本发明专利技术公开了一种非晶态纳米二氧化硅微粉及其制备方法，以四甲基氢氧化铵与硅烷的反应物、乙烯基三甲氧基硅烷为原料，四甲基氢氧化铵为暂时催化剂，在油浴中低温反应2～5h，然后经过升温，减压抽滤，将溶液转化为凝胶，将凝胶在300-500℃低温下煅烧后制出二氧化硅团聚体，所得粉体为非晶态球状团聚体，粒径为70～200nm。本发明专利技术的制备方法反应温度温和，周期短，煅烧温度低，同时工艺设备简单，原材料易得，生产过程排放极少，所得非晶态纳米二氧化硅微粉纯度高，粒度均匀，易分散。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机纳米材料的制备技术，具体涉及一种以环硅烷和烯类倍半硅烷制 备非晶态纳米微粉及其制备方法。
技术介绍
非晶态纳米二氧化硅微粉是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料，在功能纤 维、新型涂料及油墨改性、光学材料、纺织工业、密封胶和橡胶等方面有重要的应用。虽然研 制纳米二氧化硅有不同的方法，但是生产出高纯度、短周期、简工艺，低成本的产品依然是 当前的研究热点之一。 关于二氧化硅微粉的制备技术，中国专利CN101746767A公开了一种制备高纯 球形纳米二氧化硅的方法，该方法将Si02原料在450°C?1000°C下处理，研磨成粉，酸处 理，然后用等离子体氢热还原，制得高纯度纳米Si02。该方法的缺点是Si02原料的处理温 度太高，对生产设备要求较高，同时用等离子体氢热还原的设备太昂贵，处理过程工艺比较 复杂，生产成本太高，实际应用不现实。中国专利CN102951648A公开了一种纳米二氧化 硅的制备方法，该方法用正硅酸乙酯水解制得二氧化硅晶种悬浮液，再通过调节酸值、老 化、焙烧等工艺制得纳米二氧化硅。该方法的缺点是反应时间太长，其中用丙氨酸水解正 硅酸乙酯的时间是24h，陈化18h，再加上焙烧3?5h和调节过程的时间，实际的产品生产 时间在48h，即两天时间，一个周期2天时间，生产周期太长，实际应用不现实。中国专利 CN103588210A公开了 一种纳米二氧化硅的制备方法，该方法将溶液A(混合溶液）加入 撞击流反应器中，用溶液B调节PH值到4?10后抽滤，滤饼用洗涤液C洗涤、干燥、煅烧得 到纳米二氧化硅。该方法的缺点是溶液A、B、C分别为混合溶液，且每种混合溶液的种类在 3?4种，每种溶液都需配置水或醇类进行配制，加起来反应物达10多种，同时比例也比较 复杂，工艺繁琐，而撞击流反应器的价格又昂贵，洗涤溶剂C造成的废水，以及有机溶剂废 物较多，造成环境污染。中国专利CN102633267A公开了一种纳米二氧化硅的制备方法， 该方法用可溶性硅酸盐Mn20 ?nSi02和碳酸氢盐MHC03为原料，沉淀出水合Si02，经过滤分 去滤液，滤饼再经洗涤、用有机溶剂置换、干燥、粉碎得到纳米二氧化硅产品。该方法的缺点 为，相对于其专利中所列的沉淀法对比污染较小，但是其过滤过程，滤饼洗涤过程，以及有 机溶剂置换过程等依然产生了比较多的有机废溶剂，以及废水，同时处理也是较严重的问 题，相对于本专利技术的制备方法环境污染依然较大。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供， 该方法反应温度温和，周期短，煅烧温度低，同时工艺设备简单，原材料易得，生产过程排放 极少，所得非晶态纳米二氧化硅微粉纯度高，粒度均匀，易分散。 本专利技术是通过下述技术方案来实现的。 -种非晶态纳米二氧化硅微粉，该微粉包括下述质量比的原料： 四甲基氢氧化铵与硅烷的反应物 1份； 乙烯基倍半硅氧烷 30?50份； 乙醇 5?10份； 水 5?15份; 四甲基氢氧化铵 0 1?1份。 进一步地，所述硅烷为满足通式[(CH3)2SiO]n的八甲基环四硅氧烷、二甲基环硅氧 烷混合物DMC、十甲基环五硅氧烷D5、十二甲基环六硅氧烷D6、十四甲基环七硅氧烷D7。 进一步地，所述二甲基环硅氧烷混合物DMC是六甲基环三硅氧烷，八甲基环四硅 氧烷，十甲基环五硅氧烷和十二甲基环六硅氧烷的混合物。 进一步地，所述四甲基氢氧化铵与硅烷的反应物为四甲基氢氧化铵配制成25%的 水溶液与硅烷按照质量比为〇. 1?1:100的比例混合反应而成。 进一步地，所述乙烯基倍半硅氧烷为满足通式C2H3Si(0R) 3的乙烯基三甲氧基硅 烧、乙稀基二乙氧基娃烧或乙稀基二异丙氧基娃烧，其中R为烧基，为甲烧或乙烧。 相应地，本专利技术还给出了一种非晶态纳米二氧化硅微粉的制备方法，包括下述步 骤： 1)将配制好的四甲基氢氧化铵水溶液与硅烷按照质量比为0. 1?1:100的比例混 合，然后快速升温至80°c?90°C，保温反应1?1. 