转化率相同的情况下，投入相同的硅粉，要获得不同的产品粒径，则需要对反应速度进行调整和控制一一反应速度越快则所得产品粒径越小，反之则越大。控制反应速度主要通过控制反应温度、催化剂浓度、硅粉粒度和活性实现:如果固定硅粉粒度和活性，则反应温度越高、初始无机碱催化剂用量越高、有机碱溶液补充速度越快，所得产品的粒径小；反应温度相对低、初始无机碱催化剂用量相对低、有机碱溶液补充速度相对慢，都能得到粒径更大的硅溶胶产品。
[0034]本发明方法可以制得平均粒径从20nm到lOOnm的大粒径单分散硅溶胶产品，其粒径可以依据实际需要，通过调节前期成核条件和后期生长条件进行控制；本发明方法可以得到固含量15?30%的硅溶胶，pH值范围9?11，更高浓度的硅溶胶可以通过超滤浓缩或减压浓缩的方法获得。本发明方法制得的硅溶胶产品属于高品质硅溶胶，可广泛用于化学机械抛光、涂料等技术领域中。
[0035]本发明方法之所以在初始阶段仍采用无机碱作为催化剂，而不是全部采用有机碱，是因为有机碱在水中不是一次性全部解离，因此在固定其浓度后仍不能保证其水解后溶液中0H浓度的稳定性，而0H浓度直接决定了初始阶段硅溶胶母核的浓度和粒径，进而决定了所能得到的大粒径硅溶胶的最终粒径；0H浓度不稳定则无法实现产品最终粒径的控制。因而成核阶段需要采用在水中能完全解离的氢氧化钠或氢氧化钾等无机碱作为催化剂，在这种情况下，无机碱浓度固定则0H浓度固定，所能得到的初始阶段硅溶胶母核的浓度和粒径也能一致；而保证母核浓度和粒径一致，只要后期的操作中保证不产生新核，则最终产品的粒径一致；由此，才可以实现大粒径硅溶胶粒度的精确控制和保证结果的重复性。
[0036]与现有技术相比，本方法的技术特点及优良效果如下:
[0037]1、本发明是一种硅粉法生产大粒径硅溶胶方法，根据需要调节工艺条件一一包括物料配比、反应温度、催化剂用量、催化剂补充速度等，可以制备粒径均匀的从20nm到lOOnm的大粒径单分散硅溶胶产品。
[0038]2、本发明一次性投入所需硅粉，所投入硅粉可以满足母核溶液的制备和粒径增长的需求，与通常采用的分批投入硅粉的方法相比，操作工艺简单；由于同时采用了按一定速度补充催化剂的方法，可以有效控制反应过程速度，使反应过程平缓，降低反应速率波动，因此可以减少次生核生成的几率，从而得到粒径均匀的产品。与传统先制备母液，再多次补充硅粉进行生长的方法相比，本技术创新性的采用了一次性投入硅粉的方法，通过控制成核期无机碱催化剂用量对成核浓度和母核粒径进行控制；在硅粉转化率相同的情况下，最终生成的粒径大小与成核浓度、母核粒径大小直接相关，由此可以实现制备不同粒径产品的需求；然后采用特殊设备按一定速度补充有机碱催化剂，控制粒径的生长，在避免生成新核的同时使硅粉完全反应，就得到了一系列不同粒径的单分散硅溶胶产品。
[0039]3、本发明成本低(成本与硅粉法生产普通硅溶胶成本相差不大，但大粒径售价远高于普通硅溶胶)，生产周期短，稳定性好，产品收率高，操作工艺简单，易于进行大规模生产。
[0040]4、与水玻璃方法生产的硅溶胶相比，本发明具有离子杂质较少、球核结构致密、耐磨等特点。
[0041]5、与传统无机碱催化所得的硅溶胶相比，本发明以有机碱作为主要催化剂，所得硅溶胶颗粒表面结构与只用无机碱催化剂时表面结构不同；该系列硅溶胶颗粒表面吸附和结合大量有机基团，与普通碱性硅溶胶相比，应用于涂料领域如乳胶漆、外墙涂料等领域时，与其中的有机成分有更好的相容性。
[0042]6、由于采用有机碱作为主要催化剂(为无机碱的3?15倍)，有效降低了 Na+，K+等金属阳离子的含量，不仅可以应用于蓝宝石抛光、玻璃抛光等，还可以适用于对金属阳离子有限制范围的抛光行业，如集成电路抛光、硅衬底抛光等。
【附图说明】
[0043]图1为实施例1所得的硅溶胶粒径分布图。
[0044]图2为实施例1所得的硅溶胶不同倍率下的扫描电镜照片。
[0045]图3为实施例2所得的硅溶胶粒径分布图，从图中可以看出，产品粒径多分布在40nm附近。
[0046]图4为实施例2所得的硅溶胶不同倍率下的扫描电镜照片，从图中可以看出，产物粒径均匀。
[0047]图5为实施例3所得的硅溶胶粒径分布图，从图中可以看出，产品粒径多分布在80nm附近。
[0048]图6为实施例3所得的硅溶胶不同倍率下的扫描电镜照片，从图中可以看出，产物粒径均匀。
