一种两亲型纳米二氧化硅的制备方法专利检索-二氧化硅化学元素和化合物专利检索查询-专利查询网

积极推动地理标志专门立法

2022-03-10 地理标志，立法，知识产权
保护知识产权是对创新最大的激励

2022-03-10 保护知识产权，创新，激励
谢商华：加快制定知识产权基本法

2022-03-10 知识产权基本法
擦亮“双奥之城”品牌

2022-03-10 双奥，知识产权
让冰雪运动“热”力全开

2022-03-10 冰雪运动，知识产权
携手共奋进　走好强国路

2022-03-10 强国，知识产权
坚持创新引领　方能稳中求进

2022-03-10 创新，稳中求进，知识产权
答好“两张卷” 奋进新征程

2022-03-10 知识产权
专家解读政府工作报告中的创新和知识产权相关部署

2022-03-10 政府工作报告，创新，知识产权
今年政府工作报告指出：加强知识产权保护和运用

2022-03-10 政府工作报告，知识产权保护

一种两亲型纳米二氧化硅的制备方法

阅读：844发布：2021-03-03

IPRDB可以提供一种两亲型纳米二氧化硅的制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种纳米SiO2的制备方法，它是以硅酸钠滤除杂质后，在两亲嵌段聚醚硅醇化合物存在下，经聚苯乙烯阳离子交换树脂做阳离子交换，再经聚苯乙烯阴离子交换树脂进行阴离子交换后，加入NaOH溶液，调节pH值，静置后，加热，再冷却至室温，通过超滤薄膜超滤浓缩，得到平均粒径为10～50nm的两亲纳米SiO2分散液。该分散液中的纳米二氧化硅颗粒表面修饰有两亲性嵌段聚醚，在酸性碱性条件下均稳定，不团聚，能以纳米尺度分散在水性、油性体系中。，下面是一种两亲型纳米二氧化硅的制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1、一种纳米SiO2的制备方法，其特征是以硅酸钠滤除杂质后，在两亲嵌段聚醚硅醇化合物存在下，经聚苯乙烯阳离子交换树脂做阳离子交换，再经聚苯乙烯阴离子交换树脂进行阴离子交换后，加入NaOH溶液，调节pH值，静置后，加热，再冷却至室温，通过超滤薄膜超滤浓缩，得到表面修饰有两亲性嵌段聚醚硅醇和颗粒单分散的平均粒径为10～50nm的纳米二氧化硅分散液。

2、根据权利要求1所述的制备方法，其特征是硅酸钠的模数为3.4，含量为 3～10％，在两亲嵌段聚醚硅醇化合物存在下，经聚苯乙烯阳离子交换树脂做离子交换至液体的pH值达到2～3，再经聚苯乙烯阴离子交换树脂进行离子交换至液体的pH值达到4～6，加入NaOH溶液，调节pH值至8.5～10.5的范围，静置12～24小时后，于 60～80℃加热2～6小时，冷却至室温，通过分子量为2～5万的超滤薄膜超滤浓缩至固含量为20～35％，其中，嵌段聚醚硅醇的加入量按质量比为硅单质量的0.5～5％

3、根据权利要求1和2所述的制备方法，其特征是所使用的反应型嵌段聚醚硅醇为两段型嵌段聚醚，其分子式为：

其x的值在12～120的范围内，y的值在10～100的范围内，亲水段为聚环氧乙烷段，亲油段为聚环氧丙烷段，亲水、亲油段以甲基硅醇连接。

说明书全文

技术领域

本发明涉及一种两亲型纳米SiO2的制备方法。

背景技术

纳米SiO2应用广泛，几乎涉及到原所有应用SiO2粉体的行业。

目前纳米SiO2的制备方法有干法和湿法两种。干法包括气相法和电弧法，湿法分沉淀法和凝胶法。

气相法多以四氯化硅为原料，采用四氯化硅气体在氢氧气流高温下水解制得烟雾状的二氧化硅。该法原料昂贵，能耗高，技术复杂，设备要求高，这些限制了产品使用。

凝胶法是加入酸使碱度降低从而诱发硅酸根的聚合反应，使体系中以胶态粒子形式存在的高聚态硅酸根离子粒径不断增大，形成具有乳光特征的硅溶胶。成溶胶后，随着体系pH值的进一步降低，吸附OH-带负电荷的SiO2胶粒的电动电位也相应降低，胶粒稳定性减小，SiO2胶粒便通过表面吸附的水合Na+的桥联作用而凝聚形成硅凝胶，去水即得纳米粉。该法原料与沉淀法相同，只是不直接生成沉淀，而是形成凝胶，然后干燥脱水，产品特性类似于干法产品，价格又比干法产品便宜，但工艺较沉淀法复杂，成本亦高。该法应用较少。

