临界干燥而干燥所述含溶剂的凝胶的颗粒而获得。或者，气凝胶颗粒可通过粉碎通过超临界干燥而获得的气凝胶的块体获得。
[0044]作为气凝胶颗粒的原料的烷氧基硅烷不受特别限制，但可为双官能的烷氧基硅烷(axkoxysilane)、二官能的烧氧基娃烧、四官能的烧氧基娃烧或它们的结合。双官能的烧氧基娃烧的实例包括一■甲基一■甲氧基娃烧、一■甲基一■乙氧基娃烧、一■苯基一■乙氧基娃烧、一■苯基一■甲氧基娃烧、甲基苯基一■乙氧基娃烧、甲基苯基一■甲氧基娃烧、一■乙基一■乙氧基娃烧和二乙基二甲氧基硅烷。三官能的烷氧基硅烷的实例包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷。四官能的烷氧基硅烷的实例包括四甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷。可使用双(三甲基甲硅烷基)甲烷、双(三甲基甲硅烷基)乙烷、双(三甲基甲硅烷基)己烷或乙烯基三甲氧基硅烷作为烷氧基硅烷。可使用烷氧基硅烷的部分水解产物作为原料。
[0045]烷氧基硅烷的水解和缩合聚合优选在水的存在下实施，更优选在水与其中可溶解所述烷氧基硅烷且其可与水相容的有机溶剂的混合液体的存在下实施。使用所述混合液体作为溶剂使得可相继实施水解过程和缩合聚合过程，因此可高效率地获得凝胶。在这种过程中，所产生的聚合物以凝胶物(湿凝胶)形式存在于作为分散介质的溶剂中。其中可溶解所述烷氧基硅烷且其可与水相容的溶剂不受特别限制。所述溶剂的实例包括:醇，例如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇；丙酮；以及N，N-二甲基甲酰胺。这些材料可单独或组合使用。
[0046]还优选烷氧基硅烷的水解和缩合聚合在使得烷氧基从烷氧基硅烷脱离以促进缩合反应的催化剂的存在下实施。所述催化剂的实例包括酸性催化剂和碱性催化剂。具体而言，所述酸性催化剂的实例包括盐酸、柠檬酸、硝酸、硫酸和氟化铵。所述碱性催化剂的实例包括氨和哌啶。
[0047]可将合适的组分加入到烷氧基硅烷的反应溶液中。所述组分的实例可包括表面活化剂和官能团引入剂(funct1nal group induct1n agent)。所述额外的组分可在气凝胶颗粒上提供有利的功能。
[0048]气凝胶可通过经由超临界干燥来干燥所获得的湿凝胶而获得。优选将所述湿凝胶首先切割或粉碎成颗粒以制备包含溶剂的凝胶的颗粒，其后通过超临界干燥而干燥所述凝胶的颗粒。通过如此，可将气凝胶制成颗粒并干燥而不破裂气凝胶结构，因而可容易地获得气凝胶颗粒。在这种情况下，优选制备均一尺寸的凝胶颗粒，这使得气凝胶颗粒尺寸相等。或者，所述气凝胶颗粒可通过制备气凝胶块体、以及其后通过粉碎装置粉碎所述气凝胶的块体而获得。可对所获得的气凝胶颗粒进行筛分或分类以得到尺寸更均匀的气凝胶颗粒。当使气凝胶颗粒的尺寸相等时，可改善可处理性并且可易于获得稳定的成型体。
[0049]基于液体玻璃获得的气凝胶颗粒可通过顺序包括以下过程的常压干燥方法制备:二氧化硅溶胶的制备过程、二氧化硅溶胶的凝胶化过程、成熟过程、凝胶的粉碎过程、溶剂置换过程、疏水化过程和干燥过程。液体玻璃通常可为无机娃酸盐(例如娃酸钠)的高浓度含水溶液，并且例如可通过将所述无机硅酸盐溶解于水中并加热它而获得。
