專利名稱：：一種超疏水二氧化硅的制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種二氧化硅的制備方法，更具體地說涉及一種超疏水二氧化硅的制備方法。技術背景納米二氧化硅是一種輕質納米多孔材料，它具有比表面積大、孔系率高、尺寸效應和特殊的光、電物性，以及其在高溫下仍具有高強、高韌、穩定性好等奇異特性。因此納米二氧化硅具有廣闊的應用前景，目前已經在涂料、塑料和橡膠加工以及催化劑載體、醫藥研制方面得到了應用。但是，納米二氧化硅表面存在羥基，遇水分子時易形成氫鍵吸附，使其表面具有親水性，從而導致其團聚，難分散，這在很大程度影響了納米二氧化硅在某些領域的應用。因此，通過表面處理的方法，消除或減少二氧化硅表面的羥基數是解決問題的關鍵。目前，通過熱處理法和化學改性法使二氧化硅表面由親水變為疏水的報導很多。例如DE2628975和DE2729244中，分別將硅油和二甲基二氯硅烷加到沉淀法二氧化硅中，用濕法和干法進行疏水化處理，最后經過200至400。C高溫退火步驟，制備了疏水二氧化硅；JP194765中，用二硅氮垸化合物處理二氧化硅溶膠，使其表面達到疏水狀態；CN1161997中，采用表面接枝方法，將聚氧烷接枝到二氧化硅表面，從而使其達到疏水性質。但是，通過表面改性的方法，使二氧化硅表面達到超疏水狀態的報道卻非常少見。
發明內容本發明的目的是解決上述現有技術存在的不足與問題，提供了一種超疏水二氧化硅的制備方法。本發明是通過以下技術方案實現的本發明提供的超疏水二氧化硅的制備方法主要包括以下步驟(A)分散常溫下，將二氧化硅固體粉末和溶劑混合并均勻分散后加入反應器；(B)反應將反應器升至60100°C，加入處理劑l，繼續攪拌并反應2040分鐘后，使溫度升至100140。C并回流36小時，使反應充分進行；使溫度降至60100'C，加入處理劑2，攪拌下反應14小時，使二氧化硅表面達到超疏水水；(C)分離、干燥用溶劑洗滌并過濾上述超疏水二氧化硅，去除溶劑及剩余的反應物并真空干燥。本發明中所使用的處理劑1，其化學分子式為(X-(CH2)n)4-mSi(ORV，其中R是甲基、乙基或多烷基基團，X是氨基、巰基、氰基、脲基、環氧基或含鹵基團，m為1、2或3，n為0至30范圍內任一數，并且處理劑1的用量為二氧化硅重量的0.5至5倍。本發明中所使用的處理劑2，其化學分子式為X-(CH2)mR，R是甲基、乙烯基或乙炔基，X是氨基、巰基、氰基、脲基、酰氨基、環氧基或含鹵基團，m為0至30范圍內任一數，并且處理劑2的用量為處理劑1重量的0.5至5倍。本發明中的步驟(B)在加入處理劑2的同時可加入催化劑，所使用的催化劑優選氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸銨、二乙胺、三乙胺或正丙胺，并且催化劑用量為處理劑1重量的1050%。另外，本發明中所使用的二氧化硅粉末優選為沉淀法或氣相法二氧化硅；溶劑優選甲苯、二甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、環巳烷、二氯甲烷中的一種或幾種，并且用量為二氧化硅重量的10至50倍；所述的混合方式為超聲波或機械攪拌；步驟(C)中所述去除溶劑及剩余反應物的方法是在110'C真空烘箱中干燥1113小時。本發明與現有技術相比具有以下有益效果本發明的超疏水二氧化硅的制備方法工藝簡單，反應條件溫和，制備成本較低。用本發明方法制備的二氧化硅其水接觸角可達154.2°，能有效阻止二氧化硅表面的二次團聚現象，改善無機相與有機相的界面相容性，增強其與聚合物結合力，從而達到增強、增韌聚合物基復合材料的效果，可廣泛應用于硅橡膠、涂料、塑料、醫藥、造紙等諸多工業領域。具體實施方式以下通過具體實施例說明本發明，但本發明并不僅僅限定于這些實施例，本發明用7K牛妾觸角來表示二氧化硅的疏水性，這一數值越大，表明疏水性越好。實施例l稱取3g沉淀法二氧化硅(粒徑40-60nm，比表面積150m2/g)，30g甲苯置于250ml的三口燒瓶，攪拌使其分散均勻；升溫至80。C，加入1.5gY-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅垸，反應30分鐘后，升溫至110。C并使其回流4小時；然后降溫至80。C，加入7.5g十二烷胺，反應4小時；最后用甲苯洗滌并過濾二氧化硅固體粉末，置于110。C的真空烘箱中，干燥12小時。經檢測其結果見表l實施例2稱取3g氣相法二氧化硅(粒徑20-40nm，比表面積380m2/g)，150g甲苯置于500ml的三口燒瓶，攪拌使其分散均勻；升溫至80。C，加入15g，縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅垸，反應30分鐘后，升溫至110。