气凝胶毡的制作方法

[相关申请的交叉引用]

本申请要求于2019年9月3日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2019-0109158、于2019年9月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2019-0121123、于2019年9月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2019-0121147、和于2020年7月9日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2020-0084763的权益，这四项专利申请的公开内容通过引用将其全部并入本说明书中。

[技术领域]

本发明涉及一种气凝胶毡，该气凝胶毡具有优异的长期防水性，因此，即使在会引起长时间暴露于水分中的苛刻条件下也可以保持其绝热性能。

背景技术：

气凝胶是孔隙率为约90％至99.9％并且孔径在1nm至100nm的范围内的超多孔、高比表面积(≥500m²/g)的材料，并且是具有优异的超轻质、超绝热、超低介电等性能的材料。因此，已经积极地进行对气凝胶材料的开发的研究以及对其作为环境友好的高温绝热材料、用于高度集成器件的超低介电薄膜、催化剂和催化剂载体、用于超级电容器的电极和用于海水脱盐的电极材料的实际用途的研究。

气凝胶的最大优点是气凝胶具有表现出0.300w/mk以下的热导率的超绝热性能，其低于常规有机绝热材料如聚苯乙烯泡沫体的热导率，并且可以解决作为有机绝热材料的致命弱点的易燃性和在火灾发生的情况下产生有害气体。

通常，气凝胶通过如下方法制备：由二氧化硅前体如水玻璃和烷氧基硅烷基(teos、tmos、mtms等)制备水凝胶，并且在不破坏微结构的情况下除去水凝胶内部的液体组分。

特别地，在纤维中形成疏水性二氧化硅气凝胶的疏水性二氧化硅气凝胶毡是一种防止湿气腐蚀的功能性绝热材料，并且广泛用于建筑或工业领域中。通常，这种疏水性二氧化硅气凝胶毡通过二氧化硅溶胶溶液制备、胶凝、老化、表面改性和干燥的步骤制造。

然而，由于通过表面改性步骤的表面改性反应从气凝胶的最外部开始，因此，存在难以将足够量的表面改性剂引入到气凝胶内部的问题。在气凝胶长时间暴露于水分中的苛刻条件下，由于水分最终渗透到气凝胶的内部，因此，这引起绝热性能的劣化，并由此发生由于存在于气凝胶内部的表面上的羟基与水分之间的氢键而引起的水分吸附，这使气凝胶的耐久性劣化。

[现有技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)kr10-2012-0070948a

技术实现要素：

技术问题

本发明的一个方面提供一种气凝胶毡，该气凝胶毡具有优异的长期防水性，因此，即使在会引起长时间暴露于水分中的苛刻条件下也可以保持其绝热性能，以便防止气凝胶的保温层下腐蚀(corrosionunderinsulation)(cui)。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种气凝胶毡，该气凝胶毡通过下面等式1计算的28天水分浸渍率(mir-28d)为100重量％以下。

[等式1]

28天水分浸渍率(mir-28d，重量％)＝{(在21±2℃的蒸馏水中浸渍28天之后的气凝胶毡重量-在蒸馏水中浸渍之前的气凝胶毡重量)/在蒸馏水中浸渍之前的气凝胶毡重量}×100

有益效果

根据本发明的气凝胶毡具有优异的长期防水性，因此，即使在会引起长时间暴露于水分中的苛刻条件下也可以保持其绝热性能。

附图说明

本说明书所附的下面附图通过实例示出了本发明的优选实施例，并且与下面给出的本发明的详细说明一起用于使本发明的技术概念能够被进一步理解，因此，本发明不应仅以这些附图中的事项来理解。

图1是示出根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面的气凝胶毡制造装置的透视图。

具体实施方式

下文中，将更详细地描述本发明以帮助理解本发明。

应当理解的是，本发明的说明书和权利要求书中使用的词语或术语不应理解为局限于具有在常用词典中定义的含义。还应当理解的是，基于发明人可以适当地定义词语或术语的含义以最好地说明发明的原则，将词语或术语理解为具有与它们在相关领域的背景中和本发明的技术构思中的含义一致的含义。

本发明中定义的“长期防水性”是指当气凝胶毡暴露于潮湿环境中长时间时，由气凝胶毡吸收水分而增加的重量确定的防水能力。“长期”可以指大于7天(168小时；1周)的时间，并且可以具体指iso:16535(thermalinsulatingproductsforbuildingapplications-determinationoflong-termwaterabsorptionbyimmersion；method2:totalimmersion)中定义的28天(672小时；4周)。因此，在本发明中，当气凝胶毡暴露于潮湿环境中长时间时由气凝胶毡吸收水分而增加的重量确定的防水能力由通过下面等式1计算的28天水分浸渍率(mir-28d)表示，并且28天水分浸渍率越低，长期防水性越好。

[等式1]

28天水分浸渍率(mir-28d，重量％)＝{(在21±2℃的蒸馏水中浸渍28天之后的气凝胶毡重量-在蒸馏水中浸渍之前的气凝胶毡重量)/在蒸馏水中浸渍之前的气凝胶毡重量}×100

另外，本发明中定义的“中期防水性”是指当气凝胶毡暴露于潮湿环境中中等时间时，由气凝胶毡吸收水分而增加的重量确定的防水能力。“中期”可以指短于7天(168小时；1周)的时间，并且可以具体指在astmc1104(standardtestmethodfordeterminingthewatervaporsorptionofunfacedmineralfiberinsulation)中定义的96小时(4天)。因此，在本发明中，当气凝胶毡暴露于潮湿环境中中等时间时由气凝胶毡吸收水分而增加的重量确定的防水能力由通过下面等式2计算的96小时水分浸渍率(mir-96h)表示，并且96小时水分浸渍率越低，中期防水性越好。

[等式2]

96小时水分浸渍率(mir-96h，重量％)＝{(在21±2℃的蒸馏水中浸渍96小时之后的气凝胶毡重量-在蒸馏水中浸渍之前的气凝胶毡重量)/在蒸馏水中浸渍之前的气凝胶毡重量}×100

另外，本发明中定义的“短期防水性”是指当气凝胶毡暴露于潮湿环境中短时间时，由气凝胶毡吸收水分而增加的重量确定的防水能力。“短期”可以指短于1天(24小时)的时间，并且可以具体指在astmc1511(standardtestmethodfordeterminingthewaterretention(repellency)characteristicsoffibrousglassinsulation)中定义的15分钟(1/4小时)。因此，在本发明中，当气凝胶毡暴露于潮湿环境中短时间时，由气凝胶毡吸收水分而增加的重量确定的防水能力由通过下面等式3计算的15分钟水分浸渍率(mir-15m)表示，并且15分钟水分浸渍率越低，短期防水性越好。

[等式3]

15分钟水分浸渍率(mir-15m，重量％)＝{(在21±2℃的蒸馏水中浸渍15分钟之后的气凝胶毡重量-在蒸馏水中浸渍之前的气凝胶毡重量)/在蒸馏水中浸渍之前的气凝胶毡重量}×100

如上所述，在纤维中形成疏水性二氧化硅气凝胶的疏水性二氧化硅气凝胶毡是一种防止湿气腐蚀的功能性绝热材料，并且广泛用于建筑或工业领域中。因此，需要所述二氧化硅气凝胶毡具有优异的绝热性以及防水性，以防止水分渗透到气凝胶中，以便保持绝热性。为了赋予防水性，在制造气凝胶毡时进行将气凝胶的表面改性为疏水性的表面改性步骤以抑制水分渗透到气凝胶毡中，并且通过表面改性步骤，将疏水基团引入到气凝胶的最外表面上以确保短期防水性。然而，由于通过表面改性步骤的表面改性反应从气凝胶的最外部开始，因此，存在难以将足够量的表面改性剂引入到气凝胶中的问题。在气凝胶长时间以及中等时间暴露于水分中的苛刻条件下，由于水分最终渗透到气凝胶中而引起绝热性能下降，并由此发生由于存在于气凝胶内部的表面上的羟基与水分之间的氢键而引起的水分吸附，这使气凝胶的耐久性劣化。

因此，本发明提供一种通过在气凝胶的最外表面上和气凝胶内部的表面上都均匀地引入疏水基团从而防止水分渗透到气凝胶中而具有优异的长期防水性的气凝胶毡。具体地，本发明提供一种短期防水性、中期防水性和长期防水性优异的气凝胶毡。

根据本发明的一个实施方案，所述气凝胶毡通过下面等式1计算的28天水分浸渍率(mir-28d)可以为100重量％以下。

[等式1]

28天水分浸渍率(mir-28d，重量％)＝{(在21±2℃的蒸馏水中浸渍28天之后的气凝胶毡重量-在蒸馏水中浸渍之前的气凝胶毡重量)/在蒸馏水中浸渍之前的气凝胶毡重量}×100

上面等式1的水分浸渍率表示通过将气凝胶毡在蒸馏水中浸渍长时间而增加的气凝胶毡的增加的重量。当28天水分浸渍率最大为100重量％或之下时，可以看出，可以防止由于存在于气凝胶内部的表面上的羟基与水分之间的氢键引起的水分吸附而使气凝胶的耐久性劣化。如在本发明中，为了使28天水分浸渍率最小化，需要在气凝胶的最外表面上和气凝胶内部的表面上都均匀地引入疏水基团，这可以通过下面描述的根据本发明的气凝胶毡的制造方法来实施。

根据本发明的一个实施方案，所述气凝胶毡通过上面等式1计算的28天水分浸渍率(mir-28d)可以为90重量％以下、70重量％以下或50重量％以下。当在上述范围内时，气凝胶毡的长期防水性优异，从而具有对抗水分渗透而使耐久性最大化的效果。

根据本发明的一个实施方案，所述气凝胶毡通过下面等式2计算的96小时水分浸渍率(mir-96h)可以为50重量％以下。

[等式2]

96小时水分浸渍率(mir-96h，重量％)＝{(在21±2℃的蒸馏水中浸渍96小时之后的气凝胶毡重量-在蒸馏水中浸渍之前的气凝胶毡重量)/在蒸馏水中浸渍之前的气凝胶毡重量}×100

上面等式2的水分浸渍率表示通过将气凝胶毡在蒸馏水中浸渍中等时间而增加的气凝胶毡的增加的重量。当96小时水分浸渍率最大为50重量％或之下时，如在由上面等式1计算的28天水分浸渍率中的情况一样，具有防止由于存在于气凝胶内部的表面上的羟基与水分之间的氢键引起的水分吸附而使气凝胶的耐久性劣化的效果。如在本发明中，为了使96小时水分浸渍率最小化，需要在气凝胶的最外表面上和气凝胶内部的表面上都均匀地引入疏水基团，这可以通过下面描述的根据本发明的气凝胶毡的制造方法来实施。

