Silica aerogel possesses low thermal conductivity due to its high specific surface area, porosity, and small pore size. However, when combined with liquid polymers, the polymer tends to infiltrate into the aerogel’s pores, leading to increased thermal conductivity. To address this issue and improve the thermal insulation performance of rigid polyurethane foam (RPUF), silica aerogel was encapsulated with polystyrene to form a core–shell structured silica aerogel-polystyrene composite. The effect of surfactant content on the particle size during the encapsulation process was investigated. Additionally, composite polyurethane foams containing the encapsulated particles were synthesized to evaluate the influence of particle size on their properties. As the surfactant content increased from 5 to 12 wt%, the particle size of silica aerogel-polystyrene decreased from 102 nm to 86 nm. As a result, the thermal insulation performance and compressive strength of the composite polyurethane foam were improved by up to 8.4% and 3.2%, respectively.

Silica aerogel은 높은 비표면적과 다공성, 작은 기공으로 낮은 열전도도를 가지지만, 액상 고분자와 복합화 시 silica aerogel의 기공으로 고분자가 침투되어 열전도도가 증가한다. 이를 보완하여 경질 폴리우레탄 폼(RPUF)의 단열성능을 향상시키기 위해 silica aerogel을 polystyrene으로 캡슐화 하여 core-shell 구조를 갖는 silica aerogel-polystyrene을 합성하였다. 캡슐화 과정에서 계면활성제의 함량이 입자의 크기에 미치는 영향을 확인하였으며, 캡슐화된 입자가 포함된 복합 폴리우레탄 폼을 합성하여 입자 크기에 따른 영향을 고찰하였다. 계면활성제의 함량이 5~12wt%로 증가함에 따라 silica aerogel-polystyrene 입자의 크기는 102 nm에서 86 nm로 감소하였으며, 복합 폴리우레탄 폼의 단열성능과 압축강도는 각각 최대 8.4%, 3.2% 향상되었다.

Keywords: silica aerogel, polymer coating, encapsulation, polyurethane foam, thermal conductivity, mechanical properties.

본 연구는 2025년도 경기대학교 대학원 연구원 장학생 장학금 지원과 정부(산업통상자원부)의 재원으로 한국산업기술평가관리원의 소재부품기술개발사업(20018919)의 지원에 의하여 수행되었음.

저자(들)는 이해상충이 없음을 선언합니다.