本发明涉及一种二氧化硅及其制备方法与应用，特别涉及一种具有高分散稳定性的二氧化硅及其制备方法与应用。
背景技术：
气相法和沉淀法是目前国内制造纳米二氧化硅的重要方法，气相法制备产品纯度高，分散度高，粒子细而成球形，表面羟基少，因而具有优异的补强性能。但所用原料贵，设备要求高，技术复杂，限制了应用和推广。
而沉淀法由于对原料及设备的要求较气相法的低，已经成为了国内制造纳米二氧化硅的主要方法，但目前的制造工艺上来看，还存在着工艺步骤多，反应不易控制，质量较差，工艺参数不稳定，产品在后续应用中分散性较差，不能达到相关要求等缺陷。
目前沉淀法二氧化硅占据主要市场，在各类消光粉比重中占据越来越大的市场份额，但目前国内主要用于溶剂型和UV型涂料中，大多数二氧化硅产品在水环境中分散性较差，且沉降速度较快，限制其在水性涂料中的应用，上述问题亟待解决。
技术实现要素：
本发明提供一种具有高分散稳定性的二氧化硅及其制备方法与应用，解决现有技术二氧化硅产品在水环境中分散性较差，且沉降速度较快，限制其在水性涂料中的应用的问题。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种具有高分散稳定性的二氧化硅表面改性方法，包括以下步骤:
(1)配制二氧化硅浆料；
(2)加微晶纤维素：在所述步骤(1)配制的二氧化硅浆料中加入微晶纤维素，然后配制成乳液；
(3)砂磨：对步骤(2)中的乳液进行砂磨；
(4)喷雾干燥：对步骤(3)砂磨后的浆料进行喷雾干燥，即可得到具有高分散稳定性的二氧化硅。
优选地，所述的步骤(1)中配制二氧化硅浆料的浓度为1％-9％。
优选地，所述步骤(2)加入的微晶纤维素相对于二氧化硅的量为1％-15％。
优选地，所述步骤(3)中采用锆球砂磨。
优选地，砂磨锆球直径为0.1mm-2mm。
优选地，所述步骤(3)的砂磨时间为30-120分钟，砂磨转速为4000-6000r/min，使砂磨更加均匀充分，效果好。
优选地，所述步骤(4)中将砂磨后的浆料在50-150r/min搅拌条件下进行喷雾干燥，喷雾干燥进口温度为150-250℃。
本发明还提供一种由上述所述的制备方法制备得到的经表面改性具有高分散稳定性的二氧化硅。
本发明还提供一种上述所述的经表面改性具有高分散稳定性的二氧化硅的应用，经表面改性的所述具有高分散稳定性的二氧化硅在水体系中的应用。
本发明针对二氧化硅在水溶剂条件下沉降过快进行改进，主要通过二氧化硅与微晶纤维素之间的相互作用，并通过砂磨减小复合粒径从而延长二氧化硅在水体系中的分散时间
优选地：经表面改性所述具有高分散稳定性的二氧化硅在水性涂料中的应用。
本发明的优点和有益效果在于：本发明涉及一种具有高分散稳定性的二氧化硅表面改性方法，通过添加一定比例的微晶纤维素到氧化硅的水溶液中，高速砂磨，然后喷雾干燥得到改性后的氧化硅消光粉。本发明在氧化硅的水溶液中加入微晶纤维素，进行高速砂磨，一方面使二氧化硅与微晶纤维素自身的粒径减小，另一方面使氧化硅与微晶纤维素很好的复合在一起，从而保证氧化硅在水溶液体系中分散良好，最后喷雾干燥过程可以保持二氧化硅原本的孔结构没有发生改变。
本发明制备具有高分散稳定性的二氧化硅工艺简单，所用原料市场上容易购买，而且价格便宜，环保，解决了现有技术二氧化硅产品在水环境中分散性较差，且沉降速度较快，限制其在水性涂料中的应用的问题，本发明制备的具有高分散稳定性的二氧化硅可被广泛的应用于水性涂料中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为未改性的二氧化硅和实施例1-5改性后的样品配成一定浓度的溶液分散性的效果对比图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明提供一种具有高分散稳定性的二氧化硅表面改性方法，包括以下步骤:
