BE489328A - - Google Patents

Description

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  " Procédé de préparation des aérogels   "   

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L'invention concerne un nouveau procédé de prépara- tion des aérogels, ainsi que des graisses composées les contenant. 



   On sait que si on élimine le liquide d'un gel par un moyen ordinaire tel que l'évaporation, le gel s'affaisse jusqu'à ce que sa masse devienne très faible par rapport à celle du gel initial, ce qui est dû probablement au fait qu'au fur et à mesure que la surface du liquide se retire à l'intérieur de l'édifice du gel, le gel s'écrase sous l'effet de la force capillaire du ménisque du liquide qui se retire jusqu'au point où la structure est susceptible de résister à cette force. Les gels ainsi obtenus sont dits xérogels, et lorsqu'on les redisperse dans le même liquide ou un liquide différent, ils ne reprennent généralement pas leurs dimensions initiales. 



   Suivant un procédé connu, on élimine la phase liquide des gels tels que les gels de silice, d'alumine, d'oxyde de thorium, d'oxyde de titane, d'oxyde stannique, de cellu- lose, de gélatine, d'albumine dans des conditions telles que le gel conserve sa structure initiale . La phase liqui- de initiale de ces gels est remplacée par un gaz, en particulier l'air, et les gels ainsi obtenus sont dits aérogels. En raison de leur forte porosité, les aérogels présentent certains avantages spéciaux par rapport aux xérogels, qui les rendent particulièrement importants dans les applications de l'isolation thermique et de catalyse, surtout pour effectuer des réactions entre les gaz cataly- sés par des catalyseurs de contact.

   De plus, certains aérogels tels que les gels de silice ent la propriété de 

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 former avec un liquide organique lubrifiant une graisse possédant des propriétés remarquables de lubrification et de stabilité. 



   Suivant le procédé antérieurement adopté dans la technique de la préparation des aérogels, on élève la température du système du gel à une valeur supérieure à la température critique de la phase liquide, on maintient la pression à une valeur supérieure à la pression critique, puis on fait sortir la vapeur du récipient sous pression à une vitesse insuffisante pour endommager le gel. Etant donné que la tension superficielle d'un liquide diminue lorsque la température s'élève et devient nulle à la tem- pérature critique, le gel ne subit pas de contraction appréciable lorsqu'on fait évaporer le liquide à la tempéra- ture critique ou à une température supérieure. 



   Mais étant donné que la température critique et la pression critique de certains liquides, par exemple de l'eau, sont assez élevées, le procédé décrit ci-dessus a l'inconvénient d'exiger de fortes pressions et des tempéra- tures élevées. Il en résulte que ce procédé est peu intéres- sant au point de vue économique . De plus, on constate sou- vent que le pouvoir solvant de la phase liquide pour la matière de formation du gel augmente notablement à la température élevée en question, en détruisant plus ou moins la structure initiale du gel. 



   Pour remédier à ces difficultés, il a déjà été préconisé de déplacer la phase liquide initiale du gel par un autre liquide dont la température critique est plus basse, mais ce procédé nécessite souvent des quantités considérables d'un liquide plus coûteux et donne lieu à une opération sup- plémentaire. 



   Or, il a été découvert que l'on peut remédier à ces difficultés par un nouveau procédé d'élimination de la phase   liquide d'un gel pour former un aérogel. Suivant l'invention, @   

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 on élimine la phase liquide en refroidissant le système du gel à une température à laquelle la phase liquide se solidi- fie, puis on élimine le liquide congelé par sublimation, En éliminant le solvant par ce procédé de congélation et de sublimation, on obtient un aérogel non affaissé, qui possède les mêmes propriétés avantageuses que les aérogels préparés par les procédés de la technique antérieure dé- crits ci-dessus. 



   Le procédé de congélation et de sublimation peut servir d'une manière générale à former des aérogels à partir d'un produit quelconque susceptible de former un gel. Le procédé de congélation et de sublimation permet de préparer des aérogels à partir de la silice, alumine, oxyde de thorium, oxyde de titane, oxyde de tungstène, sulfure de tungstène, oxyde et sulfure ferriques, oxyde chromique, sulfure d'arsenic, oxyde stannique, hydrate de nickel , hydrate de magnésium, pyroxyline, cellulose, nitrocellulose, collodion, gélatine, agar-agar ,caoutchouc. 



   Ce procédé de congélation et de sublimation peut aussi servir avantageusement à la préparation des aérogels de savon, c'est-à-dire des aérogels dont la substance de formation du gel est un savon, par exemple les aérogels de stéarate de sodium, de 12-hydroxy stéarate de sodium, de savon de sodium des acides gras des huiles de poisson hydrogénées, de stéarate de lithium, d'oléate de lithium, de stéarate d'aluminium, de savon de sodium des matières grasses mixtes, par exemple d'acide 12-hydroxy stéarique et d'huile de ricin hydrogénée, de stéarate de calcium, de stéarate de baryum, de stéarate de strontium, d'oléate de strontium, de stéarate de plomb, de palmitate de plomb. 



