體而言，在將在下文所述的第一表面改性劑和第二表面改性劑未水合的情況下，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劑和 第二表面改性劑中的至少一種為水合的情況下，由于水玻璃溶液可以通過在水合材料中包 含的蒸餾水進一步稀釋，該水玻璃溶液可以包括3wt%至30wt%的量的二氧化硅。
[0056] 此外，在制備水玻璃-非極性有機溶劑層分離組合物中使用的非極性有機溶劑可 以通過置換存在于所述疏水性二氧化硅濕凝膠的中空部分中的水，而防止當(dāng)在所述疏水性 二氧化硅濕凝膠干燥期間在隨后制備的疏水性二氧化硅濕凝膠的中空部分中存在的水蒸 發(fā)為氣相時可能發(fā)生的孔的收縮和開裂。因此，可以防止在所述疏水性二氧化硅濕凝膠的 干燥期間發(fā)生的比表面積的減小和孔結(jié)構(gòu)的變化。具體而言，所述非極性有機溶劑可包括 己烷、庚烷、甲苯、或二甲苯，且可以使用其任何一種或其兩種以上的混合物。此外，例如，考 慮到因使用非極性有機溶劑的防止比表面積的降低和孔結(jié)構(gòu)的變化的效果，所述非極性有 機溶劑可以是己烷。
[0057] 所述水玻璃溶液和非極性有機溶劑可以以1:1至1:2的體積比使用，且具體而言， 可以以1:1至1:1. 5的體積比使用。在此情況下，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。在非極性有機溶劑與水玻璃溶液的體積比小于1的情況下，由于 在疏水性二氧化硅濕凝膠的中空部分中存在的水的置換比例可能降低，防止比表面積降低 和孔結(jié)構(gòu)的改變的效果可能不顯著。相反，在其中非極性有機溶劑與水玻璃溶液的體積比 大于2的情況下，因使用的非極性有機溶劑的量的增加的改善可能不顯著，且有因使用過 量的非極性有機溶劑而降低處理效率并增加處理時間的風(fēng)險。
[0058] 在用于制備疏水性二氧化硅濕凝膠的方法A的步驟A-2中，可以通過向在步驟A-I 中制備的水玻璃-非極性有機溶劑層分離組合物添加第一表面改性劑，第二表面改性劑， 和無機酸，混合，并使混合物反應(yīng)以進行疏水性二氧化硅濕凝膠的制備。在此情況下，可以 將第一表面改性劑、第二表面改性劑和無機酸同時添加到水玻璃-非極性有機溶劑層分離 組合物，或者可以以上述的順序依次添加。
[0059] 此外，在添加第一表面改性劑、第二表面改性劑、以及無機酸之后，可以進行混合 過程以增加反應(yīng)效率。在此情況下，可以通過常規(guī)的混合方法進行混合過程，并沒有特別地 限制。具體而言，可以通過攪拌進行混合過程。例如，可以使用磁棒在300rpm至500rpm下 進行攪拌1小時至3小時，但本發(fā)明并不限于此。
[0060] 在疏水性二氧化硅濕凝膠的制備中使用的第一表面改性劑可以通過包含大量的 疏水性基團（具體而言，在一個分子中兩個以上的烷基基團）而用以增加二氧化硅濕凝膠 的疏水性。具體而言，所述第一表面改性劑可以是基于烷基二硅氮烷的化合物，且例如，可 以是以下化學(xué)式1的化合物：
[0061] [化學(xué)式1]
[0063] 在化學(xué)式1中，Rn各自獨立地表示氫原子或具有1至8個碳原子的烷基，R 12各自 獨立地表示氫原子或具有1至8個碳原子的烷基，以及，在R11和R 12中，至少兩個官能團是 烷基基團O
