-48小时，优选12小时。
[0040] 在步骤（4)中，所述阴离子离子树脂可为强碱性阴离子树脂或弱碱性阴离子树 月旨，可以购得。
[0041] 在步骤（4)中，使用两次的强酸性阳离子树脂可为相同或不同，优选相同，可以购 得。
[0042] 在步骤（4)中，所用碱性化合物可为不含金属离子的碱性化合物，如氨水、乙二 胺、三乙醇胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵。
[0043] 根据本发明的方法制备的硅溶胶，其中，Na离子含量为30ppm以下，其他金属离子 总和为IOppm以下。
[0044] 实施例
[0045] 比表面积的测定按照王兴业《硅溶胶中二氧化硅粒径及比表面积测定》，材料工 程，1997 (05)中所述方法测定，具体操作如下：
[0046] 取本发明的方法制备的I. 5g硅溶胶于洁净的烧杯中，加入10mL20%的NaCl溶液， 用20%盐酸（测碱性硅溶胶）或0· IN NaOH溶液（测酸性硅溶胶）调节混合物的pH值为 4. 0,然后在25°C下用0.1 N NaOH溶液滴定。在充分搅拌下直至混合液的pH值为9. 0。加 入碱（或酸）的量和比表面积之间存在如下关系：
[0047] S = 32V-25
[0048] 式中S为硅溶胶颗粒的比表面积（m2/g)，V为滴定度，即将混合物的pH由4. 0调 节至9. 0所需的碱（或酸）的体积（mL)。
[0049] 实施例1
[0050] 用6重量％的水玻璃溶液，通过苯乙烯强酸性阳离子交换树脂（001x7苯乙烯强酸 性阳离子树脂，购自上海劲凯树脂有限公司，下同），得到活性硅酸溶液。将活性硅酸与5 重量％四甲基氢氧化铵（TMAOH)溶液按照7:1体积比混合，pH值为10,加热至90°C，保温、 熟化3小时，得到种子溶液。经检测，其中种子颗粒的粒径为8nm左右。向种子溶液添加活 性硅酸，添加量是种子溶液中活性硅酸的6倍体积。控制加料速度0. 5L/min，并保持温度 90°C。随着pH值降低，需要补充TMOH溶液，使pH值为10. 0。反应结束后保温1小时。得 到产品的二氧化硅含量为4. 1重量％，采用真空减压浓缩将该产品进行浓缩2小时，得到30 重量％硅溶胶。然后，将所得硅溶胶通过苯乙烯强酸性阳离子树脂，再向其添加含有10重 量％硫酸和1重量％乙二胺四亚甲基膦酸的混合金属螯合剂，搅拌后放置12小时，依次通 过苯乙烯强酸性阳离子树脂，苯乙烯强碱性阴离子树脂（201x7苯乙烯强碱性阴离子树脂， 购自上海劲凯树脂有限公司，下同），苯乙烯强酸性阳离子树脂，得到纯化后的硅溶胶。经检 测该溶胶颗粒直径为40nm(平均值，下同），比表面积105m2/g。
[0051] 实施例2
[0052] 在搅拌条件下，将实施例1得到的产品用5重量％ TMAOH溶液调整pH值至10. 5。 经检测该溶胶颗粒直径为40nm，比表面积105m2/g。
[0053] 实施例3
[0054] 用6重量％的水玻璃溶液，通过苯乙烯强酸性阳离子交换树脂，得到活性硅酸溶 液。活性硅酸与5重量％四甲基氢氧化铵（TMOH)按照7:1体积比混合，pH值为10,加热 至90°C，保温、熟化3小时，得到种子溶液。向种子溶液添加活性硅酸，添加量是种子溶液中 活性硅酸的15倍体积。控制加料速度0. 5L/min，并保持温度90°C。随着pH值降低，需要 补充TMOH溶液，使pH值为10. 0。反应结束后保温1小时，然后进行真空减压浓缩，得到 41重量％硅溶胶。然后，将所得硅溶胶通过苯乙烯强酸性阳离子树脂，再向其添加含有10 重量％硫酸和1重量％乙二胺四亚甲基膦酸的混合金属螯合剂，搅拌后放置12小时，依次 通过苯乙烯强酸性阳离子树脂，苯乙烯强碱性阴离子树脂，苯乙烯强酸性阳离子树脂，得到 纯化后的硅溶胶。经检测该溶胶颗粒直径为90nm，比表面积40m2/g。
[0055] 对比实施例1
[0056] 制备方法参照实施例1，不同的是，没有添加金属螯合剂。
[0057] 将实施例1、实施例2、实施例3制得样品与市售硅溶胶（生产日期在一个月之内 产品）的稳定性对比。室温下静置放置60天，用上海精密仪器有限公司生产NDJ-79型旋 转粘度计测量硅溶胶的粘度值。判断依据：粘度< 10mPa/S且比放置前增加5%以内，稳定 性好；粘度<1〇1^&/5且比放置前增加5%-30%，稳定性一般；粘度彡1〇11^&/5或增加30% 以上，稳定性差。
