一種單分散介孔二氧化硅微球粉及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種介孔材料的制備方法，特別是涉及一種單分散介孔二氧化硅微米球型粉末制備工藝。
【背景技術】
[0002]單分散介孔二氧化硅微球粉憑借其良好的流動滑爽性、巨大的吸油量、優良的物學穩定性、無毒性、親水性、表面硅羥基易功能化等優點，已成為材料中的重要一員，在化妝品、塑料、橡膠、涂料、醫藥和環保等行業有著廣泛的應用和發展。
[0003]制備二氧化硅微球通常有氣相沉積法，反相微乳法，沉淀法以及溶膠-凝膠法等。氣相沉積法可以制備單分散性好的二氧化硅微球，但該法所使用儀器設備價格昂貴，且需要對操作條件進行嚴格控制。反相微乳法的制備過程中則需要使用大量有機溶劑且不易回收，會對環境造成污染。沉淀法所用的原料便宜易得，但制得的二氧化硅微球粒徑單分散性較差。
[0004]而以溶膠-凝膠法為基礎的Stober法是在堿性條件下通過正硅酸乙酯(TE0S)的水解縮聚來制備二氧化硅微球，方法簡便易操作，成本較低，而且能夠得到單分散性較好的納米級二氧化娃。
[0005]專利號:201310725246.0的中國專利公開了一種納米球形介孔二氧化硅。這種納米球形介孔二氧化硅，由于納米級微球有可能被皮膚吸收，且顆粒較細在皮膚上涂抹沒有滑爽感，導致其不能滿足化妝品原料的一些基本要求。
[0006]專利號:201110334880.2的中國專利公開了一種制備多孔二氧化硅微球的方法。通過該方法在經過高溫熱處理得到的二氧化硅微球粉很容易燒結沾粘成團，兩兩硬鏈接在一起。并且微球粉表面粗燥也沒有進行任何工藝的表面修飾，導致在皮膚上涂抹不光滑，影響二氧化硅微球粉在化妝品皮膚上使用的滑爽感。
【發明內容】
[0007]針對上述現有單分散介孔二氧化硅微球粉的制備工藝所存在的問題，本發明的主要目的在于提供一種合成原料成本低、操作工藝簡單、條件可控性強的單分散介孔二氧化硅微米球型粉末的制備方法；同時在此基礎上，進一步的提供單分散無沾粘、表面光滑、在皮膚上涂抹滑爽、吸油的單分散介孔二氧化硅微球粉。
[0008]為了達到上述目的，本發明采用如下的技術方案:
[0009]—種單分散介孔二氧化硅微球粉的制備方法，所述制備方法的步驟如下:
[0010](1)將水溶性高分子隔離劑在去離子水中分散均勻，得到水溶性高分子隔離劑預分散液；
[0011](2)將模版劑加入去離子水中攪拌溶解后，再加入步驟⑴中得到水溶性高分子隔離劑預分散液，調整溶液的PH值，攪拌分散均勻；
[0012](3)將正硅酸乙酯加入去離子水中攪拌溶解后，再加入步驟(1)中得到水溶性高分子隔離劑預分散液，攪拌分散均勻；
[0013](4)在控制溫度和攪拌速度的情況下，將步驟(3)中得到的分散液緩慢的添加到步驟(2)中得到的分散液中，待反應液變成白色渾濁后，停止攪拌，進行陳化；
[0014](5)離心過濾出白色沉淀物，用去離子水多次沖洗離心，移烘箱中烘干得到二氧化硅粉末；
[0015](6)將干燥后得到的二氧化硅粉末置于馬弗爐中進行熱處理，得到單分散介孔二氧化硅微球粉。
[0016]進一步的，所述步驟(1)中將水溶性高分子隔離劑加入到去離子水中，潤濕攪拌30分鐘左右，充分溶脹攪拌分散均勻。
[0017]進一步的，所述水溶性高分子隔離劑為羧甲基纖維素、羧乙基纖維素、漢生膠、PVA、卡波樹脂中的一種或其組合。
[0018]進一步的，所述模版劑為十六烷基三甲基溴化銨、A(E0)-7、A(E0)-9、15 — S-12、平平加0中的一種或組合
[0019]進一步的，所述模版劑:水溶性高分子隔離劑:正硅酸乙酯:去離子水的質量比為1:0.01-0.25:10-50:40_80。
[0020]進一步的，所述步驟(4)中的溫度控制在成球率高，粒度分布均勻的20_50°C。
[0021]進一步的，所述步驟(4)中將步驟(3)中得到的分散液緩慢的添加到步驟(2)中得到的分散液中的反應時間控制在1小時。
[0022]進一步的，所述步驟(6)中的熱處理溫度為600°C，熱處理時間為3小時。
[0023]基于上述的制備方法將制備得到單分散介孔二氧化硅微球粉
[0024]本發明提供的制備工藝，其合成原料成本低、操作工藝簡單、條件可控性強。并且基于該工藝進行批量生產簡單，馬弗爐煅燒尾氣無刺激性、無環境污染，可以廣泛應用于化妝品、塑料、橡膠、涂料、醫藥和環保等行業。
