一种有机硅高沸物改性氧化铝气凝胶的制备方法
【专利摘要】本发明涉及氧化铝气凝胶，具体涉及一种有机硅高沸物改性氧化铝气凝胶的制备方法。以无机铝盐为原料，无水乙醇为溶剂和分散剂，有机硅高沸物为主要改性剂，其中为使有机硅高沸物中的有机硅基团进入氧化铝凝胶的孔洞中取代凝胶骨架上的羟基形成疏水结构，使用了六亚甲基四胺水溶液与有机硅高沸物进行混合，并加入适量的乙醇形成改性液，将铝凝胶进行改性、干燥后获得了表面具有疏水性质的气凝胶材料，在水处理和隔热材料方面具有良好的应用前景。本发明的工艺简单、改性成本低、能耗低、适合工业化运用。
【专利说明】一种有机硅高沸物改性氧化铝气凝胶的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及氧化铝气凝胶，具体涉及一种有机硅高沸物改性氧化铝气凝胶的制备方法。
【背景技术】
[0002]中国目前已是最大的有机硅材料消费国，硅油、硅橡胶、硅树脂等常见的有机硅产品的消费量在稳步上升，另外纺织、电子电器等出口型行业和国内的建筑涂料、汽车、日化等行业对都有机硅材料的有着旺盛的需求；由于具有广阔的市场空间，有机硅被列入了新材料“十二五”规划，20多个有机硅产品列入了新材料“十二五”规划的产品目录；在此形势下催生的是有机硅行业的基础产品——甲基氯硅烷的年产量节节攀升，其生产中所产生的副产物则不可避免地出现数量多、难处理的问题；我们将这种生产甲基氯硅烷时所生成的副产物称之为有机硅高沸物，它是一种易挥发、具有刺鼻气味的黄黑色酸性液体，工业上常用烧碱中和其酸性后用焚烧法处置以避免产生污染，但该法能耗高、设备昂贵；近年来国家大力推行节能减排的政策，工业副产物的综合、有效利用越来越受到企业的重视。
[0003]氧化铝气凝胶是一种性能良好的多孔纳米材料，因其高孔隙率、大比表面积而应用于隔热材料的制备中，也可作为吸附材料用于吸附水中的阴离子型染料，但氧化铝气凝胶的制备常采用超临界干燥方法，耗能巨大且设备造价昂贵，工业上难以大规模生产而阻碍了其进一步的应用。
[0004]本发明采用有机硅高沸物这一工业副产物作为主要改性剂，在氧化铝气凝胶的制备过程中引入疏水性有机基团，通过溶胶-凝胶法成功地避免了使用超临界干燥法而制备出了多孔、疏水性复合吸附材料。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提出一种以有机硅生产过程中的副产品一有机硅高沸物为主要改性剂，以无机铝盐为原料，采用简单、环保且便于工业化生产的工艺制备较高比表面积、孔隙率的氧化铝气凝胶材料的方法。
[0006]本发明通过如下技术方案实现:
Ca)将工业级有机硅高沸物进行蒸馏或过滤取滤液备用；
(b)取九水硝酸铝与无水乙醇以1:(25-40)的摩尔比混合，优选1:30，搅拌使其完全溶解后，再先后加入草酸铵和环氧丙烷；其中九水硝酸铝与草酸铵、环氧丙烷的摩尔比为I: (0.6-1.2): (5-8)，优选1:0.8:6的配比；加入环氧丙烷时需缓慢滴加且控制溶液温度不超过25°C，待溶胶变为凝胶后，于容器中自然老化1-12小时；
(c)将按照步骤(a)初步处理过的有机硅高沸物以1:(2-10)的体积比加入到质量浓度为20%-70%的六亚甲基四胺水溶液中，优选1:4，搅拌均匀，得到pH=4.0-6.1的溶液；
(d)将步骤(c)所述的溶液与无水乙醇以1:(2-5)的体积比混合，优选1:4，得到改性液，之后加入步骤(b)所述的湿凝胶中，使改性液的体积为凝胶体积的1-2倍，改性12-36小时；
(e)改性结束后，将改性后的凝胶置于无水乙醇中浸泡置换2次，每次2-12小时，再置于正己烷中浸泡置换3次，每次2-12小时，之后烘干或于常温下干燥得到小块状的干凝胶，即为疏水性的氧化铝多孔材料。
[0007]其中，有机硅高沸物由合成有机硅单体过程中产生的固液混合废物经蒸馏或直接过滤提取，各项指标如下:
【权利要求】
1.一种有机硅高沸物改性氧化铝气凝胶的制备方法，其特征在于包括如下步骤: 将工业级有机硅高沸物进行蒸馏或过滤取滤液备用； 取九水硝酸铝与无水乙醇以1:25-40的摩尔比混合，搅拌使其完全溶解后，再先后加入草酸铵和环氧丙烷；其中九水硝酸铝与草酸铵、环氧丙烷的摩尔比为1:0.6-1.2:5-8 ;加入环氧丙烷时需缓慢滴加且控制溶液温度不超过25°C，待溶胶变为凝胶后，于容器中自然老化； 将按照步骤(a)初步处理过的有机硅高沸物以1:2-10的体积比加入到质量浓度为20%-70%的六亚甲基四胺水溶液中，搅拌均匀，得到pH=4.0-6.1的溶液； 将步骤(c)所述的溶液与无水乙醇以1:2-5的体积比混合，得到改性液，之后加入步骤(b)所述的湿凝胶中，使改性液的体积为凝胶体积的1-2倍，改性12-36小时； 改性结束后，将改性后的凝胶先后置于无水乙醇和正己烷中浸泡置换，之后烘干或于常温下干燥得到小块状的干凝胶，即为疏水性的氧化铝多孔材料。
2.如权利要求1所述的一种有机硅高沸物改性氧化铝气凝胶的制备方法，其特征在于:所述有机硅高沸物为沸程75 V~155 °C的有机硅高沸物。
3.如权利要求1所述的一种有机硅高沸物改性氧化铝气凝胶的制备方法，其特征在于:所述九水硝酸铝与无水乙醇的摩尔比为1:30。
4.如权利要求1所述的一种有机硅高沸物改性氧化铝气凝胶的制备方法，其特征在于:所述九水硝酸铝与草酸铵、环氧丙烷的摩尔比为1:0.8:6。
5.如权利要求1所述的一种有机硅高沸物改性氧化铝气凝胶的制备方法，其特征在于:所述老化时间为1-12小时。
6.如权利要求1所述的一种有机硅高沸物改性氧化铝气凝胶的制备方法，其特征在于:所述初步处理过的有机硅高沸物与六亚甲基四胺水溶液的体积比1:4。
7.如权利要求1所述的一种有机硅高沸物改性氧化铝气凝胶的制备方法，其特征在于:所述步骤(c)得到的溶液与无水乙醇的体积比为1:4。
8.如权利要求1所述的一种有机硅高沸物改性氧化铝气凝胶的制备方法，其特征在于所述将改性后的凝胶先后置于无水乙醇和正己烷中浸泡置换指:将改性后的凝胶置于无水乙醇中浸泡置换2次,每次2-12小时,再置于正己烧中浸泡置换3次,每次2-12小时。
【文档编号】B01J13/00GK103894119SQ201410161244
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2014年1月3日
【发明者】罗志会, 丁当仁, 李泽方, 刘慕兰, 朱建军, 谢吉民 申请人:江苏耘农化工有限公司, 江苏大学