根据本发明的一个实施方案，所述气凝胶毡通过上面等式2计算的96小时水分浸渍率(mir-96h)可以为45重量％以下，或为40重量％以下。当在上述范围内时，气凝胶毡的中期防水性和长期防水性优异，从而具有对抗水分渗透使耐久性最大化的效果。

根据本发明的一个实施方案，所述气凝胶毡通过下面等式3计算的15分钟水分浸渍率(mir-15m)可以为20重量％以下。

[等式3]

15分钟水分浸渍率(mir-15m，重量％)＝{(在21±2℃的蒸馏水中浸渍15分钟之后的气凝胶毡重量-在蒸馏水中浸渍之前的气凝胶毡重量)/在蒸馏水中浸渍之前的气凝胶毡重量}×100

上面等式3的水分浸渍率表示通过将气凝胶毡在蒸馏水中浸渍短时间而增加的气凝胶毡的增加的重量。当15分钟水分浸渍率最大为20重量％或之下时，将疏水基团充分地引入到气凝胶的最外表面上，从而具有在气凝胶毡暴露于水分的环境中防止水分渗透到气凝胶毡中的效果。

根据本发明的一个实施方案，所述气凝胶毡通过上面等式3计算的15分钟水分浸渍率(mir-15m)可以为15重量％以下、10重量％以下、5重量％以下、3重量％以下、或1.5重量％以下。当在上述范围内时，气凝胶毡的短期防水性优异，从而具有最大化地防止水分渗透到气凝胶中的效果。

根据本发明的一个实施方案，所述气凝胶毡可以具有满足下面等式4的通过上面等式1计算的28天水分浸渍率(mir-28d)和通过上面等式3计算的15分钟水分浸渍率(mir-15m)。

[等式4]

(mir-28d)-(mir-15m)≤100

上面等式4可以根据气凝胶毡的长期防水性与短期防水性之间的关系用于确定气凝胶毡是否可以确保充分的防水性。具体地，即使通过上面等式3计算的表示气凝胶毡的短期防水性的15分钟水分浸渍率(mir-15m)低，使得可以看出，在气凝胶毡暴露于水分的环境中，疏水基团被充分地引入到气凝胶的最外表面上以防止水分渗透到气凝胶毡中，但是，如果气凝胶毡连续地长时间暴露于水分中，则不能看出可以防止所有水分渗透。因此，如果通过上面等式1计算的表示气凝胶毡的长期防水性的28天水分浸渍率(mir-28d)相对于通过上面等式3计算的表示气凝胶毡的短期防水性的15分钟水分浸渍率(mir-15m)迅速增加，则不能看出如本发明中那样在气凝胶的最外表面上和气凝胶内部的表面上都均匀地引入疏水基团。即，根据本发明的一个实施方案，当气凝胶毡满足上面等式4时，具有气凝胶毡确保充分的短期防水性的效果，并且同时，防止由于存在于气凝胶内部的表面上的羟基与水分之间的氢键而由水分吸附引起的使气凝胶的耐久性劣化。如在本发明中，为了满足上面等式4，需要在气凝胶的最外表面上和气凝胶内部的表面上都均匀地引入疏水基团，这可以通过下面描述的根据本发明的气凝胶毡的制造方法来实施。

根据本发明的一个实施方案，所述气凝胶毡可以具有满足下面等式5、下面等式6、下面等式7、下面等式8、或下面等式9的通过上面等式1计算的28天水分浸渍率(mir-28d)和通过上面等式3计算的15分钟水分浸渍率(mir-15m)。在这种情况下，由于防止通过上面等式1计算的表示长期防水性的28天水分浸渍率(mir-28d)相对于通过上面等式3计算的表示短期防水性的15分钟水分浸渍率迅速增加，因此，气凝胶毡的短期防水性、中期防水性和长期防水性均优异，从而具有对抗水分渗透使耐久性最大化的效果。

[等式5]

1≤(mir-28d)-(mir-15m)≤90

[等式6]

1≤(mir-28d)-(mir-15m)≤80

[等式7]

1≤(mir-28d)-(mir-15m)≤70

[等式8]

1≤(mir-28d)-(mir-15m)≤60

[等式9]

1≤(mir-28d)-(mir-15m)≤50

根据本发明的一个实施方案，所述气凝胶毡通过下面等式10计算的粉尘产生量可以为3.0重量％以下。

[等式10]

粉尘产生量(重量％)＝{(振动之前的气凝胶毡重量-18hz/6mm的振动之后的气凝胶毡重量)/振动之前的气凝胶毡重量}×100

上面等式10的粉尘产生量表示残留在气凝胶毡中的作为轻而小的气凝胶粉末的粉尘的含量。气凝胶毡的气凝胶被制造为一个单元，但是除了气凝胶单元之外，在制造过程中会不可避免地产生作为轻而小的气凝胶粉末的粉尘。当将气凝胶毡构造为绝热材料等时，这种粉尘会引起可构造性降低，妨碍操作者的视线，或者由于存在操作者可能吸入粉尘的危险而会对操作者的安全造成问题。因此，根据本发明的一个实施方案，当粉尘产生量最大为3.0重量％或之下时，具有可以防止由于气凝胶毡中的残余粉尘引起的可构造性降低并且可以确保操作者的安全的效果。

根据本发明的一个实施方案，所述气凝胶毡通过上面等式10计算的粉尘产生量可以为2.0重量％以下、1.5重量％以下、1.0重量％以下、0.5重量％以下或0.4重量％以下。当在上述范围内时，气凝胶毡的粉尘产生量减少至最小，从而具有确保可构造性和确保操作者的安全的效果。

根据本发明的一个实施方案，所述气凝胶毡的室温(23±5℃)热导率可以为30.0mw/mk以下。室温热导率用于表示气凝胶毡的绝热性。当其室温热导率最大为30.0mw/mk或之下时，并且当将气凝胶毡用作绝热材料时，具有确保充分的绝热性的效果。

根据本发明的一个实施方案，所述气凝胶毡的室温(23±5℃)热导率可以为25.0mw/mk以下，或20.0mw/mk以下。当在上述范围内时，具有确保气凝胶毡的绝热性最大化的效果。

根据本发明的一个实施方案，所述气凝胶毡包括气凝胶和用于毡的基材，其中，所述气凝胶可以形成在用于毡的基材的内部和表面上。作为一个具体的实例，所述气凝胶毡可以具有大量的均匀形成在所述用于毡的基板的内部和表面上的气凝胶粒子。

另外，根据本发明的一个实施方案，所述气凝胶可以在气凝胶内部的表面上包含疏水基团。作为一个具体的实例，所述气凝胶可以具有在气凝胶的最外表面上和气凝胶内部的表面上都均匀地引入的疏水基团，这可以通过下面描述的根据本发明的气凝胶毡的制造方法来实施。

根据本发明的一个实施方案，所述气凝胶毡可以有效地用作用于飞机、船舶、汽车、建筑结构等的绝热材料、绝缘材料或不可燃材料，以及用于绝缘和冷却的工厂设施，如各种工业设施的管道和工业炉。

另外，本发明提供一种气凝胶毡的制造方法以制造所述气凝胶毡。

为了制造根据本发明的气凝胶毡，必须包括在气凝胶的最外表面上和在气凝胶内部的表面上都均匀地引入疏水基团的制造步骤。因此，本发明提供一种气凝胶毡的制造方法，该制造方法必须包括上述制造步骤并且具有第一方面和第二方面。

气凝胶毡的制造方法的第一方面

根据本发明的气凝胶毡的制造方法的第一方面包括：1)制备二氧化硅溶胶；2)将所述二氧化硅溶胶浸渍到用于毡的基材中；和3)将二氧化硅溶胶-用于毡的基材的复合材料静置，其中，所述二氧化硅溶胶包含二氧化硅前体组合物和催化剂组合物，并且所述催化剂组合物包含疏水剂、碱催化剂、水和有机溶剂，其中，基于100重量份的二氧化硅溶胶，所述碱催化剂的含量可以为0.4重量份至1.0重量份。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，所述二氧化硅溶胶可以是可以通过胶凝反应最终制备二氧化硅气凝胶的前体，或者可以通过混合二氧化硅前体组合物和催化剂组合物来制备。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，所述二氧化硅前体组合物可以包含二氧化硅前体、有机溶剂和水。此时，二氧化硅前体组合物中包含的二氧化硅前体是用于使制备的气凝胶包含二氧化硅的物质。作为一个实例，可以使用选自原硅酸四甲酯(tmos)、原硅酸四乙酯(teos)、原硅酸甲基三乙基酯、原硅酸二甲基二乙基酯、原硅酸四丙酯、原硅酸四异丙酯、原硅酸四丁酯、原硅酸四仲丁酯、原硅酸四叔丁酯、原硅酸四己酯、原硅酸四环己酯和原硅酸四(十二烷基)酯中的一种或多种，或者可以使用它们的预水解产物。当使用预水解产物时，不需要加入酸，可以缩短或省略使二氧化硅前体水解的过程，并且可以促进表面改性的效果。更具体地，在本发明中，作为二氧化硅前体，可以使用预水解的聚硅酸乙酯(hteos)。