沉淀法是硅酸盐通过酸化获得疏松、细分散的、以絮状结构沉淀出来的SiO2晶体。该法原料易得，生产流程简单，能耗低，投资少，但是产品质量不如采用气相法和凝胶法的产品好。该法为目前主要的生产方法。

Na2SiO3+HCl――→H2SiO3+NaCl

H2SiO3――→SiO2+H2O

由于干法制备纳米SiO2成本高，难以推广，湿法制备纳米SiO2的絮凝干燥过程使具有巨大比表面积的纳米二氧化硅颗粒团聚及难以再分散。所以，高分散性纳米 SiO2制备仍是一个较难解决的问题。

硅溶胶的主要成分也是二氧化硅，其在水中分散胶体的粒径也在纳米尺度范畴内。硅溶胶可以通过离子交换法来制备：离子交换法又称为粒子增长法，该种硅溶胶生产法采用水玻璃为原料，经离子交换反应、晶种的制备、粒子增长反应、浓缩步骤、纯化步骤等过程制备出硅溶胶产品。

但硅溶胶的二氧化硅粒子以水溶胶状态存在，其表面结合有大量水分及带有电荷，稳定性受pH影响大，易团聚。所以，硅溶胶中的二氧化硅很难以纳米分散尺度应用在高分子等亲油性的材料中。

具有代表性的纳米二氧化硅制备改性方法有：CN94104007介绍了一种超细单分散憎水二氧化硅颗粒的制备方法，其利用和控制硅酸乙酯的水解，得到憎水纳米二氧化硅颗粒；CN97125800介绍了由碱金属的硅酸盐制备纳米二氧化硅的方法，得到多孔的二氧化硅颗粒；EP0987219介绍了超细二氧化硅的制备；AT391122B介绍了二氧化硅水溶胶的制备。以上各法制备的纳米二氧化硅产品具有憎水性或亲水性能，且生产成本较高，而具有两亲性的纳米二氧化硅的制备方法较少见。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术在纳米SiO2的制备和应用中易团聚的缺点，提供了一种新的纳米二氧化硅制备途径，该方法制备的纳米SiO2，可在水相(极性溶剂相)中实现均匀分散，也可在油相(非极性溶剂相)和高分子基体中实现均匀分散。

本发明是在离子交换法制备纳米SiO2的原位体系中，加有可与SiO2表面羟基反应的嵌段聚醚硅醇，通过嵌段聚醚硅醇与SiO2的表面羟基反应，使纳米SiO2表面带有两亲性的聚醚基团，纳米SiO2粒径分布在10～50nm之间，依靠其表面的亲水基团的作用，纳米SiO2可在水相中均匀分布，依靠其表面的亲油基团作用，纳米SiO2可在油相中均匀分布。

本发明详细的技术方案是：

以模数为3.4，含量为3～10％的硅酸钠(水玻璃)滤除杂质后，在两亲嵌段聚醚硅醇化合物存在下，经聚苯乙烯阳离子交换树脂做离子交换至液体的pH值达到2～3，再经聚苯乙烯阴离子交换树脂进行离子交换至液体的pH值达到4～6，加入NaOH溶液，调节pH值至8.5～10.5的范围，静置12～24小时后，于60～80℃加热2～6小时，冷却至室温，通过分子量为2～5万的超滤薄膜超滤浓缩至固含量为20～35％，得到表面修饰有两亲性嵌段聚醚硅醇和颗粒单分散的纳米二氧化硅分散液。该纳米液中纳米SiO2 颗粒粒径10～50nm，在酸性碱性条件下性能稳定，无沉淀现象发生。

