一種蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，涉及一種二氧化硅，具體來(lái)說(shuō)是一種蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二氧化硅具有良好的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性，一直以來(lái)都是科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。它歷來(lái)是一種重要的無(wú)機(jī)化工原料，硅酸鹽玻璃在科學(xué)和工業(yè)技術(shù)中一直扮演著極其重要的角色；另一方面，作為填充增強(qiáng)改性劑，廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、纖維行業(yè)中。1956年，Kolbe通過(guò)硅醇鹽水解、聚合，在短鏈醇溶劑中，首次合成了無(wú)孔、單分散二氧化硅顆粒后，到目前，二氧化硅材料已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。
[0003]而空心球結(jié)構(gòu)的材料由于其潛在的微表面積，孔隙容積，導(dǎo)熱系數(shù)，光折射率等性能吸引了人們的廣泛關(guān)注。其中，二氧化硅因?yàn)槠洫?dú)特的特性，如:密度低而機(jī)械強(qiáng)度高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性很強(qiáng)等特點(diǎn)，可應(yīng)用于藥物和生物分子的釋放，光催化，儲(chǔ)能，傳感控制釋放等。目前常見(jiàn)的二氧化硅空心材料結(jié)構(gòu)多為球形，表面均為羥基，后期必須采用有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑對(duì)二氧化硅空心材料表面再次進(jìn)行功能化(俞書(shū)宏，萬(wàn)勇，一種二氧化硅空心球的制備方法，CN1931718A ;鄭南峰，方曉亮，陳誠(chéng)，李悅，一種有序介孔二氧化硅的制備方法，CN102153094A)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅及其制備方法，所述的這種蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅及其制備方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中二氧化硅空心材料表面帶羥基、應(yīng)用范圍有限的技術(shù)問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明提供了一種蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，其原料組成及含量如下:
有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑0.1-0.5份，
去尚子水50-100份，
正硅酸乙酯0.5-1.0份。
[0006]進(jìn)一步的，所述的有機(jī)娃燒偶聯(lián)劑為乙稀基二甲氧基娃燒、苯基二甲氧基娃燒、或者(3-巰基丙基)三甲氧基硅烷。
[0007]本發(fā)明還提供了上述的一種蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅的制備方法，包括如下步驟:
1)按照質(zhì)量份數(shù)稱取有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑、去離子水和正硅酸乙酯；
2)將有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑加入到去離子水中，在300-400r/min下常溫?cái)嚢?0_40min，升溫至 50-60 °C，水解 0.5 ?3h;
3)將正硅酸乙酯加入步驟2)的水溶液中，并同時(shí)加入氨水調(diào)節(jié)pH為9-12，繼續(xù)控制攪拌轉(zhuǎn)速為300-400r/min，攪拌反應(yīng)3_7h，即得蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅。
[0008]具體的，所述的氨水的質(zhì)量百分比濃度為25%。
[0009]本發(fā)明采用溶膠-凝膠法，通過(guò)有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑和正硅酸乙酯的水解縮合反應(yīng)制備了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的蠕蟲(chóng)狀二氧化硅空心材料，有效提高了二氧化硅空心球的比表面積；并且可對(duì)蠕蟲(chóng)狀二氧化硅空心材料功能化，該空心材料含有可被有效利用的功能化基團(tuán)，如乙烯基、苯基、巰基，在很大程度上擴(kuò)大了該空心材料的應(yīng)用領(lǐng)域，具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
[0010]本發(fā)明和已有技術(shù)相比，其技術(shù)進(jìn)步是顯著的。本發(fā)明通過(guò)溶膠-凝膠法使有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑先預(yù)水解，隨后加入正硅酸乙酯和濃氨水在堿性條件下反應(yīng)，得到蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅。該蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅的制備工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，反應(yīng)條件溫和，并且可實(shí)現(xiàn)對(duì)該空心二氧化硅一步的功能化，具有良好的應(yīng)用前景。
[0011]
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是通過(guò)本發(fā)明的方法獲得的蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅的透射電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述，但并不限制本發(fā)明。
[0014]實(shí)施例1
一種蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，其原料組成及含量如下:
(3-巰基丙基)三甲氧基硅烷0.1份，
去離子水50份，
正硅酸乙酯0.5份。
[0015]上述的一種蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅的制備方法如下:
將0.1份(3-巰基丙基)三甲氧基硅烷加入到50份去離子水中，在300r/min下常溫?cái)嚢?0min，升溫至50°C，水解lh ;隨后將0.5份正娃酸乙酯加入其中，并同時(shí)加入10ul質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%的氨水調(diào)節(jié)pH為9，繼續(xù)控制攪拌轉(zhuǎn)速為300r/min，攪拌反應(yīng)3h，即得蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅。
[0016]所制得的樣品通過(guò)日利公司的H-800型透射電子顯微鏡測(cè)試，該空心材料80%呈蠕蟲(chóng)狀空心結(jié)構(gòu)。
[0017]
