[發明專利]一種醇分散硅溶膠的制備方法

有效

• 申請號: 201310070116.8
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103101916A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 李春生;李春光;林棟
• 申請（專利權）人: 山東百特新材料有限公司
• 主分類號: C01B33/145
• 分類號: C01B33/145
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

技術領域????

本發明涉及硅溶膠技術領域，特別涉及一種醇分散硅溶膠的制備方法。

背景技術???

硅溶膠是粒徑在1-100納米范圍的納米二氧化硅顆粒在水或其他有機溶劑中的分散液，廣泛應用于精密鑄造、耐火材料、涂料、催化劑載體、精密拋光等領域。硅溶膠根據其分散介質的不同可分為水性硅溶膠和有機溶劑型硅溶膠，其中以低沸點醇（甲醇、乙醇、異丙醇等）為分散劑的硅溶膠可應用于耐高溫涂料、耐劃傷涂料、航空航天器涂料等特種涂料。

目前國內的硅溶膠生產企業很多，但是大多數企業只能生產水性硅溶膠，目前還沒有采用超濾濃縮和硅烷水解工藝相結合生產醇分散硅溶膠的專利和論文等相關技術報道。

水性硅溶膠生產技術主要有離子交換法和硅粉水解法。

離子交換法生產硅溶膠主要是采用硅酸鈉為原料，先將硅酸鈉配制成5-10%的水溶液，然后通過陽離子交換樹脂進行離子交換，除去鈉離子而得到稀的硅酸水溶液，然后將3-6%的稀硅酸溶液滴加到反應釜中，通過控制體系的pH值，使硅酸逐漸在堿性條件下聚合成二氧化硅粒子，然后經過濃縮，得到硅溶膠成品。這種生產技術由于成本低而被很多企業采用，但是有兩個缺點：（一）離子交換樹脂的再生要產生大量的廢水，后期的濃縮過程也要產生大量的廢水，會造成比較嚴重的環境污染。（二）生產周期比較長，整個生產周期需要幾十個小時，生產效率低。

單質硅水解法的生產工藝比較簡單，在反應釜中加入水，加入堿性催化劑，升溫至合適溫度后，加入單質硅粉，使硅粉在堿催化下進行水解，生成硅酸并聚合成二氧化硅粒子，最后過濾就得到合適濃度的硅溶膠，整個生產周期不到10小時，而且沒有廢水產生，過濾產生的少量廢渣可以作為耐火材料的原料，因而沒有環境污染問題。

目前國內大多數企業生產的硅溶膠是以上述工藝生產的以水為分散劑的硅溶膠，市場上幾乎沒有批量生產的以低沸點醇為分散劑的硅溶膠。

發明內容???

為了解決以上現有技術中沒有批量生產的以低沸點醇為分散劑的硅溶膠的問題，本發明提供了一種超濾濃縮與硅烷水解相結合的生產工藝，制備以低沸點醇為分散劑的硅溶膠。本專利所要解決的技術問題是先采用超濾膜濃縮工藝脫除水性硅溶膠中的大部分水分，置換成低沸點醇，然后加入適量的硅烷進行水解反應，將硅溶膠中剩余的少量水分消耗掉，從而制備出以低沸點醇為分散劑的硅溶膠。

本發明是通過以下措施實現的：

一種醇分散硅溶膠的制備方法，向處理成酸性的水性硅溶膠中加入醇，采用超濾濃縮工藝進行濃縮至水性硅溶膠固含，然后調節pH為4-5，升溫至40-50℃，在3-4小時內加入正硅酸甲酯、正硅酸乙酯或正硅酸異丙酯，然后在0.5-3小時內加入甲基三甲氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷進行水解反應。

所述的制備方法，加入的醇與水性硅溶膠的質量比為3-4:5。

所述的制備方法，正硅酸甲酯、正硅酸乙酯或正硅酸異丙酯與體系中水的摩爾比為1:2-4，甲基三甲氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷與體系中水的摩爾比為1:8-25。

所述的制備方法，重復加入醇、超濾濃縮工藝濃縮步驟若干次。

所述的制備方法，重復加入醇、超濾濃縮工藝濃縮步驟3次。

所述的制備方法，醇分散硅溶膠中的醇為甲醇、乙醇或異丙醇。

所述的制備方法，所述超濾濃縮工藝中使用的膜為聚砜膜、聚酰胺膜或纖維素膜。

所述的制備方法，所述水性硅溶膠中二氧化硅含量為20-40%、粒徑為10-120nm。

所述的制備方法，得到的醇分散硅溶膠二氧化硅含量為20-40%，水分含量小于1%，穩定期不小于6個月。

所述的制備方法，使用強酸性陽離子交換樹脂將普通堿性硅溶膠處理成酸性的水性硅溶膠。

本發明的有益效果：

1.?超濾濃縮與硅烷水解相結合，先通過超濾濃縮工藝脫除水性硅溶膠中的大部分水分，同時置換成低級醇，然后再加入適量硅烷進行水解，將硅溶膠中剩余的少量水分消耗掉，從而獲得水含量很低的以低沸點醇為分散劑的硅溶膠；

2.?所得產品二氧化硅含量高（20-40%左右）、水分含量很低（小于1%）、穩定期長（大于6個月）；

3.?以普通硅溶膠為主要原料，成本低；

4.?超濾膜工藝和常壓水解反應，生產工藝簡單。

具體實施方式

為了更好的理解本發明，下面結合具體實施例來進一步說明。

實施例1