专利名称：一种一步法制备超疏水二氧化硅的方法
技术领域：
本发明涉及一种二氧化硅的制备方法，更具体地说涉及一种一步法制备超疏水二氧化硅 的方法。
技术背景纳米二氧化硅是一种轻质纳米多孔材料，它具有比表面积大、孔系率高、尺寸效应和特 殊的光、电物性，以及其在高温下仍具有高强、高韧、稳定性好等奇异特性。因此纳米二氧 化硅具有广阔的应用前景，目前已经在涂料、塑料和橡胶加工以及催化剂载体、医药研制方 面得到了应用。但是，纳米二氧化硅表面存在羟基，遇水分子时易形成氢键吸附，使其表面 具有亲水性，从而导致其团聚，难分散，这在很大程度影响了纳米二氧化硅在某些领域的应 用。因此，通过表面处理的方法，消除或减少二氧化硅表面的羟基数是解决问题的关键。目前，通过热处理法和化学改性法使二氧化硅表面由亲水变为疏水的报导很多。例如DE 2628975和DE 2729244中，分别将硅油和二甲基二氯硅烷加到沉淀法二氧化硅中，用湿 法和干法进行疏水化处理，最后经过200至400。C高温退火步骤，制备了疏水二氧化硅；JP 194765中，用二硅氮烷化合物处理二氧化硅溶胶，使其表面达到疏水状态；CN 1161997中， 采用表面接枝方法，将聚氧烷接枝到二氧化硅表面，从而使其达到疏水性质。但是，通过表 面改性的方法，使二氧化硅表面达到超疏水状态的报道却非常少见。 发明内容本发明的目的是解决上述现有技术存在的不足与问题，提供了一种一步法制备超疏水二 氧化硅的方法。本发明是通过以下技术方案实现的-本发明提供的一步法制备超疏水二氧化硅的方法主要包括以下步骤(A) 分散常温下，将二氧化硅固体粉末和溶剂混合并均匀分散后加入反应器；(B) 反应将反应器升至60 10(TC，加入处理剂，继续搅拌并反应20 40分钟后，使 温度升100 140。C并回流3 6小时使二氧化硅表面达到超疏水；(C) 分离、干燥用溶剂洗涤并过滤上述超疏水二氧化硅，去除溶剂及剩余的反应物并真空干燥。本发明中所使用的处理剂，其化学分子式为R4-mSi(0R)m，其中R是甲基、乙基或多碳垸 基基团，m为l、 2或3，并且处理剂的用量是二氧化硅重量的0.5至5倍。另外，本发明中所使用的二氧化硅粉末优选为沉淀法或气相法二氧化硅；溶剂优选为甲苯、二甲苯、N， N-二甲基甲酰胺、环已烷、二氯甲烷中的一种或几种，并且用量为二氧化 硅重量的10至50倍；所述的混合方式为超声波或机械搅拌；步骤(C)中所述去除溶剂及 剩余反应物的方法是在110 -C真空烘箱中干燥11 13小时。 本发明与现有技术相比具有以下有益效果本发明的超疏水二氧化硅的制备方法工艺简单，反应条件温和，制备成本较低。用本发 明方法制备的二氧化硅其水接触角可达155.1°，能有效阻止二氧化硅表面的二次团聚现象，改善无机相与有机相的界面相容性，增强其与聚合物结合力，从而达到增强、增韧聚合物基 复合材料的效果，可广泛应用于硅橡胶、涂料、塑料、医药、造纸等诸多工业领域。
具体实施方式
以下通过具体实施例说明本发明，但本发明并不仅仅限定于这些实施例，本发明用7j^妾触角来表示二氧化硅的疏水性，这一数值越大，表明疏水性越好。 实施例1称取3 g沉淀法二氧化硅(粒径40-60 nm，比表面积150 m2/g)， 30 g甲苯置于250 ml 的三口烧瓶，搅拌使其分散均匀；升温至80。C，加入1.5g十八烷基三甲氧基硅烷，反应30 分钟后，升温至110。C并使其回流4小时，使其充分反应；最后用甲苯洗涤并过滤二氧化硅 固体粉末，置于11(TC的真空烘箱中，干燥12小时。