[發明專利]一種納米SiO2的改性方法

有效

• 申請號: 201410468265.4
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN104177867A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 趙強;張千峰;王猛;辛志峰
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C09C1/28
• 分類號: C09C1/28;C09C3/06;C09C3/08
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域：

本發明屬于納米材料改性技術領域，具體涉及采用有機烯烴對納米SiO₂進行表面化學改性的方法。

背景技術：

納米SiO₂作為一種無定形的白色粉末，是目前世界上大規模工業化生產產量最高的一種納米粉體材料，具有非常特殊的流變性能、光學性能以及光催化特性，同樣也可作為重要的無機增韌增強功能性填料。因此，納米SiO₂廣泛應用在藥物載體、顏料、化妝品等領域。但納米SiO₂表面能高，易團聚而不能與有機物充分混合，且表面存在不飽和的殘鍵及不同鍵合狀態的羥基，表面表現為親水疏油性能，難以均勻地分散在有機介質中，影響材料的填充效果，因此，必須對納米SiO₂進行表面化學改性，以解決納米SiO₂的分散性和與有機介質相容性的問題。

對納米SiO₂化學改性的原理是通過添加改性劑，使其與納米SiO₂表面的羥基發生化學作用，降低SiO₂表面的羥基數，減少團聚，使納米粒子分散均勻。目前，常用的化學改性劑有醇、有機硅化合物以及硅烷偶聯劑等。《華東理工大學學報》(2001，27(6))發表的論文“六甲基二硅胺對氣相法白炭黑的表面改性”中提出了一種用六甲基二硅胺烷對納米SiO₂進行表面包覆改性的方法，經表面處理后SiO₂的pH值和含碳量增加，表面羥基數明顯減少，團聚現象明顯改善。《化工新型材料》(2007，35(11))發表的“納米SiO₂表面改性研究”論文公布了一種通過KH-560對納米SiO₂表面改性的方法，以乙醇作為分散介質，利用KH-560與納米SiO₂表面的羥基反應，在其表面接上環氧基，得到的基團在一定條件下開環生成鄰羥基，從而改善SiO₂的分散效果。中國專利CN101338082A公開了一種二氧化硅的表面改性方法，具體是將二氧化硅溶膠、表面活性劑、含有環氧基基團的硅烷偶聯劑以及去離子水混合后，在不同的pH值條件下攪拌一段時間，即可得改性的二氧化硅溶膠，粒徑在幾十到幾百納米之間。如上所述，雖然納米SiO₂的表面改性方法眾多，但改性后的納米SiO₂大多只可在水相中分散，且難以達到理想效果，分散后的穩定性不好。

發明內容：

本發明的目的就是為了克服現有納米SiO₂改性方法的不足，提供一種可在油相中分散均勻的納米SiO₂的改性方法。納米SiO₂通過本發明方法改性后，不僅能夠在有機相介質中均勻分散，且分散后具有良好穩定性。

本發明所提供的一種納米SiO₂的改性方法具體步驟如下：

(1)HF氣體的制備：

將氟化鈣粉置于反應器中，密封狀態下抽真空，再將98wt％的濃硫酸加入到反應器中，攪拌并加熱到48～52℃進行反應制得HF氣體，反應時間為5～6h，所述氟化鈣與98wt％的濃硫酸的質量比是：1:(1.1～1.2)。

(2)HF氣體與納米SiO₂反應：

將納米SiO₂置于另一反應器中，向該反應器中加入無水乙醇作為分散劑，密閉狀態下抽真空，并通氮氣保護；將步驟(1)制得的HF氣體通過導管導入到分散有納米SiO₂的無水乙醇中，攪拌并加熱到67～73℃進行反應，反應時間為5～6h，并且進行尾氣回收，所述納米SiO₂與無水乙醇的質量比是：1：(55～65)，優選；所述1:60，納米SiO₂與HF氣體的質量比是：1：(4.5～5.5)。

(3)HF處理后的納米SiO₂與有機烯烴反應：

向步驟(2)反應后的反應物中緩慢加入有機烯烴，繼續通氮氣保護，并升溫至105～115℃，回流冷凝7～8h，在攪拌下繼續反應得到改性后的納米SiO₂；所述納米SiO2與有機烯烴的質量比是：1:(60～80)。

(4)改性樣品的后處理：

將步驟(3)改性后的納米SiO₂進行離心分離，并用正己烷洗滌3～5次，最后在真空干燥箱中烘干制得目標產品：改性納米SiO₂。