体而言，在将在下文所述的第一表面改性剂和第二表面改性剂未水合的情况下，所述 水玻璃溶液可以包括〇. lwt%至10wt%的量的二氧化硅。此外，在其中第一表面改性剂和 第二表面改性剂中的至少一种为水合的情况下，由于水玻璃溶液可以通过在水合材料中包 含的蒸馏水进一步稀释，该水玻璃溶液可以包括3wt%至30wt%的量的二氧化硅。
[0056] 此外，在制备水玻璃-非极性有机溶剂层分离组合物中使用的非极性有机溶剂可 以通过置换存在于所述疏水性二氧化硅湿凝胶的中空部分中的水，而防止当在所述疏水性 二氧化硅湿凝胶干燥期间在随后制备的疏水性二氧化硅湿凝胶的中空部分中存在的水蒸 发为气相时可能发生的孔的收缩和开裂。因此，可以防止在所述疏水性二氧化硅湿凝胶的 干燥期间发生的比表面积的减小和孔结构的变化。具体而言，所述非极性有机溶剂可包括 己烷、庚烷、甲苯、或二甲苯，且可以使用其任何一种或其两种以上的混合物。此外，例如，考 虑到因使用非极性有机溶剂的防止比表面积的降低和孔结构的变化的效果，所述非极性有 机溶剂可以是己烷。
[0057] 所述水玻璃溶液和非极性有机溶剂可以以1:1至1:2的体积比使用，且具体而言， 可以以1:1至1:1. 5的体积比使用。在此情况下，如上所述的水玻璃溶液可以包含0.1 wt% 至30wt%量的二氧化硅。在非极性有机溶剂与水玻璃溶液的体积比小于1的情况下，由于 在疏水性二氧化硅湿凝胶的中空部分中存在的水的置换比例可能降低，防止比表面积降低 和孔结构的改变的效果可能不显著。相反，在其中非极性有机溶剂与水玻璃溶液的体积比 大于2的情况下，因使用的非极性有机溶剂的量的增加的改善可能不显著，且有因使用过 量的非极性有机溶剂而降低处理效率并增加处理时间的风险。
[0058] 在用于制备疏水性二氧化硅湿凝胶的方法A的步骤A-2中，可以通过向在步骤A-I 中制备的水玻璃-非极性有机溶剂层分离组合物添加第一表面改性剂，第二表面改性剂， 和无机酸，混合，并使混合物反应以进行疏水性二氧化硅湿凝胶的制备。在此情况下，可以 将第一表面改性剂、第二表面改性剂和无机酸同时添加到水玻璃-非极性有机溶剂层分离 组合物，或者可以以上述的顺序依次添加。
[0059] 此外，在添加第一表面改性剂、第二表面改性剂、以及无机酸之后，可以进行混合 过程以增加反应效率。在此情况下，可以通过常规的混合方法进行混合过程，并没有特别地 限制。具体而言，可以通过搅拌进行混合过程。例如，可以使用磁棒在300rpm至500rpm下 进行搅拌1小时至3小时，但本发明并不限于此。
[0060] 在疏水性二氧化硅湿凝胶的制备中使用的第一表面改性剂可以通过包含大量的 疏水性基团（具体而言，在一个分子中两个以上的烷基基团）而用以增加二氧化硅湿凝胶 的疏水性。具体而言，所述第一表面改性剂可以是基于烷基二硅氮烷的化合物，且例如，可 以是以下化学式1的化合物：
[0061] [化学式1]
[0063] 在化学式1中，Rn各自独立地表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基，R 12各自 独立地表示氢原子或具有1至8个碳原子的烷基，以及，在R11和R 12中，至少两个官能团是 烷基基团O