實(shí)施例2
一種蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，其原料組成及含量如下:
乙烯基三甲基硅烷0.2份去離子水50份正硅酸乙酯1份
上述的一種蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅的制備方法如下:
將0.2份乙烯基三甲基硅烷加入到50份去離子水中，在400r/min下常溫?cái)嚢?0min，升溫至60°C，水解30min ;隨后將1份正硅酸乙酯加入其中，并同時(shí)加入20ul質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%的氨水調(diào)節(jié)pH為10，繼續(xù)控制攪拌轉(zhuǎn)速為400r/min，攪拌反應(yīng)7h,即得婦蟲(chóng)狀空心二氧化娃。
[0018]所制得的樣品通過(guò)日利公司的H-800型透射電子顯微鏡測(cè)試，該空心材料均成空心蠕蟲(chóng)狀，如圖1所示。
[0019]實(shí)施例3
一種蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，其原料組成及含量如下:
乙烯基三甲基硅烷0.3份去離子水80份正硅酸乙酯0.8份
上述的一種蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅的制備方法如下:
將0.3份乙烯基三甲基硅烷加入到80份去離子水中，在400r/min下常溫?cái)嚢鑜h，升溫至50°C，水解2h ;隨后將0.8份正硅酸乙酯加入其中，并同時(shí)加入30ul質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%的氨水調(diào)節(jié)pH為11，繼續(xù)控制攪拌轉(zhuǎn)速為400r/min，攪拌反應(yīng)5h,即得婦蟲(chóng)狀空心二氧化娃。
[0020]所制得樣品通過(guò)日利公司的H-800型透射電子顯微鏡測(cè)試，該空心材料70%為蠕蟲(chóng)狀空心結(jié)構(gòu)。
[0021]實(shí)施例4
一種蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，其原料組成及含量如下:
苯基三甲氧基硅烷0.4份去離子水100份正硅酸乙酯1.0份
上述的一種蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅的制備方法如下:
將0.4份苯基三甲氧基硅烷加入到100份去離子水中，在400r/min下常溫?cái)嚢鑜h，升溫至60°C，水解3h ;隨后將1份正硅酸乙酯加入其中，并同時(shí)加入40ul質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%的氨水調(diào)節(jié)pH為12，繼續(xù)控制攪拌轉(zhuǎn)速為400r/min，攪拌反應(yīng)6h,即得婦蟲(chóng)狀空心二氧化娃。
[0022]所制得樣品通過(guò)日利公司的H-800型透射電子顯微鏡測(cè)試，該空心材料均為蠕蟲(chóng)狀空心結(jié)構(gòu)。
[0023]實(shí)施例5
取50ml濃度為5g/L的兔耳草醛乙醇溶液置于錐形瓶中，加入實(shí)施例2中的蠕蟲(chóng)狀空心二氧化娃0.lg，在室溫下與恒溫振蕩器中震蕩24h，以10000r/min離心lOmin，取上清液采用UV2100紫外分光光度計(jì)測(cè)試吸光度。
[0024]另取50ml乙醇溶液，加入實(shí)施例2中的蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅0.lg,在室溫下與恒溫振蕩器中震蕩24h，以10000r/min離心lOmin，取上清液作為空白參照。
[0025]上述負(fù)載結(jié)果顯示，該蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅對(duì)兔耳草醛的負(fù)載率為39.98%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅，其特征在于按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，其原料組成及含量如下: 有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑0.1-0.5份， 去尚子水50-100份， 正硅酸乙酯0.5-1.0份。2.如權(quán)利要求1一種蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅，其特征在于:所述的有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑為乙稀基二甲氧基娃燒、苯基二甲氧基娃燒、或者(3-疏基丙基)二甲氧基娃燒。3.權(quán)利要求1所述的一種蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 1)按照質(zhì)量份數(shù)稱取有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑、去離子水和正硅酸乙酯； 2)將有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑加入到去離子水中，在300-400r/min下常溫?cái)嚢?0_40min，升溫至 50-60 °C，水解 0.5 ?3h; 3)將正硅酸乙酯加入步驟2)的水溶液中，并同時(shí)加入氨水調(diào)節(jié)pH為9-12，繼續(xù)控制攪拌轉(zhuǎn)速為300-400r/min，攪拌反應(yīng)3_7h，即得蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅的制備方法，其特征在于:所述的氨水的質(zhì)量百分比濃度為25%。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，由0.1-0.5份有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑、50-100份去離子水、0.5-1.0份正硅酸乙酯組成。本發(fā)明還提供了上述蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅的制備方法，通過(guò)溶膠-凝膠法使有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑先預(yù)水解，隨后加入正硅酸乙酯和濃氨水在堿性條件下反應(yīng)，得到蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅。本發(fā)明蠕蟲(chóng)狀空心二氧化硅的制備工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，反應(yīng)條件溫和，并且可實(shí)現(xiàn)對(duì)該空心二氧化硅一步的功能化，具有良好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】C01B33/18
【公開(kāi)號(hào)】CN105236428
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510559042
【發(fā)明人】胡靜, 鄧維鈞, 劉麗琴
【申請(qǐng)人】上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
【公開(kāi)日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年9月6日