[0064] 由于所述基于烷基二硅氮烷的化合物的一個分子可以與二氧化硅表面的兩個親 水基團（-OH)反應(yīng)，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-非極 性有機溶劑層分離組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 烷的化合物具有兩個以上烷基，所述基于烷基二硅氮烷的化合物可以增加疏水度。具體而 言，基于硅氮烷的化合物的實例可以是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1，2-二異丙基二硅氮烷，且這些化合物可以單獨使用或以其兩種以上的混合物使用。
[0065] 在化學(xué)式1的基于烷基二硅氮烷的化合物中，為了進一步增加二氧化硅溶膠的疏 水性，所述第一表面改性劑可以為包含兩個氫原子和四個具有1至4個碳原子的烷基基團 的四烷基二硅氮烷，或包含六個具有1至4個碳原子的烷基基團的六烷基二硅氮烷，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，所述第一表面改性劑可以通過與在所述水玻璃-非極性有機溶劑層分離組 合物中包含的二氧化硅反應(yīng)而進行表面改性，且可以同時參與凝膠化。由此，所述水玻璃溶 液和第一表面改性劑可以以1:〇. 03至1:0. 15,具體而言，1:0. 03至1:0. 12的體積比使用， 且例如，可以以1:0. 05至1:0. 12的體積比使用。在此情況下，如上所述，根據(jù)第一表面改 性劑，第二表面改性劑或其水合物，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，則可以通過在上述體積比范 圍內(nèi)調(diào)節(jié)其含量而添加第一表面改性劑。在所述第一表面改性劑以小于〇. 03的體積比添 加的情況下，改善振實密度的效果可能不顯著，且在其中所述第一表面改性劑以大于0. 15 的體積比添加的情況下，改善振實密度和疏水度的效果可能相對于其添加量而言不顯著。
[0067] 此外，在疏水性二氧化硅濕凝膠的制備中使用的第二表面改性劑可以具有少量的 疏水性基團。然而，由于第二表面改性劑可包括大量的反應(yīng)性基團，具體而言，烷氧基，其可 以與在二氧化硅的表面上的親水性基團（即羥基）反應(yīng)，所述第二表面改性劑可以提高在 二氧化硅的表面上的改性效率，并同時減少使用的表面改性劑的量。具體而言，第二表面改 性劑可以是基于烷氧基硅烷的化合物，其包含兩個以上或者三個以上烷氧基基團作為可以 與在二氧化硅表面上的親水性基團反應(yīng)的反應(yīng)基團。例如，所述第二表面改性劑可以是以 下化學(xué)式2的基于烷氧基硅烷的化合物。
[0068] [化學(xué)式2]
[0070] 在化學(xué)式2中，R21至R 24各自獨立地表示具有1至4個碳原子的烷基基團或具有 1至4個碳原子的烷氧基基團，且R21至R 24中的至少兩個是烷氧基基團。
[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，且這些化合物可以單獨使用或者以其兩種以上的混合物使用。在這 些化合物中，第二表面改性劑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，由于一個分子可以與在二氧化硅的表面上的2或3個親水性基團 反應(yīng)，在二氧化硅的表面上的改性效率高，且在此情況下，所述烷基基團是具有1至4個碳 原子的烷基基團。例如，所述第二表面改性劑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，與第一表面改性劑類似的，第二表面改性劑可以通過與二氧化硅反應(yīng)進行 表面改性并同時參與凝膠化。