[0025]同時基于本制備工藝得到的單分散介孔二氧化硅微球粉，呈單分散性，新貌可控，原料成本低、操作工藝簡單，顆粒大小均勻，微球呈單分散性不沾粘，吸油值高，球形表面光滑，涂抹輕盈滑爽，是一種優良的化妝品添加原料。
【附圖說明】
[0026]以下結合附圖和【具體實施方式】來進一步說明本發明。
[0027]圖1為實施例1中單分散介孔二氧化娃微球粉的掃描電子顯微照片；
[0028]圖2為實施例2中單分散介孔二氧化娃微球粉的掃描電子顯微照片；
[0029]圖3為實施例3中單分散介孔二氧化娃微球粉的掃描電子顯微照片。
【具體實施方式】
[0030]為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示和實例，進一步闡述本發明。
[0031]本發明提供的單分散介孔二氧化硅微球粉的制備方法，其通過預先將水溶性高分子隔離劑在去離子水中分散均勻，得到水溶性高分子隔離劑預分散液；
[0032]再將模版劑加入到水溶性高分子隔離劑預分散液中，調整到合適的PH值攪拌分散均勻；
[0033]然后將正硅酸乙酯(TE0S)和水溶性高分子隔離劑預分散液調整至合適的PH值攪拌分散均勻。
[0034]再者，將得到的正硅酸乙酯分散液加入到模版劑分散液中，通過控制溫度、攪拌速度、PH值使其充分反應，通過陳化、離心、干燥、馬弗爐熱處理后得到單分散介孔二氧化硅微球粉。
[0035]由此制得的單分散介孔二氧化硅微球粉，顆粒大小均勻，微球呈單分散性不沾粘，吸油值高，球形表面光滑，涂抹輕盈滑爽，是一種優良的化妝品添加原料，批量生產工藝簡單，馬弗爐煅燒尾氣無刺激性、無環境污染。
[0036]具有上述原理，本發明制備單分散介孔二氧化硅微球粉的過程如下:
[0037](1)將水溶性高分子隔離劑在去離子水中分散均勻，得到水溶性高分子隔離劑預分散液。
[0038]具體，稱取水溶性高分子隔離劑加入到去離子水中，潤濕攪拌30分鐘左右，充分溶脹攪拌分散均勻，得到水溶性高分子隔離劑預分散液。
[0039](2)稱取模版劑加入去離子水中攪拌溶解后，加入步驟(1)中得到水溶性高分子隔離劑預分散液，調整溶液的PH值，攪拌分散均勻，得到模版劑分散液。
[0040]由于不同PH值對二氧化硅微球粒徑分布有很大的影響，隨著PH值的升高，形成的二氧化硅微球粒徑分布將逐漸變大；但PH值太低則正硅酸乙酯水解速率緩慢，反而會使得微球不規整，顆粒分布寬。據此，申請人通過大量的實驗和創造性勞動，調整溶液的PH值至
8-10o
[0041](3)稱取TE0S加入去離子水中攪拌溶解后，加入步驟⑴中得到水溶性高分子隔離劑預分散液，攪拌分散均勻，得到TE0S分散液。
[0042](4)控制溫度和攪拌速度的情況下，將步驟(3)中得到的TE0S分散液緩慢的添加到步驟(2)中得到的模版劑分散液中，并控制攪拌速度和反應時間，待反應液變成白色渾濁后，停止攪拌，將其陳化。
[0043]對于該步驟進行混合時的溫度，如果溫度過高制備的二氧化硅微球粒徑降低，并有聚團趨勢；如果溫度過低，會影響正硅酸乙酯的水解和縮合，降低成球率和顆粒度。據此，申請人通過大量的實驗和創造性勞動，將混合時的溫度控制在20-50°C之間，由此可保證極高的成球率且使得粒度分布均勻。
[0044]優選溫度為25°C。在混合時，邊加邊攪拌，在添加完成后，繼續保持勻速的緩慢攪拌。
[0045]對于攪拌速度的控制，將直接影響球化率和粒度分布，若攪拌過慢不利于正硅酸乙酯的水解分散，若攪拌過快影響二氧化硅微球粉的聚合和球型的完整。據此，申請人通過大量的實驗和創造性勞動，將攪拌速度保持在10-50r/min，由此保證較高的球化率，以及保證粒度分布均勻。
[0046]另外，對于混合反應時間的控制，將直接影響成球的效率和效果。因為在反應初期，小顆粒的長大速率要大于大顆粒，所以，開始的時候微球的粒徑隨反應時間的增加而迅速增大。隨著正硅酸乙酯的不斷被消耗，反應逐漸趨于平緩，延長反應時間也降低了成球的成長速率，增加了能耗。為此，申請人通過大量的實驗和創造性勞動，將混合反應時間控制在1小時，實現最佳的成球效果。
[0047]再者，進行陳化的時間控制在12-24小時。
[0048](5)離心過濾出白色沉淀，用去離子水多次沖洗離心，移烘箱中烘干，得到干燥的二氧化硅粉末。
[0049](6)將干燥后得到的二氧化硅粉末置于馬弗爐中進行熱處理，得到單分散介孔二氧化硅微球粉。
[0050]其中，熱處理溫度為600°C，且熱處理時間為3小時。在熱處理過程中，根據熱重圖譜，溫度在300度左右，模板劑煅燒揮發形成無序的多孔結構