[0064] 由于所述基于烷基二硅氮烷的化合物的一个分子可以与二氧化硅表面的两个亲 水基团（-OH)反应，可能需要大量的基于烷基二硅氮烷的化合物用于在所述水玻璃-非极 性有机溶剂层分离组合物中包含的二氧化硅的表面改性。然而，由于所述基于烷基二硅氮 烷的化合物具有两个以上烷基，所述基于烷基二硅氮烷的化合物可以增加疏水度。具体而 言，基于硅氮烷的化合物的实例可以是1，2-二乙基二硅氮烷、1，1，2, 2-四甲基二硅氮烷、 1，1，3, 3-四甲基二硅氮烷、1，1，1，2, 2, 2-六甲基二硅氮烷、1，1，2, 2-四乙基二硅氮烷，或 者1，2-二异丙基二硅氮烷，且这些化合物可以单独使用或以其两种以上的混合物使用。
[0065] 在化学式1的基于烷基二硅氮烷的化合物中，为了进一步增加二氧化硅溶胶的疏 水性，所述第一表面改性剂可以为包含两个氢原子和四个具有1至4个碳原子的烷基基团 的四烷基二硅氮烷，或包含六个具有1至4个碳原子的烷基基团的六烷基二硅氮烷，且例 如，可以是六甲基二硅氮烷（HMDS)或者1，1，3, 3-四甲基二硅氮烷。
[0066] 此外，所述第一表面改性剂可以通过与在所述水玻璃-非极性有机溶剂层分离组 合物中包含的二氧化硅反应而进行表面改性，且可以同时参与凝胶化。由此，所述水玻璃溶 液和第一表面改性剂可以以1:〇. 03至1:0. 15,具体而言，1:0. 03至1:0. 12的体积比使用， 且例如，可以以1:0. 05至1:0. 12的体积比使用。在此情况下，如上所述，根据第一表面改 性剂，第二表面改性剂或其水合物，水玻璃溶液可以具有不同的二氧化硅量。然而，如果水 玻璃溶液包含如上所述的〇. lwt%至30wt%的量的二氧化娃，则可以通过在上述体积比范 围内调节其含量而添加第一表面改性剂。在所述第一表面改性剂以小于〇. 03的体积比添 加的情况下，改善振实密度的效果可能不显著，且在其中所述第一表面改性剂以大于0. 15 的体积比添加的情况下，改善振实密度和疏水度的效果可能相对于其添加量而言不显著。
[0067] 此外，在疏水性二氧化硅湿凝胶的制备中使用的第二表面改性剂可以具有少量的 疏水性基团。然而，由于第二表面改性剂可包括大量的反应性基团，具体而言，烷氧基，其可 以与在二氧化硅的表面上的亲水性基团（即羟基）反应，所述第二表面改性剂可以提高在 二氧化硅的表面上的改性效率，并同时减少使用的表面改性剂的量。具体而言，第二表面改 性剂可以是基于烷氧基硅烷的化合物，其包含两个以上或者三个以上烷氧基基团作为可以 与在二氧化硅表面上的亲水性基团反应的反应基团。例如，所述第二表面改性剂可以是以 下化学式2的基于烷氧基硅烷的化合物。
[0068] [化学式2]
[0070] 在化学式2中，R21至R 24各自独立地表示具有1至4个碳原子的烷基基团或具有 1至4个碳原子的烷氧基基团，且R21至R 24中的至少两个是烷氧基基团。
[0071] 例如，基于硅烷的化合物可以包括二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷或 者甲基三甲氧基硅烷，且这些化合物可以单独使用或者以其两种以上的混合物使用。在这 些化合物中，第二表面改性剂可以是基于二烷基二烷氧基硅烷的化合物或者基于烷基三烷 氧基硅烷的化合物，其中，由于一个分子可以与在二氧化硅的表面上的2或3个亲水性基团 反应，在二氧化硅的表面上的改性效率高，且在此情况下，所述烷基基团是具有1至4个碳 原子的烷基基团。例如，所述第二表面改性剂可以是甲基三甲氧基硅烷（MTMS)或者二甲基 二甲氧基硅烷。
