一种宽分布孔隙结构二氧化硅微球的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种宽分布孔隙结构二氧化硅微球制备方法，其步骤为：将气相二氧化硅研磨处理后在低温下干燥成粉体；称取甲醛溶液和尿素，混均；将研磨的气相二氧化硅加入至甲醛和尿素的混合溶液中并搅拌均匀；向尿素、甲醛、气相二氧化硅的混合溶液中加入适量的水，将固含量稀释至5

【技术实现步骤摘要】
一种宽分布孔隙结构二氧化硅微球的制备方法


[0001]本专利技术属于二氧化硅微球制造领域，具体涉及一种带有宽分布孔隙结构二氧化硅微球的制备方法。

技术介绍

[0002]二氧化硅微球由于具有粒径可控、比表面积大、孔隙结构发达；生物相容性、物理稳定性、耐温性好、装载性优良；表面含有大量硅羟基，易被其他官能团修饰等优点，因此在吸附、分离、催化和生物医学领域具有潜在的应用价值。二氧化硅微球含有大孔(＞50nm)结构有利于大分子物质的扩散，而含有介孔(2
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50nm)结构使得微球材料比表面积增大，有利于提高微球材料的分离、吸附、催化等性能。
[0003]如专利技术专利CN102849749A公开报道了一种介孔
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大孔多级有序的单分散微米球及制备方法，但此方法涉及的原材料复杂、制备及后处理过程繁琐，不利于大规模生产；专利技术专利US3782075公开报道了一种多孔微米级二氧化硅微球制备方法，此方法获得的微球只含有大孔，不含有介孔，孔隙分布单一。
[0004]目前，虽然二氧化硅微球的制备方法越来越成熟，但是随着技术的飞速发展，当前许多领域对二氧化硅微球的孔隙结构提出了新的要求，如何简化工艺制备高性能二氧化硅微球以及如何实现对微球孔隙结构的调控是研究者们一直以来的追求。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种宽分布孔隙结构二氧化硅微球的制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现：/>[0007]一种宽分布孔隙结构二氧化硅微球的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)将气相二氧化硅用砂磨机进行研磨，目的是将气相二氧化硅中存在较大的微米级团聚体研磨粉碎成小于1μm的颗粒，将研磨好的气相二氧化硅在低温下重新干燥成粉体；
[0009](2)根据尿素和甲醛的摩尔比，称取适量的甲醛溶液和尿素，混合并搅拌均匀；
[0010](3)根据树脂与气相二氧化硅的质量比，将研磨好的气相二氧化硅，加入至甲醛和尿素的混合溶液中并搅拌均匀；
[0011](4)向尿素、甲醛、气相二氧化硅的混合溶液中加入适量的水，将体系固含量控制在5
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10％范围内，然后再加入无机酸或酸式盐调节体系pH至1
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1.5，室温下静置24h，得到脲醛树脂
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气相二氧化硅复合微球；
[0012](5)将脲醛树脂
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气相二氧化硅复合微球经过滤，再用乙醇和水重复循环洗涤4次，再经烘烤干燥获得脲醛树脂
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气相二氧化硅复合微球粉体；
[0013](6)最后再将脲醛树脂
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气相二氧化硅复合微球粉体在马弗炉中经高温煅烧，得到带有宽分布孔隙结构的二氧化硅微球。
[0014]进一步地，步骤(1)中所述的气相二氧化硅的比表面积100
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400m2/g，砂磨机转速为4000
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10000r/min，研磨时间为30
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120min，研磨后的干燥温度为50
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100℃；
[0015]进一步地，步骤(2)中所述甲醛溶液中含有的甲醛与尿素的摩尔比为1:(1
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1.5)；
[0016]进一步地，步骤(3)中所述树脂与气相二氧化硅的质量比为1:(0.5
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2.5)；
[0017]进一步地，步骤(4)中所述无机酸为硝酸、硫酸、盐酸等；所述酸式盐为氯化铵、硫酸铵等；
[0018]进一步地，步骤(5)中所述脲醛树脂
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气相二氧化硅复合微球烘烤干燥的温度为100
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120℃；