此处，hteos是具有宽的分子量分布的预水解的聚硅酸乙酯低聚物材料，并且当通过改变预水解度(水合度)由teos单体合成为低聚物形式时，可以调节物理性能如胶凝时间，由此，可以根据使用者的反应条件容易地应用。此外，具有最终产品可以产生可再现的物理性能的优点。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，所述二氧化硅前体的使用量可以为使得二氧化硅溶胶中包含的二氧化硅的含量为0.1重量％至30重量％，但是二氧化硅前体的使用量不限于此。当二氧化硅的含量满足上述范围时，在得到气凝胶毡的优异水平的机械物理性能，特别是其柔韧性，以及具有改善的绝热效果方面是优选的。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，所述有机溶剂可以具体是醇。此时，所述醇可以是：一元醇，如甲醇、乙醇、异丙醇和丁醇；或多元醇，如甘油、乙二醇、丙二醇、二甘醇、二丙二醇和山梨糖醇，并且可以使用它们中的任意一种或它们中的两种或更多种的混合物。其中，当考虑与水和气凝胶的可混合性时，所述醇可以是具有1至6个碳原子的一元醇，如甲醇、乙醇、异丙醇和丁醇，并且可以是，例如，乙醇。本领域技术人员可以考虑最终制备的气凝胶中的疏水性程度同时有利于表面改性反应来以适当的量使用上述醇(有机溶剂)和水。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，所述催化剂组合物的特征在于，包含疏水剂、碱催化剂、水和有机溶剂，其中，基于100重量份的二氧化硅溶胶，所述碱催化剂的含量为0.4重量份至1.0重量份。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，所述催化剂组合物的组成中包含水连同疏水剂，因此，可以使催化剂组合物中包含的疏水剂活化，并且当疏水剂被活化时，可以在不单独使用老化溶液和表面改性溶液的情况下进行老化和表面改性。此处，疏水剂的活化指对疏水剂的除烷基之外的官能团如烷氧基、卤素基团等进行水解反应，从而在官能团的位置处形成羟基(-oh)。当疏水剂被活化时，可以大大增加与形成二氧化硅湿凝胶中的网络结构的-si-o-官能团的反应性，使得疏水剂和二氧化硅湿凝胶可以在没有单独的附加催化剂和溶剂的情况下彼此反应以实现结构增强或表面改性。此外，由此具有改善气凝胶毡的长期防水性的效果。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，当所述催化剂组合物包含疏水剂而不包含水时，疏水剂不能被活化。因此，为了随后实现老化和表面改性，如在常规方法中一样，应当在高温条件下进行需要大量溶剂的老化和表面改性工艺，并且仍然存在即使在室温条件下静置也不发生老化和表面改性反应的问题。因此，不能实现结构增强，使得在干燥过程中会发生凝胶结构的收缩，并且由于没有表面改性反应，因此，会存在不能制造疏水性二氧化硅气凝胶毡的问题。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，可以使用烷基硅烷化合物作为所述疏水剂，在这种情况下，疏水剂可以作为共前体参与胶凝反应，并且可以使形成的二氧化硅湿凝胶毡疏水化。由于烷基硅烷化合物可以在胶凝步骤中与二氧化硅前体进行胶凝，或者使捕获在凝胶中的烷基硅烷化合物可以在静置步骤中进行老化或表面改性并且形成烷基-si-o-si网络以使二氧化硅湿凝胶毡疏水化，因此，当制造疏水二氧化硅气凝胶毡时可以省略表面改性步骤。因此，可以减少在表面改性步骤中使用的有机溶剂和表面改性剂的量，并且可以缩短工艺时间和制造成本。此外，可以大大减少当对二氧化硅湿凝胶的表面进行表面改性时产生的氨的量，使得可以提高在制造二氧化硅气凝胶毡之后产生的废液的再利用效率，并且当再利用废液时，废液中包含的疏水剂组分可以再次包含在二氧化硅溶胶中，由此，通过再利用也可以大大减少疏水剂的使用量。

此处，疏水剂可以具体是如上所述的烷基硅烷化合物，并且对其类型没有限制，只要它是包含引起疏水化的烷基和能够与湿凝胶的-si-o-官能团反应的硅烷官能团的烷基硅烷化合物即可。更具体地，所述疏水剂可以包括选自三甲基乙氧基硅烷(tmes)、三甲基硅醇(tms)、三甲基氯硅烷(tmcs)、甲基三甲氧基硅烷(mtms)、甲基三甲氧基硅烷(mtes)、二甲基二乙氧基硅烷(dmdeos)、乙基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，更优选地，所述疏水剂不包含硅氮烷类化合物如六甲基二硅氮烷。当包含硅氮烷类化合物时，当硅氮烷类化合物与有机溶剂接触时会开始分解并且产生氨，因此，一旦将硅氮烷类化合物引入到包含有机溶剂的催化剂组合物中，则由于产生氨可以形成高ph，这会立即开始胶凝反应。因此，在防止不期望的胶凝反应和通过改变催化剂量容易地控制胶凝时间方面，优选不包含硅氮烷类化合物。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，基于100重量份的二氧化硅溶胶，所述疏水剂的含量可以为3重量份至15重量份，具体地为5重量份至10重量份，更具体地为6重量份至8重量份。当在上述范围内时，可以进一步改善与用量相比的疏水化效率(表面改性效率)。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，基于1当量的疏水剂，所述催化剂组合物可以包含3当量至8当量的水。具体地，基于1当量的疏水剂，水的含量可以为4当量至8当量，更优选地为5当量至6当量。当基于1当量的疏水剂，水的含量为3当量以上时，疏水剂可以被充分活化，使得可以在没有附加催化剂、表面改性剂和溶剂的情况下容易地实现湿凝胶的结构增强和表面改性。因此，由于即使不进行需要高温温度条件以及大量的有机溶剂和表面改性剂的湿法老化和单独的表面改性工艺，也可以制造具有优异的疏水性的二氧化硅气凝胶毡，因此是优选的。此外，当基于1当量的疏水剂，水的含量为8当量以下时，可以控制湿凝胶毡中的水的量。因此，在超临界干燥过程中水被有效地除去，以抑制由于水引起的气凝胶的收缩，使得可以进一步改善热导率和疏水性。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，基于100重量份的全部二氧化硅溶胶，碱催化剂的含量可以为0.4重量份至1.0重量份，具体地为0.6重量份至1.0重量份，更具体地为0.6重量份至0.8重量份。当碱催化剂的含量小于0.4重量份时，在步骤3)的静置过程中，疏水剂与二氧化硅凝胶的表面之间的反应性弱，这会引起不能实现表面改性的问题。当含量大于1.0重量份时，存在的问题在于胶凝速率太高，使得会难以制备均匀的凝胶，此外，由于形成不均匀的凝胶，因此物理性能会劣化。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，可以使用碱催化剂而没有限制，只要它是可以形成用于实现胶凝的ph条件的物质即可。例如，所述碱催化剂可以是无机碱如氢氧化钠和氢氧化钾，或有机碱如氢氧化铵。

具体地，所述有机碱可以是氢氧化铵(nh4oh)、四甲基氢氧化铵(tmah)、四乙基氢氧化铵(teah)、四丙基氢氧化铵(tpah)、四丁基氢氧化铵(tbah)、甲胺、乙胺、异丙胺、单异丙胺、二乙胺、二异丙胺、二丁胺、三甲胺、三乙胺、三异丙胺、三丁胺、胆碱、单乙醇胺、二乙醇胺、2-氨基乙醇、2-(乙基氨基)乙醇、2-(甲基氨基)乙醇、n-甲基二乙醇胺、二甲基氨基乙醇、二乙基氨基乙醇、次氨基三乙醇、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、1-氨基-2-丙醇、三乙醇胺、单丙醇胺、或二丁醇，并且可以使用它们中的两种或更多种的混合物。更具体地，所述碱催化剂可以是氢氧化铵(氨水；nh4oh)。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，所述有机溶剂与上面描述的相同，并且有机溶剂的用量可以考虑与水和湿凝胶的相容性以及结构增强和表面改性的容易性来适当地调节。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，催化剂组合物可以以使得二氧化硅溶胶的ph为4至8的量被包含。当以使得二氧化硅溶胶的ph满足上述范围的量被包含时，胶凝可以容易并且有效地实现。此外，所述催化剂组合物以碱催化剂稀释在水和有机溶剂中的液相加入，使得可以防止催化剂析出的问题。

根据本发明的一个实施方案的根据气凝胶毡的制造方法的第一方面的气凝胶毡的制造方法包括：1)制备二氧化硅溶胶；2)将所述二氧化硅溶胶浸渍到用于毡的基材中；和3)将二氧化硅溶胶-用于毡的基材的复合材料静置，其中，所述二氧化硅溶胶是上面描述的二氧化硅溶胶。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，步骤1)是制备二氧化硅溶胶的步骤，并且可以通过混合二氧化硅前体组合物和催化剂组合物来进行。此时，二氧化硅溶胶、二氧化硅前体组合物和催化剂组合物均与上面描述的相同。此外，二氧化硅前体组合物和催化剂组合物的混合可以在室温和大气压力的条件下进行。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，由于在步骤1)中制备上述二氧化硅溶胶，因此，即使在步骤3)中在没有附加的碱催化剂、表面改性剂和有机溶剂的情况下静置二氧化硅溶胶-用于毡的基材的复合材料时，也可以实现结构增强和表面改性。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，步骤2)是形成二氧化硅溶胶-用于毡的基材的复合材料的步骤，并且可以通过将步骤1)的二氧化硅溶胶浸渍到用于毡的基材中来进行。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，在改善二氧化硅气凝胶毡的绝热性能方面，所述用于毡的基材可以具体是多孔基材。当使用用于毡的多孔基材时，二氧化硅溶胶能够容易地渗透到基材中，由此，在用于毡的基材的内部均匀地形成气凝胶，使得制造的二氧化硅气凝胶毡可以具有优异的绝热性能。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，所述毡基材可以是膜、片、网、纤维、多孔体、泡沫、非织造体、或它们中的两层或更多层的层压体。此外，根据毡基材的用途，可以在其表面上形成表面粗糙度或图案化。具体地，所述毡基材可以是能够通过包括空间或空隙而进一步改善绝热性能的纤维，并且可以具有低热导率，所述空间或孔隙能够使气凝胶容易形成在毡基材的内部。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，所述毡基材可以是聚酰胺、聚苯并咪唑、聚芳酰胺、丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚酯、聚醚醚酮(peek)、聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯、它们的共聚物等)、纤维素、碳、棉、羊毛、麻、非织造织物、玻璃纤维、陶瓷棉等。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，步骤3)是将二氧化硅溶胶-用于毡的基材的复合材料静置的步骤，并且在步骤3)中可以进行胶凝、老化和表面改性。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，由于使用上述步骤1)的二氧化硅溶胶，因此，可以在不使用单独的表面改性溶液和老化溶液(碱催化剂和溶剂)的情况下在胶凝之后容易地实现老化和表面改性。由于如上所述不进行湿法老化和使用单独的表面改性溶液的表面改性工艺，因此，与常规二氧化硅气凝胶毡制造工艺相比，可以大大减少溶剂的使用量和表面改性剂的使用量。此外，由于可以显著降低湿法老化中包含的碱催化剂组分和由表面改性反应产生的氨的产生量，因此，在制造气凝胶毡之后产生的废液中的氨的量减少，使得可以提高废液的再利用效率。此外，由此具有改善气凝胶毡的长期防水性的效果。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，步骤3)可以在室温条件下进行，并且在上述温度条件下，可以更容易地实现老化和表面改性。此外，室温可以具体表示15℃至30℃或15℃至25℃的温度。此外，步骤3)可以进行5小时至48小时，优选10小时至38小时，更优选15小时至24小时。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，通过调节催化剂组合物中的催化剂的量，还可以容易地调节胶凝时间以制造具有预期物理性能的二氧化硅气凝胶。此时，胶凝时间可以优选地调节为1分钟至25分钟，具体地为5分钟至10分钟。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，胶凝可以由二氧化硅前体材料形成网络结构，其中，网络结构可以是具有一种或多种类型的原子排布的特定多边形彼此连接的平面网状结构，或特定多面体彼此共享它们的顶点、边、面等以形成三维骨架结构的结构。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，在步骤3)之后还可以包括干燥步骤，其中，将二氧化硅湿凝胶毡干燥以制备疏水性二氧化硅气凝胶。