5h，得到反应半成品； 2)在步骤1)的半成品中滴加30?50份的乙烯基倍半硅氧烷，反应2?5h，然后 加入5?10份50%的乙醇水溶液，同时再滴加0. 1?1份的四甲基氢氧化铵水溶液和5? 15份的蒸馏水，反应lh，再将温度升到130度开始减压蒸馏，溶液即变成凝胶； 3)将湿凝胶常温晾晒lh，即得干燥的干凝胶，简单研磨即成细粉状； 4)将干凝胶在300?500°C煅烧1?2h，即得白色非晶态纳米二氧化硅微粉。 进一步地，所述步骤2)中，减压蒸馈压力为-700mm萊柱，减压时间10?40min。 进一步地，所述白色非晶态纳米二氧化娃微粉，其颗粒大小为70?200nm。 与现有技术相比，本专利技术具有以下优越的技术效果： 1)本专利技术提供的非晶态纳米二氧化硅微粉的制备方法，应用[(CH3)2SiO]n系列产 品和C2H3Si(0R) 3系列产品进行溶胶-凝胶反应，由于用环硅烷和乙烯基倍半硅烷水解反 应，使环硅烷中硅氧含量高得到体现，同时再用乙烯基倍半硅烷水解引发环硅烷水解成凝 胶，硅氧含量高，反应温度低，反应条件温和，在水浴或油浴中都可实现；本专利技术中很少有废 弃物产生； 2)产物在130°C减压蒸馏，不仅将剩余的临时催化剂四甲基氢氧化铵裂解成氨和 甲醇，并且通过抽滤将所有甲醇抽出再利用,废物排除少； 3)后期煅烧的温度为相对于现有技术中的600?700°C降低200?300°C，大量节 约了能量； 4)反应时间短，只有约7h，而相关的工艺流程有的长达24h，工艺效率明显提高； 5)本专利技术中产品纯度在98%以上，同时在900°C以前非常稳定，所得凝胶在低温 煅烧后获得的非晶态球状纳米二氧化硅微粉纯度高，且粉体整体呈团聚状。 6)以硅烷同系物与C2H3Si(0R)3乙烯基倍半硅烷同系物反应获得 的球状非晶态纳米二氧化硅微粉粒径均匀，分散性优越，工业应用范围扩大，应用于涂料中 可以很容易制备成纳米清漆或纳米浆。 【附图说明】 图1(a)和图1 (b)分别是微粉的TEM照片。 图2是微粉TEM电子衍射结果。 图3 (a)和图3 (b)分别是微粉热重TGA的分析结果。 【具体实施方式】 以下所述的是本专利技术的优选实施方式，本专利技术所保护的不限于以下优选实施方 式，所述的实施案例是对本专利技术的解释而不是限定。同时指出，对于本领域的技术人员来说 在此专利技术创造构思的基础上，做出的若干变形和改进，都属于本专利技术的保护范围。 实施例1 将四甲基氢氧化铵配制成25%的水溶液（重量浓度），然后按照八甲基环四硅氧 烷：四甲基氢氧化铵=100:0. 1的重量比混合，然后快速升温到90°C，保温反应lh;然后滴 加30份的乙烯基三甲氧基硅烷，反应2. 5h，然后再加入5份50%的乙醇水溶液，再补添加 〇. 1份的四甲基氢氧化铵水溶液，再加入5份的蒸馏水反应lh开始减压蒸馏，同时将温度升 至IJ130°C，压力为-700mmHg，减压蒸馏lOmin，溶液即变成凝胶； 将湿凝胶常温晾晒lh，即得干燥的干凝胶，简单研磨即成细粉状；将干凝胶在 350°本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非晶态纳米二氧化硅微粉，其特征在于，该微粉包括下述质量比的原料：
【技术特征摘要】
1. 一种非晶态纳米二氧化硅微粉，其特征在于，该微粉包括下述质量比的原料：2. 如权利要求1所述的非晶态纳米二氧化硅微粉，其特征在于，所述硅烷为满足通 式[(CH3)2SiO]n的八甲基环四硅氧烷、二甲基环硅氧烷混合物DMC、十甲基环五硅氧烷D5、 十二甲基环六硅氧烷D6或十四甲基环七硅氧烷D7。3. 如权利要求2所述的非晶态纳米二氧化硅微粉，其特征在于，所述二甲基环硅氧烷 混合物DMC是六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷和十二甲基环六 硅氧烷的混合物。4. 如权利要求1所述的非晶态纳米二氧化硅微粉，其特征在于，所述四甲基氢氧化铵 与硅烷的反应物为四甲基氢氧化铵配制成25 %的水溶液与硅烷按照质量比为0. 1?1:100 的比例混合反应而成。5. 如权利要求1所述的非晶态纳米二氧化硅微粉，其特征在于，所述乙烯基倍半硅氧 烧为满足通式C2H3Si (OR) 3的乙稀基二甲氧基娃烧、乙稀基二乙氧基娃烧或乙稀基二异丙氧 基娃烧，其中R为烧基，为甲烧、乙烧。6. -种非晶态纳米...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈杰，刘宪文，张林，来信，
申请(专利权)人：陕西宝塔山油漆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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