PT106781A

PT106781A - Aerogéis híbridos flexíveis preparados em condições subcríticas e processo de preparação dos mesmos

Info

Publication number: PT106781A
Application number: PT106781A
Authority: PT
Inventors: José Manuel Gaspar Martinho; José Paulo Sequeira Farinha; Alexandra Marina Abrantes Fidalgo; Laura Maria De Ramos Da Costa Ilharco De Al Santos
Original assignee: Inst Superior Tecnico
Priority date: 2013-02-15
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2014-08-18
Also published as: WO2014126490A8; WO2014126490A1

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE A AEROGÉIS FLEXÍVEIS, CARACTERIZADOS POR SEREM NANOCOMPÓSITOS HÍBRIDOS INORGÂNICO-ORGÂNICO-FIBRA (1), QUE SE DESTINAM A FUNCIONAR COMO ISOLANTES TÉRMICOS E ACÚSTICOS NAS INDÚSTRIAS DE TRANSPORTES, IMOBILIÁRIA, TÊXTIL OU OUTRAS. O SEU PROCESSO DE PREPARAÇÃO CONSISTE NO REVESTIMENTO DE FIBRAS INORGÂNICAS OU ORGÂNICAS POR UM AEROGEL HÍBRIDO DE SÍLICA E NANOPARTÍCULAS POLIMÉRICAS DE BAIXA TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO VÍTREA. O REVESTIMENTO É EFETUADO PELO PROCESSO SOL-GEL, MERGULHANDO AS FIBRAS NUMA MISTURA PRECURSORA DO AEROGEL HÍBRIDO. APÓS AS REAÇÕES DE HIDRÓLISE E CONDENSAÇÃO, OS GÉIS HÚMIDOS FLEXÍVEIS SÃO ENVELHECIDOS, LAVADOS E SECOS EM CONDIÇÕES SUBCRÍTICAS. OS AEROGÉIS FLEXÍVEIS, DORAVANTE DESIGNADOS POR MANTAS DE AEROGEL, CONTÊM ENTRE 20 E 80 % EM MASSA DE FIBRA, CONDUTIVIDADES TÉRMICAS ENTRE 30 E 80 MW.K-1.M-1, DENSIDADES ENTRE 100 E 165 KG.M-3, DENSIDADES SUPERFICIAIS ENTRE 2 E 4,5 KG.M-2, E SÃO ESTÁVEIS À HUMIDADE ATMOSFÉRICA.

Description

DESCRIÇÃO

Aerogéis híbridos flexíveis preparados em condições subcríticas e processo de preparação dos mesmos

Campo da invenção

Campo técnico em que a invenção se insere A presente invenção insere-se no campo genérico dos materiais isolantes de alto desempenho e refere-se, mais especificamente, a um material flexível contendo 20 a 80 % em massa de fibra e aerogel de sílica híbrido nanoporoso contendo 1 a 50% em massa de nanopartícuias poliméricas quimicamente ligadas à matriz inorgânica, a um processo para a sua preparação e à sua utilização nas indústrias de transportes, da construção civil, têxtil e outras.

Estado da técnica

As indústrias de transportes, construção civil e têxteis de especialidade têm exigências muito específicas relativamente à eficiência, impacto ambiental, inflamabilidade e flexibilidade dos isolantes térmicos (como descrito, por exemplo, nas Normas ISO Standards - ICS 91.100.60, ISO 9774:2004, ISO 15831:2004, ISO 12576-1:2001 ou ISO 13787:2003).

Os isolantes convencionais não satisfazem simultaneamente aqueles requisitos. Por exemplo, a fabricação de lã de rocha envolve temperaturas elevadas e a produção de resíduos indesejáveis. As espumas poliméricas à base de poliestireno, poliolefinas e poliuretanos são inflamáveis, não biodegradáveis e usam agentes de expansão poluentes como fluorocarbonetos, clorofluorocarbonetos ou hidrocarbonetos. 1

Uma nova classe de materiais muito leves, altamente eficientes, e não inflamáveis começou a ser introduzida no mercado dos isolantes de alta performance a partir dos anos 1980. Trata-se de aerogéis inorgânicos, como descrito, por exemplo, nas patentes US 3672833, US 6017505 ou EP-A-0 171 722 .