[0049]图7为对比例1所得的硅溶胶粒径分布图，从图中可以看出，产物粒径均匀。
[0050]图8为对比例1所得的硅溶胶不同倍率下的扫描电镜照片，从图中可以看出，产品粒径多分布在40nm附近。
[0051]图9为对比例2所得的硅溶胶粒径分布图，从图中可以看出，粒度分布曲线峰较宽，产物粒径不均匀。
[0052]图10为对比例2所得的硅溶胶不同倍率下的扫描电镜照片，从图中可以看出，产品粒径最小只有10nm左右，最大超过lOOnm，粒径不均匀，粒径范围广。
【具体实施方式】
[0053]下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步说明，但不限于此。
[0054]实施例中所用原料均为常规市购产品。
[0055]实施例1
[0056]—种有机-无机复合催化制备单分散大粒径硅溶胶的方法，包括步骤如下:
[0057](1)取1000克去离子水，加入到装有回流冷凝器的反应釜中，使液面在反应釜3/4处，开动搅拌器，搅拌速度500转/分钟，将水加热至70°C，向水中加入催化剂氢氧化钠0.8克，配制成氢氧化钠的0.08*1:%的水溶液，升温至80°C，一次性加入娃粉100克(纯度>99%,粒度100?200目)，在搅拌速度500转/分钟情况下反应1小时，得到平均粒径13nm，浓度1.6wt%的均匀硅溶胶母液，作为粒径进一步增长的基础。
[0058](2)称取5克乙醇胺(沸点170°C，易溶于水，强碱性)，加入到95克去离子水中，配制成5*1:%的乙醇胺水溶液；
[0059]用蠕动栗将乙醇胺水溶液缓慢加入到步骤⑴所得的硅溶胶母液中，前5小时的加入速度为每小时5克溶液，之后提高到每小时7.5克溶液，共15小时加完。然后继续反应15小时，总反应时间31小时，使粒径增长，反应充分进行。反应过程中，控制反应过程温度范围75?85°C，控制方式为向反应釜夹层通蒸汽升温和通冷凝水降温；反应过程pH值范围9.5?10.5，按上述催化剂补充条件即可实现。
[0060](3)通过离心、过滤除去未反应的硅粉杂质，所得大粒径硅溶胶固含量19.13wt%;产品收率89%。然后通过蒸发浓缩或超滤浓缩的方法，可以依据实际需求浓缩至所需浓度。
[0061]本实施例产品娃溶胶粒径分布图如图1所示，为使用Malvern激光粒度分析仪检测得到，图1显示产品Z平均粒径=30.34nm，PDI (粒度分布系数)=0.030，分布曲线峰很窄，在用激光粒度分析仪进行检测时，产品的粒度分布系数PDI < 0.05即属于单分散体系，由此可见该方法所得到的产品为单分散体系，Si02聚集体颗粒的粒径均匀。图2为本实施例产品硅溶胶扫描电镜照片，图2中可见产物粒径均匀，集中在30nm附近。
[0062]实施例2
[0063]—种有机-无机复合催化制备单分散大粒径硅溶胶的方法，包括步骤如下:
[0064](1)取1000克去离子水，加入到装有回流冷凝器的反应釜中，使液面在反应釜3/4处，开动搅拌器，搅拌速度500转/分钟，将水加热至70°C，向水中加入催化剂氢氧化钠0.3克，配制成氢氧化钠的0.03*1:%的水溶液，升温至80°C，一次性加入娃粉100克(纯度>99%,粒度100?200目)，在搅拌速度500转/分钟情况下反应1小时，得到平均粒径14nm，浓度0.78%的均匀硅溶胶母液，作为粒径进一步增长的基础。
[0065](2)称取5.5克乙醇胺(沸点170°C，易溶于水，强碱性)，加入到94.5克去离子水中，配制成5.5 %的乙醇胺水溶液。
[0066]用蠕动栗将乙醇胺水溶液缓慢加入到步骤⑴所得的硅溶胶母液中，前5小时的加入速度为每小时3克溶液，之后提高到每小时5克溶液，补充5小时后提高到每小时6克溶液，共20小时补完。然后继续反应10小时，总反应时间31小时，使粒径增长，反应充分进行。反应过程中，控制反应过程温度范围75?85°C，控制方式为向反应釜夹层通蒸汽升温和通冷凝水降温；反应过程pH值范围9.5?10.5，按上述催化剂补充条件即可实现。
[0067](3)通过离心、过滤除去未反应的娃粉杂质，得到的娃溶胶固含量18.79wt%;产品收率88%，然后通过蒸发浓缩或超滤浓缩的方法，可以依据实际需求浓缩至所需浓度。
[0068]本实施例产品娃溶胶粒径分布图如图3所示，为使用Malvern激光粒度分析仪检测得到，图3显示产品Z平均粒径=3