(1)配制二氧化硅浆料，配制二氧化硅浆料的浓度为1％-9％；
(2)加微晶纤维素：在所述步骤(1)配制的二氧化硅浆料中加入微晶纤维素，然后配制成乳液，加入的微晶纤维素相对于二氧化硅的量为1％-15％；
(3)砂磨：对步骤(2)中的乳液采用锆球砂磨，砂磨锆球直径为0.1mm-2mm，砂磨时间为30-120分钟,砂磨转速为4000-6000r/min；
(4)喷雾干燥：对步骤(3)将砂磨后的浆料在50-150r/min搅拌条件下进行喷雾干燥，喷雾干燥进口温度为150-250℃，即可得到具有高分散稳定性的二氧化硅。
实施例1：
在反应器中加入50g二氧化硅，然后加入0.5g(固含量)微晶纤维素，加入500ml去离子水充分搅拌均匀，在搅拌均匀的乳液中加入0.1mm直径的锆球,采用5000r/min的速度进行砂磨,砂磨时间为1小时,将砂磨后的液体在100r/min搅拌条件下进行喷雾干燥，温度为200℃，将产品配成一定浓度的溶液,静置1天后,翻转20次结果如图1所示。
实施例2：
在反应器中加入30g二氧化硅，然后加入1.0g(固含量)微晶纤维素，加入500ml去离子水充分搅拌均匀，在搅拌均匀的乳液中加入0.7mm直径的锆球,采用5000r/min的速度进行砂磨,砂磨时间为30min,将砂磨后的液体在100r/min搅拌条件下进行喷雾干燥，温度为150℃，将产品配成一定浓度的溶液,静置1天后,翻转20次结果如图1所示。
实施例3：
在反应器中加入45g二氧化硅，然后加入0.5g(固含量)微晶纤维素，加入500ml去离子水充分搅拌均匀，在搅拌均匀的乳液中加入0.1mm直径的锆球,采用5000r/min的速度进行砂磨,砂磨时间为50min,将砂磨后的液体在100r/min搅拌条件下进行喷雾干燥，温度为180℃，将产品配成一定浓度的溶液,静置1天后,翻转20次结果如图1所示。
实施例4：
在反应器中加入10g二氧化硅，然后加入1.0g(固含量)微晶纤维素，加入500ml去离子水充分搅拌均匀，在搅拌均匀的乳液中加入1.2mm直径的锆球,采用5000r/min的速度进行砂磨,砂磨时间为90min,将砂磨后的液体在100r/min搅拌条件下进行喷雾干燥，温度为240℃，将产品配成一定浓度的溶液,静置1天后,翻转20次结果如图1所示。
实施例5：
在反应器中加入5g二氧化硅，然后加入0.8g(固含量)微晶纤维素，加入500ml去离子水充分搅拌均匀，在搅拌均匀的乳液中加入2mm直径的锆球,采用5000r/min的速度进行砂磨,砂磨时间为120min，将砂磨后的液体在100r/min搅拌条件下进行喷雾干燥，温度为210℃，将产品配成一定浓度的溶液,静置1天后,翻转20次结果如图1所示。
图1是由左到右依次为未改性、实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5的产品配成一定浓度的溶液，静置1天后翻转20次结果对比图，由图1可看出，未经改性的二氧化硅溶液澄清，分散性不好，经改性后的实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5的产品配成一定浓度的溶液呈白色浑浊状，分散性好。本发明针对二氧化硅在水溶剂条件下沉降过快进行改进，主要通过二氧化硅与微晶纤维素之间的相互作用，并减小复合粒径从而延长二氧化硅在水体系中的分散时间。
本发明通过加入微晶纤维素后与二氧化硅复合，使产品在水中分散时间加长；进行砂磨，降低二氧化硅与微晶纤维素复合的颗粒粒径，进一步增加了产品在水中的分散稳定性；喷雾干燥保持二氧化硅原本的孔结构。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。