據(jù)此，所述水玻璃溶液和第二表面改性劑可以以1:0. 001至 1:0. 05的體積比使用，且例如，可以以1:0. 001至1:0. 04的體積比使用。在此情況下，如上 所述，根據(jù)第一表面改性劑，第二表面改性劑或其水合物，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，則可以 通過在上述體積比范圍內(nèi)調(diào)節(jié)其含量而添加第二表面改性劑。在所述第二表面改性劑以小 于0. 001的體積比添加的情況下，降低振實密度的效果可能不顯著，且在其中所述第二表 面改性劑以大于〇. 05的體積比添加的情況下，可以提高收率，但由此得到的二氧化硅氣凝 膠顆粒變硬且振實密度可能增加。
[0073] 第一表面改性劑和第二表面改性劑中的至少一個種可以是水合的化合物。在如上 所述第一表面改性劑或第二表面改性劑是水合的情況下，由于與二氧化硅的反應(yīng)性提高， 可以更有效地實現(xiàn)表面改性。結(jié)果，可以制備具有優(yōu)異的物理性能和孔特性以及高疏水度 的疏水二氧化硅氣凝膠。
[0074] 可以根據(jù)典型的方法制備并使用，或者可以商業(yè)購得并使用所述第一表面改性劑 和第二表面改性劑的水合物。具體而言，可以通過將第一表面改性劑與水以1:1至1:15的 重量比混合，然后攪拌20小時至30小時而制備第一表面改性劑的水合物。此外，可以通過 將第二表面改性劑與水以1:0. 5至1:2的重量比混合，然后攪拌20小時至30小時而制備 第二表面改性劑的水合物。
[0075] 在疏水性二氧化硅濕凝膠的制備中，所述第一表面改性劑和第二表面改性劑的任 何結(jié)合都是可能的。也就是說，所述第一表面改性劑可以是水合的而所述第二表面改性劑 可以不是水合的，或者相反。此外，所述第一表面改性劑和第二表面改性劑可以都是水合的 或者都不是水合的。例如，所述第一表面改性劑可以是六甲基二硅氮烷且第二表面改性劑 可以是水合的甲基三甲氧基硅烷，或者第一表面改性劑可以是水合的六甲基二硅氮烷且第 二表面改性劑可以是甲基三甲氧基硅烷，或者第一表面改性劑可以是六甲基二硅氮烷且第 二表面改性劑可以是甲基三甲氧基硅烷，或第一表面改性劑可以是水合的六甲基二硅氮烷 且第二表面改性劑可以是水合的甲基三甲氧基硅烷。
[0076] 所述第一表面改性劑和第二表面改性劑可以以1:0. 01至1:0. 9的體積比使用。在 用于制備疏水性二氧化硅濕凝膠中使用的第一表面改性劑和第二表面改性劑的體積比不 在上述范圍的情況下，二氧化硅的表面改性效率和增加疏水性的效果可能不顯著，且結(jié)果 是，存在降低最終制備的疏水性二氧化硅氣凝膠的收率和增加振實密度的風(fēng)險。例如，所述 第一表面改性劑和第二表面改性劑可以以1:0. 04至1:0. 6的體積比使用。
[0077] 由于在疏水性二氧化硅濕凝膠的制備中使用的無機酸可以通過分解第一表面改 性劑和第二表面改性劑而促進二氧化硅（其包含在水玻璃-非極性有機溶劑層分離組合物 中）與第一表面改性劑和第二表面改性劑之間的反應(yīng)，因而無機酸可以有助于二氧化硅的 表面疏水化。此外，所述無機酸可以通過控制PH而有助于凝膠化。
[0078] 具體而言，所述無機酸可包括硝酸、鹽酸、硫酸、醋酸或氫氟酸，且可以使用其任意 一種或者其兩種以上的混合物。考慮到二氧化硅的表面疏水化以及根據(jù)無機酸的使用的促 進凝膠化的效果，所述無機酸可以是，例如，硝酸。此外，添加的無機酸的用量沒有特別地限 制，但所述無機酸可以以這樣的量使用：使得反應(yīng)體系的pH值在4至7的范圍內(nèi)。