Estes aerogéis são espumas inorgânicas de baixa densidade (10-300 kg-rn-3), possuindo uma rede continua de poros no interior de uma matriz sólida, com diâmetros caracteristicos da ordem de 10 nm. Tal microestrutura é responsável por elevadas porosidades (60-99% em volume) e áreas superficiais (350-1100 m2-g_1), o que faz deles excelentes isolantes térmicos e acústicos, com condutividades térmicas da ordem de 0,01-0,02 W'm_1-K_1 e impedância acústica da ordem de 103-106 kg-m~2-s_1. A produção de aerogéis inorgânicos envolve dois passos principais: a síntese de um gel húmido e a sua secagem sem diminuição apreciável de volume. A síntese pelo processo sol-gel faz-se a partir de uma solução coloidal (i.e. um sol) , contendo precursores de materiais vítreos ou cerâmicos, água, solventes e catalisadores, que é colocada num molde. Por reações de hidrólise e policondensação, o sol origina uma matriz sólida porosa, que permanece imersa no líquido residual, o gel. O gel húmido é um corpo monolítico, essencialmente com a mesma forma e dimensões do molde utilizado. No caso da sílica, a solução inicial inclui tipicamente um alcóxido de silício, água, um álcool e um catalisador ácido ou básico.

Num sentido lato, o termo "aerogel" refere-se a um "gel seco, contendo mais de 50% em volume de ar como fase dispersa", sem que a secagem tenha sido obrigatoriamente realizada a temperaturas e pressões superiores ao ponto crítico do líquido a ser removido. Em consequência, as 2 técnicas de secagem utilizadas seguem geralmente uma de duas abordagens. Na primeira, denominada secagem supercritica, o gel húmido é aquecido acima da temperatura critica do solvente utilizado como meio de secagem, num autoclave que permite exceder a pressão critica do solvente . Este processo está descrito, por exemplo, nas patentes US 5962539, WO 92/03378, ou iiiP-A-u 396076, ou no artigo da especialidade [1]. Na segunda, denominada secagem subcritica, os géis húmidos são secos à pressão atmosférica e a temperaturas próximas ou ligeiramente superiores ao ponto de ebulição do solvente utilizado como meio de secagem. Vejam-se, por exemplo, as patentes US 5705535 ou US 5966832. A abordagem supercritica é muito eficiente, já que acima do ponto critico não há interface líquido/vapor nos poros da matriz do gel e, desse modo, não há forças capilares. O gel seco resultante sofre apenas uma pequena redução de volume (<15 %) relativamente ao gel húmido e a correspondente perda de porosidade é diminuta. Apesar de eficiente, esta é uma técnica cara: por um lado, pelas pressões e/ou temperaturas elevadas geralmente envolvidas no processo; por outro, pela necessidade de equipamento relativamente dispendioso e de passos intermédios complexos e morosos. Mesmo recorrendo à extração supercritica a partir de dióxido de carbono liquido (com temperatura critica de 31,06 °C), a pressão de secagem é ainda elevada (7,3 MPa), o equipamento de compressão necessário para a liquefação do dióxido de carbono e o equipamento criogénico para o manter no estado liquido ainda são muito dispendiosos (como descrito, por exemplo, nas patentes US 4610863 e US 5795557). Além disso, os aerogéis produzidos por esta técnica são extremamente frágeis e hidrofilicos, e, para se tornarem estáveis à humidade atmosférica, têm de 3 ser submetidos a tratamentos químicos adicionais, normalmente libertando produtos nocivos para o ambiente. A abordagem subcrítica baseia-se em reduzir o efeito das tensões capilares desenvolvidas durante a secagem, o que pode ser conseguido por diversas vias: através de uma escolha criteriosa do meio de secagem, como descrito na patente US 5911658, por modificação química da superfície interna dos poros do gel húmido, como descrito por exemplo na patente WO 94/25149, ou por aumento da dimensão média dos poros, como descrito por exemplo nas patentes US 4681615, WO 92/20623 e US 5023208.

Independentemente do método de secagem utilizado, a elevada porosidade dos aerogéis inorgânicos, que lhes confere propriedades isolantes únicas, é também responsável pela sua instabilidade mecânica, uma vez que a transmissão de tensões só pode ocorrer através da ténue estrutura sólida da rede. A sua fragilidade, falta de flexibilidade e a possibilidade de libertarem pós dificultam significativamente o transporte, o manuseamento e a instalação e limitam as potenciais aplicações destes materiais.

