离子交换树脂以制备二氧化硅溶胶（步骤C-1);向所述二氧化硅溶胶添加无机 酸，第一表面改性剂和第二表面改性剂，以及非极性有机溶剂并反应以制备疏水性二氧化 硅湿凝胶（步骤C-2)。
[0091] 在用于制备疏水性二氧化硅湿凝胶的方法C的步骤C-I中，可以通过将水玻璃溶 液经过离子交换树脂，从而通过去除在水玻璃溶液中的钠离子而进行二氧化硅溶胶的制 备。
[0092] 如在方法A中所述，用于制备二氧化硅溶胶的水玻璃溶液是其中向水玻璃添加 了蒸馏水并混合的稀释溶液。此外，所述水玻璃不受特别限制，但是可以包含28wt%至 35wt%的量的二氧化硅（SiO 2)。通过添加蒸馏水稀释的水玻璃溶液可以包含O.lwt%至 30wt%量的二氧化娃。在使用不稀释的水玻璃的情况下，由于水玻璃的比重高，有可能花费 长时间来使水玻璃经过离子交换树脂。
[0093] 作为在二氧化硅溶胶的制备中使用的离子交换树脂，只要其可以去除钠离子，并 在本领域中已知，可以不受限制地使用任何离子交换树脂。具体而言，所述离子交换树脂可 以是阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、或两性离子交换树脂。
[0094] 具体而言，所述阳离子交换树脂可以是这样的阳离子交换树脂，其中聚合物侧链 的端部共价地键合至选自磺酸基团（-SO 3H)、羧酸基团（-C00H)、磷酸基团（-PO3H2)和亚胺 基乙酸基团中的至少一种阳离子交换基团。在此情况下，所述聚合物可以是聚苯乙烯、聚 丙烯酸酯、基于全氟的聚合物、基于苯并咪唑的聚合物、基于聚酰亚胺的聚合物、基于聚醚 酰亚胺的聚合物、基于聚苯硫醚的聚合物（polyphenylenesulfide-based polymer)、基于 聚砜的聚合物、基于聚醚砜的聚合物、基于聚醚酮的聚合物、基于聚苯基喹喔啉的聚合物 (polyphenylquinoxaline-based polymer)、基于聚醚醚酮的聚合物；或者可以选自其共聚 物，如苯乙烯/二乙烯基苯共聚物。例如，所述阳离子交换树脂可以是包含磺酸基团的基于 苯乙烯或基于苯乙烯/二乙烯基苯树脂的强酸性阳离子交换树脂；或者包含羧酸基团或亚 胺基乙酸基团的基于甲基丙烯酰基或基于丙烯酰基的弱酸性阳离子交换树脂。
[0095] 所述阴离子交换树脂可以是这样的阴离子交换树脂，其中聚合物侧链的端部的共 价地键合至包括伯氮原子至叔氮原子的阴离子交换基团，且在此情况下，聚合物可以是选 自聚烯烃、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、基于全氟的聚合物、聚醚醚酮、聚砜、和聚醚酰亚胺的聚 合物；或者可以选自其共聚物，如苯乙烯/二乙烯基苯共聚物。具体而言，阴离子交换基团 可以是伯胺至叔胺基团，季铵基团，吡啶基团，咪唑基团，季吡啶鑰基团，或季咪唑鑰基团， 且可以包括至少一个其阴离子交换基团。例如，所述阴离子交换树脂可以是包含三乙铵基 团或苄基二甲基（2-羟乙基）铵基团的基于苯乙烯或者基于苯乙烯/二乙烯基苯的强碱性 阴离子交换树脂，或者包含三甲基铵基团、叔胺基团、或苄基三烷基铵基团的基于丙烯酰或 基于苯乙烯的弱碱性阴离子交换树脂。
[0096] 所述两性离子交换树脂可以是通过共价键同时包含阳离子交换基团和阴离子交 换基团两种侧链的聚合物。
[0097] 在这些离子交换树脂中，考虑到二氧化硅溶胶的生产效率和加工性，所述离子交 换树脂可以是上述的强酸性阳离子交换树脂。
[0098] 所述离子交换树脂可以直接制备并使用，或者可以商业上获得并使用。具体 而言，所述离子交换树脂可以是由磺酸改性的D0WEX? (陶氏化学公司），DUOLITE?， AMBERLYST?或AMBERJET?(罗门哈斯公司）；或由羧酸改性的D0WEX?(陶氏化学公司）或 AMBERLITE?(罗门哈斯公司）；或能够交换阳离子和阴离子两者的D0WEX?(陶氏化学公 司）。
[0099] 上述的离子交换树脂可以由等体积的IM HCl处理一次以上或三次以上以重新激 活并使用。
[0100] 由于水玻璃溶液经过离子交换树脂，水玻璃溶液中的钠离子（2Na+)被离子交换树 脂中的酸基团的氢离子（2H +)取代，以形成亲水性二氧化硅溶胶（硅酸，Si (OH)4)。在此情 况下，水玻璃溶液的添加速度没有特别的限制。然而，随着经过离子交换树脂的水玻璃溶液 的速度增加，在二氧化硅溶胶中的二氧化硅的浓度与速度成比例的增加，以及，由于因速度 低而在离子交换树脂和水玻璃溶液之间的接触时间增加，通过在离子交换树脂的表面上的 吸附以及在离子交换过程期间的凝胶化，可以在水玻璃中保持更多的二氧化硅。因此，水玻 璃溶液经过离子交换树脂的速度可以具体为在20ml/min至40ml/min的范围内。