同时，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，在干燥之前还可以进行洗涤步骤。洗涤是除去反应过程中产生的杂质(钠离子、未反应的物质、副产物等)和残余氨等以便得到高纯度的疏水性二氧化硅气凝胶的步骤，残余氨可以通过与超临界干燥过程中的co2反应生成碳酸铵盐，并且洗涤可以通过使用非极性有机溶剂的稀释法或置换法来进行。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，干燥步骤可以通过除去溶剂同时保持老化后的二氧化硅凝胶的孔结构的工艺来进行，并且干燥步骤可以通过超临界干燥进行。超临界干燥工艺可以使用超临界二氧化碳进行。二氧化碳(co2)在室温和常压下是气态。然而，当温度和压力超过被称为超临界点的预定温度和压力界限时，不发生蒸发过程，使得二氧化碳变成不能区分气体和液体的临界状态。将处于临界状态的二氧化碳称为超临界二氧化碳。超临界二氧化碳具有接近于液体的分子密度，然而，具有低粘度，从而具有接近于气体的性能。因此，超临界二氧化碳具有高扩散速率和高热导率，使得其干燥效率高，并且可以缩短干燥工艺时间。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，超临界干燥工艺进行溶剂置换过程，其中，将老化后的二氧化硅凝胶放入超临界干燥反应器中，在其中填充液态co2，并用co2置换二氧化硅气凝胶内部的醇溶剂。之后，以预定的升温速率，具体地，0.1℃/分钟至1℃/分钟，将温度升高至40℃至80℃，并且保持压力大于二氧化碳变为超临界状态的压力，具体地，保持100巴至170巴的压力，以使二氧化碳在超临界状态下保持预定的时间量，具体地为20分钟至1小时。通常，二氧化碳在31℃的温度和73.8巴的压力下变为超临界状态。将二氧化碳保持在预定温度和预定压力下以在超临界状态下保持2小时至12小时，更具体地，2小时至6小时之后，通常降低压力以结束超临界干燥工艺，从而制造气凝胶毡。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，作为上述干燥工艺的结果，可以制造包括具有纳米级孔的多孔二氧化硅气凝胶的毡和/或包括多孔二氧化硅气凝胶的毡。所述二氧化硅气凝胶具有优异的物理性能特别是低振实密度和高孔隙率，以及高度的疏水性，并且包含它的含有二氧化硅气凝胶的毡具有优异的机械柔韧性以及低热导率。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第一方面中，在干燥工艺之前或之后，还可以进行用于控制厚度并使毡的内部结构和表面形状均匀的压缩工艺、用于根据用途具有合适的形状或形态的成型工艺、或用于层压单独的功能层的层压工艺。

气凝胶毡的制造方法的第二方面

根据本发明的气凝胶毡的制造方法的第二方面包括：1)将催化的溶胶和用于毡的基材引入到反应容器中以将所述催化的溶胶浸渍到所述用于毡的基材中；和2)旋转其中浸渍有催化的溶胶的用于毡的基材以进行胶凝，其中，所述催化的溶胶包含二氧化硅前体组合物，并且所述二氧化硅前体组合物包含含有疏水基团的硅酸盐和硅酸四烷基酯，其中，所述含有疏水基团的硅酸盐和所述硅酸四烷基酯的摩尔比为60:40至98:2。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，步骤1)是将催化的溶胶浸渍到用于毡的基材中以制备形成气凝胶毡的步骤，其中，可以制备催化的溶胶，然后可以将制备的催化的溶胶和用于毡的基材引入到反应容器中，以将催化的溶胶浸渍到用于毡的基材中。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，在步骤1)中，只要将用于毡的基材和催化的溶胶引入到反应容器中，对其引入顺序没有特别地限制。具体地，在步骤1)中，可以通过以下方法中的任意一种方法进行所述引入：将用于毡的基材引入到反应容器中，然后引入催化的溶胶的方法；将催化的溶胶引入到反应容器中，然后引入用于毡的基材的方法；和引入用于毡的基材同时将催化的溶胶引入到反应容器中的方法。其中，在得到更均匀的浸渍方面，引入用于毡的基材然后引入催化的溶胶的方法会更理想。具体地，当首先引入用于毡的基材时，可以在引入催化的溶胶时旋转所述用于毡的基材，使得可以诱导更均匀的浸渍。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，在步骤1)中，如上所述，可以在旋转用于毡的基材的同时进行浸渍。当在旋转用于毡的基材的同时进行浸渍时，催化的溶胶可以均匀地与用于毡的基材的所有表面接触以诱导均匀浸渍，这是更理想的。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述催化的溶胶可以通过将溶胶与碱催化剂混合来制备，其中，碱催化剂通过提高溶胶的ph而用于促进步骤2)中的胶凝。此时，对溶胶没有限制，只要它是能够通过溶胶-凝胶反应形成多孔凝胶的物质即可，并且具体地，可以包括无机溶胶、有机溶胶、或它们的组合。所述无机溶胶可以包括：氧化锆、氧化钇、氧化铪、氧化铝、二氧化钛、二氧化铈、二氧化硅、氧化镁、氧化钙、氟化镁、氟化钙和它们的组合，所述有机溶胶可以是：聚丙烯酸酯、聚烯烃、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚酰亚胺、聚糠醇、苯酚糠醇、三聚氰胺甲醛、间苯二酚甲醛、甲酚甲醛、苯酚甲醛、聚乙烯醇二醛、聚氰脲酸酯、聚丙烯酰胺、各种环氧树脂、琼脂、琼脂糖和它们的组合。此外，在确保与用于毡的基材的优异的可混合性、进一步改善形成为凝胶时的孔隙率、和制造具有低热导率的气凝胶毡的方面，所述溶胶可以优选是二氧化硅溶胶。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述溶胶包含溶胶前体、水和有机溶剂，并且可以通过将溶胶前体、水和有机溶剂混合来制备。当根据本发明的一个实施方案的催化的溶胶是催化的二氧化硅溶胶时，在步骤1)中，催化的二氧化硅溶胶可以通过将二氧化硅溶胶和碱催化剂混合来制备，其中，二氧化硅溶胶可以通过混合二氧化硅前体组合物、水和有机溶剂来制备。此外，二氧化硅溶胶可以在低ph下进行水解以促进胶凝，此时，可以使用酸催化剂来降低ph。可以用于制备二氧化硅溶胶的二氧化硅前体组合物可以包括包含硅的醇盐类化合物，具体地，可以包括包含疏水基团的硅酸盐和硅酸四烷基酯。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，当制备气凝胶时，所述含有疏水基团的硅酸盐用于在没有表面改性步骤的情况下赋予气凝胶疏水性，并且可以是选自甲基三乙氧基硅烷(mtes)、三甲基乙氧基硅烷(tmes)、三甲基硅醇(tms)、甲基三甲氧基硅烷(mtms)、二甲基二乙氧基硅烷(dmdeos)、乙基三乙氧基硅烷(etes)和苯基三乙氧基硅烷(ptes)中的一种或多种。当如上所述在二氧化硅前体组合物中包含含有疏水基团的硅酸盐时，可以省去表面改性步骤，因此，当回收溶剂时不需要再生过程。此外，由于可以从气凝胶的内部向外部均匀地引入疏水基团，因此，使疏水性最大化，由此，可以容易地推出具有高表面张力的水，使得可以在随后的干燥步骤中进行常压干燥。此外，由此具有改善气凝胶毡的长期防水性的效果。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述硅酸四烷基酯用于增强气凝胶的强度并且确保绝热性能，并且可以是诸如原硅酸四甲酯(tmos)、原硅酸四乙酯(teos)、原硅酸四丙酯、原硅酸四异丙酯、原硅酸四丁酯、原硅酸四仲丁酯、原硅酸四叔丁酯、原硅酸四己酯、原硅酸四环己酯、和原硅酸四(十二烷基)酯的硅酸四烷基酯。其中，根据本发明的一个实施方案的二氧化硅前体可以更具体地是原硅酸四乙酯(teos)。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，二氧化硅前体组合物中含有疏水基团的硅酸盐与硅酸四烷基酯的摩尔比可以为60:40至98:2。当在上述范围内时，当进行超临界干燥时，气凝胶的强度和绝热性能可以最大化。此外，当进行常压干燥时，二氧化硅前体组合物中含有疏水基团的硅酸盐与硅酸四烷基酯的摩尔比可以为85:15至98:2，或90:10至98:2。当在上述范围内时，可以高效地确保气凝胶的强度和绝热性能，此外，可以通过防止在常压干燥过程中收缩来防止绝热性能降低。所述二氧化硅前体组合物可以以使得二氧化硅溶胶中包含的二氧化硅(sio2)的含量为3重量％至30重量％、5重量％至20重量％或6重量％至12重量％的量来使用。当在上述范围内时，在最终制造的毡中可以确保足够含量的二氧化硅气凝胶，使得可以预期理想水平的绝热效果。此外，防止二氧化硅气凝胶过度形成，使得可以防止毡的机械性能，特别是其柔韧性劣化。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，作为可以用于制备溶胶的有机溶剂，可以使用任意物质而没有限制，只要它与溶胶前体和水具有相容性即可。具体地，可以使用极性有机溶剂，更具体地，可以使用醇。此处，所述醇可以具体是：一元醇，如甲醇、乙醇、异丙醇和丁醇；或多元醇，如甘油、乙二醇、丙二醇、二甘醇、二丙二醇和山梨糖醇，并且可以使用它们中的任意一种或它们中的两种或更多种的混合物。其中，当考虑其与水和待制备的气凝胶的可混合性时，所述醇可以是具有1至6个碳原子的一元醇，如甲醇、乙醇、异丙醇和丁醇。上述有机溶剂可以考虑最终制备的气凝胶的含量以适当的量使用。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述二氧化硅溶胶可以包含摩尔比为1:10至1:1的二氧化硅前体组合物和水。此外，二氧化硅前体组合物和有机溶剂可以以1:2至1:9的重量比被包含，并且优选地，可以以1:2至1:6的重量比被包含。当二氧化硅前体组合物与水和有机溶剂满足上述摩尔比或重量比时，气凝胶的产率可以进一步提高，从而具有改善绝热性能的效果。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，作为可以进一步包含在溶胶中的酸催化剂，可以使用可以使ph为3以下的任意酸催化剂而没有限制。作为一个实例，可以使用盐酸、硝酸或硫酸。此时，酸催化剂可以以使得溶胶的ph为3以下的量加入，并且可以以溶解在水性溶剂中的水溶液的形式加入。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，可以用于催化的溶胶中的碱催化剂可以是无机碱如氢氧化钠和氢氧化钾，或有机碱如氢氧化铵。具体地，所述碱催化剂可以是选自氢氧化钠(naoh)、氢氧化钾(koh)、氢氧化钙(ca(oh)2)、氨(nh3)、氢氧化铵(nh4oh；氨水)、四甲基氢氧化铵(tmah)、四乙基氢氧化铵(teah)、四丙基氢氧化铵(tpah)、四丁基氢氧化铵(tbah)、甲胺、乙胺、异丙胺、单异丙胺、二乙胺、二异丙胺、二丁胺、三甲胺、三乙胺、三异丙胺、三丁胺、胆碱、单乙醇胺、二乙醇胺、2-氨基乙醇、2-(乙基氨基)乙醇、2-(甲基氨基)乙醇、n-甲基二乙醇胺、二甲基氨基乙醇、二乙基氨基乙醇、次氨基三乙醇、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、1-氨基-2-丙醇、三乙醇胺、单丙醇胺、二丁醇胺、和吡啶中的一种或多种，优选氢氧化钠、氨、氢氧化铵或它们的混合物。所述碱催化剂可以以使得溶胶的ph为7至11的量被包含。如果溶胶的ph超出上述范围，则不能容易的实现步骤2)中的胶凝，或者胶凝速率会太低，使得加工性能会下降。此外，由于当以固相引入时碱会析出，因此，可以优选地以被水性溶剂或上述有机溶剂稀释的溶液的形式加入碱。此时，基于体积，碱催化剂与有机溶剂，具体地醇的稀释比可以为1:4至1:100。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，根据需要，所述催化的溶胶还可以加入添加剂。此时，作为所述添加剂，可以应用在制造气凝胶时可以加入的所有已知的添加剂，例如，可以使用诸如遮光剂、阻燃剂等的添加剂。所述用于毡的基材可以根据反应容器的形状以有利于引入的适当形式引入。具体地，可以将以卷的形式卷绕在卷轴上的用于毡的基材引入到反应容器中，以有利于后面描述的步骤2)中的旋转。此时，所述卷轴可以是能够旋转用于毡的基材的轴，并且可以应用任意物质而没有限制，只要它可以卷绕用于毡的基材即可。作为一个实例，可以使用多边形圆柱体，优选具有可以适合反应容器内部的尺寸的圆柱体。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述卷轴可以包括：卷绕杆，其能够以卷的形式卷绕所述用于毡的基材；和支撑板，其支撑所述用于毡的基材的侧部使得卷绕在所述卷绕杆上的用于毡的基材在旋转时不移位。此时，优选地，所述卷绕杆具有多个孔，使得催化的溶胶可以容易地浸渍在用于毡的基材的内部上。同时，为了使催化的溶胶能够引入到用于毡的基材的侧部中，可以使用网状(mesh-type)支撑板，或者支撑板可以包括多个孔。可以使用具有足以支撑毡的强度的任意材料作为所述卷轴的材料。具体地，可以使用不锈钢、pe、pp和特氟隆。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，在所述卷轴上卷绕用于毡的基材之后，可以将卷轴放置入反应容器中并且固定。此处，可以将卷轴固定在反应容器的任意位置。然而，在将大量的用于毡的基材引入到预定体积的反应容器中从而提高生产效率的方面，所述卷轴可以优选地固定在反应容器的中心部分。此外，可以设置所述卷轴，使得卷轴的长轴与反应容器的长轴彼此平行。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，在改善气凝胶毡的绝热性能方面，所述用于毡的基材可以具体是多孔基材。当使用用于毡的多孔基材时，催化的溶胶能够容易地渗透到基材中，由此，在用于毡的基材的内部均匀地形成气凝胶，使得制造的气凝胶毡可以具有优异的绝热性能。

