一種超疏水改性二氧化硅的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及涂料技術領域，特別是涉及一種超疏水改性二氧化硅的制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著科學技術的不斷進步，人們對生活質量的要求不斷提高，環(huán)保意識也逐漸增 強，使得自清潔功能、防腐功能表面得到迅速發(fā)展。二十世紀九十年代，德國波恩大學植 物學家Barthlott等發(fā)現荷葉表面的蠟狀物和表面的特殊結構，使得荷葉水接觸角達到 160°，其傾角只有2°。此外，污染顆粒物在荷葉表面的粘附力很低，使得水滴容易在表面 滑動，帶走荷葉面上的污染物和灰塵。這種結構使得荷葉具有了非凡的超疏水性能和自清 潔性能。
[0003] 由于超疏水自潔涂料具有防水、防霧、防雪、防污染、抗粘連、抗氧化、防腐蝕等優(yōu) 點，可廣泛應用于農業(yè)、軍工、建筑、交通、紡織、醫(yī)療、防腐及日常生活等領域。
[0004] 作為消光劑的二氧化硅產品，在涂料表面降低光澤度方面所表現出來的環(huán)保性和 消光性能已經獲得了廣大涂料生產企業(yè)的普遍認可，作為疏水涂料的助劑之一，應當使得 ^?氧化娃具備疏水性能，否則將會破壞疏水涂料的疏水性能。
[0005] 現有二氧化硅消光劑的疏水改性處理工藝，一般采用濕法改性的處理方式，即二 氧化硅基材需要先分散在液體里，再進行其他操作，整個過程需要添加大量有機助劑確保 超疏水效果的獲得，同時需要進行長時間的高溫保溫操作，后續(xù)處理工序較多，能耗較大， 導致無法滿足工業(yè)化大生產的連續(xù)性要求，亟待加以進一步改進。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種處理工序少、能耗低可滿足工業(yè)化大生產連 續(xù)性要求的一種超疏水改性二氧化硅的制備方法，且經該方法制得的超疏水改性二氧化硅 粒度均勾、孔結構穩(wěn)定、疏水效果穩(wěn)定。
[0007] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0008] -種超疏水改性二氧化硅的制備方法，包括：
[0009] (1)原料：
[0010] 原料A :二氧化硅基材，干粉狀態(tài)；原料B :疏水改性劑，采用有機硅烷偶聯(lián)劑；原 料C :超疏水改性用助劑，由質量比為1. 5%乙酸水溶液：異丙醇=1~3:4~10的比例混 合而成；
[0011] ⑵制備步驟：
[0012] ①在混合器中加入原料A，保持混合狀態(tài)，將原料C霧化后均勻噴入混合器中，保 持攪拌；②將原料B霧化后，均勻噴入混合器中，保持攪拌；③混料完成后，將物料進行老 化；④老化完成的物料進行超細粉碎，獲得成品。
[0013] 進一步地，所述二氧化硅基材采用沉淀法二氧化硅、凝膠法二氧化硅或表面有機 改性處理的凝膠法二氧化硅。
[0014] 進一步地，所述表面有機改性處理為表面采用過氧化聚乙烯蠟進行改性處理。
[0015] 進一步地，所述有機硅烷偶聯(lián)劑采用甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、丙基 三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、癸基三甲氧基 硅烷、癸基三乙氧基硅烷、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或十八烷基三乙氧基硅烷。
[0016] 進一步地，所述原料B疏水改性劑的添加量占原料A的質量百分比，按照下述計算 式進行：
[0017] γπ = S*N羥基 M二氧化桂 /Na*MB
[0018] 其中，m為疏水改性劑的添加量占原料A的質量百分比；
[0019] S為原料A的比表面積；
[0020] Na為阿伏伽德羅常數
[0021] 1%_為單位質量的二氧化硅基材表面羥基的個數，用氫氧化鈉法滴定獲得；
[0022] 二氧化娃的分子量；
[0023] Mb為原料B的分子量；
[0024] 根據 N15基=CVNa/Sm
[0025] 疏水改性劑添加量占原料A的質量百分比計算式為：
[0026] m = 300V/Mb
[0027] C為滴定過程所使用的NaOH濃度，單位moL/L ;
[0028] 即根據滴定過程消耗的NaOH體積V，單位mL，直接獲得原料B疏水改性劑的添加 質量百分比；
