納米甲基硅酸鋅的制備方法
【專利摘要】本發明屬于精細化工中材料制備領域，具體涉及納米甲基硅酸鋅的制備方法。由氫氧化鈉、水、網狀結構的倍半硅氧烷制得可溶性硅溶液；氫氧化鈉溶液、氫氧化鋅制得水合鋅離子溶液；表面活性劑、助表面活性劑和油相制得助劑混合液；助劑混合液、水合鋅離子溶液混合后滴加可溶性硅溶液，40℃反應，反應后抽濾、洗滌、烘干，既得納米甲基硅酸鋅。該方法以甲基三氯硅烷水解產物倍半硅氧烷為原料，采用微乳液法合成納米甲基硅酸鋅，該納米甲基硅酸鋅可作為填料或顏料添加到以水性樹脂為主體原料的混合體系中，制備憎水性較好的水性納米涂料或水性納米防銹劑。生產過程不存在三廢排放問題。
【專利說明】 納米甲基硅酸鋅的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于精細化工中材料制備領域，具體涉及納米甲基硅酸鋅的制備方法。
技術背景
[0002]制備納米甲基硅酸鋅的主體原料是有機硅基礎原料生產中副產品甲基三氯硅烷的水解產物倍半硅氧烷。目前國內外主要采用氯甲烷和硅粉在銅催化劑作用下直接合成甲基氯硅烷的方法，該方法除生成目標產物(CH3)2SiCl2外，伴隨著產生部分副產物=CH3SiCl3 (3 ?15 % )，(CH3) 3SiCl (3 % ), CH3HSiCl2 (I ~ 3 % ), (CH3) 2HSiCl (0.5 % ),(CH3)4Si (0.1% )，SiCl4 的高沸物(I ?6% )，其中 CH3SiCl3 比例最大。目前，CH3SiCVS有得到充分開發利用導致大量累積，由于CH3SiCl3在空氣中易水解產生HC1，給環境帶來巨大壓力，所以CH3SiCl3的處理與應用不僅成為制約有機硅行業發展的瓶頸，也勢必將成為引導整條產業鏈可持續發展的關鍵。將CH3SiCl3催化歧化轉化為(CH3)2SiCl2的研究有不少報道，但相關技術尚不成熟。由CH3SiCl3制備納米氣相白炭黑雖已工業化，但工藝技術主要被國外幾家大公司壟斷。制備甲基硅樹脂，硅烷偶聯劑，制備甲基硅酸鈉(鉀)作為防水劑和油田鉆井穩定劑以及制備聚甲基硅氧烷憎水劑等方面也有一些研究，但市場需求量不大。所以甲基三氯硅烷的開發利用具有重大戰略意義。
【發明內容】
[0003]針對上述技術問題，本發明提供利用一種利用甲基三氯硅烷的水解產物倍半硅氧燒制備納米甲基娃酸鋒，具體技術方案為:
[0004]納米甲基硅酸鋅的制備方法，包括以下步驟:
[0005](I)可溶性硅溶液的制備
[0006]按照質量比，氫氧化鈉:水:網狀結構的倍半硅氧烷為1: 4?5: I?1.2的比例配制，將氫氧化鈉溶于水中，再將網狀結構的倍半硅氧烷加入氫氧化鈉溶液，加熱并控溫在50?80°C攪拌至澄清溶液，得可溶性硅溶液；
[0007](2)水合鋅離子溶液的制備
[0008]用質量濃度35%的氫氧化鈉溶液加熱溶解氫氧化鋅；氫氧化鈉溶液與氫氧化鋅質量比為2.5?3.0: 1，得澄清水合鋅離子溶液；
[0009](3)超細甲基硅酸鋅的制備
[0010]表面活性劑、助表面活性劑和油相按照質量比為3: 2: 10的比例，在強烈攪拌下混合均勻得到助劑混合液；
[0011]助劑混合液中迅速加入水合鋅離子溶液；水合鋅離子溶液與助劑混合液的質量比為 15 ?20: I ；
[0012]然后滴加可溶性硅溶液，可溶性硅溶液與水合鋅離子溶液質量比為2?2.5: I ；反應在40°C恒溫水浴中進行反應，反應時間為0.5h，反應結束后繼續攪拌1min ；
[0013]冷卻到室溫后進行抽濾，用無水乙醇洗滌，將抽濾后固體物質放在80°C烘箱直到烘干，既得納米甲基硅酸鋅。
[0014]表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚即JFC，HLB值為3?6 ;助表面活性劑為中等碳鏈C5?C8的醇類；油相為正辛烷、癸烷或十二烷。
[0015]本發明提供的納米甲基硅酸鋅的制備方法，分離后的乳液可重復用于制備可溶性硅溶液和水合鋅離子溶液，生產過程不存在三廢排放問題。兩種互不相容的溶劑在表面活性劑和助表面表面活性劑的作用下形成一個均勻的各項同性的熱力學穩定乳液體系，從乳液中析出固相可使成核、生長、聚結、團聚等過程局限在一個微小的球形液滴內，從而可形成球形顆粒，又避免顆粒之間進一步團聚。所以，這種非均相的乳液合成法可使粒度分布較窄且容易控制。
[0016]本發明提供的納米甲基硅酸鋅的制備方法，以甲基三氯硅烷水解產物倍半硅氧烷為原料，采用微乳液法合成納米甲基硅酸鋅，該納米甲基硅酸鋅可作為填料或顏料添加至IJ以水性樹脂為主體原料的混合體系中，制備憎水性較好的水性納米涂料或水性納米防銹劑。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1實施例制得的納米甲基硅酸鋅的紅外光譜圖。