根据本发明的一个实施方案，根据气凝胶毡的制造方法的第二方面可以使用的用于毡的基材可以是膜、片、网、纤维、泡沫、非织造体、或它们中的两层或更多层的层压体。此外，根据用于毡的基材的用途，可以在其表面上形成表面粗糙度或图案化。更具体地，所述用于毡的基材可以是能够通过包括空间或空隙而进一步改善绝热性能的纤维，气凝胶可以通过所述空间或空隙容易地插入到用于毡的基材中。此外，所述用于毡的基材可以优选具有低热导率。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述用于毡的基材可以是聚酰胺、聚苯并咪唑、聚芳酰胺、丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚酯、聚醚醚酮(peek)、聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丙烯、它们的共聚物等)、纤维素、碳、棉、羊毛、麻、非织造织物、玻璃纤维、陶瓷棉等。更具体地，本发明中的用于毡的基材可以是玻璃纤维。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述反应容器可以是用于进行胶凝的反应容器，并且可以使用任意形状，如多边形或圆柱形的容器，只要它是能提供可以在其中旋转浸渍有催化的溶胶的用于毡的基材的空间的容器即可。然而，在有利于引入以卷的形式卷绕的用于毡的基材、和在胶凝反应的过程中有利于旋转浸渍有催化的溶胶的用于毡的基材的方面，可以优选使用圆柱形反应容器。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，在步骤1)中，当引入催化的溶胶时，为了改善用于毡的基材与催化的溶胶的结合，可以轻轻地向下按压用于毡的基材以实现充分浸渍。之后，可以以恒定压力按压用于毡的基材至预定厚度，以除去过量的溶胶，从而缩短干燥时间。在另一实施方案中，当将催化的溶胶引入到反应容器中并且充分浸渍用于毡的基材使得反应容器中的液面不再变化时，可以打开与反应容器连接的排放阀以回收剩余溶胶。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，催化的溶胶和用于毡的基材可以各自以一定量引入，具体地以反应容器的内部体积的1％至100％的量引入，并且在缩短步骤3)中的胶凝时间和在用于毡的基材的内部均匀地形成气凝胶方面，可以以反应容器的体积的1％至60％，更具体地以10％至60％，还更优选地以30％至60％的量分别引入。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，，基于用于毡的基材的体积，催化的溶胶的引入量可以为80％至120％，优选地为90％至110％。此外，优选地，用于毡的基材和催化的溶胶的引入量可以在满足相对于反应容器的引入量的条件下满足它们之间的上述引入比例。当相对于用于毡的基材的体积，催化的溶胶满足所述引入比例(引入量)时，催化的溶胶更均匀地浸渍在用于毡的基材上，使得待制造的气凝胶毡可以具有更均匀的物理性能，并且由于催化的溶胶可以全部浸渍在用于毡的基材上，因此，可以防止原料损失，并且防止催化的溶胶单独胶凝的问题。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，步骤2)用于制造湿凝胶毡复合材料(湿凝胶毡)，并且可以通过旋转其中浸渍有催化的溶胶的用于毡的基材以进行胶凝来进行。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，浸渍有催化的溶胶的用于毡的基材的旋转可以通过任意方法或装置进行，只要所述方法或装置允许胶凝过程中的旋转在反应容器中进行即可。具体地，当在上面步骤1)中将用于毡的基材卷绕在卷轴上的同时引入并固定时，浸渍有催化的溶胶的用于毡的基材在卷绕在卷轴上的同时存在于反应容器中，因此，可以通过旋转卷轴使浸渍有催化的溶胶的用于毡的基材旋转。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，胶凝可以由催化的溶胶形成网络结构，其中，网络结构可以表示具有一种或多种类型的原子排布的特定多边形彼此连接的平面网状结构，或特定多面体彼此共享它们的顶点、边、面等以形成三维骨架结构的结构。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，胶凝反应可以在将引入有催化的溶胶和用于毡的基材的反应容器密封之后进行。此外，根据本发明的一个实施方案，旋转可以通过将长轴设置在横向方向，即，水平方向来进行。如果反应容器(主体)是圆柱形反应容器，则可以将圆柱形反应容器放倒并旋转。即，本发明的反应容器的旋转轴可以是水平的，但是不限于此。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，对用于制造气凝胶毡的装置的类型没有限制，只要它是包括反应容器(主体)并且能够旋转存在于反应容器中的其中浸渍有催化的溶胶的用于毡的基材的装置即可。可以使用本领域中已知的任意装置，只要该装置能够旋转即可。具体地，可以使用任意已知的装置，只要它能够在反应容器中固定卷轴的位置并且旋转其位置被固定的卷轴即可。后面将描述可以用于本发明的用于制造气凝胶毡的装置的实例。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，在上面步骤1)结束之后，可以开始上面步骤2)以顺序地进行上面步骤1)和上面步骤2)。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，在上面步骤1)结束之前，可以开始上面步骤2)。如上所述，当在上面步骤1)结束之前进行步骤2)时，可以将所有的催化的溶胶引入到反应容器中直至胶凝结束，具体地在胶凝结束之前。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，上面步骤2)中的旋转速率可以没有限制地应用，只要它是使气凝胶能够在毡中均匀形成的旋转速率即可。作为一个实例，可以进行胶凝同时以1rpm至300rpm，优选地以5rpm至150rpm、5rpm至100rpm，更优选地以10rpm至30rpm的旋转速率进行旋转。当反应容器满足上述范围内的旋转速率时，溶胶可以均匀地浸渍在用于毡的基材上，使得在胶凝过程中更均匀地形成气凝胶。因此，可以确保整个气凝胶毡的非常均匀的热导率，并且具有通过提高反应容器和用于旋转反应容器的装置的稳定性来提高制造气凝胶毡的工艺的安全性的优点。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，将催化的溶胶和用于毡的基材全部放入反应容器中以进行胶凝，从而制造气凝胶毡，使得与通常应用的卷对卷方法不同，不需要诸如传送带的单独移动元件，因此，具有可以大大节省制造过程中的使用空间的优点。此外，如在卷对卷方法中，当将用于毡的基材设置在移动元件上，然后将催化的溶胶施加到用于毡的基材上，接着连续移动所述移动元件以进行胶凝时，胶凝不是同时在整个用于毡的基材上进行，而是在连续供应用于毡的基材和催化的溶胶的同时随时间顺序地进行，因此存在的问题在于即使使用具有相同的厚度和长度的用于毡的基材，胶凝也花费比根据本发明的一个实施方案的胶凝工艺长得多的时间。具体地，为了在整个用于毡的基材上实现充分胶凝，用于毡的基材越长，胶凝工艺时间变长的问题越显著。然而，根据本发明的一个实施方案，在整个用于毡的基材上同时实现溶胶的胶凝，使得可以显著缩短制造时间。此外，用于毡的基材的长度和厚度不影响胶凝时间，使得即使使用长的用于毡的基材，制造时间也可以显著缩短以使工艺效率最大化。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，由于在旋转反应容器的同时进行胶凝，因此，施加有离心力和向心力。因此，与反应容器不旋转或在移动元件上进行胶凝的卷对卷方法相比，可以制造气凝胶更均匀地分散于其中的气凝胶毡，使得制造的气凝胶毡的厚度与用于毡的基材的厚度相同或非常相似，并且具有绝热性能优异的效果。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，老化步骤可以通过使湿凝胶毡复合材料在适当的温度下静置作为使化学变化完全实现的工艺来进行。老化步骤可以更牢固地形成成形的网络结构，由此，可以提高本发明的气凝胶毡的机械稳定性。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，本发明的老化步骤可以在湿凝胶毡复合材料的存在下，通过将湿凝胶毡复合材料在适当的温度下静置来进行，或者作为另一实例，可以通过加入其中诸如氢氧化钠(naoh)、氢氧化钾(koh)、氢氧化铵(nh4oh)、三乙胺、吡啶等的碱催化剂在有机溶剂中稀释至浓度为1％至10％的溶液来进行。在这种情况下，最大化地诱导气凝胶中的si-o-si键合，以使二氧化硅凝胶的网络结构更牢固，从而具有有利于在后面进行的快速干燥过程中保持孔结构的效果。此时，有机溶剂可以是上面描述的醇(极性有机溶剂)，并且具体地，可以包括乙醇。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，老化步骤应当在适当的温度范围内进行以实现最优化的孔结构增强。本发明的老化步骤可以通过将湿凝胶毡复合材料在30℃至70℃的温度下静置1小时至20小时来进行，而与碱催化剂的引入无关。当老化温度低于30℃时，老化时间变得过长，这会引起总工艺时间增加，使得会存在生产率降低的问题。当老化温度高于70℃时，该温度超过乙醇的沸点，使得会存在由于蒸发引起的溶剂损失增加的问题，这会引起原料成本增加。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，老化步骤可以在回收胶凝的二氧化硅湿凝胶毡之后在单独的反应容器中进行，或者可以在进行过胶凝的反应容器的内部进行。在工艺效率和设备简化方面，老化步骤可以优选在已经进行过胶凝的反应容器中进行。此外，当老化步骤在已经进行过胶凝的反应容器中进行时，步骤3)中制备的湿凝胶毡复合材料可以旋转，并且当在旋转复合材料的同时进行老化时，老化溶剂可以更好地渗透，并且在渗透之后可以更好地分散在湿凝胶毡复合材料中。因此，具有可以大大改善老化效率的优点。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，在由湿凝胶毡复合材料制造气凝胶毡的干燥步骤之前可以进行溶剂置换步骤。湿凝胶毡复合材料的湿凝胶具有填充有包含水和/或有机溶剂的溶剂的孔。当进行湿凝胶毡复合材料的干燥步骤以除去溶剂时，液相溶剂蒸发为气相，并且由于气/液界面处溶剂的表面张力，在孔的结构中发生收缩和破裂。因此，最终制备的二氧化硅气凝胶中比表面积降低，孔结构改变。因此，为了保持湿凝胶的孔结构，必须使溶剂的表面张力最小化，为此，必须具有用具有低表面张力的溶剂置换具有高表面张力的水的过程。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，可以与胶凝后的二氧化硅凝胶混合的溶剂作为置换溶剂可以是亲水性极性有机溶剂，具体地，可以是醇。所述醇可以具体是：一元醇，如甲醇、乙醇、异丙醇和丁醇；或多元醇，如甘油、乙二醇、丙二醇、二甘醇、二丙二醇和山梨糖醇，并且可以使用它们中的任意一种或它们中的两种或更多种的混合物。其中，当考虑其与水和疏水性气凝胶的可混合性时，所述醇可以是具有1至6个碳原子的一元醇，如甲醇、乙醇、异丙醇和丁醇。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，可以进行由湿凝胶毡复合材料制造气凝胶毡的干燥步骤。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，干燥步骤可以通过在保持老化后的凝胶的孔结构的同时除去溶剂的过程来进行，并且干燥步骤可以通过超临界干燥工艺或常压干燥工艺进行。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，超临界干燥工艺可以使用超临界二氧化碳进行。二氧化碳(co2)在室温和常压下是气态。然而，当温度和压力超过被称为超临界点的预定温度和压力界限时，不发生蒸发过程，使得二氧化碳变成不能区分气体和液体的临界状态。将处于临界状态的二氧化碳称为超临界二氧化碳。超临界二氧化碳具有接近于液体的分子密度，然而，具有低粘度，从而具有接近于气体的性能。因此，超临界二氧化碳具有高扩散速率和高热导率，使得其干燥效率高，并且可以缩短干燥工艺时间。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，超临界干燥工艺进行溶剂置换过程，其中，将老化后的湿凝胶毡放入超临界干燥反应器中，然后在其中填充液态co2，接着用co2置换湿凝胶内部的醇溶剂。之后，以预定的升温速率，具体地，0.1℃/分钟至1℃/分钟，将温度升高至40℃至70℃，并且将压力保持为大于二氧化碳变为超临界状态的压力，具体地，保持100巴至150巴的压力，以使二氧化碳在超临界状态下保持预定的时间量，具体地为20分钟至1小时。通常，二氧化碳在31℃的温度和73.8巴的压力下变为超临界状态。将二氧化碳保持在预定温度和预定压力下以在超临界状态下保持2小时至12小时，更具体地，2小时至6小时之后，通常降低压力以结束超临界干燥过程，从而制造气凝胶毡。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，常压干燥工艺可以根据常规方法进行，如在70℃至200℃的温度和大气压力(1±0.3atm)下的热空气干燥和近红外干燥。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，作为上述干燥工艺的结果，可以制造包括具有纳米级孔的多孔气凝胶的毡。具体地，根据本发明的一个实施方案的二氧化硅气凝胶具有优异的物理性能，特别是低密度和高孔隙率，以及高度的疏水性，并且包含它的包含二氧化硅气凝胶的毡具有优异的机械柔韧性以及低热导率。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，在干燥工艺之前或之后，还可以进行用于控制厚度并使毡的内部结构和表面形状均匀的压缩工艺、用于根据用途具有合适的形状或形态的成型工艺、或用于层压单独的功能层的层压工艺。