[0058] 表1
[0059]
[0060] 由表1可知，使用本发明的方法制备的硅溶胶具有较高的稳定性和较高的纯度。
【主权项】
1. 一种硅溶胶，其特征在于，所述硅溶胶的二氧化硅含量为10-50重量％ (基于硅溶胶 的重量计）；硅溶胶在酸性体系下的pH值为1. 0-5. 0,在碱性体系下的pH值为8. 5-11. 5 ; 粒径为40-150nm，其中硅溶胶颗粒比表面积与粒径存在如下关系：S/Ds2= 0. 0040-0. 0675， 其中S以m2/g计，Ds以纳米计。2. 根据权利要求1的硅溶胶，其中硅溶胶颗粒比表面积与粒径存在如下关系：S/Ds2 = 0.0045-0. 0660〇3. 根据权利要求1或2的硅溶胶，其中所述硅溶胶的Na离子含量为30ppm以下，其他 金属离子总和为IOppm以下。4. 根据权利要求1的硅溶胶，由如下方法制备，所述方法包括以下步骤： ⑴将活性硅酸与碱性化合物混合，使得混合物的pH为8-11，然后进行加热熟化； (2) 向步骤（1)的所得物中加入活性硅酸，并保持所得物为碱性，然后保温，得到硅溶 胶；并任选将所得的硅溶胶进行浓缩； (3) 将步骤（2)制备的硅溶胶通过强酸性阳离子树脂，使pH降低至6以下，然后加入金 属离子螯合剂，调节pH为1. 0-5. 0,静置； (4) 将步骤（3)所得物依次通过强酸性阳离子树脂、阴离子树脂、强酸性阳离子树脂， 得到PH值为1. 0-5. 0的酸性硅溶胶；任选地，向所得酸性硅溶胶中加入不含金属离子的碱 性化合物，得到pH值为8. 5-11. 5的碱性硅溶胶。5. -种制备硅溶胶的方法，包括以下步骤： ⑴将活性硅酸与碱性化合物混合，使得混合物的pH为8-11，然后进行加热熟化； (2) 向步骤（1)的所得物中加入活性硅酸，并保持所得物为碱性，然后保温，得到硅溶 胶； (3) 将步骤（2)制备的硅溶胶通过强酸性阳离子树脂，使pH降低至6以下，然后加入金 属离子螯合剂，调节pH为1. 0-5. 0,静置； (4) 将步骤（3)所得物依次通过强酸性阳离子树脂、阴离子树脂、强酸性阳离子树脂， 得到PH值为1. 0-5. 0的酸性硅溶胶；任选地，向所得酸性硅溶胶中加入不含金属离子的碱 性化合物，得到pH值为8. 5-11. 5的碱性硅溶胶。6. 根据权利要求5的方法，其中，在步骤（1)中，所述碱性化合物为四甲基氢氧化铵、四 乙基氢氧化按、四丙基氢氧化按，优选四甲基氢氧化按。7. 根据权利要求5的方法，其中，在步骤（1)中，所述加热在50°C以上进行，优选在 60°C以上进行，更优选90°C。8. 根据权利要求5的方法，其中，在步骤（2)中，将所得的硅溶胶进行浓缩以提高二氧 化硅的含量。9. 根据权利要求5的方法，其中，在步骤（3)中，所述螯合剂包括至少一种无机酸和一 种含氮有机多元膦酸，其中所述无机酸为盐酸、硫酸或它们的混合物；所述含氮有机多元膦 酸为乙二胺四亚甲基膦酸、乙二胺四亚乙基膦酸、二乙三胺五亚甲基膦酸、丙二胺四亚乙基 膦酸或它们的混合物。10. 根据权利要求5的方法，其中，在步骤（4)中，所用碱性化合物为氨水、乙二胺、三乙 醇胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵。
【专利摘要】本发明涉及硅溶胶及其制备方法，所述硅溶胶的二氧化硅含量为10-50重量％(基于硅溶胶的重量计)；硅溶胶在酸性体系下的pH值为1.0-5.0，在碱性体系下的pH值为8.5-11.5；粒径为40-150nm，其中硅溶胶颗粒比表面积与粒径存在如下关系：S/DS2＝0.0040-0.0675，其中S以m2/g计，Ds以纳米计。本发明的硅溶胶纯度高且稳定性高。
【IPC分类】B82Y40/00, C01B33/141
【公开号】CN104961134
【申请号】CN201510303370
【发明人】裴亚利, 操应军, 李宝德, 程彦芬
【申请人】北京航天赛德科技发展有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月4日