【具體實施方式】
[0018]結合實施例說明本發明【具體實施方式】。
[0019]實施例1:
[0020](I)可溶性硅溶液的制備
[0021]稱取氫氧化鈉10kg溶于400kg水中，再加入10kg網狀結構的倍半硅氧烷，加熱并控溫在80°C下攪拌至澄清溶液，得可溶性硅溶液。
[0022](2)水合鋅離子溶液的制備
[0023]稱取氫氧化鋅80kg加入到220kg質量濃度35%的氫氧化鈉溶液中，加熱、攪拌使之溶解，得澄清水合鋅離子溶液。
[0024](3)超細甲基硅酸鋅的制備
[0025]稱取表面活性劑JFC 2.25kg、助表面活性劑正辛醇1.5kg和油相癸烷7.5kg在強烈攪拌下混合均勻得助劑混合液，迅速加入(2)中制備的水合鋅離子溶液；然后在攪拌下滴加⑴中制備的可溶性硅溶液。該反應在40°C恒溫水浴中進行。反應時間為0.5h。反應結束后繼續攪拌lOmin。冷卻到室溫后進行抽濾，用無水乙醇洗滌，將抽濾后固體物質放在80°C烘箱直到烘干，既得納米甲基硅酸鋅。
[0026]實施例2:
[0027](I)可溶性硅溶液的制備
[0028]稱取氫氧化鈉10kg溶于500kg水中，再加入120kg網狀結構的倍半硅氧烷，加熱并控溫在50°C下攪拌至澄清溶液，得可溶性硅溶液。
[0029](2)水合鋅離子溶液的制備
[0030]稱取氫氧化鋅80kg加入到240kg質量濃度35%的氫氧化鈉溶液中，加熱、攪拌使之溶解，得澄清水合鋅離子溶液。
[0031](3)超細甲基硅酸鋅的制備
[0032]稱取表面活性劑JFC 2.25kg、助表面活性劑正辛醇1.5kg和油相癸烷7.5kg在強烈攪拌下混合均勻得助劑混合液，迅速加入(2)中制備的水合鋅離子溶液；然后在攪拌下滴加(I)中制備的可溶性硅溶液。該反應在40°C恒溫水浴中進行。反應時間為0.5h。反應結束后繼續攪拌lOmin。冷卻到室溫后進行抽濾，用無水乙醇洗滌，將抽濾后固體物質放在80°C烘箱直到烘干，既得納米甲基硅酸鋅。
[0033]實施例1制得的納米甲基硅酸鋅紅外光譜分析方法對納米甲基硅酸鋅進行表征。如圖1所示:
[0034](I)在3419CHT1處出現一個強峰，為O-H伸縮振動峰。
[0035](2)在1637CHT1處出現一個峰，為S1-O彎曲振動峰。
[0036](3)在1273CHT1處出現一個峰，為S1-CH3伸縮振動峰。
[0037](4)在1122CHT1處出現一個強峰，為S1-O-Si伸縮振動峰。
[0038](5)在779CHT1處出現一個峰，為H-0彎曲振動峰。
[0039](6)在613CHT1處出現一個峰，為S1-O-Zn非對稱振動吸收峰。
[0040]納米甲基硅酸鋅分解溫度在950°C以上，具有較好的熱穩定性和較強的耐酸、耐堿性。
[0041]白度97% ;堆密度0.8?1.0 ;平均粒徑為35.9nm ;鋅含量29.00?29.22 ;娃含量 40.88 ?40.91。
【權利要求】
1.納米甲基硅酸鋅的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)可溶性硅溶液的制備 按照質量比，氫氧化鈉:水:網狀結構的倍半硅氧烷為1: 4?5: 1?1.2的比例配制，將氫氧化鈉溶于水中，再將網狀結構的倍半硅氧烷加入氫氧化鈉溶液，加熱并控溫在50?80°C攪拌至澄清溶液，得可溶性硅溶液； (2)水合鋅離子溶液的制備 用質量濃度35%的氫氧化鈉溶液加熱溶解氫氧化鋅；氫氧化鈉溶液與氫氧化鋅質量比為2.5?3.0: 1，得澄清水合鋅離子溶液； (3)超細甲基硅酸鋅的制備 表面活性劑、助表面活性劑和油相按照質量比為3: 2: 10的比例，在強烈攪拌下混合均勻得到助劑混合液； 助劑混合液中迅速加入水合鋅離子溶液；水合鋅離子溶液與助劑混合液的質量比為15 ?20: 1 ； 然后滴加可溶性硅溶液，可溶性硅溶液與水合鋅離子溶液質量比為2?2.5: 1;反應在40°C恒溫水浴中進行反應，反應時間為0.5h，反應結束后繼續攪拌lOmin ； 冷卻到室溫后進行抽濾，用無水乙醇洗滌，將抽濾后固體物質放在80°C烘箱直到烘干，既得納米甲基硅酸鋅。
2.根據權利要求1所述的納米甲基硅酸鋅的制備方法，其特征在于，所述的表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚；助表面活性劑為中等碳鏈C5?C8的醇類；油相為正辛烷、癸烷或十二烷。
【文檔編號】C07F7/08GK104447834SQ201410685784
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月25日 優先權日:2014年11月25日
【發明者】陳澤民, 張成根, 于淑媛, 張巧云, 張光霞 申請人:廊坊師范學院