[0050]二氧化娃溶胶的原料可为娃酸醇盐(silicate alkoxide)、碱金属的娃酸盐等。娃酸醇盐的实例包括四甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷。在针对超临界干燥方法的解释说明中所描述的烷氧基硅烷可用作硅酸醇盐。碱金属的硅酸盐可为硅酸钾、硅酸钠等。优选使用碱金属的硅酸盐，因为其廉价；更优选使用硅酸钠，因为其易于获得。
[0051]在使用碱金属的硅酸盐的情况中，二氧化硅溶胶可通过采用无机酸例如盐酸和硫酸的脱酸方法、或者采用具有H+的抗衡离子的阳离子交换树脂的方法制备。在这些方法中，优选使用阳离子交换树脂。
[0052]二氧化硅溶胶可通过经由将具有合适浓度的碱金属的硅酸盐的溶液通过填充有酸型阳离子交换树脂的填充层而使用所述阳离子交换树脂来制备。或者，二氧化硅溶胶可通过以下方式制备:将阳离子交换树脂引入碱金属的硅酸盐的溶液中；将它们混合；移除所述碱金属；以及其后通过例如过滤而移除所述阳离子交换树脂。阳离子交换树脂的量优选不小于交换在溶剂中所包含的碱金属所需要的量。通过阳离子交换树脂对溶剂进行脱碱(脱金属)。
[0053]酸型阳离子交换树脂可为基于苯乙烯的酸型阳离子交换树脂、基于丙烯酸的酸型阳离子交换树脂、或者基于甲基丙烯酰基的酸型阳离子交换树脂，并且具有例如取代的磺酸基团或羧基作为离子交换基团。在其中，优选使用提供有磺酸基团的所谓强酸型阳离子交换树脂。用于交换碱金属的阳离子交换树脂可在通过使硫酸或盐酸通过其中的再生过程后被再利用。
[0054]其后对所制备的二氧化硅溶胶进行凝胶化，然后使其成熟。在凝胶化过程和成熟过程中，优选控制其pH。通常，在通过阳离子交换树脂进行离子交换过程之后的二氧化硅溶胶具有比较低的PH例如3或更小。当中和所述二氧化硅溶胶从而使得其pH在弱酸性至中性的pH范围内时，对二氧化硅溶胶进行凝胶化。二氧化硅溶胶可通过将其pH控制在5.0至5.8的范围内、优选在5.3至5.7的范围内而进行凝胶化。其pH可通过添加碱和/或酸而控制。碱可为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碱金属的硅酸盐等。酸可为盐酸、柠檬酸、硝酸、硫酸等。可将PH-受控的凝胶在稳定状态下成熟。成熟过程可在40至80°C的温度下实施4至24小时的一段时间。
[0055]在成熟过程之后，优选粉碎所述凝胶。所需的气凝胶颗粒可通过粉碎所述凝胶而容易地获得。凝胶的粉碎过程可例如通过以下方式实施:将所述凝胶置于Henshall型混合器中或使所述溶胶在所述混合器内凝胶化；以及将所述混合器以合适的旋转速度运行一段合适的时间。
[0056]在粉碎过程之后，优选实施溶剂置换过程。在溶剂置换过程中，将用于制备凝胶的溶剂(例如水)用具有小表面张力的另一种溶剂置换以避免当干燥凝胶时发生干燥收缩。溶剂置换过程通常包括多个步骤，优选两个步骤，因为难以用具有小表面张力的溶剂直接置换水。选择用于第一步的溶剂的标准可包括:与水和用于第二步的溶剂均具有良好的亲和力。用于第一步的溶剂可为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮等，优选乙醇。选择用于第二步的溶剂的标准可包括:与用于随后疏水化方法中的处理剂具有较小的反应活性；以及具有小表面张力以便发生较小的干燥收缩。用于第二步的溶剂可为己烷、二氯甲烷、甲基乙基酮等，优选己烷。根据需要，可在第一溶剂置换步骤和第二溶剂置换步骤之间实施额外的溶剂置换步骤。
