[發明專利]一種納米二氧化硅的輻射制備方法

有效

• 申請號: 202010731126.1
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111847464B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 劉小玲;朱曉明;余積;許云書;王軍濤;謝聰;曹余良;李澤宇;夏艷
• 申請（專利權）人: 湖北科技學院
• 主分類號: C01B33/18
• 分類號: C01B33/18;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 咸寧鴻信專利代理事務所(普通合伙) 42249
• 代理人: 汪彩彩

本發明提供了一種納米二氧化硅的輻射制備方法，屬于輻射加工技術領域。利用高能射線引發可溶性梯形聚硅氧烷分子的輻射化學反應，并快速形成聚硅氧烷凝膠，凝膠經干燥和煅燒后，得到納米二氧化硅。本發明操作性強，工序控制簡單，重現性好，易于規?；a；能耗低、無需交聯劑和引發劑、無殘留物，是一種納米二氧化硅的清潔制備方法。

技術領域

本發明屬于輻射加工技術領域，涉及一種納米二氧化硅的輻射制備方法。

背景技術

納米二氧化硅在光電子、國防、醫藥、復合材料、催化等領域都有著廣泛的應用。納米二氧化硅應用于塑料中，可以提高塑料薄膜的透明度、韌性、強度和防水性；應用于纖維中，所制造的布料不僅具有防紫外線、防靜電等功能，還具有除臭殺菌的作用；應用于生物技術領域中，則可以制造出納米生物傳感器、納米藥物載體、納米抗菌材料、納米生物相容性人工器官以及微型智能化醫療器械。因此，制備出純度高、性能好、粗度均勻的納米二氧化硅具有重要意義。

納米二氧化硅的制備方法有很多種，依據反應是否在溶液中發生，分為干法和濕法。干法主要有氣相法和電弧法，濕法主要有溶膠-凝膠法、沉淀法、水熱法及微乳液法等。其中，溶膠凝膠法利用高活性的前驅體作為原料，在含水的溶液中進行水解，生成硅溶膠，隨后硅溶膠顆粒間進一步發生縮合作用，生成凝膠，經干燥、煅燒后獲得納米二氧化硅。

溶膠-凝膠法具有以下顯著優點：(1)產品組成均勻，由于溶膠-凝膠法中所用的原料首先被分散到溶劑中而形成低黏度的溶液，在形成凝膠時，反應物之間在分子水平上被均勻混合；(2)合成溫度較低；(3)環境友好。

但是溶膠-凝膠法也存在一些不足：(1)原料價格比較昂貴；(2)影響納米二氧化硅尺寸的因素多，產品特性難以控制；(3)通常整個溶膠-凝膠過程所需時間較長，常需要幾天或幾周。

為克服溶膠-凝膠法的缺點，本發明以線型可溶性梯形聚硅氧烷為前驅體，采用輻照加工技術快速實現線型梯形聚硅氧烷的交聯固化，形成具有規整固相三維網絡結構的聚硅氧烷凝膠，所得聚硅氧烷凝膠經冷凍干燥、洗滌、煅燒后，熱解為納米二氧化硅。

發明內容

本發明的目的是針對現有的技術存在的上述問題，提供一種納米二氧化硅的輻射制備方法，本發明所要解決的技術問題是克服現有手段原料價格比較昂貴、產品特性難以控制、凝膠形成時間較長的技術缺陷。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種納米二氧化硅的輻射制備方法，其特征在于，用高能射線照射含梯形聚硅氧烷的溶液，形成聚硅氧烷凝膠；所述聚硅氧烷凝膠經冷凍干燥后、洗滌、煅燒，熱解為納米二氧化硅。

本發明中，所述的線型可溶性梯形聚硅氧烷高分子能夠在高能射線輻射下發生化學反應，形成三維交聯網絡。可采用本領域中使用的各種具有線型雙主鏈結構或多重主鏈結構的梯形聚硅氧烷，具有以下式(Ⅰ)或式(Ⅱ)或式(Ⅲ)的結構：

式(Ⅰ)中：R與Z為氫原子、酯基、烷基、取代烷基、烯基、取代烯基、炔基、取代炔基、芳基、取代芳基、羧基、取代羧基中的一種或幾種。n為正整數，n＝10～500000。

式(Ⅱ)中：R與Z為氫原子、酯基、烷基、取代烷基、烯基、取代烯基、炔基、取代炔基、芳基、取代芳基、羧基、取代羧基中的一種或幾種；R’為含有酯基、烷基、取代烷基、烯基、取代烯基、炔基、取代炔基、芳基、取代芳基、羧基、取代羧基中的一種或幾種有機基團。n為正整數，n＝10～500000。

式(Ⅲ)中：R、R’與Z為氫原子、酯基、烷基、取代烷基、烯基、取代烯基、炔基、取代炔基、芳基、取代芳基、羧基、取代羧基中的一種或幾種。n和m為正整數，n＝10～500000，m＝1～5。