[0072] 而且，与第一表面改性剂类似的，第二表面改性剂可以通过与二氧化硅反应进行 表面改性并同时参与凝胶化。据此，所述水玻璃溶液和第二表面改性剂可以以1:0. 001至 1:0. 05的体积比使用，且例如，可以以1:0. 001至1:0. 04的体积比使用。在此情况下，如上 所述，根据第一表面改性剂，第二表面改性剂或其水合物，水玻璃溶液可以具有不同的二氧 化硅量。然而，如果水玻璃溶液包含如上所述的0.1 wt %至30wt %的量的二氧化硅，则可以 通过在上述体积比范围内调节其含量而添加第二表面改性剂。在所述第二表面改性剂以小 于0. 001的体积比添加的情况下，降低振实密度的效果可能不显著，且在其中所述第二表 面改性剂以大于〇. 05的体积比添加的情况下，可以提高收率，但由此得到的二氧化硅气凝 胶颗粒变硬且振实密度可能增加。
[0073] 第一表面改性剂和第二表面改性剂中的至少一个种可以是水合的化合物。在如上 所述第一表面改性剂或第二表面改性剂是水合的情况下，由于与二氧化硅的反应性提高， 可以更有效地实现表面改性。结果，可以制备具有优异的物理性能和孔特性以及高疏水度 的疏水二氧化硅气凝胶。
[0074] 可以根据典型的方法制备并使用，或者可以商业购得并使用所述第一表面改性剂 和第二表面改性剂的水合物。具体而言，可以通过将第一表面改性剂与水以1:1至1:15的 重量比混合，然后搅拌20小时至30小时而制备第一表面改性剂的水合物。此外，可以通过 将第二表面改性剂与水以1:0. 5至1:2的重量比混合，然后搅拌20小时至30小时而制备 第二表面改性剂的水合物。
[0075] 在疏水性二氧化硅湿凝胶的制备中，所述第一表面改性剂和第二表面改性剂的任 何结合都是可能的。也就是说，所述第一表面改性剂可以是水合的而所述第二表面改性剂 可以不是水合的，或者相反。此外，所述第一表面改性剂和第二表面改性剂可以都是水合的 或者都不是水合的。例如，所述第一表面改性剂可以是六甲基二硅氮烷且第二表面改性剂 可以是水合的甲基三甲氧基硅烷，或者第一表面改性剂可以是水合的六甲基二硅氮烷且第 二表面改性剂可以是甲基三甲氧基硅烷，或者第一表面改性剂可以是六甲基二硅氮烷且第 二表面改性剂可以是甲基三甲氧基硅烷，或第一表面改性剂可以是水合的六甲基二硅氮烷 且第二表面改性剂可以是水合的甲基三甲氧基硅烷。
[0076] 所述第一表面改性剂和第二表面改性剂可以以1:0. 01至1:0. 9的体积比使用。在 用于制备疏水性二氧化硅湿凝胶中使用的第一表面改性剂和第二表面改性剂的体积比不 在上述范围的情况下，二氧化硅的表面改性效率和增加疏水性的效果可能不显著，且结果 是，存在降低最终制备的疏水性二氧化硅气凝胶的收率和增加振实密度的风险。例如，所述 第一表面改性剂和第二表面改性剂可以以1:0. 04至1:0. 6的体积比使用。
[0077] 由于在疏水性二氧化硅湿凝胶的制备中使用的无机酸可以通过分解第一表面改 性剂和第二表面改性剂而促进二氧化硅（其包含在水玻璃-非极性有机溶剂层分离组合物 中）与第一表面改性剂和第二表面改性剂之间的反应，因而无机酸可以有助于二氧化硅的 表面疏水化。此外，所述无机酸可以通过控制PH而有助于凝胶化。
[0078] 具体而言，所述无机酸可包括硝酸、盐酸、硫酸、醋酸或氢氟酸，且可以使用其任意 一种或者其两种以上的混合物。考虑到二氧化硅的表面疏水化以及根据无机酸的使用的促 进凝胶化的效果，所述无机酸可以是，例如，硝酸。此外，添加的无机酸的用量没有特别地限 制，但所述无机酸可以以这样的量使用：使得反应体系的pH值在4至7的范围内。