经检测其结果见表l实施例2称取3 g沉淀法二氧化硅(粒径40-60 nm，比表面积150 m2/g)， 150 g甲苯置于500 ml 的三口烧瓶，搅拌使其分散均匀；升温至80。C，加入15g十八垸基三甲氧基硅垸，反应30 分钟后，升温至110。C并使其回流4小时，使其充分反应；最后用甲苯洗涤并过滤二氧化硅 固体粉末，置于110。C的真空烘箱中，干燥12小时。经检测其结果见表l实施例3称取3g气相法二氧化硅(粒径20-40 nm，比表面积380 m2/g)， 90gN， N-二甲基甲酰 胺置于250ml的三口烧瓶，搅拌使其分散均匀；升温至90。C，加入3 g十六垸基三乙氧基硅 烷，反应30分钟后，升温至120 °<:并使其回流4小时，使其充分反应；最后用N， N-二甲 基甲酰胺洗涤并过滤二氧化硅固体粉末，置于IIO 。C的真空烘箱中，干燥12小时。经检测 其结果见表1表l:反应前后二氧化硅水接触角的变化一览表项目水接触角二氧化硅粉末(反应前)O0实施例1151.4。实施例2155.1。实施例3153.6。
权利要求
1、一种一步法制备超疏水二氧化硅的方法，其特征在于包括以下步骤(A)分散常温下，将二氧化硅固体粉末和溶剂混合并均匀分散后加入反应器；(B)反应将反应器升至60～100℃，加入处理剂，继续搅拌并反应20～40分钟后，使温度升100～140℃并回流3～6小时使二氧化硅表面达到超疏水；(C)分离、干燥用溶剂洗涤并过滤上述超疏水二氧化硅，去除溶剂及剩余的反应物并真空干燥。
2、 根据权利要求1所述的一步法制备超疏水二氧化硅的方法，其特征在于步骤(B)中所述 的处理剂其化学分子式为R4.mSi(0R)m，其中R是甲基，乙基或多碳垸基基团，m为l、 2或 3，处理剂的用量是二氧化硅重量的0.5至5倍。
3、 根据权利要求2所述的一步法制备超疏水二氧化硅的方法，其特征在于所述的处理剂为十 八烷基三甲氧基硅垸或十六烷基三乙氧基硅烷。
4、 根据权利要求1所述的一步法制备超疏水二氧化硅的方法，其特征在于所述的二氧化硅固 体粉末为沉淀法或气相法二氧化硅。
5、 根据权利要求1所述的一步法制备超疏水二氧化硅的方法，其特征在于所述的溶剂为甲苯、 二甲苯、N， N-二甲基甲酰胺、环已垸、二氯甲烷中的一种或几种，步骤(A)中溶剂用量为 二氧化硅重量的10至50倍。
6、 根据权利要求1所述的一步法制备超疏水二氧化硅的方法，其特征在于所述的混合方式为 超声波或机械搅拌。
7、 根据权利要求1所述的一步法制备超疏水二氧化硅的方法，其特征在于步骤(C)中所述 去除溶剂及剩余反应物的方法是在110 'C真空烘箱中干燥11 13小时。
全文摘要
本发明公开了一种一步法制备超疏水二氧化硅的方法，该制备方法工艺简单，反应条件温和，制备成本较低，制备的二氧化硅其水接触角可达155.1°，能有效阻止二氧化硅表面的二次团聚现象，改善无机相与有机相的界面相容性，增强其与聚合物结合力。该方法包括以下步骤(A)分散常温下，将二氧化硅固体粉末和溶剂混合并均匀分散后加入反应器；(B)反应将反应器升至60～100℃，加入处理剂，继续搅拌并反应20～40分钟后，使温度升100～140℃并回流3～6小时使二氧化硅表面达到超疏水；(C)分离、干燥用溶剂洗涤并过滤上述超疏水二氧化硅，去除溶剂及剩余的反应物并真空干燥。
文档编号C01B33/00GK101249963SQ20081002046
公开日2008年8月27日 申请日期2008年3月7日 优先权日2008年3月7日
发明者臻 陆, 苏 陈, 莉 陈, 旭 黄 申请人:南京工业大学