一种利用气-固反应酯化改性制备疏水硅胶的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于新材料制备领域，具体涉及一种疏水硅胶的制备方法。
【背景技术】
[0002] 硅胶是一种多孔材料，孔表面含有丰富的羟基，表现为较强的极性，现代工业中普 遍作为干燥剂，因极性较强，其吸油性能很难满足要求，这大大的限制了硅胶在有机物专用 吸附剂方面的应用。近几年来对硅胶进行表面疏水化改性，制得疏水硅胶用来吸附非极性 物质研究比较热门。常见的疏水改性方法有高温处理、添加组分热处理和酸及有机硅化物 浸泡等方法将硅胶孔表面的羟基脱除或者被疏水基团替代，从而得到疏水性的硅胶。常见 的方法中高温处理改性后的硅胶收率较低，且疏水性能并不好，酸及有机硅化物浸泡方法 属于溶剂法，该法所用的硅源为成品硅胶，亲水性的硅胶与改性剂间界面相容性差，造成硅 胶化学活性较低，导致硅胶难以均匀改性，且改性过程中常需要用到大量有机溶剂，增加成 本和产物后处理难度，不利于环保。本发明以细孔吸水硅胶微粒为原料，首先将硅胶浸入碱 液并超声波处理，再利用马来酸酐易升华成气态的特点，通过气-固应酯化改性，制备出一 种廉价并且对非极性物质吸附效果更优越的新型硅胶。
[0003] 根据本发明技术特点检索了国内外数据库，发现有关以硅胶为原料制备疏水硅胶 的报道和专利比较多。例如，杨宝德等人采用硅溶胶和硅胶粉混合的方法，经老化后制得一 种疏水硅胶;铃木崇等人将硅胶进行热改性，或添加第二组分后进行热改性得到一种疏水 硅胶；中国专利CN101108731提出一种以不饱和烃基、烷基等为表面改性助剂来改性硅胶的 方法；中国专利CN104558543A提出一种通过直接引发单体聚合制备具有生物相容性的高分 子聚合物改性硅胶的方法。但尚未见到以吸水硅胶微粒为原料，将其浸入碱液后进行超声 波处理，通过气-固反应酯化改性，制备疏水性更好、吸附效果更优越的新型硅胶的报道。
【发明内容】
[0004] 针对【背景技术】中存在的问题和不足，本发明的目的在于以廉价的吸水硅胶为原材 料，通过对其进行处理及改性，制备一种新型非极性硅胶。
[0005] 本发明的技术方案是首先将吸水硅胶微粒进行热除杂，然后把预处理后的硅胶微 粒浸入低浓度的KOH溶液中，对其进行超声波处理，处理后用去离子水洗至中性，真空干燥， 并将干燥后的硅胶微粒与马来酸酐（酯化剂）、次亚磷酸钠(催化剂)按一定比例混合均匀， 装入坩埚式过滤器后放入水热反应釜中，在预定温度下进行气-固反应酯化改性，冷却至室 温后洗涤至中性，真空干燥至恒重，制得对非极性物质吸附效果更好的新型硅胶。
[0006] 本发明采用的技术方案具体包括如下步骤：
[0007] (1)吸水硅胶的热除杂:将普通吸水细孔硅胶微粒放入培养皿中，并置于真空干燥 箱中，设置温度为l〇〇°C间为4h，得到热除杂预处理后的硅胶。
[0008] (2)硅胶的浸碱超声波处理:将步骤1中预处理后的硅胶放入空烧杯中，加入20~ 40mL浓度为3 %~8 %的KOH溶液，超声波处理2h，再用去离子水反复洗涤直至中性。
[0009] (3)硅胶的真空干燥处理:将步骤2中得到的硅胶微粒放入培养皿中，并置于真空 气氛烧结炉中，设置温度为120Γ，时间为12h，得到处理后的硅胶。
[0010] (4)气-固反应酯化改性硅胶:将步骤3中真空干燥后的硅胶微粒与马来酸酐、次亚 磷酸钠按一定比例混合均匀，装入坩埚式过滤器后放入水热反应釜中，在预定温度下(〈160 °C )进行气-固反应酯化改性，其中反应时间为7~15h，反应温度为90~140°C，硅胶、马来酸 酐与亚次磷酸钠的质量比为1:1.2:0.1~0.3,待反应物冷却至常温后，先用乙醇洗涤二次， 再用蒸馏水反复洗至中性，最后在真空气氛烧结炉中120°C下真空干燥至恒重，制得对非极 性物质吸附效果更好的新型硅胶。
[0011] 本发明的优点在于：
[0012] (1)本发明原料吸水硅胶廉价且来源广泛；
[0013] (2)本发明利用超声波处理，让KOH溶液更易进入硅胶孔结构中；
[0014] (3)本发明利用马来酸酐易升华成气态的特点，渗入硅胶中进行气-固反应，一定 程度上解决了亲水性的硅胶与酯化剂间界面相容性差的缺点，提高了硅胶的反应活性；
[0015] (4)本发明针对吸附剂进行简单易行的酯化改性，可有效提高其疏水性及吸附有 机物的能力。 具体实施例
[0016] 下面通过一些实施例具体说明本专利，但本发明不受实施例限制：
[0017] 实施例1:
[0018] (1)将20g普通吸水细孔硅胶微粒放入培养皿中，并置于真空干燥箱中，设置温度 为100°C，真空干燥时间为4h，得到热除杂预处理后的硅胶。
[0019] ⑵将步骤1中预处理后的硅胶放入50mL烧杯中，加入20mL浓度为3%的KOH溶液， 超声波处理2h，再用去离子水反复洗涤直至中性。
[0020] (3)将步骤2中得到的硅胶微粒放入培养皿中，并置于真空气氛烧结炉中，设置温 度为120°C，时间为12h，得到处理后的硅胶1。
[0021] 实施例2:
[0022]参照实施例1，获得处理后的硅胶，将该硅胶微粒与马来酸酐、次亚磷酸钠按一定 比例混合均匀，装入坩埚式过滤器后放入水热反应釜中，在预定温度下进行气-固反应酯化 改性，其中反应时间为7h，反应温度为90°C，硅胶、马来酸酐与亚次磷酸钠的质量比为1: 1.2:0.1，待反应物冷却至常温后，先用乙醇洗涤二次，再用蒸馏水反复洗至中性，最后在真 空气氛烧结炉中120°C下真空干燥至恒重，制得对非极性物质吸附效果更好的新型硅胶2。 [0023] 实施例3:
[0024]参照实施例1，获得处理后的硅胶，将该硅胶微粒与马来酸酐、次亚磷酸钠按一定 比例混合均匀，装入坩埚式过滤器后放入水热反应釜中，在预定温度下进行气-固反应酯化 改性，其中反应时间为l〇h，反应温度为90°C，硅胶、马来酸酐与亚次磷酸钠的质量比为1: 1.2:0.1，待反应物冷却至常温后，先用乙醇洗涤二次，再用蒸馏水反复洗至中性，最后在真 空气氛烧结炉中120°C下真空干燥至恒重，制得对非极性物质吸附效果更好的新型硅胶3。 [0025] 实施例4:
[0026]参照实施例1，获得处理后的硅胶，将该硅胶微粒与马来酸酐、次亚磷酸钠按一定 比例混合均匀，装入坩埚式过滤器后放入水热反应釜中，在预定温度下进行气-固反