專利名稱：大孔容凝膠法二氧化硅消光劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于粉體材料制備技術(shù)，特別涉及一種用于涂料消光的大孔容凝膠法二氧化硅消 光劑的制備方法。
背景技術(shù)：
消光是用于控制裝飾性涂料表明光澤的重要手段，不同的被涂物體，因其不同的使用目 的和環(huán)境，除了保護作用、彩色要求外，對所涂表面的光澤性能也有不同的要求。要求光線 柔和，軍事裝備和設(shè)施為隱蔽，保密和安全目的，還有某些儀器部件對光性能的特殊要求， 其表面涂層是半光，甚至是無光的，這就需在涂料中填加消光劑。
消光劑的種類比較多，如輕質(zhì)碳酸鈣滑石粉等功能性顏料，這一類的材料有許多缺點， 它的用量較大，使涂膜的物理性能變差，易使涂料發(fā)生分層，再分散性能也不好。較為理想 的消光劑是二氧化硅，包括氣相法(干法)二氧化硅和濕法(液相法二氧化硅)。干法二氧 化硅雖好，但是價格昂貴，使用受到限制。目前普遍采用的消光劑是濕法二氧化硅。濕法二 氧化硅消光劑從制造方法上分可分為兩大類 一類是凝膠法。另一類是沉淀法，這兩種方法 各有優(yōu)缺點。
凝膠法二氧化硅是將一定濃度的酸和堿性硅酸鹽(常用的是硅酸鈉)在堿或酸性條件下 反應(yīng)，得到均勻的水溶膠凝膠，經(jīng)老化、破碎、洗滌、水熱處理、干燥、粉碎即可得到二氧 化硅產(chǎn)品。該方法得到的二氧化硅產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)高，比表面積大，孔容大、孔徑分布窄而集 中。在高剪切力的作用下也能保持構(gòu)造的優(yōu)點，而且具有很好的透明性；缺點為吸油值偏低 ，工藝流程長、后處理過程能耗高，致使產(chǎn)品成本提高。沉淀法即在一定條件下，將酸和堿 性硅酸鹽溶液進行沉淀反應(yīng)，過程中不出現(xiàn)硅酸凝膠而得到疏松、絮狀沉淀的二氧化硅粒子 ，經(jīng)過濾、洗滌、干燥、粉碎而得到二氧化硅產(chǎn)品。該方法的優(yōu)點是吸油值高，工藝條件相 對簡單，成本較低，缺點是結(jié)構(gòu)性差，在高剪切下結(jié)構(gòu)易被破壞，比表面積小，孔容比較小 ，孔徑分布寬，透明性差等。(參考文獻(xiàn)見國家知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專利公開申請?zhí)?2156478、 7)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對已公開的存在技術(shù)問題，而提供一種改進的大孔容凝膠法二氧化硅 消光劑的制備方法。本發(fā)明的產(chǎn)品可應(yīng)用于涂料、紙張、食品、飼料等多領(lǐng)域，特別是應(yīng)用于涂料具有消光 性能高、分散性能好，與基料相容性好，透明性高等優(yōu)良特性。
發(fā)明的技術(shù)解決方案是大孔容硅凝膠法二氧化硅消光劑的制備方法，包括以下步驟
(1) 原料
a、 硅酸鈉模數(shù)3. 1-3.4，鐵含量100ppm以下，水溶液密度l. 09-1. 25g/ml ;
b、 硫酸濃度25-35%;
(2) 反應(yīng)
定量的硅酸鈉加入反應(yīng)釜中，在21-29'C下向反應(yīng)釜中加入硫酸，直至成凝膠，時間 5-15分鐘，攪拌10-30分鐘，并升溫至35 — 6(TC;進行第二步加酸，直至PH值到2. 5 — 4. 0， 反應(yīng)時間2 — 7分鐘，攪拌至無凝膠塊為止；將懸浮液升溫至90 — 10(TC，陳化60 — 120分鐘； 陳化結(jié)束后，向懸浮液中加水至溫度60 — 8(TC，然后加硫酸將PH值調(diào)至3 — 4;
(3) 過濾洗滌、漿化、干燥、粉碎分級得成品。 在所述的攪拌至無凝膠塊為止之后，再緩慢向反應(yīng)釜中加濃度30%的氫氧化鈉，調(diào)PH值
5 — 6，再加氨水將PH值調(diào)至9一10。
在所述的攪拌至無凝膠塊為止之后，再緩慢向反應(yīng)釜中加濃度30%的氫氧化鈉，調(diào)PH值 9 — 10。
在硅酸鈉水溶液中還可以加入氧化聚乙烯蠟乳化液，制備表面有機處理二氧化硅消光劑
在加入硅酸鈉水溶液時加入氧化聚乙烯蠟乳化液，按硅酸鈉中二氧化硅總量的4一12 %加入氧化聚乙烯蠟。
采用有機物對產(chǎn)品粒子表面進行處理的消光劑，此種消光劑用于家具漆，漆膜表面爽滑 ，抗劃傷性能好，防沉淀和再分散性都得到提高。 大孔容硅凝膠法二氧化硅消光劑的技術(shù)指標(biāo)為
1、 二氧化硅(干基)％ 》
2、 加熱減量％ 《
3、 灼燒減量％
4、 孔容ml/g
5、 比表面積n^/g