[0101] 通过向离子交换树脂中引入水玻璃溶液而制备的二氧化硅溶胶的PH值可在2. 0 至3. 0的范围内。此外，根据将在下文所述的第一表面改性剂和第二表面改性剂，或者其水 合物，可以稀释所述二氧化硅溶胶从而具有不同的二氧化硅量。具体而言，在将在下文中所 述的第一表面改性剂和第二表面改性剂是未水合的材料的情况下，所述二氧化硅溶胶可包 括3wt%至20wt%量的二氧化娃，以及在其中所述第一表面改性剂、第二表面改性剂，或第 一表面改性剂和第二表面改性剂是水合的材料的情况下，所述二氧化硅溶胶可包括3wt% 至30wt%量的二氧化硅。也就是说，在第一表面改性剂和第二表面改性剂都是未水合的材 料的情况下，例如，在第一表面改性剂是六烷基二硅氮烷且第二表面改性剂是烷基三烷氧 基硅烷的情况下，所述二氧化硅溶胶可以包括3wt%至20wt%量的二氧化硅。相反，在其中 第一表面改性剂和第二表面改性剂中的至少一种是水合的材料的情况下，例如，在其中第 一表面改性剂是水合的六烷基二硅氮烷且第二表面改性剂是烷基三烷氧基硅烷的情况下， 所述二氧化娃溶胶可以包括3wt%至30wt%量的二氧化娃。
[0102] 在第一表面改性剂和第二表面改性剂中的至少一种是水合的材料的情况下，由于 二氧化硅溶胶可以通过在水合的材料中包含的蒸馏水而进一步稀释，因此稀释二氧化硅溶 胶以根据第一表面改性剂的水合作用而具有二氧化硅溶胶中的不同的二氧化硅量。
[0103] 此外，在用于制备疏水性二氧化硅湿凝胶的方法C的步骤C-2中，可以通过向在步 骤C-I中制备的二氧化硅溶胶添加无机酸、第一表面改性剂和第二表面改性剂、以及非极 性有机溶剂，并进行反应以进行疏水性二氧化硅湿凝胶的制备。
[0104] 在此情况下，所述无机酸、第一表面改性剂和第二表面改性剂、以及非极性有机溶 剂可以同时加入或依次加入到二氧化硅溶胶，且考虑到表面改性效率，所述无机酸、第一表 面改性剂和第二表面改性剂、以及非极性有机溶剂可以依次加入。
[0105] 如上所述，可以通过添加蒸馏水稀释二氧化硅溶胶，从而根据将在下文所述的第 一表面改性剂的类型而具有不同的二氧化硅量。
[0106] 此外，如在方法A中所述，在制备疏水性二氧化硅湿凝胶中使用的无机酸可以与 所述第一表面改性剂和第二表面改性剂反应以使其分解。结果是，所述无机酸可以通过促 进在二氧化硅与第一表面改性剂和第二表面改性剂之间的反应而有助于表面疏水化，并且 还可以通过控制pH而有助于凝胶化。具体而言，可以使用与在方法A中使用的相同的无机 酸作为无机酸，且可以使用与方法A的相同用量的无机酸，也就是说，使得反应体系的pH值 在4至7范围内的用量。
[0107] 在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类 型和用量可以与在方法A中所述的类型和用量相同。然而，考虑到在方法C中向二氧化 硅溶胶添加第一表面改性剂和第二表面改性剂，所述二氧化硅溶胶和第一表面改性剂可以 以1:0. 03至1:0. 15,例如，1:0. 03至1:0. 1的体积比使用，且具体而言，可以以1:0. 05至 1:0.08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，二氧化硅溶胶可以具有不同的二氧化硅量。然而，如果二氧化硅溶胶包含如上所述 的3wt %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0. 03的体积比添加的情况下，降低振实密度 的效果可能不显著，且在其中所述第一表面改性剂以大于〇. 1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。
[0108] 第二表面改性剂也可以以与方法A的相同的用量使用。然而，考虑到向二氧化硅 溶胶添加第二表面改性剂，相对于二氧化硅溶胶，所述二氧化硅溶胶和第二表面改性剂可 以以1:0.0 Ol至1:0. 05,例如，1:0.0 Ol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，二氧化硅溶胶可以包含不同的二氧化 硅量。然而，如果二氧化硅溶胶包含如上所述的3wt %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 〇. 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，但由此得到的颗粒变硬且振实密 度可能增加。
[0109] 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 添加到二氧化硅溶胶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，不仅增加收率和降低振实密度的效果可能不显著，而且还可能降低疏水度。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。