Para ultrapassar o problema da libertação de pós, foi proposta a utilização de aerogéis inorgânicos sob a forma de partículas embebidas em resinas (veja-se, por exemplo, a patente US 6143400) ou em espumas (como descrito, por exemplo, nas patentes US 5124364 e US 6040375). Contudo, as espumas e resinas orgânicas são inflamáveis e diminuem as propriedades isolantes do aerogel.

A melhoria das propriedades mecânicas foi conseguida através de aerogéis híbridos inorgânico-orgânico, quer secos supercriticamente (veja-se, por exemplo, a patente US 4 20120175546) quer subcriticamente (veja-se, por exemplo, a patente US 7737189). Nalguns casos, esta melhoria levou à produção de isolantes flexíveis à base de aerogéis híbridos. Veja-se, por exemplo, a utilização de precursores modificados de sílica, que originam partículas secundárias de aerogel capazes de se ligarem a um polímero, que reforça a estrutura [2], ou a patente US 2011245359, em que é proposta a co-condensação de um precursor de óxido metálico com outro precursor funcionalizado com grupos orgânicos, usando um agente de ligações cruzadas etilénico. A flexibilidade pode também ser alcançada utilizando silanos hidratados como precursores da cadeia de aerogel, como descrito, por exemplo, em KR 2010 0092683. No entanto, a flexibilidade destes materiais é limitada e o processo de produção também inclui secagem supercrítica, sofrendo das dificuldades técnicas e dos elevados custos acima referidos.

Para a produção de tecidos ou mantas isolantes à base de aerogel tem havido diversas abordagens. Uma delas consiste na preparação de materiais compósitos por mistura de pó de aerogel com fibras e/ou resinas. O processo de preparação envolve a prefabricação dos diversos ingredientes. Veja-se, por exemplo, as patentes WO 2008 051029, KR 2009 0097747 ou KR 2010 0098905. No entanto, a sua preparação é dispendiosa, pois requer grandes quantidades de aerogel supercrítico em pó e o processo de produção envolve um número significativo de passos.

Os nanocompósitos em que o aerogel se forma intersticialmente numa matriz de fibra constituem outra abordagem. Veja-se, por exemplo, o trabalho de L. Zhang e colaboradores [3], onde a matriz é um gel de celulose 5 composto por fibrilas com menos de 10 nm de comprimento, ou a patente US 6068882, onde a matriz é constituída por fibras de baixa densidade (carboneto de silício ou alumina), ou ainda a patente DE102009042526, em que um material isolante nanoporoso contendo ácido silícico pirogénico, aerogel de sílica e ácido silícico precipitado é fixado electrostaticamente em macrocavidades de fibras.

Outra abordagem consiste em utilizar a estrutura do aerogel como matriz para incorporação de uma nanofase, tipicamente fibras, que são adicionadas à mistura precursora sol-gel, de modo a reforçar a rede inorgânica. Veja-se, por exemplo, as patentes US US6087407 e US 20070154698A1, em que o gel pode ser inorgânico ou orgânico e as fibras podem ser de vidro ou de carbono.

Os nanocompósitos referidos acima são secos supercriticamente, com substituição do líquido residual por dióxido de carbono, envolvendo todos os problemas associados a este tipo de secagem. O número de patentes de mantas isolantes com secagem subcrítica é muito reduzido. Vejam-se, por exemplo, a patente US 2010140840, que reivindica mantas contendo partículas de aerogel hidrofóbico comercial, dispersas uniformemente numa matriz fibrosa e a patente CN 101671030, que envolve um passo de modificação superficial do material compósito de fibra-aerogel de sílica, após o envelhecimento e antes da lavagem e secagem subcrítica. A possibilidade de utilizar camadas de diferentes naturezas para produzir mantas isolantes de alta performance tem também sido considerada nos últimos anos. Vejam-se, por exemplo, as patentes US 2007173157, WO 2008129281, US 2008307737, US 2008229704, KR 20100083543 6 (três camadas fibrosas unidas por uma cola orgânica, em que a terceira é uma membrana não tecida revestida a pó de aerogel de silica), a patente CN 101791881 (sanduíche em que as camadas exteriores são de politetrafluoretileno e o enchimento de pó de aerogel hidrofóbico), a patente JP 2010167685 (laminado constituído por uma folha de aerogel de porosidade superior a 80%, numa das faces revestida por uma camada de resina ou um tecido de fibra inorgânica impregnado de resina e na outra reforçada por uma folha de elevada resistência ao calor, sendo as várias camadas integradas por um método de acoplamento mecânico) e a patente US 2012168095 (uma manta destinada a persianas isolantes, composta por grânulos de aerogel comercial ligados por fibras de poliéster entre camadas de tecido que pode ser celular, por exemplo poliéster, sendo as camadas coladas, cosidas ou adaptadas mecanicamente).