C并使其回流4小時；然后降溫至80°(3，加入7.5g硬脂酸酰胺，反應3小時；最后用甲苯洗滌并過濾二氧化硅固體粉末，置于110。C的真空烘箱中，干燥12小時。經檢測其結果見表1實施例3稱取3g沉淀法二氧化硅(粒徑40-60nm，比表面積150m2/g)，90gN，N-二甲基甲酰胺置于250ml的三口燒瓶，攪拌使其分散均勻；升溫至90。C，加入3g氯丙基三甲氧基硅烷，反應30分鐘后，升溫至120。C并使其回流4小時；然后降溫至80。C，加入3g十二烷胺，0.3g氫氧化鈉，反應2小時；最后用N，N-二甲基甲酰胺洗滌并過濾二氧化硅固體粉末，置于110。C的真空烘箱中，干燥12小時。經檢測其結果見表l實施例4稱取3g氣相法二氧化硅(粒徑20-40nm，比表面積380m2/g)，90gN，N-二甲基甲酰胺置于200ml的三口燒瓶，攪拌使其分散均勻；升溫至90。C，加入3g氯丙基三乙氧基硅烷，反應30分鐘后，升溫至120。C并使其回流4小時；然后降溫至8(TC，加入3g十二烷胺，1.5g三乙胺，反應2小時；最后用N，N-二甲基甲酰胺洗滌并過濾二氧化硅固體粉末，置于110。C的真空烘箱中，干燥12小時。經檢測其結果見表l表l:反應前后二氧化硅水接觸角的變化一覽表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權利要求1、一種超疏水二氧化硅的制備方法，其特征在于包括以下步驟(A)分散常溫下，將二氧化硅固體粉末和溶劑混合并均勻分散后加入反應器；(B)反應將反應器升至60～100℃，加入處理劑1，繼續攪拌并反應20～40分鐘后，使溫度升至100～140℃并回流3～6小時，使反應充分進行；使溫度降至60～100℃，加入處理劑2，攪拌下反應1～4小時，使二氧化硅表面達到超疏水；(C)分離、干燥用溶劑洗滌并過濾上述超疏水二氧化硅，去除溶劑及剩余的反應物并真空干燥。2、根據權利要求1所述的超疏水二氧化硅的制備方法，其特征在于所述的處理劑1其化學分子式為(X-(CH2)n)4.mSi(OR)m，其中R是甲基、乙基或多烷基基團，X是氨基、巰基、氰基、脲基、環氧基或含鹵基團，m為1、2或3，n為0至30范圍內任一數，處理劑1的用量為二氧化硅重量的0.5至5倍。3、根據權利要求2所述的超疏水二氧化硅的制備方法，其特征在于所述的處理劑1為？縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅垸、氯丙基三甲氧基硅垸或氯丙基三乙氧基硅垸。4、根據權利要求1所述的超疏水二氧化硅的制備方法，其特征在于所述的處理劑2其化學分子式為X-(CH2)mR，R是甲基、乙烯基或乙炔基，X是氨基、巰基、氰基、脲基、酰氨基、環氧基或含鹵基團，m為0至30范圍內任一數，處理劑2的用量為處理劑1重量的0.5至5倍。5、根據權利要求4所述的超疏水二氧化硅的制備方法，其特征在于所述的處理劑2為十二烷胺或硬脂酸酰胺。6、根據權利要求1所述的超疏水二氧化硅的制備方法，其特征在于所述的二氧化硅固體粉末為沉淀法或氣相法二氧化硅。7、根據權利要求1所述的超疏水二氧化硅的制備方法，其特征在于所述的溶劑為甲苯、二甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、環已垸、二氯甲烷中的一種或幾種，步驟(A)中溶劑用量為二氧化硅重量的10至50倍。8、根據權利要求1所述的超疏水二氧化硅的制備方法，其特征在于所述的混合方式為超聲波或機械攪拌。9、根據權利要求1所述的超疏水二氧化硅的制備方法，其特征在于步驟(B)中在加入處理劑2的同時加入催化劑，所述的催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸銨、二乙胺、三乙胺或正丙胺，催化劑用量為處理劑1重量的1050%。10、根據權利要求1所述的超疏水二氧化硅的制備方法，其特征在于步驟(C)中所述的所述去除溶劑及剩余反應物的方法是在110'C真空烘箱中干燥1113小時。全文摘要本發明公開了一種超疏水二氧化硅的制備方法，該制備方法工藝簡單，反應條件溫和，制備成本較低。本發明的超疏水二氧化硅的制備方法主要包括以下步驟(A)分散常溫下，將二氧化硅固體粉末和溶劑混合并均勻分散后加入反應器；(B)反應將反應器升至60～100℃，加入處理劑1，繼續攪拌并反應20～40分鐘后，使溫度升至100～140℃并回流3～6小時，使反應充分進行；使溫度降至60～100℃，加入處理劑2，攪拌下反應1～4小時，使二氧化硅表面達到超疏水水；(C)分離、干燥用溶劑洗滌并過濾上述超疏水二氧化硅，去除溶劑及剩余的反應物并真空干燥。文檔編號C01B33/00GK101249964SQ20081002046公開日2008年8月27日申請日期2008年3月7日優先權日2008年3月7日發明者臻陸,蘇陳,莉陳,旭黃申請人:南京工業大學