一种高稳定性二氧化硅溶胶及其制备方法技术

本案涉及一种高稳定性二氧化硅溶胶及其制备方法，是以正硅酸乙酯为前驱体，改性剂为核，无水乙醇为共溶剂，氨水为催化剂，通过溶胶

【技术实现步骤摘要】
一种高稳定性二氧化硅溶胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及纳米硅材料
，具体为一种二氧化硅溶胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]硅溶胶是纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液，是一种胶体溶液。硅溶胶由于自身存在众多优良的性质，例如大比表面积、耐火、耐高温、高稳定性等，被广泛应用于化工、材料、纺织、电子等诸多领域。同时，硅溶胶具有一定的成膜特性，其耐水性和耐热性要优于传统的有机涂料，形成的涂膜致密且较硬。疏水材质涂覆于物体表面可带来自清洁的效果，而纳米二氧化硅溶胶作为疏水材质中主要成膜物质已有较多研究，取得了一定的研究成果。现有技术通常采用硅前驱体如正硅酸乙酯在氨水的催化作用下水解形成SiO2溶胶，为了进一步提高SiO2溶胶粒子的分散性、疏水性，还会加入硅烷偶联剂(KH550、KH560、KH570等)。然而作为疏水材料使用时仍然存在稳定性较差，不能长时间储存，在聚合物乳液中易团聚等问题。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的不足之处，本专利技术提供一种稳定性较高的、可长时间储存的高稳定性二氧化硅溶胶。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种高稳定性二氧化硅溶胶的制备方法，包括如下步骤：
[0006]1)在反应瓶中加入全氟正辛基环氧丙烷与环氧树脂E
‑
03，在CTAB的催化作用下开环反应，得到含氟环氧树脂；之后加入端氨基聚醚直接加热反应制得主链亲水、侧链疏水的改性剂；
[0007]2)以正硅酸乙酯为前驱体，改性剂为核，无水乙醇为共溶剂，氨水为催化剂，通过溶胶
‑
凝胶法制得核壳二氧化硅溶胶，之后加入一定量的无水乙醇和水调节其固含量在4～6wt％；
[0008]3)将硅烷偶联剂溶解在无水乙醇中，逐滴滴加到步骤2)的体系中，密封搅拌4h，静置过夜，即得高稳定性二氧化硅溶胶。
[0009]进一步地，所述全氟正辛基环氧丙烷与环氧树脂E
‑
03的质量比为2～8:98～92。
[0010]进一步地，所述端氨基聚醚为端氨基聚氧乙醚聚氧丙烯醚，分子量600～1000。
[0011]进一步地，所述步骤2)的具体过程为：将一定量的改性剂溶解在60ml无水乙醇中，加入5ml氨水，室温下搅拌混合均匀得到溶液A；将一定量的正硅酸乙酯加入到5ml无水乙醇中，室温下搅拌混合均匀得到溶液B；将溶液B逐滴滴加到持续搅拌的溶液A中，滴加完成后，密封搅拌4h，静置过夜，之后加入一定量的无水乙醇和水调节其固含量在1～2wt％。
[0012]进一步地，所述改性剂与正硅酸乙酯的用量比为0.10～0.14:1。
[0013]进一步地，所述硅烷偶联剂为γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)或γ
‑
甲基丙烯酰氨基丙基三甲氧基硅烷(KH570)；优选为γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷，可进一步提高复合材料
的机械力学性能。
[0014]进一步地，所述硅烷偶联剂的加入量为正硅酸乙酯质量的30～60％。
[0015]本专利技术进一步提供一种上所述的制备方法制得的高稳定性二氧化硅溶胶。
[0016]现有技术中有采用含氟硅烷偶联剂对二氧化硅溶胶进行改性的研究，通过添加含氟硅烷偶联剂可以提高溶胶的疏水性，又由于硅羟基的存在，对多数表面存在羟基的基材具有较好的相容性，但这样形成的二氧化硅溶胶稳定性依然不够理想。含氟硅烷偶联剂是在二氧化硅溶胶形成后添加其中的，随着贮存时间的延长，相容性变差；而其形成的涂层也会在长期受到环境的侵蚀中稳定性越来越差，表面疏水基团逐渐流失，最终导致疏水性的丧失。因此，本案选择将含氟材料作为内核包裹在二氧化硅溶胶中，可有效提高溶胶的稳定性。在材料的选择中，本案以环氧树脂E
