[發明專利]一種以烷氧基硅烷的混合物所制備的硅氣凝膠

有效

• 申請號: 201310344363.2
• 申請日: 2013-08-08
• 公開（公告）號: CN104338512B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 史東方;蔣龍;姚虎
• 申請（專利權）人: 鎮江新元素醫藥科技有限公司
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;B01J13/00
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技術領域

本發明涉及一種以烷氧基硅烷的混合物所制備的硅氣凝膠，及其制備步驟。特別涉及硅氣凝膠在空氣凈化、污水處理、化工提純、海水純化、溶劑回收等領域的應用。

背景技術

氣凝膠是一種結構可控的納米多孔輕質材料，其孔隙率可高達80～99.8%，比表面積為800～1000m²/g，密度可低至0.002g/cm³，典型孔洞尺寸為1～100nm（Journal of Sol-Gel Science and Technology，38（1）：55-61）。從1975年至今，僅被SCI收錄的文獻就有1000多篇，而美國第250期《科學》雜志更是將其列為20世紀90年代世界十大熱門科學技術之一（宇航材料工藝，2009，1：3-34）。氣凝膠在材料制備和性能基礎及應用方面，已經取得了引人矚目的成就。目前，氣凝膠因其獨特的結構和性質已被廣泛應用于聲阻抗耦合材料、催化劑及載體、高效隔熱材料、制備高效可充電電池以及激光變靶材料等諸多領域。

氣凝膠因為具有較大的比表面積，作為一種重要的過濾、吸附材料應用于環保、空氣凈化等許多領域。顆粒狀活性炭、活性炭纖維、硅膠是目前應用較廣的吸附材料，但這些材料都有其不利因素。比如，活性炭纖維價格昂貴，強度較差。這類活性炭材料具有一定的水吸附特性，對于處理含有水汽的廢氣和在潮濕環境中應用是不利的。還有，由于活性炭本身可燃，在大量可燃溶劑的吸附和再生場合，容易產生集熱效應，存在安全隱患，需相應的輔助安全設施，提高了運行成本。常見的硅膠的比表面積一般不到400m²/g，其孔隙率也僅為30～60%左右，故其吸附率一般，且表面親水，遇潮仍會降低其吸附效率。

硅氣凝膠具有極大的比表面積、孔隙率，相比傳統的活性炭材料，硅氣凝膠的吸附性要強得多，其吸附容量比等量的粒狀活性炭高出兩個數量級，可以吸附空氣中的絕大多數有害氣體。硅氣凝膠也能用于城市的廢水處理與汽車尾氣的吸收（Journal of Non-Crystalline Solids，2004，350：224-229）。

本發明通過實驗研制了不同配比的原料來改變硅氣凝膠的孔徑、孔隙率、比表面積等性質，從而能對不同性質物質的起到吸收作用。同時本發明的硅氣凝膠是一種疏水親酯的化合物，確保了在潮濕環境下的吸附效率。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種原料低廉、選擇性好、吸脫附性能強的硅氣凝膠。本發明的硅氣凝膠以烷氧基硅烷的混合物為原料制備的硅氣凝膠，通過改變烷氧基硅烷的混合物的不同配比改變產物的性能，達到產物具有不同的孔徑、孔隙率，從而對不同性質的揮發性有機物及細小顆粒物起到良好的吸附選擇性和吸附容量。

為了便于理解本發明的技術方案，首先對本發明所涉及的術語作如下定義：

本發明所述的“表面活性劑”是指非離子表面活性劑、陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑中的任一種，或者兩種以上的混合物，主要是十六烷基三甲基氯化銨、聚乙二醇壬基苯基醚、十六烷基三甲基溴化銨、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、溴化鯨蠟基三甲基銨、氯化鯨蠟基三甲基銨、十二烷基磺酸鈉中的一種或兩種以上的混合物。

本發明所述的“熱裂解性化合物”是指尿素、脲、N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一種或兩種以上的混合物。

本發明所述的“酸性溶液”是指鹽酸、硫酸、醋酸、草酸、檸檬酸、酒石酸、蘋果酸或其混合物的水溶液。

本發明所述的“溶劑”是指甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、乙二醇、丙酮或其混合物。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

本發明的硅氣凝膠的制備原料烷氧基硅烷的混合物必須包含A類烷氧基硅烷和B類烷氧基硅烷。其中：

A類烷氧基硅烷任選自：甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、N-正丙基三甲氧基硅烷、N-正丙基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、γ-巰丙基三甲氧基硅烷、γ-巰丙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷的一種或一種以上混合物；