   Les aérogels de savon peuvent être préparés dans un solvant d'hydrocarbure ou dans d'autres types de solvants 

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 appropriés tels que le p-xylène, benzène, naphtalène,   hexaméthyléthane;   l'eau ; les mélanges de benzène et d'eau et d'huile minérale et d'eau . En éliminant le sol- vant par le procédé de congélation et de sublimation, on obtient un aérogel de savon non affaissé. Par exemple, on peut obtenir un aérogel de savon en formant une solution aqueuse de savon contenant environ 8   %   à   20 %   de savon, en congelant la solution au-dessous du point de congélation de l'eau, puis en sublimant la glace dans le vide . 



   Les aérogels de savon forment avec une huile lubrifiante minérale d'un type quelconque ainsi qu'avec d'autres liqui- des organiques lubrifiants tels que les huiles synthéti- ques, des graisses qui possèdent des propriétés remarqua- bles de lubrification et de stabilité. On peut préparer des graisses en mélangeant les éléments sans faire agir la chaleur . Un procédé approprié de mélange de l'aérogel de savon avec un liquide lubrifiant pour former la graisse consiste à opérer dans le vide . 



   L'exemple suivant indique de quelle manière s'appli- que le nouveau procédé de congélation et de sublimation. 



   On prépare un gel aqueux contenant environ 8% de savon de sodium d'un mélange d'acides d'huile de poisson hydrogénée et d'huile de ricin hydrogénée et on le déshydrate dans un récipient sous pression appropriée sans contraction ni affaissement des fibres du savon en conge- lant rapidement l'eau du gel dans un bain de CO2 et d'acéto- ne et en sublimant le liquide congelé sous une faible pression d'environ 0,05 à 0,1 mm de mercure et à une tempé- rature d'environ -20 C. En reconstituant l'aérogel de savon ainsi obtenu, avec de l'huile minérale, on obtient une graisse qui possède la même stabilité satisfaisante en service que la graisse semblable obtenue avec un aérogel 

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 de savon de sodium préparé par le procédé antérieur de chauffage d'un gel au-dessus de la température critique de la phase liquide . 



   Les exemples suivants de graisses qui peuvent être obtenues à partir des aérogels préparés par le nouveau procédé de congélation et de sublimation et d'une huile minérale ou autre liquide lubrifiant organique, peu- vent être cités à titre   d'exemple :   Graisses de :

   aérogel de savon de sodium-huile minérale aérogel de savon de sodium-sébaçate de di(2-éthylhexyle) aérogel de savon de lithium-huile minérale aérogel de savon de potassium-huile minérale aérogel de savon de calcium-huile minérale aérogel de savon de baryum-huile minérale aérogel de savon d'aluminium-huile minérale aérogel de savon de zinc-huile minérale aérogel de savon de plomb-huile minérale aérogel de savon de lithium-sébaçate de di(2-éthylhexyle) aérogel de savon de lithium-phosphate de trioctyle aérogel de savon de lithium-phtalate de dioctyle aérogel de savon de lithium-azélate de di(l-éthylpropyle)

   aérogel de savon de lithium-phosphate de trixylényle aérogel de savon de lithium-copolymère d'oxydes d'éthylène et de propylène aérogel de savon de lithium-huile de polyéthylène synthéti- que aérogel de savon de lithium-copolymère d'alkylène glycol et d'oxydes d'alkylène aérogel de savon de calcium-sébaçate de   di(2-éthylhexyle)   aérogel de savon de calcium-phosphate de trioctyle aérogel de savon de calcium-phtalate de dioctyle aérogel de savon de   calcium-azélate   de di(l-éthyl-propyle) aérogel de savon de calcium-phosphate de trixylényle aérogel de savon de calcium-copolymère d'oxyde d'éthylène, d'oxyde de propylène et d'al- ?.

   cool monovalente 

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 aérogel de savon de calcium-huile de polyéthylène synthé- tique aérogel de savon de calcium-copolymère d'alkylène glycol et d'oxydes d'alkylène aérogel de savon d'aluminium-sébaçate de di(2-éthylhexyle) aérogel de savon d'aluminium-phosphate de trioctyle aérogel de savon d'aluminium-phtalate de dioctyle aérogel de savon d'aluminium-azélate de di(l-éthylpropyle) aérogel de savon d'aluminium-phosphate de trixylényle aérogel de savon d'aluminium-copolymère d'oxydes d'éthylène et de propylène aérogel de savon d'aluminium-huile de polyéthylène synthé- tique aérogel de savon d'aluminium-copolymère d'alkylène glycol et d'oxydes d'alkylène aérogel de savon de plomb-sébaçate de di(2-éthylhexyle)