本发明提供一种气凝胶毡的制造装置，该制造装置用于实施根据本发明的实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，如图1中所示，所述气凝胶毡的制造装置包括：卷轴100，在其上卷绕毡；主体200，其设置有容纳卷轴100的胶凝槽210；驱动元件300，其使容纳在胶凝槽210中的卷轴100旋转；催化的溶胶供应元件400，其将催化的溶胶注入到胶凝槽210中；老化元件(未示出)，其将老化溶液注入到胶凝槽210中；和干燥元件(未示出)，其通过升高胶凝槽210的温度来干燥毡。此处，毡可以指引入催化的溶胶之前的用于毡的基材、浸渍有催化的溶胶的用于毡的基材、和/或胶凝之后的湿凝胶毡，并且可以根据各个步骤中的用于毡的基材的状态适当地理解。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述卷轴用来以卷的形式卷绕毡，并且包括毡以卷的形式卷绕在其上的卷绕杆，和与所述卷绕杆的各端联接并且支撑卷绕在所述卷绕杆上的毡的侧部的支撑板。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述卷绕杆具有圆柱形形状，其具有在长度方向上贯穿的中空，并且长片形状的毡以卷的形式卷绕在其外周表面上。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，卷绕在卷绕杆上的毡的外部可以使催化的溶胶快速浸渗到其中，从而稳定地胶凝。然而，存在溶胶浸渍到毡的内部花费长时间的问题。为了防止上述问题，卷绕杆的外周表面具有多个与中空连接的连接孔。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述卷绕杆具有在其内部形成的中空以使注入到胶凝槽中的催化的溶胶能够引入，并且具有多个连接孔以使引入到中空中的催化的溶胶能够被排放到卷绕杆的外部，并且能够浸渍到卷绕在卷绕杆上的毡的内部。因此，催化的溶胶同时浸渍在毡的外部和内部并且胶凝。因此，可以大大缩短毡的胶凝所需要的时间，由此，整个毡可以均匀地胶凝。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，多个连接孔的直径为3mm至5mm，并且所述孔在卷绕杆的外周表面上以规则的间隔形成。因此，可以将催化的溶胶均匀地供应至卷绕在卷绕杆的外周表面上的整个毡上，由此，毡的整个内部可以均匀地胶凝。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述支撑板用于提供支撑以使卷绕在卷绕杆上的毡不是不规则地卷绕，并且具有圆盘形状。支撑板与卷绕杆的各个端部联接，并且支撑卷绕在卷绕杆上的毡的侧部。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述支撑板具有与卷绕杆的端部联接的紧固凹槽，并且具有在紧固凹槽的底面上形成的紧固孔。即，支撑板可以通过紧固凹槽与卷绕杆的端部联接。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述支撑板具有多个开孔，并且多个开孔可以使催化的溶胶引入到卷绕在卷绕杆上的毡的侧部中，因此，毡的侧部可以被稳定地胶凝。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述卷轴包括卷绕杆和支撑板，因此，可以以卷的形式卷绕毡。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述主体是安装容纳卷轴的胶凝槽的地方，并且包括胶凝槽和安装该胶凝槽的第一安装元件220。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述胶凝槽用于使容纳在卷轴中的毡胶凝，并且包括设置在其内部并容纳卷轴的胶凝室、设置在其外部下端并与胶凝室连接的出口、和设置在其外部上端并与胶凝室连接的入口。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，具体地，胶凝槽的胶凝室的上部由盖打开，并且其下部具有“u”形横截面形状，其具有与卷绕在卷绕杆上的毡对应的曲率。因此，当将二氧化硅溶胶引入到胶凝室中时，二氧化硅溶胶与毡之间的接触力会增加，因此，毡的胶凝可以增加。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述胶凝槽包括旋转元件，该旋转元件设置在胶凝室的两壁上并且与卷轴的两端联接以使卷轴在胶凝室中旋转。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述旋转元件以可旋转的方式安装在形成在胶凝室的两壁上的通孔中，并且容纳在胶凝室中的卷轴的端部以可传递动力的方式安装。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，在所述旋转元件的一个表面上，形成直线形状的耦合突起，并且在卷轴的端部，形成与所述耦合突起耦合的直线形状的耦合凹槽。即，通过耦合突起与耦合凹槽的耦合，当旋转元件旋转时卷轴可以在相同方向上旋转。因此，可以将卷轴以可旋转的方式安装在胶凝槽的内部。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述主体还包括第二安装元件230，在其中安装催化的溶胶供应元件。第二安装元件包括：底部件231；安装台232，其安装在所述底部件的上部并且被安装为使得催化的溶胶供应元件位于比胶凝槽高的位置；和阶梯233，其安装在所述底部件的一端。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述胶凝槽包括旋转柄，该旋转柄在与设置在胶凝槽中的另一旋转元件联接的同时使所述卷轴旋转，并且所述旋转柄可以从外部手动地旋转所述卷轴。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，在第二安装元件的安装台上，进一步安装老化元件和干燥元件。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，驱动元件用于使容纳在胶凝槽中的卷轴旋转，并且以可传递动力的方式与设置在胶凝槽中的另一旋转元件连接。即，当驱动元件使旋转元件旋转时，其可以通过与旋转元件连锁使容纳在胶凝槽中的卷轴旋转。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述催化的溶胶供应元件用于通过将二氧化硅溶胶注入胶凝槽中以浸渍卷绕在卷轴上的毡来使毡胶凝，并且安装在安装台上。催化的溶胶供应元件通过胶凝槽的入口将催化的溶胶供应至胶凝室。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，老化元件用于通过将老化溶液注入到胶凝槽中使卷绕在卷轴上的毡老化，并且安装在安装台上。老化元件通过胶凝槽的入口将老化溶液供应至胶凝室。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，干燥元件用于通过将高温的热空气供应至胶凝槽来干燥卷绕在卷轴上的毡，并且安装在安装台上。干燥元件通过升高胶凝槽的温度来干燥容纳在胶凝槽中的毡。