其中，两亲嵌段聚醚硅醇化合物的用量为硅酸钠的0.5～5％(质量比)，分子式为：

其中，x的值在12～120的范围，y的值在10～100的范围。亲水段为聚环氧乙烷段，亲油段为聚环氧丙烷段，亲水、亲油段以甲基硅醇连接。

嵌段聚醚硅醇化合物中的硅醇基，在二氧化硅生成的同时原位与二氧化硅上- OH基团发生化学反应，同步生成稳定的Si-O-Si共价键，直接一步制备出表面修饰有嵌段聚醚的纳米二氧化硅，有效地阻止了纳米二氧化硅的团聚。嵌段聚醚硅醇化合物中的嵌段聚醚链，是一个两亲性的聚合物链，它通过硅醇基结合到纳米SiO2粒子表面后，使二氧化硅纳米粒子表面同时具有亲水基团和亲油基团，这种两亲性使纳米二氧化硅颗粒既能分散在水中，又能够被油性的有机单体萃取，极大地扩大它的应用领域。

本发明的有益效果是，制备出粒径分布在10～50nm，可在水相、油相均匀分布的纳米SiO2，反应条件温和，成本较低。与各种纳米二氧化硅粉体的制备方法相比其优点在于：避免了湿法制备粉体的干燥过程，以液体介质分散的形式直接应用，极大减少了纳米颗粒的团聚，且成本较低。

具体实施方案

下面结合实施例对本发明进一步说明。

实施例1：以模数为3.4，含量为3％的硅酸钠(水玻璃)滤除杂质后，在两亲嵌段聚醚硅醇化合物存在下，其中，两亲嵌段聚醚硅醇化合物的用量为硅酸钠的0.5％，嵌段聚醚硅醇的x值为12，y值为10。经聚苯乙烯阳离子交换树脂做离子交换至液体的pH值达到2，再经聚苯乙烯阴离子交换树脂进行离子交换至体的pH值达到4，加入NaOH溶液，调节pH值至8.5，静置12小时后，于60℃加热6小时，冷却至室温，通过分子量为5万的超滤薄膜超滤浓缩至固含量为20％，得到平均粒径为50nm 两亲纳米SiO2分散液，该分散液在酸性碱性条件下性能稳定，且能以纳米尺度分散在乙醇、丙酮和甲基丙烯酸甲酯中。

实施例2：以模数为3.4，含量为10％的硅酸钠(水玻璃)滤除杂质后，在两亲嵌段聚醚硅醇化合物存在下，其中，两亲嵌段聚醚硅醇化合物的用量为硅酸钠的5％，嵌段聚醚硅醇的x值为120，y值为100。经聚苯乙烯阳离子交换树脂做离子交换至液体的pH值达到3，再经聚苯乙烯阴离子交换树脂进行离子交换至体的pH值达到6，加入NaOH溶液，调节pH值至10.5，静置24小时后，于80℃加热2小时，冷却至室温，通过分子量为4万的超滤薄膜超滤浓缩至固含量为35％，得到平均粒径为30nm 两亲纳米SiO2分散液，该分散液在酸性碱性条件下性能稳定，且能以纳米尺度分散在水、甲苯和苯乙烯中。

实施例3：以模数为3.4，含量为5％的硅酸钠(水玻璃)滤除杂质后，在两亲嵌段聚醚硅醇化合物存在下，其中，两亲嵌段聚醚硅醇化合物的用量为硅酸钠的2％，嵌段聚醚硅醇的x值为60，y值为50。经聚苯乙烯阳离子交换树脂做离子交换至液体的pH值达到3，再经聚苯乙烯阴离子交换树脂进行离子交换至体的pH值达到5，加入NaOH溶液，调节pH值至9的范围，静置24小时后，于80℃加热2小时，冷却至室温，通过分子量为2万的超滤薄膜超滤浓缩至固含量为30％，得到平均粒径为 10nm两亲纳米SiO2分散液，该分散液在酸性碱性条件下性能稳定，且能以纳米尺度分散在乙醇、丙酮、乙酸乙酯、甲苯、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯中。

标题	发布/更新时间	阅读量
二氧化硅-专利编号CN103435056A	2020-05-13	802
二氧化硅-专利编号CN102002274A	2020-05-13	407
二氧化硅-专利编号CN101679771A	2020-05-11	71
二氧化硅-专利编号CN101330897B	2020-05-11	1039
二氧化硅-专利编号CN101679771B	2020-05-13	386
二氧化硅-专利编号CN1070891A	2020-05-12	602
二氧化硅-专利编号CN103435056B	2020-05-12	400
二氧化硅-专利编号CN101330897A	2020-05-11	732
二氧化硅-专利编号CN1040200C	2020-05-11	347
二氧化硅-专利编号CN100445336C	2020-05-12	176

一种两亲型纳米二氧化硅的制备方法

技术领域

IPRDB

热门服务

关于我们

友情链接

联系方式