Na presente invenção propõe-se um processo alternativo de produção de mantas isolantes, estáveis à humidade atmosférica, constituídas por um nanoaerogel híbrido de sílica/partículas poliméricas/fibra, em que as fibras são revestidas pelo nanoaerogel híbrido sintetizado in situ, aerogel este objeto da patente PT 103257/US 7737189, e posteriormente secas em condições subcríticas. O aerogel híbrido flexível é aqui designado, a título de exemplo, por AERONAG, ou manta de aerogel. A possibilidade de produzir as mantas em camadas de fibra não modificada alternadas com camadas de fibra revestida é também proposta.

Resumo da invenção A presente invenção refere-se à produção de um novo material aerogel híbrido e flexível em condições subcríticas. Este material nanoestruturado é preparado por 7 mistura de fibras com uma solução precursora de gel híbrido de sílica e nanopartículas poliméricas, cuja dispersão em água é normalmente designada látex, num molde. A fibra pode ser um polímero inorgânico, um polímero orgânico, ou uma mistura dos anteriores, na forma de tecido, não tecido ou espuma. Durante as reações de hidrólise e condensação ocorre o revestimento das fibras pela rede híbrida de sílica e látex. A preparação da solução precursora de gel híbrido de sílica e látex, bem como as reações de gelificação são as descritas na patente PT 103257/US 7737189. A hidrofobicidade do material pode ser aumentada por inclusão de aditivos na mistura precursora de gel híbrido de sílica e nanopartículas poliméricas, numa percentagem mássica entre 0 a 20%, tais como siloxanos de cadeia longa, cadeias alquílicas insaturadas ou sulfuradas, contendo grupos co-condensáveis com os oligómeros de sílica. O material obtido é então envelhecido, lavado e seco em condições de pressão e temperatura abaixo do ponto crítico do fluido a extrair, numa atmosfera próxima da saturação em solvente de lavagem, de modo a produzir um aerogel. O material final é um nanocompósito híbrido inorgânico-orgânico-fibra (1), flexível, estável à humidade atmosférica, com densidade entre 100 e 165 kg.irT3, densidade superficial entre 2 e 4,5 kg.irf2 e condutividade térmica entre 30 e 80 mW.K-1.m-1. O aerogel híbrido flexível pode ter espessura entre 1 e 80 mm e percentagem mássica de fibra entre 20 e 80%.

Este material tem aplicação como isolante térmico em várias indústrias, podendo ser preparado na forma de monocamada de aerogéis híbridos flexíveis ou laminados formados por diversas camadas, alternando camadas de aerogéis híbridos flexíveis com camadas de fibra não revestida.

Descrição detalhada da invenção 0 processo descrito na presente invenção consiste na preparação, em condições subcriticas, de isolantes térmicos de alto desempenho, constituídos por aerogéis hibridos flexíveis, designados por mantas de aerogel. Estas mantas são nanocompósitos hibridos inorgânico-orgânico-fibra (1), sintetizadas por mistura de uma fibra com uma solução precursora de gel hibrido de sílica e nanopartícuias poliméricas num molde, permitindo o revestimento da fibra por gelificação desta.

Os parâmetros de síntese do gel híbrido de sílica e nanopartícuias poliméricas são os descritos na patente PT 103257/US 7737189.

As mantas de aerogel são envelhecidas, lavadas e secas em condições subcriticas, numa atmosfera próxima da saturação em solvente de lavagem. A extração do solvente é realizada com o gel no molde, seguida de remoção do aerogel do molde. A fibra é constituída por um polímero inorgânico, orgânico, ou uma mistura dos anteriores, pode ter diferentes morfologias, incluindo tecido, não tecido ou espuma e pode ser misturada com a solução precursora de gel híbrido em diferentes passos da síntese: quer durante o passo de hidrólise em meio ácido, quer durante o passo de policondensação em meio básico.