因此，根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面的气凝胶毡的制造装置可以大大缩短气凝胶毡的制造时间，可以大大提高气凝胶毡的生产率，由此，可以大规模生产气凝胶毡。

具体地，根据本发明的一个实施方案，根据气凝胶毡的制造方法的第二方面的气凝胶毡的制造装置可以通过旋转毡来诱导稳定的胶凝，而与毡的厚度和长度无关，并且由于卷轴旋转，因此，卷绕在卷轴上的整个毡可以被均匀地胶凝。此外，由于仅卷轴旋转而胶凝槽不旋转，因此，对胶凝槽的形状没有限制。此外，由于胶凝槽中的胶凝室形成为“u”形的横截面形状，因此，卷绕在卷轴上的毡可以更有效地胶凝。

另外，在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述气凝胶毡的制造装置包括在其上卷绕毡的卷轴，其中，所述卷轴可以包括卷绕杆和支撑板。此处，卷绕杆的外周表面可以包括固定夹，在固定夹中插入并固定卷绕起点。

在根据本发明的一个实施方案的气凝胶毡的制造方法的第二方面中，所述固定夹具有具有弹性回复力的别针形状，并且其一端固定在卷绕杆的外周表面上，其另一端弹性地支撑在卷绕杆的外周表面上。因此，当毡的起点插入到固定夹的另一端与卷绕杆之间时，毡可以通过固定夹的弹力而固定至卷绕杆的起点，由此，毡可以简单地卷绕在卷绕杆的外周表面上。

实施例

下文中，将详细描述本发明的实施例，以使本领域技术人员可以容易地实施本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不限于本文中阐述的实例。

实施例1

将31.90g的预水解的teos(二氧化硅含量＝20重量％，hteos)、31.35g的乙醇和2.8g的水加入到反应器中并且混合，以制备二氧化硅前体组合物。此外，将7.77g的作为疏水剂的三甲基乙氧基硅烷(tmes)、47.28g的乙醇、4.22g的水和2.75g的作为碱催化剂的氨水(浓度：30重量％)加入到另一反应器中并且混合，以制备催化剂组合物。此时，在制备的催化剂组合物中，基于1当量的tmes，水的总量为5.2当量，并且基于100重量份的全部溶胶，碱催化剂的量为0.64重量份。将制备的二氧化硅前体组合物和催化剂组合物混合以制备二氧化硅溶胶，并且将二氧化硅溶胶浸渍到作为用于毡的基材的纤维(玻璃纤维垫，10mm)中。将浸渍有二氧化硅溶胶的纤维复合材料在室温下静置24小时，以进行胶凝、表面改性和老化。将制造的二氧化硅胶湿凝胶毡放置在7.2l的超临界萃取器中，并向其中注入co2。之后，经1小时20分钟的时间将萃取器内部的温度升高至70℃，并且当达到70℃和150巴时，将如下循环重复4次：以0.5l/min的速率注入和排出co220分钟，并且保持停止注入co2的状态20分钟。在注入和排出co2时，通过萃取器的下端回收乙醇。之后，经2小时的时间排出co2。超临界干燥结束之后，在150℃和大气压力的条件下进行干燥1小时，以制造二氧化硅气凝胶毡。

实施例2

<制备催化的溶胶>

将甲基三乙氧基硅烷(mtes)和原硅酸四乙酯(teos)以95:5的摩尔比混合，以制备二氧化硅前体组合物。将二氧化硅前体组合物和水以1:10的摩尔比混合，并向其中加入与二氧化硅前体组合物的重量比为1:2的乙醇，以制备二氧化硅溶胶。为了促进水解，加入盐酸以使二氧化硅溶胶的ph为3以下。单独制备1体积％的氨乙醇溶液(碱催化剂溶液)。将二氧化硅溶胶和碱催化剂溶液以9:1的体积比混合以制备催化的溶胶。

<制备湿凝胶毡>

将其上卷绕有10t(10mm)玻璃纤维的卷轴固定至反应容器。将上面制备的催化的溶胶引入到反应容器中，并且旋转其上卷绕有玻璃纤维的卷轴以进行胶凝。此时，控制催化的溶胶的引入速率以在胶凝结束之前引入所有催化的溶胶。当纤维充分浸渍使得反应容器中的液面不再改变时，打开与反应容器联接的排水阀以回收剩余溶胶。60分钟之后，胶凝结束，然后在60℃的温度下进行老化20小时。老化结束之后，在60℃的温度下将乙醇引入到反应容器中以置换溶剂。

<干燥工艺>

之后，将湿凝胶毡放置在常规烘箱中，并在150℃下进行常压干燥2小时至5小时，以完全除去溶剂和水分，从而制造疏水性二氧化硅气凝胶毡。

实施例3

除了在实施例2的干燥过程中，将湿凝胶毡放置在超临界萃取器中，然后向其注入co2，并且经1小时的时间将萃取器内部的温度升高至50℃，以在50℃和100巴下进行超临界干燥，接着在200℃的烘箱中对超临界干燥后的疏水性二氧化硅气凝胶毡进行常压干燥2小时，以完全除去溶剂和水分之外，以与实施例2中相同的方式制造疏水性二氧化硅气凝胶毡。

比较例1

将31.90g的预水解的teos(hteos)、24.41g的乙醇和11.12g的水加入到反应器中并且混合，以制备二氧化硅前体组合物。此外，将60.54g的乙醇和0.69g的氨水(浓度：30重量％)加入到另一反应器中并且混合，以制备催化剂组合物。将制备的二氧化硅前体组合物和催化剂组合物混合以制备二氧化硅溶胶，并且将二氧化硅溶胶浸渍到作为用于毡的基材的纤维(玻璃纤维垫，10mm)中。诱导胶凝10分钟以制造二氧化硅湿凝胶毡。使用氨(nh3)/乙醇溶液(体积比为2.2:97.8)将制造的二氧化硅湿凝胶毡在50℃的温度下老化1小时。基于湿凝胶毡的体积，向老化后的二氧化硅湿凝胶毡中加入90重量％的六甲基二硅氮烷(hmds)/乙醇溶液(体积比为5:95)，然后在70℃的温度下进行表面改性4小时。

之后，将湿凝胶毡放置在常规烘箱中，并在150℃下进行常压干燥2小时至5小时，以完全除去溶剂和水分，从而制造疏水性二氧化硅气凝胶毡。

比较例2

将31.90g的预水解的teos(hteos)、24.41g的乙醇和11.12g的水加入到反应器中并且混合，以制备二氧化硅前体组合物。此外，将60.54g的乙醇和0.69g的氨水(浓度：30重量％)加入到另一反应器中并且混合，以制备催化剂组合物。将制备的二氧化硅前体组合物和催化剂组合物混合以制备二氧化硅溶胶，并且将二氧化硅溶胶浸渍到作为用于毡的基材的纤维(玻璃纤维垫，10mm)中。诱导胶凝10分钟以制造二氧化硅湿凝胶毡。使用氨(nh3)/乙醇溶液(体积比为2.2:97.8)将制造的二氧化硅湿凝胶毡在50℃的温度下老化1小时。基于湿凝胶毡的体积，向老化后的二氧化硅湿凝胶毡中加入90重量％的六甲基二硅氮烷(hmds)/乙醇溶液(体积比为5:95)，然后在70℃的温度下进行表面改性4小时。

之后，将二氧化硅胶湿凝胶毡放置在7.2l的超临界萃取器中，并向其中注入co2。之后，经1小时20分钟的时间将萃取器内部的温度升高至70℃，并且当达到70℃和150巴时，将如下循环重复4次：以0.5l/min的速率注入和排出co220分钟，并且保持停止注入co2的状态20分钟。在注入和排出co2时，通过萃取器的下端回收乙醇。之后，经2小时的时间将co2排出。超临界干燥结束之后，在150℃和大气压力的条件下进行干燥1小时以制造二氧化硅气凝胶毡。