   aérogel de savon de plomb-phosphate de trioctyle aérogel de savon de plomb-phtalate de dioctyle aérogel de savon de plomb-azélate de di (1-éthylpropyle) aérogel de savon de plomb-phosphate de trixylényle aérogel de savon de plomb-copolymère d'oxydes d'éthylène et propylène aérogel de savon de plomb-huile de polyéthylène synthétique aérogel de savon de plomb-copolymère d'alkylène glycol et d'oxydes d'alkylène aérogel de savon de sodium et aérogel de savon de lithium- huile minérale aérogel de savon de sodium et aérogel de savon de lithium- phtalate de dioctyle aérogel de savon de sodium et aérogel de savon de lithium- sébaçate de di (2-éthylhexyle) aérogel de savon de sodium et aérogel de savon d'aluminium- sébaçate de di- (2-éthylhexyle) aérogel de savon de lithium et aérogel de savon d'aluminium- sébaçate de di (2-éthylhexyle)

   aérogel de savon de lithium et aérogel de savon d'aluminium- sébaçate de dioctyle aérogel de savon de lithium et aérogel de savon d'aluminium- huile minérale 

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 aérogel de silice-huile minérale aérogel de silice-sébaçate de di (2-éthylhexyle) aérogel de silice-phtalate de dioctyle aérogel de silice-phosphate de trioctyle aérogel de silice-copolymère d'alkylène glycol et d'oxyde d'alkylène aérogel d'oxyde ferrique-huile minérale aérogel d'oxyde ferrique-phtalate de dioctyle aérogel d'oxyde ferrique-sébaçate de dioctyle aérogel d'alumine-huile minérale aérogel   d'alumine-sébaçate   de dioctyle aérogel d'hydrate de magnésium-huile minérale aérogel de cellulose-huile minérale aérogel de cellulose-copolymère d'alkylène glycol et d'oxyde d'alkylène aérogel de gélatine-huile minérale aérogel de 

  savon de sodium et aérogel de silice-huile minérale aérogel de savon de sodium et aérogel de silice - sébaçate de dioctyle aérogel de savon de lithium et aérogel de silice - huile minérale aérogel de savon d'aluminium et aérogel de silice - huile minérale aérogel de savon de sodium et aérogel d'oxyde ferrique - hui- le minérale aérogel de savon de sodium et aérogel de cellulose-huile mi- nérale aérogel de savon de lithium et aérogel de cellulose-huile minérale aérogel de sulfure de tungstène-huile minérale 
La proportion de l'aérogel servant à la préparation de la graisse dépend de plusieurs facteurs, tel que le type de l'aérogel choisi, la nature de la base lubrifiante et l'usage auquel la graisse est destinée .

   En général   a   proportion d'aérogel peut varier entre environ 6 % et 25 % et de préférence entre 8 % et 14   %   en poids. 

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   Si on le désire, on peut mélanger des agents d'addi- tion avec les graisses d'aérogel. Les agents de stabilisa- tion particulièrement appropriés sont les polymères d'alkylène glycol et/ou les polymères d'alkylène thiogly- col, dont le poids moléculaire moyen est compris entre 200 et 700, ainsi que les monoesters et éthers, y compris les éthers aromatiques. D'autres types de produits d'addition tels que les anti-oxydants, anti-corrosifs, agents de résis- tance aux très fortes pressions, agents de résistance à l'usure, agents d'amélioration de l'indice de viscosité, agentsd'onctuosité et agents abaissant le point de défigeage peuvent être contenus dans les graisses d'aérogels. 



   Le lubrifiant de base servant à la formation des graisses d'aérogels suivant l'invention peut être choisi parmi un grand nombre de lubrifiants naturels et synthéti- ques. On peut employer des huiles minérales dont la viscosi-      té est comprise entre des limites étendues d'environ 100 à 2000 secondes Saybolt univ. à 37,7 C et dont l'indice de viscosité est compris entre moins 0 et environ 80 et leurs mélanges, ces huiles minérales étant obtenues à partir d'un brut de pétrole quelconque. Une huile miné- rale à choisir de préférence est celle dont la viscosité est comprise entre environ 300 et 700 secondes Saybolt univ. à 37,7  C, l'indice de viscosité est compris entre environ 40 et 70 et le poids moléculaire moyen est compris entre environ 350 et 550.

   On peut employer des mélanges d'huiles minérales et d'huiles fixes telles que l'huile de ricin, l'huile de saindoux, etc.. ainsi que des lubrifiabts organiques synthétiques et leurs mélanges.

Claims (1)

1. RESUME A - Procédé de préparation des aérogels nonaffaissés, caractérisé en ce qu'on solidifie la phase liquide d'un gel en le congelant, puis en éliminant le liquide congelé <Desc/Clms Page number 10> par sublimation, B - Les aérogels préparés par le procédé précité, C - Graisse composée, caractérisée par les points suivants séparément ou en combinaisons : 1 ) elle contient une forte proportion d'un liquide organique lubrifiant et une faible proportion d'un aérogel non affaissé préparé par le procédé précité, 2 ) le liquide organique lubrifiant est une huile minérale, 3 ) ce liquide est une huile synthétique.