一种超疏水改性二氧化硅的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及涂料技术领域，特别是涉及一种超疏水改性二氧化硅的制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的不断进步，人们对生活质量的要求不断提高，环保意识也逐渐增 强，使得自清洁功能、防腐功能表面得到迅速发展。二十世纪九十年代，德国波恩大学植 物学家Barthlott等发现荷叶表面的蜡状物和表面的特殊结构，使得荷叶水接触角达到 160°，其倾角只有2°。此外，污染颗粒物在荷叶表面的粘附力很低，使得水滴容易在表面 滑动，带走荷叶面上的污染物和灰尘。这种结构使得荷叶具有了非凡的超疏水性能和自清 洁性能。
[0003] 由于超疏水自洁涂料具有防水、防雾、防雪、防污染、抗粘连、抗氧化、防腐蚀等优 点，可广泛应用于农业、军工、建筑、交通、纺织、医疗、防腐及日常生活等领域。
[0004] 作为消光剂的二氧化硅产品，在涂料表面降低光泽度方面所表现出来的环保性和 消光性能已经获得了广大涂料生产企业的普遍认可，作为疏水涂料的助剂之一，应当使得 ^?氧化娃具备疏水性能，否则将会破坏疏水涂料的疏水性能。
[0005] 现有二氧化硅消光剂的疏水改性处理工艺，一般采用湿法改性的处理方式，即二 氧化硅基材需要先分散在液体里，再进行其他操作，整个过程需要添加大量有机助剂确保 超疏水效果的获得，同时需要进行长时间的高温保温操作，后续处理工序较多，能耗较大， 导致无法满足工业化大生产的连续性要求，亟待加以进一步改进。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种处理工序少、能耗低可满足工业化大生产连 续性要求的一种超疏水改性二氧化硅的制备方法，且经该方法制得的超疏水改性二氧化硅 粒度均勾、孔结构稳定、疏水效果稳定。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0008] -种超疏水改性二氧化硅的制备方法，包括：
[0009] (1)原料：
[0010] 原料A :二氧化硅基材，干粉状态；原料B :疏水改性剂，采用有机硅烷偶联剂；原 料C :超疏水改性用助剂，由质量比为1. 5%乙酸水溶液：异丙醇=1~3:4~10的比例混 合而成；
[0011] ⑵制备步骤：
[0012] ①在混合器中加入原料A，保持混合状态，将原料C雾化后均匀喷入混合器中，保 持搅拌；②将原料B雾化后，均匀喷入混合器中，保持搅拌；③混料完成后，将物料进行老 化；④老化完成的物料进行超细粉碎，获得成品。
[0013] 进一步地，所述二氧化硅基材采用沉淀法二氧化硅、凝胶法二氧化硅或表面有机 改性处理的凝胶法二氧化硅。
[0014] 进一步地，所述表面有机改性处理为表面采用过氧化聚乙烯蜡进行改性处理。
[0015] 进一步地，所述有机硅烷偶联剂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] 进一步地，所述原料B疏水改性剂的添加量占原料A的质量百分比，按照下述计算 式进行：
[0017] γπ = S*N羟基 M二氧化桂 /Na*MB
[0018] 其中，m为疏水改性剂的添加量占原料A的质量百分比；
[0019] S为原料A的比表面积；
[0020] Na为阿伏伽德罗常数
[0021] 1%_为单位质量的二氧化硅基材表面羟基的个数，用氢氧化钠法滴定获得；
[0022] 二氧化娃的分子量；
[0023] Mb为原料B的分子量；
[0024] 根据 N15基=CVNa/Sm
[0025] 疏水改性剂添加量占原料A的质量百分比计算式为：
[0026] m = 300V/Mb
[0027] C为滴定过程所使用的NaOH浓度，单位moL/L ;
[0028] 即根据滴定过程消耗的NaOH体积V，单位mL，直接获得原料B疏水改性剂的添加 质量百分比；