[0079] 此外，所述無機酸可以一次性添加或者可以以兩個分離的部分添加。在所述無機 酸以兩個分離的部分添加的情況下，由于依次添加的無機酸可以分解未反應(yīng)的第一表面改 性劑和第二表面改性劑以允許其參與二氧化硅表面改性反應(yīng)，因此依次添加的無機酸可進 一步增加二氧化硅氣凝膠的疏水性和收率。
[0080] 方法 B
[0081] 如圖2B中所示，用于制備疏水性二氧化硅濕凝膠的方法B包括如下步驟：向水玻 璃溶液添加非極性有機溶劑以制備包含水玻璃溶液層和非極性有機溶劑層的水玻璃-非 極性有機溶劑層分離組合物（步驟B-1);向所述水玻璃-非極性有機溶劑層分離組合物添 加第一表面改性劑和無機酸以制備第一表面改性劑改性的二氧化硅濕凝膠（步驟B-2);以 及向所述第一表面改性劑改性的二氧化硅濕凝膠添加無機酸和第二表面改性劑并反應(yīng)以 制備疏水性二氧化娃濕凝膠（步驟B-3)。
[0082] 在用于制備疏水性二氧化硅濕凝膠的方法B的步驟B-I中，可以以如在方法A的 步驟A-I中所述的相同的方式進行水玻璃-非極性有機溶劑層分離組合物的制備。
[0083] 此外，在用于制備疏水性二氧化硅濕凝膠的方法B的步驟B-2中，可以通過向在步 驟B-I中制備的水玻璃-非極性有機溶劑層分離組合物添加第一表面改性劑和無機酸，混 合，并使混合物反應(yīng)以進行第一表面改性劑改性的二氧化硅濕凝膠的制備。
[0084] 第一表面改性劑和無機酸的類型和用量可以與在方法A中所述的類型和用量相 同。而且，可以將第一表面改性劑和無機酸同時添加到水玻璃-非極性有機溶劑層分離組 合物，或者可以以上述的順序依次添加。例如，考慮到反應(yīng)效率，可以依次添加第一表面改 性劑和無機酸。
[0085] 此外，在添加第一表面改性劑和無機酸之后，可以進行混合過程以促進反應(yīng)。在此 情況下，可以通過常規(guī)的混合方法進行混合過程，并沒有特別地限制。具體而言，可以通過 攪拌進行混合過程。例如，可以使用磁棒在400rpm至800rpm下進行攪拌10分鐘至1小時， 但本發(fā)明并不限于此。
[0086] 在用于制備疏水性二氧化硅濕凝膠的方法B的步驟B-3中，可以通過向在步驟B-2 中制備的第一表面改性劑改性的二氧化硅濕凝膠添加無機酸和第二表面改性劑，混合，并 使混合物反應(yīng)而進行疏水性二氧化硅濕凝膠的制備。
[0087] 在步驟B-3中，無機酸可以分解在步驟B-2中使用的第一表面改性劑中的未反應(yīng) 的第一表面改性劑以使得其參與表面改性反應(yīng)，或者可以分解同時添加或者隨后添加的第 二表面改性劑以促進表面改性反應(yīng)。而且，所述第二表面改性劑可以通過與可能在第一表 面改性劑改性的二氧化硅濕凝膠的表面上存在的親水性基團（-OH)反應(yīng)而進一步使二氧 化硅濕凝膠的表面疏水化。無機酸和第二表面改性劑的類型和用量可以與在方法A中所述 的類型和用量相同?？梢韵虻谝槐砻娓男詣└男缘亩趸铦衲z同時添加或依次添加無 機酸和第二表面改性劑，且考慮到反應(yīng)效率，可以依次添加無機酸和第二表面改性劑。
[0088] 此外，在添加無機酸和第二表面改性劑之后，可以進行混合過程以促進反應(yīng)。在此 情況下，可以通過常規(guī)的混合方法進行混合過程，并沒有特別地限制。具體而言，可以通過 攪拌進行混合過程。例如，可以使用磁棒在400rpm至800rpm下進行攪拌1分鐘至4小時， 但本發(fā)明并不限于此。
[0089] 方法 C
[0090] 如圖2C中所示，用于制備疏水性二氧化硅濕凝膠的方法C包括如下步驟：將水玻 璃溶液經(jīng)過