

[エアロゲルボード10]
上記ゾル塗液10を用いると共に、ガラス不織布に代えて多孔質アルミナシート(アスザック株式会社製、製品名:AZP60、平均厚み:700μm、空隙率:60体積%)を用いた他は実施例1と同様にして、上記一般式(2)、(3)、(4)及び(5)で表される構造を有するエアロゲルボード10を得た。
[Airgel board 10]
Example 1 except that the sol coating liquid 10 was used and a porous alumina sheet (manufactured by Aszac Co., Ltd., product name: AZP60, average thickness: 700 μm, porosity: 60 vol%) was used instead of the glass nonwoven fabric. Similarly, the airgel board 10 which has a structure represented by the said General Formula (2), (3), (4) and (5) was obtained.

(比較例1)
上記ゾル塗液1を用いると共に、ガラス不織布に代えて、多孔質構造を有していないPETフィルム(帝人デュポン株式会社製、製品名:G2)を用い、上記ゾル塗液1をPETフィルムにバーコータでゾル塗液膜厚80μmとなるように塗布した他は実施例1と同様にして、上記一般式(4)及び(5)で表される構造を有するPETコアエアロゲルシートを得た。
(Comparative Example 1)
While using the sol coating liquid 1, a PET film (product name: G2 manufactured by Teijin DuPont Co., Ltd.) having no porous structure is used in place of the glass nonwoven fabric, and the sol coating liquid 1 is applied to the PET film by a bar coater. The PET core airgel sheet having the structure represented by the above general formulas (4) and (5) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sol coating solution was coated to a thickness of 80 μm.

(比較例2)
ガラス不織布に代えて、多孔質構造を有していない薄板ガラス(日本電気硝子株式会社製、製品名:OA−10G、厚さ:150μm)を用い、上記ゾル塗液1を薄板ガラスにバーコータでゾル塗液膜厚50μmとなるように塗布した他は実施例1と同様にして、上記一般式(4)及び(5)で表される構造を有するガラスコアエアロゲルシートを得た。
(Comparative Example 2)
In place of the glass nonwoven fabric, a thin glass having no porous structure (manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd., product name: OA-10G, thickness: 150 μm) is used, and the sol coating solution 1 is applied to the thin glass with a bar coater. A glass core airgel sheet having the structure represented by the general formulas (4) and (5) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sol coating solution was applied to a thickness of 50 μm.

<各種評価>
以下の条件に従って、各実施例及び比較例で得られたエアロゲル複合材料について測定又は評価を行った。
<Various evaluations>
In accordance with the following conditions, the airgel composite material obtained in each example and comparative example was measured or evaluated.

(エアロゲル層の厚さの測定)
基材の表面において基材を被覆するエアロゲル層の厚さを測定した。具体的には、マイクロメータ(株式会社ミツトヨ製、製品名:CLM1−15QM)を用いて、測定力0.5Nにて、エアロゲル複合材料の厚みを測定し、多孔質基材の厚みを減ずることで算出した。結果を表1に示す。
(Measurement of thickness of airgel layer)
The thickness of the airgel layer covering the substrate on the surface of the substrate was measured. Specifically, using a micrometer (manufactured by Mitutoyo Corporation, product name: CLM1-15QM), measuring the thickness of the airgel composite material with a measuring force of 0.5 N, and reducing the thickness of the porous substrate. Calculated with The results are shown in Table 1.

(熱伝導率測定)
熱伝導率測定は、英弘精機株式会社製の熱伝導率測定装置(製品名:HC−074)を用いて行った。測定サンプルとして20cm×20cmのサンプルを用い、上下熱プレートの温度をそれぞれ30℃と10℃に設定して熱伝導率の測定を行った。結果を表1に示す。
(Thermal conductivity measurement)
The thermal conductivity measurement was performed using a thermal conductivity measuring device (product name: HC-074) manufactured by Eihiro Seiki Co., Ltd. A 20 cm × 20 cm sample was used as a measurement sample, and the temperature of the upper and lower heat plates was set to 30 ° C. and 10 ° C., respectively, and the thermal conductivity was measured. The results are shown in Table 1.