As fibras orgânicas podem sofrer um pré-tratamento que as torne ignífugas e a hidrofobicidade do material pode ser aumentada por inclusão de aditivos na mistura precursora de gel híbrido de sílica e nanopartículas poliméricas, numa percentagem mássica entre 0 a 20%, tais como siloxanos de cadeia longa, cadeias alquílicas insaturadas ou sulfuradas, 9 contendo grupos co-condensáveis com os oligómeros de sílica.

As mantas de aerogel podem ainda ser formadas por diversas camadas alternadas de fibra com e sem revestimento. A percentagem mássica de fibra poder variar entre 20 e 80%, originando mantas com espessura entre 1 e 80 mm, densidade entre 100 e 165 kg.irT3, densidade superficial entre 2 e 4,5 kg.irT2, condutividade térmica entre 30 e 80 mW.K_1.m_1 e estáveis à humidade atmosférica. O produto desenvolvido pelo processo descrito na presente invenção apresenta vantagens tecnológicas quando comparado com outros isolantes disponíveis no mercado, como se pode verificar na Tabela abaixo, onde são comparadas algumas propriedades fundamentais de mantas de diferentes isolantes térmicos. 0 novo produto, objeto da presente invenção, permite obter condutividades térmicas mais baixas do que os isolantes de menor custo (primeiras 4 linhas da Tabela 1) e densidades mais baixas do que os isolantes térmicos melhores e de custo mais elevado (últimas 7 linhas da Tabela 1). Representa, portanto, um bom compromisso entre valores de densidade e condutividade térmica, que são requisitos fundamentais a considerar na escolha de qualquer manta de isolamento. 10

Tabela 1: Comparação de algumas propriedades relevantes do presente aerogel híbrido flexível (AERONAG) com as de outros isolantes térmicos

Material pensidade/ | kg.m-3 Condut ividade térmica a 50°C/ mW. m_1. K_1 Espessura para isolamento equivalente/ mm(1) Densidade :superficial/ kg.m-2 1 60 .........: 6ΤΓ9 [ 37? i iEspuma de poliéster \ 12“.........: 3907 i 075 : |véu de vidro f..........TÕÕ............: ...................42................... í -J i co j j O ;Lã de rocha \...........Γοο...........i ..................68.................... ..................45................. i.................775................i jLã de vidro [............80.............! ...................40................... ! 35 23.1 1 2 . 9 IlHllllllllll ΪΌ ...............2 7? 111111111 llllllllillllll ...............ΓΓ?' .......Ϊ3 .......17 “'''''''''TO ....... ............"Ό .......25 14,3

ÍAerogel A** Aítoqol 3> pterogei c'a,i |Ãe7ogeX''DTKr'': jAerogel ϋ('5 ÍAerogel F ÍAerogel G ' 180 170 Tio' XTò" 130 “”70” (1)Espessura normalizada a uma camada com 45 mm de lã de rocha. (a) A&RONAGvéuPET: Aerogel híbrido subcrítico/Véu de poliéster (PET) (40-45% em massa de fibra de PET) (b) AERONAGvÉuV: Aerogel híbrido subcritico /Véu de Vidro (40-55% em massa de fibra de vidro) (c)AFPONAGEspumaPET: Aerogel híbrido subcritico /Espuma de PET (15-30% em massa de espuma de PET) AERONAG^uiticamada : AEROlJAG. . : /AEROIIAGVe,JPKT/ Lã de

vidro/ AERONAGvé uPet / AERONAGvéuV (0) Sílica metilada/ fibra de vidro ou fibras de vidro sintéticas (40-50% em massa de fibra de vidro) (£) Sílica metilada/fibra de poliacrilonitrilo oxidado (70-50/30-50% em massa de fibra de poliacrilonitrilo) (g) Sílica metilada/fibras - destinado a altas temperaturas (h) Sílica metilada/ politetrafluoroetileno (PTFE) /fibra de vidro (40— 50%/10-20%/10-20%) (1) Sílica/PET/ Fibra de vidro (40-50% em massa de aerogel de sílica/10-20% em massa de fibra de poliéster /10-20% em massa de fibra de vidro) (j) Sílica metilada/PTFE/Nylon (45-77% em massa de sílica /17-47% de fibra PTFE/0-6% de nylon) (k) Sílica metilada/PTFE.