[0110] 如在方法A中所述，在制备疏水性二氧化硅湿凝胶中使用的非极性有机溶剂可以 通过置换存在于所述制备的疏水性二氧化硅湿凝胶的中空部分中存在的水，而防止当在所 述疏水性二氧化硅湿凝胶干燥期间在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。结果，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，非极性有机溶剂可以是与在方法A中所述的非 极性有机溶剂相同，且其可以以与方法A中的相同的量而使用。然而，考虑到在方法C中 向二氧化硅溶胶添加非极性有机溶剂，所述二氧化硅溶胶和非极性有机溶剂可以以1:1至 1:2的体积比使用，且例如，可以以1:1至1:1. 5的体积比使用。在此情况下，二氧化硅溶胶 可以包含3wt%至30wt%量的二氧化硅。在非极性有机溶剂与二氧化硅溶胶的体积比小于 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 止孔的收缩和开裂的效果可能不显著。结果，在所述疏水性二氧化硅湿凝胶的干燥期间可 能发生比表面积的减小和孔结构的变化。相反，在其中非极性有机溶剂与二氧化硅溶胶的 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。
[0111] 在添加无机酸、第一表面改性剂和第二表面改性剂、以及非极性有机溶剂之后，可 以进行混合过程以提高反应效率。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，可以通过搅拌进行所述混合过程，且例如，可以在40°C至60°C的温度范围 内在300rpm至500rpm下进行搅拌30分钟以上，或1小时至4小时。
[0112] 方法 D
[0113] 如图2D中所示，用于制备疏水性二氧化硅湿凝胶的方法D包括如下步骤：将水玻 璃溶液经过离子交换树脂以制备二氧化硅溶胶（步骤D-1);向所述二氧化硅溶胶添加无机 酸，第一表面改性剂和非极性有机溶剂并反应以制备第一表面改性剂改性的二氧化硅湿凝 胶（步骤D-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第二表面改性剂并 反应以制备疏水性二氧化硅湿凝胶（步骤D-3)。
[0114] 在用于制备疏水性二氧化硅湿凝胶的方法D的步骤D-I中，二氧化硅溶胶的制备 可以与在方法C中所述的相同。
[0115] 此外，在用于制备疏水性二氧化硅湿凝胶的方法D的步骤D-2中，可以通过向在步 骤D-I中制备的二氧化硅溶胶添加无机酸、第一表面改性剂、以及非极性有机溶剂，并进行 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。
[0116] 在此情况下，所述无机酸、第一表面改性剂、以及非极性有机溶剂可以同时加入或 依次加入到二氧化硅溶胶，且例如，考虑到第一表面改性剂的改性效率，所述无机酸、第一 表面改性剂、以及非极性有机溶剂可以以上述的顺序依次加入。
[0117] 用于制备第一表面改性剂改性的二氧化硅湿凝胶而使用的无机酸、第一表面改性 剂、以及非极性有机溶剂的类型和用量可以与在方法C中所述的类型和用量相同。
[0118] 在制备第一表面改性二氧化硅湿凝胶期间向二氧化硅溶胶添加无机酸、第一表面 改性剂、以及非极性有机溶剂之后，可以进行混合过程以提高反应效率。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，可以通过搅拌进行所述混合过程，且 例如，可以使用磁棒在400rpm至800rpm下进行搅拌10分钟至1小时。
[0119] 在用于制备疏水性二氧化硅湿凝胶的方法D的步骤D-3中，可以通过向在步骤D-2 中制备的第一表面改性剂改性的二氧化硅湿凝胶添加第二表面改性剂并进行反应以进行 疏水性二氧化硅湿凝胶的制备。
[0120] 在此情况下，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。第二表面改性剂的类型和用量可以与在方法C中所述的类型和用量相同。
[0121] 在制备疏水性二氧化硅湿凝胶期间向第一表面改性剂改性的二氧化硅湿凝胶添 加第二表面改性剂之后，可以进行混合过程以提高反应效率。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，可以通过搅拌进行所述混合过程，且例如