[0029] 所述原料C的使用量为原料B的质量百分比的50~100%。
[0030] 进一步地，所述（2)制备步骤具体为：①在混合器中加入原料A，保持混合状态，将 原料C雾化后均匀喷入混合器中，保持搅拌10~60min ;②将原料B雾化后，均匀喷入混合 器中，保持搅拌〇. 5~3h ;③混料完成后，将物料置85~100°C保温0. 5~10小时，进行老 化；④老化完成的物料进行超细气流粉碎，控制平均粒径1~10 μ m，获得成品。
[0031] 通过采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：
[0032] 1、本发明采用干粉状态的二氧化硅基材进行疏水改性操作，获得疏水基材，相比 采用湿法改性的处理方式，物料后续处理工序少，能耗大幅度降低。
[0033] 2、本发明使用的原料可选择面广泛，可从国内外市场市售产品获得同等疏水效 果。对于基材的种类，不需要特别的前处理，表面采用过氧化聚乙烯蜡进行改性处理的产品 同样可以进行超疏水处理。
[0034] 3、采用本发明改性处理方法，超细粉碎加工后的产品仍然保持超疏水性能，且保 持长期稳定有效。
[0035] 4、产品可保持消光性能，满足亚光涂层需求。
[0036] 5、经过疏水表面处理和超细粉碎加工工艺所制备的超疏水改性二氧化硅可以作 为消光剂，用于疏水涂料中，在农业、军工、建筑、交通、纺织、医疗、防腐及日常生活等领域 均可使用。该制备方法制备的超疏水改性二氧化硅粒度均匀、孔结构稳定、疏水性稳定、纯 度高，解决了传统产工艺操作步骤对于产品中使用所带来的各种问题。
[0037] 6、经过本发明的制备方法制备的超疏水二氧化硅产品，制成消光粉后在疏水涂料 中疏水性能稳定，可赋予涂料超强疏水性能，且成膜涂层颗粒排列均一，光泽柔和。
【具体实施方式】
[0038] 本发明主要是采用干粉状态的二氧化硅基材进行疏水改性操作。超疏水改性二氧 化硅的制备方法包括：
[0039] (1)原料：
[0040] 原料A :二氧化硅基材，干粉状态；二氧化硅基材可采用沉淀法二氧化硅、凝胶法 二氧化硅或表面有机改性处理的凝胶法二氧化硅；如表面有机改性处理可采用过氧化聚乙 烯蜡进行改性处理。
[0041] 原料B :疏水改性剂，采用有机硅烷偶联剂，所述有机硅烷偶联剂采用甲基三甲氧 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疏水改性剂的添加量占原料A的质量百分比，按照下述计算式进行：
[0043] m = S*N越 M二氧化桂 /Na*MB
[0044] 其中，m为疏水改性剂的添加量占原料A的质量百分比；
[0045] S为原料A的比表面积；
[0046] Na为阿伏伽德罗常数；
[0047] 1%_为单位质量的二氧化硅基材表面羟基的个数，用氢氧化钠法滴定获得；
[0048] 二氧化娃的分子量；
[0049] Mb为原料B的分子量；
[0050] 根据 N羟基=CVNa/Sm
[0051] 疏水改性剂添加量占原料A的质量百分比计算式为：
[0052] m = 300V/Mb
[0053] C为滴定过程所使用的NaOH浓度，单位moL/L ;
[0054] 即根据滴定过程消耗的NaOH体积V，单位mL，直接获得原料B疏水改性剂的添加 质量百分比；
[0055] 原料C :超疏水改性用助剂，由质量比为1. 5%乙酸水溶液：异丙醇=1~3:4~ 10的比例混合而成，原料C的使用量为原料B的质量百分比的50~100% ;
[0056] (2)制备步骤：
[0057] ①在混合器中加入原料A，保持混合状态，将原料C雾化后均匀喷入混合器中，保 持搅拌10~60mi η ;
[0058] ②将原料B雾化后，均匀喷入混合器中，保持搅拌0. 5~3h ;
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