Em termos de tóxico, não atmosféricas. A segurança do produto, o novo material é não inflamável e é estável em condições tecnologia de produção utiliza processos de 11 química verde, não apresenta riscos ambientais e permite a reciclagem de todos os solventes utilizados.

Descrição das figuras A Figura 1 esquematiza a estrutura do nanocompósito híbrido inorgânico-orgânico-fibra (1) que constitui as mantas de aerogel, ilustrando uma rede de sílica contendo nanopartículas poliméricas e fibras interpenetradas. A Figura 2 representa o diagrama de fluxo da síntese dos aerogéis híbridos flexíveis ou mantas de aerogel, onde se ilustram os passos de: a) preparação das nanopartículas poliméricas (NPPs) por polimerização em emulsão, com adição de: co-monómeros n-butilmetacrilato (BMA), n-butilacrilato (BA) e etileno glicol dimetacrilato (EGDMA); tensioactivo dodecil sulfato de sódio (SDS); iniciador persulfato de potássio (KPS); e modificador superficial trimetoxisilil metacrilato (MPS); b) hidrólise ácida do precursor tetraetoxisilano (TEOS) em 2-propanol na presença nas NPPs; c) condensação básica; d) envelhecimento; e) lavagem; f) secagem em condições subcríticas, com atmosfera quase saturada com o solvente de lavagem, a uma temperatura de 333 K. A Figura 3 apresenta imagens obtidas em microscopia confocal de fluorescência (à esquerda) e em microscopia ótica (à direita) de fibra de vidro em véu limpa (A) e revestida a aerogel híbrido subcrítico (B). Comparação entre uma fibra de vidro antes e depois de revestida (C). 12

Exemplos

Exemplo 1.

No exemplo seguinte é descrita a preparação, pelo processo proposto na invenção, de uma manta de aerogel híbrido de sílica/látex/fibra contendo 43% em massa de fibras de poliéster em véu, e 57% de aerogel híbrido subcrítico (contendo 1% em massa de partículas de copolímero poli-metacrilato de butilo-co-acrilato de butilo com diâmetro médio de 100 nm, modificadas com grupos trimetoxissililo). O revestimento de aerogel híbrido é preparado pelo processo de hidrólise/condensação de tetraetoxissilano (TEOS) em dois passos descrito na patente PT 103257/US 7737189. Adiciona-se, gota a gota e com agitação, uma dispersão aquosa de partículas coloidais poliméricas reticuladas, contendo grupos trimetoxissilano na coroa, com diâmetro médio de 100 nm, a uma mistura de tetraetoxissilano (TEOS) em 2-propanol (correspondendo a uma razão molar TEOS:2-propanol de 1:4), de forma a obter-se uma mistura reacional contendo 35% em massa de TEOS, 0,1% em massa de partículas poliméricas e 24% em massa de água (correspondendo a uma razão molar TEOStíbO de 1:8) . A mistura reacional é acidificada com ácido clorídrico 0,1 N (correspondendo a uma razão molar TE0S:HC1 de 1:0,007) e adicionada à fibra num recipiente fechado, aquecido a 60°C e agitado a cerca de 120 rpm durante 60 minutos. A mistura reacional é então neutralizada com uma mistura de amónia (correspondendo a uma razão molar TE0S:NH40H de 1:0,014) em 2-propanol, em volume suficiente para cobrir completamente a fibra, e deixada em repouso para gelificar, o que ocorre em cerca de 7 minutos. A folha de gel húmido híbrido assim obtida é envelhecida durante 48 horas a 60°C: as primeiras 24 horas no líquido residual, e as seguintes após adição de uma mistura hidrofobizante de hexadimetilsilazano (HMDZ) em 13 2-propanol (correspondendo a uma razão molar TEOS:HMDZ de 1:0,2), seguida de adição de ácido nítrico 1M (correspondendo a uma razão molar HMDZ:HN03 de 1:0,35) como catalisador da reacção de hidrofobização. A folha de gel é lavada com 2-propanol a 60 °C e seca em condições subcríticas, a 60 °C e à pressão atmosférica, com controlo de evaporação, até a perda de massa se tornar desprezável.