比较例3

将31.90g的预水解的teos(hteos)、24.41g的乙醇和11.12g的水加入到反应器中并且混合，以制备二氧化硅前体组合物。此外，将60.54g的乙醇和0.69g的氨水(浓度：30重量％)加入到另一反应器中并且混合，以制备催化剂组合物。将制备的二氧化硅前体组合物和催化剂组合物混合以制备二氧化硅溶胶，并且将二氧化硅溶胶浸渍到作为用于毡的基材的纤维(玻璃纤维垫，10mm)中。诱导胶凝10分钟以制造二氧化硅湿凝胶毡。使用氨(nh3)/乙醇溶液(体积比为2.2:97.8)将制造的二氧化硅湿凝胶毡在50℃的温度下老化1小时。

之后，将二氧化硅胶湿凝胶毡放置在7.2l的超临界萃取器中，并向其中注入co2。之后，经1小时20分钟的时间将萃取器内部的温度升高至70℃，并且当达到70℃和150巴时，将如下循环重复4次：以0.5l/min的速率注入和排出co220分钟，并且保持停止注入co2的状态20分钟。在注入和排出co2时，通过萃取器的下端回收乙醇。之后，径2小时的时间将co2排出。超临界干燥结束之后，在150℃和大气压力的条件下进行干燥1小时以制造二氧化硅气凝胶毡。

比较例4

<制备催化的溶胶>

将原硅酸四乙酯(teos)和水以1:10的摩尔比混合，并向其中加入与teos的重量比为1:2的乙醇，以制备二氧化硅溶胶。为了促进水解，加入盐酸以使二氧化硅溶胶的ph为3以下。基于100重量份的二氧化硅溶胶，混合0.2重量份的作为遮光剂的tio2和0.2重量份的作为阻燃剂的ultracarb(lkabco.,ltd)，然后搅拌30分钟以制备二氧化硅溶胶，并且单独制备1体积％的氨乙醇溶液(碱催化剂溶液)。将二氧化硅溶胶和碱催化剂溶液以9:1的体积比混合，以制备催化的溶胶。

<制备湿凝胶毡>

将其上卷绕有10t(10mm)玻璃纤维的卷轴固定至反应容器上。将上面制备的催化的溶胶引入到反应容器中，并且旋转其上卷绕有玻璃纤维的卷轴以进行胶凝。此时，控制催化的溶胶的引入速率以在胶凝结束之前引入所有催化的溶胶。当纤维充分浸渍使得反应容器中的液面不再改变时，打开与反应容器联接的排水阀以回收剩余溶胶。30分钟之后，当胶凝结束时，将老化溶液引入到反应容器中以在旋转卷轴的同时进行老化。此时，老化溶液是5体积％的氨乙醇稀释溶液，并且老化在60℃的温度下进行20小时。当老化结束时，打开排水阀以回收老化溶液。之后，将表面改性溶液引入到反应容器中以在旋转卷轴的同时进行表面改性，并且当结束时，回收表面改性溶液。此时，表面改性溶液是10体积％的甲基四乙氧基硅烷(mtes)乙醇稀释溶液，并且加入具有与湿凝胶毡复合材料相同的体积比的量。在室温下进行表面改性(疏水化)8小时。

<干燥工艺>

之后，将湿凝胶毡放置在超临界萃取器中，然后向其中注入co2，并且经1小时的时间将萃取器内部的温度升高至50℃，以在50℃和100巴下进行超临界干燥，接着在200℃的烘箱中对超临界干燥后的疏水性二氧化硅气凝胶毡进行常压干燥2小时，以完全除去溶剂和水分，从而制造疏水性二氧化硅气凝胶毡。

实验例

对于在实施例1至实施例3和比较例1至比较例4中各自制造的二氧化硅气凝胶毡，如下测量28天水分浸渍率(mir-28d)、96小时水分浸渍率(mir-96h)、15分钟水分浸渍率(mir-15m)、粉尘产生量和室温热导率，其结果示于表1和表2中。

*28天水分浸渍率(mir-28d，重量％)：对于在实施例和比较例中各自制造的二氧化硅气凝胶毡，将尺寸为100mm×100mm的试样漂浮在21±2℃的蒸馏水上，并在试样上放置6.4mm的网筛，以通过将其浸入到水面以下127mm来浸渍试样。28天之后，除去网筛，并且当试样升高至表面时，用夹钳夹起试样并且垂直悬挂60±5秒。之后，分别测量浸渍之前和浸渍之后的重量以确定重量增加率，并且使用下面等式1计算28天水分浸渍率。28天水分浸渍率越低，气凝胶毡的长期防水性越高。

[等式1]

28天水分浸渍率(mir-28d，重量％)＝{(在21±2℃的蒸馏水中浸渍28天之后的气凝胶毡重量-在蒸馏水中浸渍之前的气凝胶毡重量)/在蒸馏水中浸渍之前的气凝胶毡重量}×100

*96小时水分浸渍率(mir-96h，重量％)：对于在实施例和比较例中各自制造的二氧化硅气凝胶毡，将尺寸为100mm×100mm的试样漂浮在21±2℃的蒸馏水上，并在试样上放置6.4mm的网筛，以通过将其浸入到水面以下127mm来浸渍试样。96小时之后，除去网筛，并且当试样升高至表面时，用夹钳夹起试样并且垂直悬挂60±5秒。之后，分别测量浸渍之前和浸渍之后的重量以确定重量增加率，并且使用下面等式2计算96小时水分浸渍率。96小时水分浸渍率越低，气凝胶毡的中期防水性越高。

[等式2]

96小时水分浸渍率(mir-96h，重量％)＝{(在21±2℃的蒸馏水中浸渍96小时之后的气凝胶毡重量-在蒸馏水中浸渍之前的气凝胶毡重量)/在蒸馏水中浸渍之前的气凝胶毡重量}×100

*15分钟水分浸渍率(mir-15m，重量％)：对于在实施例和比较例中各自制造的二氧化硅气凝胶毡，将尺寸为100mm×100mm的试样漂浮在21±2℃的蒸馏水上，并在试样上放置6.4mm的网筛，以通过将其浸入到水面以下127mm来浸渍试样。15分钟之后，除去网筛，并且当试样升高至表面时，用夹钳夹起试样并且垂直悬挂60±5秒。之后，分别测量浸渍之前和浸渍之后的重量以确定重量增加率，并且使用下面等式3计算15分钟水分浸渍率。15分钟水分浸渍率越低，气凝胶毡的短期防水性越高。

[等式3]

15分钟水分浸渍率(mir-15m，重量％)＝{(在21±2℃的蒸馏水中浸渍15分钟之后的气凝胶毡重量-在蒸馏水中浸渍之前的气凝胶毡重量)/在蒸馏水中浸渍之前的气凝胶毡重量}×100

*粉尘产生量(重量％)：对于在实施例和比较例中各自制造的二氧化硅气凝胶毡，将尺寸为12mm×12mm的试样在18hz/6mm的振动条件下振动6小时。之后，分别测量振动之前和振动之后的重量以确定重量减少率，并且使用下面等式10计算粉尘产生量。粉尘产生量越低，可构造性越好。

[等式10]

粉尘产生量(重量％)＝{(振动之前的气凝胶毡重量-18hz/6mm的振动之后的气凝胶毡重量)/振动之前的气凝胶毡重量}×100

*室温热导率(mw/mk)：对于在实施例和比较例中各自制造的二氧化硅气凝胶毡制备尺寸为30cm×30cm的样品。使用netzschco.,ltd的hfm436lambda装置测量各个样品的室温(23±5℃)热导率。

[表1]

[表2]

如表1和表2中所示，可以确认，根据本发明的气凝胶毡的制造方法的第一方面进行的实施例1具有优异的短期防水性、中期防水性和长期防水性，并且还可以确认，根据本发明的气凝胶毡的制造方法的第二方面进行的实施例2至实施例3具有优异的短期防水性、中期防水性和长期防水性，而与干燥条件无关。这是由于以下事实：在根据本发明制造的气凝胶毡中，在气凝胶的最外表面上和气凝胶内部的表面上都均匀地引入了疏水基团。

另外，根据本发明的实施例1至实施例3均具有抑制的粉尘产生量和优异的室温热导率。

相反，与本发明的气凝胶毡的制造方法的第一方面和第二方面不同，在制备二氧化硅溶胶时仅引入二氧化硅前体并且由单独的表面改性步骤进行表面改性的比较例1具有差的长期防水性、短期防水性和中期防水性。此外，与实施例相比，可以确认，其粉尘产生量和热导率增加。

另外，可以确认，与比较例1相比，在与比较例1不同的干燥条件下进行超临界干燥的比较例2具有改善的短期防水性，但是其长期防水性没有改善。这是由于以下事实：即使另外进行表面改性步骤，也没有将足够量的表面改性剂引入到气凝胶中，因此，无论干燥条件如何，当气凝胶暴露于水分中长时间时，水分最终渗透到气凝胶的内部，并且由于存在于气凝胶内部的表面上的羟基与水分之间的氢键而引起水分吸附。

另外，与本发明的气凝胶毡的制造方法的第一方面和第二方面不同，在制备二氧化硅溶胶时仅引入二氧化硅前体并且不进行单独的表面改性步骤的比较例3的情况下，气凝胶毡本身是亲水性的，因此，水分以非常大的量浸渍在其中，这使得无法测量水分浸渍率，并且还可以确认，与实施例相比，比较例3的热导率增加。

另外，在根据本发明的气凝胶毡的制造方法的第二方面的包含疏水基团的硅酸盐不包含在二氧化硅前体组合物中而是以相同的含量在表面改性步骤中用作表面改性剂的比较例4的情况下，表面改性剂不能充分起到疏水剂的作用，并且没有将足够量的表面改性剂引入到气凝胶中，因此，可以确认，比较例4的短期防水性、中期防水性和长期防水性均差。

由以上结果可以确认，根据本发明的气凝胶毡具有优异的长期防水性，因此，即使在会引起长期暴露于水分中的苛刻条件下，也可以保持其绝热性能。

已经给出本发明的上述描述用于说明的目的。本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。因此，应当理解的是，上述实施方案在所有方面都是示例性的，而非限制性的。