[0029] 所述原料C的使用量為原料B的質量百分比的50~100%。
[0030] 進一步地，所述（2)制備步驟具體為：①在混合器中加入原料A，保持混合狀態(tài)，將 原料C霧化后均勻噴入混合器中，保持攪拌10~60min ;②將原料B霧化后，均勻噴入混合 器中，保持攪拌〇. 5~3h ;③混料完成后，將物料置85~100°C保溫0. 5~10小時，進行老 化；④老化完成的物料進行超細氣流粉碎，控制平均粒徑1~10 μ m，獲得成品。
[0031] 通過采用上述技術方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點：
[0032] 1、本發(fā)明采用干粉狀態(tài)的二氧化硅基材進行疏水改性操作，獲得疏水基材，相比 采用濕法改性的處理方式，物料后續(xù)處理工序少，能耗大幅度降低。
[0033] 2、本發(fā)明使用的原料可選擇面廣泛，可從國內外市場市售產品獲得同等疏水效 果。對于基材的種類，不需要特別的前處理，表面采用過氧化聚乙烯蠟進行改性處理的產品 同樣可以進行超疏水處理。
[0034] 3、采用本發(fā)明改性處理方法，超細粉碎加工后的產品仍然保持超疏水性能，且保 持長期穩(wěn)定有效。
[0035] 4、產品可保持消光性能，滿足亞光涂層需求。
[0036] 5、經過疏水表面處理和超細粉碎加工工藝所制備的超疏水改性二氧化硅可以作 為消光劑，用于疏水涂料中，在農業(yè)、軍工、建筑、交通、紡織、醫(yī)療、防腐及日常生活等領域 均可使用。該制備方法制備的超疏水改性二氧化硅粒度均勻、孔結構穩(wěn)定、疏水性穩(wěn)定、純 度高，解決了傳統(tǒng)產工藝操作步驟對于產品中使用所帶來的各種問題。
[0037] 6、經過本發(fā)明的制備方法制備的超疏水二氧化硅產品，制成消光粉后在疏水涂料 中疏水性能穩(wěn)定，可賦予涂料超強疏水性能，且成膜涂層顆粒排列均一，光澤柔和。
【具體實施方式】
[0038] 本發(fā)明主要是采用干粉狀態(tài)的二氧化硅基材進行疏水改性操作。超疏水改性二氧 化硅的制備方法包括：
[0039] (1)原料：
[0040] 原料A :二氧化硅基材，干粉狀態(tài)；二氧化硅基材可采用沉淀法二氧化硅、凝膠法 二氧化硅或表面有機改性處理的凝膠法二氧化硅；如表面有機改性處理可采用過氧化聚乙 烯蠟進行改性處理。
[0041] 原料B :疏水改性劑，采用有機硅烷偶聯(lián)劑，所述有機硅烷偶聯(lián)劑采用甲基三甲氧 基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛 基三乙氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、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 或十八烷基三乙氧基硅烷。
[0042] 上述原料B疏水改性劑的添加量占原料A的質量百分比，按照下述計算式進行：
[0043] m = S*N越 M二氧化桂 /Na*MB
[0044] 其中，m為疏水改性劑的添加量占原料A的質量百分比；
[0045] S為原料A的比表面積；
[0046] Na為阿伏伽德羅常數；
[0047] 1%_為單位質量的二氧化硅基材表面羥基的個數，用氫氧化鈉法滴定獲得；
[0048] 二氧化娃的分子量；
[0049] Mb為原料B的分子量；
[0050] 根據 N羥基=CVNa/Sm
[0051] 疏水改性劑添加量占原料A的質量百分比計算式為：
[0052] m = 300V/Mb
[0053] C為滴定過程所使用的NaOH濃度，單位moL/L ;
[0054] 即根據滴定過程消耗的NaOH體積V，單位mL，直接獲得原料B疏水改性劑的添加 質量百分比；
[0055] 原料C :超疏水改性用助劑，由質量比為1. 5%乙酸水溶液：異丙醇=1~3:4~ 10的比例混合而成，原料C的使用量為原料B的質量百分比的50~100% ;
[0056] (2)制備步驟：
[0057] ①在混合器中加入原料A，保持混合狀態(tài)，將原料C霧化后均勻噴入混合器中，保 持攪拌10~60mi η ;
[0058] ②將原料B霧化后，均勻噴入混合器中，保持攪拌0. 5~3h ;
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