‑
03为基体引入含氟疏水侧链后，利用两端的环氧基引入亲水主链，形成的主链亲水、侧链疏水的改性剂可在二氧化硅溶胶制备过程中形成球形内核进而被包覆在二氧化硅内。若直接以疏水性的含氟材料进行包覆，则无法形成均一尺寸的球形颗粒，对溶胶的性能造成不利影响。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本案提供的改性剂用于二氧化硅溶胶制备中可通过简单可行的方法制得核壳型二氧化硅溶胶，溶胶的稳定性高，能长期储存，适合大规模生产；易形成涂层，核壳型的二氧化硅溶胶颗粒较大且尺寸均一，能保障涂层的透明性，且接触角较大能达到158.5
°
，可以给被涂覆物表面覆盖上一层透明的疏水性薄膜，具有自清洁效果，且涂层的耐久性较好。制得的高稳定性二氧化硅溶胶若能作为一种无机涂料与有机高分子聚合物乳液复合有望制备出性能优良的纳米复合涂料。
附图说明
[0018]图1为实施例2的水接触角测试图。
[0019]图2为实施例2制得的成品涂层机械性能测试中水接触角随pH值变化的曲线图。
[0020]图3为实施例1
‑
3以及对比例1
‑
2制得的成品涂层机械性能测试中水接触角随剥离次数的变化图。
具体实施方式
[0021]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0023]实施例1：
[0024]1)在反应瓶中加入全氟正辛基环氧丙烷与环氧树脂E
‑
03在CTAB的催化作用下开环反应，得到含氟环氧树脂；之后加入端氨基聚醚
(分子量为600)，加入乙醇作溶剂，加热至60℃，搅拌3h，之后除去溶剂即得制得主链亲水、侧链疏水的改性剂
[0025]2)将0.25g的改性剂溶解在60ml无水乙醇中，加入5ml氨水，室温下搅拌混合均匀得到溶液A；将1.9ml正硅酸乙酯加入到5ml无水乙醇中，室温下搅拌混合均匀得到溶液B；将溶液B逐滴滴加到持续搅拌的溶液A中，滴加完成后，密封搅拌4h，静置过夜，之后加入一定量的无水乙醇和水调节其固含量在1～2wt％。
[0026]3)将0.8ml KH550溶解在5ml无水乙醇中，逐滴滴加到步骤2)的体系中，密封搅拌4h，静置过夜，即得高稳定性二氧化硅溶胶。
[0027]实施例2：
[0028]将0.25g的改性剂溶解在60ml无水乙醇中，加入5ml氨水，室温下搅拌混合均匀得到溶液A；将2.2ml正硅酸乙酯加入到5ml无水乙醇中，室温下搅拌混合均匀得到溶液B；将溶液B逐滴滴加到持续搅拌的溶液A中，滴加完成后，密封搅拌4h，静置过夜，之后加入一定量的无水乙醇和水调节其固含量在1～2wt％。
[0029]将1.1ml KH550溶解在5ml无水乙醇中，逐滴滴加到步骤2)的体系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高稳定性二氧化硅溶胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在反应瓶中加入全氟正辛基环氧丙烷与环氧树脂E
‑
03，在CTAB的催化作用下开环反应，得到含氟环氧树脂；之后加入端氨基聚醚直接加热反应制得主链亲水、侧链疏水的改性剂；2)以正硅酸乙酯为前驱体，改性剂为核，无水乙醇为共溶剂，氨水为催化剂，通过溶胶
‑
凝胶法制得核壳二氧化硅溶胶，之后加入一定量的无水乙醇和水调节其固含量在4～6wt％；3)将硅烷偶联剂溶解在无水乙醇中，逐滴滴加到步骤2)的体系中，密封搅拌4h，静置过夜，即得高稳定性二氧化硅溶胶。2.如权利要求1所述的高稳定性二氧化硅溶胶的制备方法，其特征在于，所述全氟正辛基环氧丙烷与环氧树脂E
‑
03的质量比为2～8:98～92。3.如权利要求1所述的高稳定性二氧化硅溶胶的制备方法，其特征在于，所述端氨基聚醚为端氨基聚氧乙醚聚氧丙烯醚，重均分子量600～1000。4.如权利要求1所述的高稳定性二氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈华进，
申请(专利权)人：扬州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：