Referências Bibliográficas [1] - C.A. García-González, M.C. Camino-Reya, M. Alnaief, C.

Zetzl, I. Smirnova, J. of Supercritical Fluids 2012, 66, 297-306.

[2] - L. A. Capadona, Μ. A. B. Meador, A. Alunni, E. F. Fabrizio, P. Vassilaras, N. Leventis, Polymer 2006, 47, 5754-5761.

[3] - J. Cai, S. Liu, J. Feng, S. Kimura, Ma. Wada, S. Kuga, L. Zhang, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 2076-2079.

Lisboa, 15 de Fevereiro de 2013 14

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Processo de preparação de aerogéis híbridos flexíveis em condições subcríticas, caracterizado por revestimento de fibras por gelificação de uma solução precursora de aerogel híbrido de sílica e nanopartícuias poliméricas, que compreende os seguintes passos: a. preparação de dispersão aquosa de nanopartícuias poliméricas coloidais esféricas contendo grupos alcoxissilano à superfície; b. preparação da solução precursora de aerogel híbrido de sílica e nanopartículas poliméricas; c. mistura de fibras com a solução precursora de aerogel híbrido num molde; d. hidrólise em meio ácido e policondensação em meio básico da solução precursora de aerogel híbrido até à sua gelificação; e. envelhecimento, lavagem e secagem das fibras revestidas em condições de pressão e temperatura abaixo do ponto crítico do fluido a extrair.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por haver inclusão de aditivos hidrofobizantes na solução precursora de aerogel híbrido de sílica e nanopartículas poliméricas.
3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o aditivo ser selecionado entre siloxanos de cadeia longa, cadeias alquílicas insaturadas ou sulfuradas, contendo grupos co-condensáveis com oligómeros de sílica. 1
4. Processo de acordo com as reivindicações 2 e 3, caracterizado por o aditivo se encontrar numa percentagem mássica entre 0 e 20%.
5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as fibras serem misturadas na solução precursora de aerogel híbrido durante o passo de hidrólise em meio ácido, ou durante o passo de policondensação em meio básico.
6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a extração do fluido ser realizada numa atmosfera próxima da saturação em solvente de lavagem.
7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a extração do fluido ser realizada com o gel no molde, seguida de remoção do aerogel do molde.
8. Aerogéis híbridos flexíveis produzidos pelo processo descrito nas reivindicações 1 a 7, caracterizados por serem nanocompósitos híbridos inorgânico-orgânico-fibra (D ·
9. Aerogéis híbridos flexíveis, de acordo com a reivindicação 8, caracterizados por as fibras serem constituídas por polímero inorgânico, polímero orgânico, ou uma mistura dos anteriores, com ou sem pré-tratamento ignífugo.
10. Aerogéis híbridos flexíveis, de acordo com a reivindicação 9, caracterizados por as fibras terem diferentes morfologias, incluindo tecido, não tecido ou espuma. 2
11. Aerogéis híbridos flexíveis, de acordo com as reivindicações 9 e 10, caracterizados por as fibras se encontrarem numa percentagem mássica entre 20 e 80%.
12. Aerogéis híbridos reivindicações 8 a densidade entre 100 e entre 2 e 4,5 kg.rrT2 e 80 mW.K_1.m_1. flexíveis, de acordo com as 11, caracterizados por terem 165 kg.m~3, densidade superficial condutividade térmica entre 30 e
13. Aerogéis híbridos flexíveis, de acordo com as reivindicações 8 a 12, caracterizados por terem espessuras entre 1 e 80 mm.
14. Aerogéis híbridos flexíveis, de acordo com as reivindicações 8 a 13, caracterizados por serem hidrofóbicos e estáveis à humidade atmosférica.
15. Utilização dos aerogéis híbridos flexíveis definidos nas reivindicações 8 a 14, produzidos pelo processo descrito nas reivindicações 1 a 7, caracterizada pela sua aplicação como isolantes térmicos, quer na forma de monocamada de aerogel híbrido flexível, quer na forma de laminados constituídos por diversas camadas, alternando camadas de aerogéis híbridos flexíveis com camadas de fibra não revestida. Lisboa, 15 de Fevereiro de 2013 3