(粉落ち性評価)
各実施例及び比較例で得られたエアロゲル複合材料の粉落ち性を評価した。同一種のエアロゲル複合材料を縦30cm×横30cm×高さ10〜15mm厚となるように複数積層し、積層したエアロゲル複合材料の縦方向及び横方向の4辺をそれぞれ台の上から5回ずつ落としたときの粉落ち量を測定した。粉落ち量が10mg以下であるものを粉落ち性良好と判定した。なお、落とす高さは、台から5cmの高さとして、垂直に落下させることを粉落ち性の試験方法とした。結果を表1に示す。
(Evaluation of powder removal)
The powder-off property of the airgel composite material obtained in each Example and Comparative Example was evaluated. A plurality of the same kind of airgel composite materials are stacked so as to have a length of 30 cm × width of 30 cm × height of 10 to 15 mm, and the four sides of the stacked airgel composite materials in the vertical direction and the horizontal direction are each five times from the top of the table. The amount of powder falling when dropped was measured. A powder having a powder fall amount of 10 mg or less was determined to have a good powder fall off property. The height to be dropped was 5 cm from the table, and dropping vertically was used as a test method for powder fallability. The results are shown in Table 1.

Figure 0006330974
Figure 0006330974

表1から、実施例のエアロゲル複合材料では、熱伝導率が良好であり、粉落ち量が少ないことがわかる。そのため、断熱材施工時の発塵量を低減でき、施工時の取扱性が良好である。一方、比較例では、熱伝導率及び粉落ち量のいずれもが劣っている。   From Table 1, it can be seen that the airgel composite materials of the examples have good thermal conductivity and a small amount of powder fall off. Therefore, the amount of dust generated during construction of the heat insulating material can be reduced, and the handleability during construction is good. On the other hand, in the comparative example, both the thermal conductivity and the amount of powder fall are inferior.

10…多孔質基材、20…エアロゲル層、100,200…エアロゲル複合材料。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Porous base material, 20 ... Airgel layer, 100,200 ... Airgel composite material.

Claims (16)

多孔質構造を有する基材と、該基材に付着したエアロゲルと、を備え、
前記エアロゲルが、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するケイ素化合物、及び、前記加水分解性の官能基を有するケイ素化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物であり、且つ、下記一般式(1)で表される構造を有する、エアロゲル複合材料。
Figure 0006330974

[式(1)中、R 及びR はそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、R 及びR はそれぞれ独立にアルキレン基を示す。]
A base material having a porous structure, and an airgel attached to the base material,
The airgel contains at least one selected from the group consisting of a hydrolyzable functional group or a silicon compound having a condensable functional group and a hydrolyzate of the silicon compound having the hydrolyzable functional group. dry matter der the wet gel is a condensation product of sol is, and, that having a structure represented by the following general formula (1), airgel composite.
Figure 0006330974

[In Formula (1), R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group or an aryl group, and R 3 and R 4 each independently represent an alkylene group. ]
前記ゾルがシリカ粒子を更に含有する、請求項1に記載のエアロゲル複合材料。   The airgel composite according to claim 1, wherein the sol further contains silica particles. 前記シリカ粒子の平均1次粒子径が1〜500nmである、請求項2に記載のエアロゲル複合材料。   The airgel composite material of Claim 2 whose average primary particle diameter of the said silica particle is 1-500 nm. 前記ケイ素化合物が、前記加水分解性の官能基としてアルコキシ基を有するケイ素化合物を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のエアロゲル複合材料。   The airgel composite material according to any one of claims 1 to 3, wherein the silicon compound includes a silicon compound having an alkoxy group as the hydrolyzable functional group. 前記アルコキシ基の炭素数が1〜6である、請求項4に記載のエアロゲル複合材料。   The airgel composite material according to claim 4, wherein the alkoxy group has 1 to 6 carbon atoms. 前記ケイ素化合物が、前記縮合性の官能基としてヒドロキシアルキル基を有するケイ素化合物を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のエアロゲル複合材料。   The airgel composite material according to any one of claims 1 to 5, wherein the silicon compound includes a silicon compound having a hydroxyalkyl group as the condensable functional group. 前記ヒドロキシアルキル基の炭素数が1〜6である、請求項6に記載のエアロゲル複合材料。   The airgel composite material according to claim 6, wherein the hydroxyalkyl group has 1 to 6 carbon atoms. 前記ケイ素化合物が、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のエアロゲル複合材料。   The airgel composite material according to any one of claims 1 to 7, wherein the silicon compound includes a polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group. 前記ポリシロキサン化合物が、下記一般式(A)で表される構造を有する化合物を含む、請求項8に記載のエアロゲル複合材料。
Figure 0006330974