[0079] 此外，所述无机酸可以一次性添加或者可以以两个分离的部分添加。在所述无机 酸以两个分离的部分添加的情况下，由于依次添加的无机酸可以分解未反应的第一表面改 性剂和第二表面改性剂以允许其参与二氧化硅表面改性反应，因此依次添加的无机酸可进 一步增加二氧化硅气凝胶的疏水性和收率。
[0080] 方法 B
[0081] 如图2B中所示，用于制备疏水性二氧化硅湿凝胶的方法B包括如下步骤：向水玻 璃溶液添加非极性有机溶剂以制备包含水玻璃溶液层和非极性有机溶剂层的水玻璃-非 极性有机溶剂层分离组合物（步骤B-1);向所述水玻璃-非极性有机溶剂层分离组合物添 加第一表面改性剂和无机酸以制备第一表面改性剂改性的二氧化硅湿凝胶（步骤B-2);以 及向所述第一表面改性剂改性的二氧化硅湿凝胶添加无机酸和第二表面改性剂并反应以 制备疏水性二氧化娃湿凝胶（步骤B-3)。
[0082] 在用于制备疏水性二氧化硅湿凝胶的方法B的步骤B-I中，可以以如在方法A的 步骤A-I中所述的相同的方式进行水玻璃-非极性有机溶剂层分离组合物的制备。
[0083] 此外，在用于制备疏水性二氧化硅湿凝胶的方法B的步骤B-2中，可以通过向在步 骤B-I中制备的水玻璃-非极性有机溶剂层分离组合物添加第一表面改性剂和无机酸，混 合，并使混合物反应以进行第一表面改性剂改性的二氧化硅湿凝胶的制备。
[0084] 第一表面改性剂和无机酸的类型和用量可以与在方法A中所述的类型和用量相 同。而且，可以将第一表面改性剂和无机酸同时添加到水玻璃-非极性有机溶剂层分离组 合物，或者可以以上述的顺序依次添加。例如，考虑到反应效率，可以依次添加第一表面改 性剂和无机酸。
[0085] 此外，在添加第一表面改性剂和无机酸之后，可以进行混合过程以促进反应。在此 情况下，可以通过常规的混合方法进行混合过程，并没有特别地限制。具体而言，可以通过 搅拌进行混合过程。例如，可以使用磁棒在400rpm至800rpm下进行搅拌10分钟至1小时， 但本发明并不限于此。
[0086] 在用于制备疏水性二氧化硅湿凝胶的方法B的步骤B-3中，可以通过向在步骤B-2 中制备的第一表面改性剂改性的二氧化硅湿凝胶添加无机酸和第二表面改性剂，混合，并 使混合物反应而进行疏水性二氧化硅湿凝胶的制备。
[0087] 在步骤B-3中，无机酸可以分解在步骤B-2中使用的第一表面改性剂中的未反应 的第一表面改性剂以使得其参与表面改性反应，或者可以分解同时添加或者随后添加的第 二表面改性剂以促进表面改性反应。而且，所述第二表面改性剂可以通过与可能在第一表 面改性剂改性的二氧化硅湿凝胶的表面上存在的亲水性基团（-OH)反应而进一步使二氧 化硅湿凝胶的表面疏水化。无机酸和第二表面改性剂的类型和用量可以与在方法A中所述 的类型和用量相同。可以向第一表面改性剂改性的二氧化硅湿凝胶同时添加或依次添加无 机酸和第二表面改性剂，且考虑到反应效率，可以依次添加无机酸和第二表面改性剂。
[0088] 此外，在添加无机酸和第二表面改性剂之后，可以进行混合过程以促进反应。在此 情况下，可以通过常规的混合方法进行混合过程，并没有特别地限制。具体而言，可以通过 搅拌进行混合过程。例如，可以使用磁棒在400rpm至800rpm下进行搅拌1分钟至4小时， 但本发明并不限于此。
[0089] 方法 C
[0090] 如图2C中所示，用于制备疏水性二氧化硅湿凝胶的方法C包括如下步骤：将水玻 璃溶液经过