[0019]进一步地，步骤(6)中所述脲醛树脂
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气相二氧化硅复合微球粉体的煅烧温度为500
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600℃。
[0020]本专利技术使用气相二氧化硅为原料，气相二氧化硅多为较大的团聚体结构，形貌呈树枝状分布，如图1所示。本专利技术创新性地利用球磨机对气相二氧化硅进行研磨处理，将体系中较大的微米级团聚体粉碎成小于1μm的颗粒。研磨前后气相二氧化硅的粒度分布如图2所示。气相二氧化硅被粉碎成小颗粒后，当尿素和甲醛在酸催化剂作用下聚合成球时，更多气相二氧化硅会被包裹在其中参与成球，由于气相二氧化硅呈树枝状，二氧化硅颗粒在彼此接触时会相互支撑，造成颗粒间的堆积密度相对较低，结构较为松散，有机相填充于这些松散的结构中，当脲醛树脂
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气相二氧化硅复合微球经煅烧，有机相被彻底分解，便形成了宽分布孔隙结构二氧化硅微球。
[0021]由于采用以上技术方案，本专利技术的有益效果包括：
[0022](1)制备的二氧化硅微球具有宽分布孔隙结构，孔隙分布范围可调控；
[0023](2)原料易得，操作过程简便，适合大规模工业化生产。
附图说明
[0024]图1气相二氧化硅TEM图片。
[0025]图2气相二氧化硅研磨前后的粒径分布对比图片。
[0026]图3实施例1(a)和实施例5(b)获得的二氧化硅微球SEM图片。
[0027]图4实施例1(a)和实施例5(b)获得的二氧化硅微球表面结构SEM图片。
[0028]图5实施例获得的二氧化硅微球孔隙分布图。
具体实施方式
[0029]实施例1
[0030](1)取适量气相二氧化硅加入至砂磨机中进行研磨，控制砂磨机转速为4000rmp，研磨时间120min，然后将研磨好的气相二氧化硅在50℃烘箱中重新干燥成粉体；
[0031](2)按照甲醛与尿素的摩尔比1:1，称取甲醛溶液41.1g，尿素30.4g，将两者混合并搅拌均匀，此时脲醛树脂质量理论值为45.6g；
[0032](3)按照树脂与气相二氧化硅的质量比为1:0.5，称取22.8g研磨好的气相二氧化硅粉体加入上述步骤(2)的混合溶液中并搅拌均匀；
[0033](4)向尿素、甲醛、气相二氧化硅的混合溶液中加入再加入1273.7g去离子水将体系固含量稀释至5％，然后用浓盐酸调节体系pH至1.0，室温静置24h，获得脲醛树脂
‑
气相二
氧化硅复合微球；
[0034](5)将脲醛树脂
‑
气相二氧化硅复合微球经过滤，再用乙醇和水重复循环洗涤4次，再经100℃烘烤干燥获得脲醛树脂
‑
气相二氧化硅复合微球粉体；
[0035](6)最后再将脲醛树脂
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气相二氧化硅复合微球粉体在马弗炉中经500℃高温煅烧，得到带有宽分布孔隙结构二氧化硅微球。微球比表面积130.6m2/g。
[0036]实施例2
[0037](1)取适量气相二氧化硅加入至砂磨机中进行研磨，控制砂磨机转速为6000rmp，研磨时间90min，然后将研磨好的气相二氧化硅在80℃条件下重新干燥成粉体；
[0038]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽分布孔隙结构二氧化硅微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将气相二氧化硅用砂磨机进行研磨，目的是将气相二氧化硅中存在较大的微米级团聚体研磨粉碎成小于1μm的颗粒，将研磨好的气相二氧化硅在低温下重新干燥成粉体；(2)根据尿素和甲醛的摩尔比，称取适量的甲醛溶液和尿素，混合并搅拌均匀；(3)根据树脂与气相二氧化硅的质量比，将研磨好的气相二氧化硅加入至甲醛和尿素的混合溶液中并搅拌均匀；(4)向尿素、甲醛、气相二氧化硅的混合溶液中加入适量的水，将体系固含量稀释至5
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10％范围内，然后再加入无机酸或酸式盐调节体系pH至1
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1.5，室温静置24h，得到脲醛树脂
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气相二氧化硅复合微球；(5)将脲醛树脂
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气相二氧化硅复合微球经过滤，再用乙醇和水重复循环洗涤4次，再经烘烤干燥获得脲醛树脂
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气相二氧化硅复合微球粉体；(6)最后再将脲醛树脂
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气相二氧化硅复合微球粉体在马弗炉中经高温煅烧，得到带有宽分布孔隙结构二氧化硅微球。2.根据权利要求1所述的一种宽分布孔隙结构二氧化硅微球的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的气相二氧化硅的比表面积为100
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【专利技术属性】
技术研发人员：高秀伟，庞祥波，李晓宇，杨绍寒，李帅帅，李春生，李春光，张勇，
申请(专利权)人：山东安特纳米材料有限公司，
类型：发明
国别省市：