[0057]在溶剂置换过程之后，优选实施疏水化过程。烧基烧氧基娃烧、卤代烧基娃烧等可用于疏水化过程中的处理剂。例如，可优选使用二烷基二氯硅烷或单烷基三氯硅烷，并且考虑到反应活性和材料成本更优选使用二甲基二氯硅烷。疏水化过程可在溶剂置换过程之前实施。
[0058]在疏水化过程之后，将所获得的凝胶通过过滤从溶剂中分离，其后洗涤所述凝胶以移除未反应的处理剂。其后，干燥所述凝胶。干燥过程可在常压下实施，并且可通过加热和/或热空气而实施。干燥过程优选在惰性气体(例如氮气)气氛下实施。通过该过程，将凝胶中的溶剂从所述凝胶中移除，因此可获得气凝胶颗粒。
[0059]通过超临界干燥方法获得的气凝胶颗粒和基于液体玻璃获得的气凝胶颗粒具有基本相同的结构。也就是说，它们中的每一个均具有其中二氧化硅微粒粘结在一起以形成三维网状的颗粒结构。
[0060]气凝胶颗粒的形状不受特别限制，可为各种形状之一。通常，通过上述方法获得的气凝胶颗粒具有不确定的形状，因为所述气凝胶颗粒经受粉碎过程等。可以说，它们可为具有不规则表面的岩石形状。它们也可为球形、橄榄球形、板形、片状、纤维状等。用于模制的气凝胶颗粒可为具有不同粒径的颗粒的混合物。气凝胶颗粒的尺寸不必均一，因为这些颗粒彼此粘附以在成型体中均一化。关于气凝胶颗粒的尺寸，颗粒的最大长度可落入I μπι至1mm的范围内。然而，鉴于可处理性和易于模制，优选不混合过大颗粒和过小颗粒。为此，可将气凝胶颗粒的尺寸设定为特定的合适尺寸。例如，气凝胶颗粒可为这样的微米级颗粒使得气凝胶颗粒的最大长度可落入等于或大于I μπι且小于1_的范围内。或者，气凝胶颗粒可具有约1_的尺寸，从而使得气凝胶颗粒的最大长度落入等于或大于100 μπι且小于5_的范围内。或者，气凝胶颗粒可为这样的mm级颗粒使得气凝胶颗粒的最大长度落入等于或大于Imm且小于1mm的范围内。气凝胶颗粒的平均粒径的优选范围由500 μ m至1.5mm的范围示例说明。
[0061]根据本发明，使用上述气凝胶颗粒作为构成绝热结构体的绝热层的材料。因此，可获得具有低导热率和优异绝热特性的绝热结构体。
[0062]图1示例说明了使用气凝胶颗粒A的绝热结构体的一个实施方案的一个实例。
[0063]本实施方案的绝热结构包含气凝胶层1，其包含气凝胶颗粒A和粘合剂。气凝胶层I构成所谓的绝热层。气凝胶层I的至少一个面上提供有保持材料2。保持材料2包含纤维状物质3和粘结剂用树脂。将保持材料2置于气凝胶层I的一个面上，因此可通过使保持材料2安装于结构物而易于形成所述结构物中的绝热结构体。此外，将气凝胶层I的表面通过保持材料2增强并保护。因此，可避免气凝胶层I破裂。特别地，通过用粘合剂粘结的气凝胶颗粒A构成的气凝胶层I易于破裂。然而，贴附于气凝胶层I的保持材料2可提高气凝胶层I的强度并保护气凝胶层I的表面。此外，保持材料2通过将纤维状物质3用粘结剂用树脂粘结而形成并且具有提高的强度，因此可避免气凝胶层I因外部冲撞而造成的破裂。即使当施加用以使气凝胶层I弯曲的力时，保持材料2工作以维持其形状，因此可抵抗所述力并降低气凝胶层I的破