[式(A)中、R1aはヒドロキシアルキル基を示し、R2aはアルキレン基を示し、R3a及びR4aはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、nは1〜50の整数を示す。]
The airgel composite material according to claim 8, wherein the polysiloxane compound includes a compound having a structure represented by the following general formula (A).
Figure 0006330974

[In Formula (A), R 1a represents a hydroxyalkyl group, R 2a represents an alkylene group, R 3a and R 4a each independently represents an alkyl group or an aryl group, and n represents an integer of 1 to 50. . ]
前記ポリシロキサン化合物が、下記一般式(B)で表される構造を有する化合物を含む、請求項8又は9に記載のエアロゲル複合材料。
Figure 0006330974

[式(B)中、R1bはアルキル基又はアルコキシ基を示し、R2b及びR3bはそれぞれ独立にアルコキシ基を示し、R4b及びR5bはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、mは1〜50の整数を示す。]
The airgel composite material according to claim 8 or 9, wherein the polysiloxane compound includes a compound having a structure represented by the following general formula (B).
Figure 0006330974

[In formula (B), R 1b represents an alkyl group or an alkoxy group, R 2b and R 3b each independently represents an alkoxy group, R 4b and R 5b each independently represent an alkyl group or an aryl group, m Represents an integer of 1 to 50. ]
前記エアロゲルが、支柱部及び橋かけ部を備えるラダー型構造を有し、
前記橋かけ部が、下記一般式(2)で表される構造を有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載のエアロゲル複合材料。
Figure 0006330974

[式(2)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、bは1〜50の整数を示す。]
The airgel has a ladder type structure including a column part and a bridge part,
The bridging portion has a structure represented by the following general formula (2), airgel composite according to any one of claims 1-10.
Figure 0006330974

[In Formula (2), R 5 and R 6 each independently represents an alkyl group or an aryl group, and b represents an integer of 1 to 50. ]
前記エアロゲルが、下記一般式(3)で表されるラダー型構造を有する、請求項11に記載のエアロゲル複合材料。
Figure 0006330974

[式(3)中、R、R、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、a及びcはそれぞれ独立に1〜3000の整数を示し、bは1〜50の整数を示す。]
The airgel composite material according to claim 11 , wherein the airgel has a ladder structure represented by the following general formula (3).
Figure 0006330974

[In Formula (3), R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently represents an alkyl group or an aryl group, a and c each independently represent an integer of 1 to 3000, and b represents 1 to 50 Indicates an integer. ]
前記多孔質構造における孔が連通孔であり、
前記孔の体積の合計が前記基材の全体積の50〜99体積%である、請求項1〜12のいずれか一項に記載のエアロゲル複合材料。
The holes in the porous structure are communication holes,
The airgel composite material according to any one of claims 1 to 12 , wherein a total volume of the pores is 50 to 99% by volume of a total volume of the base material.
前記連通孔に前記エアロゲルが充填されている、請求項13に記載のエアロゲル複合材料。 The airgel composite material according to claim 13 , wherein the airgel is filled in the communication hole. 前記多孔質構造を有する基材が、直径0.1〜1000μmの繊維状物質からなるシートである、請求項1〜14のいずれか一項に記載のエアロゲル複合材料。 The airgel composite material according to any one of claims 1 to 14 , wherein the substrate having the porous structure is a sheet made of a fibrous substance having a diameter of 0.1 to 1000 µm. 前記繊維状物質に前記エアロゲルが付着している、請求項15に記載のエアロゲル複合材料。 The airgel composite material according to claim 15 , wherein the airgel is attached to the fibrous substance.
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