6、 DBP吸收值ml/g S
7、 平均粒徑y(tǒng)m
99. 0 5. 0
4. 0 — 6. 0
1. 2 — 1. 8
250 — 350
2. 50
3.0— 9.08、 PH值 6.0 — 7.0
本發(fā)明優(yōu)點是
1、 第一步采用低溫快速反應(yīng)。在短時間內(nèi)形成凝膠，為生產(chǎn)更多的微小的硅酸粒子創(chuàng) 造條件。
2、 第二步反應(yīng)為硅酸粒子長大，是為保證后加工能順利進行，此步降低表面積，提高 吸收值，提高產(chǎn)品的應(yīng)用性能。
3、 通過加入活性劑，不單純是為調(diào)PH值，也是為提高孔容，改善孔結(jié)構(gòu)，提高內(nèi)表面 積和吸收值。
4、 本發(fā)明還提供了一種用有機物對粒子表面處理的方法，該方法處理的消光劑與不處 理的消光劑有較大的差異，經(jīng)處理的消光劑灼燒減量提高，在某些應(yīng)用性能方面也有較大改 善。應(yīng)用的有機處理劑可以是合成蠟或天然蠟，本發(fā)明采用的是分子量2000左右的氧化聚乙 烯蠟。這種蠟的乳化效果好，處理方法較簡單。
5、 本發(fā)明原料采用低鐵硅酸鈉，水洗控制電導(dǎo)率較小，提高了產(chǎn)品的純度，可防止雜 質(zhì)對消光劑的應(yīng)用產(chǎn)生不良影響。
下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明的實施方式作進一步詳細(xì)描述。
具體實施例方式
實施例l
大孔容凝膠法二氧化硅消光劑的制備方法在500L帶攪拌的反應(yīng)釜中，加250L的硅酸鈉 ，水溶液密度l. 100g/ml )，溫度26。C，攪拌狀態(tài)下，以130L/小時的流量向反應(yīng)釜中加濃 度30%的硫酸，直至釜中形成凝膠，停止加酸，然后攪拌15分鐘，同時將反應(yīng)釜物料溫度升 至5(TC，繼續(xù)以340L/小時向反應(yīng)釜加硫酸，直至PH值到3，攪拌20分鐘，將溫度升至98度， 陳化1小時，加水冷卻至75。C，采用廂式過濾機過濾洗滌，濾液電導(dǎo)率達(dá)到200 — 250us/cm 時為止，濾液經(jīng)漿化后，用高速離心噴霧干燥機進行干燥，產(chǎn)品水分在5%以下，采用氣流粉 碎機分級粉碎，粉碎平均粒徑3 — 9ym，得成品。
實施例2
與實施例l不同的是第二步加酸結(jié)束后，再緩慢向反應(yīng)釜中加入活性劑濃度30%的氫氧化 鈉，調(diào)PH值6，再加氨水將PH值調(diào)至9。 實施例3
與實施例2不同的是只加30%的氫氧化鈉，將PH值由3調(diào)到9。 實施例4與實施例2不同的是在硅酸鈉水溶液中加入28公斤氧化聚乙烯蠟乳化液。 氧化聚乙烯蠟乳化液的制備，用帶有高速攪拌的可加熱的裝置中進行，首先稱取2.8重 量份的氧化聚乙烯蠟(分子量2000，酸值23 — 30)加入0.4重量份的乳化劑(乳百靈、0P-10 各0.2份)，0.2份活性劑(30%氫氧化鈉)，在105'C的溫度下熔化，然后將上述熔化的蠟液緩 慢加入到80 — 95。C， 25重量份的水中，并攪拌均勻，由油相變?yōu)樗?，得到氧化聚乙烯蠟?化液。
產(chǎn)品測試結(jié)果列于下表:
項目名稱實施例l實施例2實施例3實施例4
二氧化硅(干基)％99. 199. 099. 299. 0
DBP吸收值ml/g2. 532. 842. 632. 71
孔容ml/g0. 901. 71. 21. 78
灼燒減量％5. 234. 785. 1013. 2
比表面積n^/g18531026032權(quán)利要求
1.一種大孔容凝膠法二氧化硅消光劑的制備方法，包括以下步驟(1)原料a、硅酸鈉模數(shù)3.1-3.4，鐵含量100ppm以下，水溶液密度1.09-1.25g/ml；b、硫酸濃度25-35％；(2)反應(yīng)定量的硅酸鈉加入反應(yīng)釜中，在21-29℃下向反應(yīng)釜中加入硫酸，直至成凝膠，時間5-15分鐘，攪拌10-30分鐘，并升溫至35-60℃；進行第二步加酸，直至PH值到2.5-4.0，反應(yīng)時間2-7分鐘，攪拌至無凝膠塊為止；將懸浮液升溫至90-100℃，陳化60-120分鐘；陳化結(jié)束后，向懸浮液中加水至溫度60-80℃，然后加硫酸將PH值調(diào)至3-4；(3)過濾洗滌、漿化、干燥、粉碎分級得成品。
2 按照權(quán)利要求l所述的大孔容凝膠法二氧化硅消光劑的制備方法， 其特征在于在所述的攪拌至無凝膠塊為止之后，再緩慢向反應(yīng)釜中加濃度30%的氫氧化鈉， 調(diào)PH值5 — 6，再加氨水將PH值調(diào)至9一10。
3 按照權(quán)利要求l所述的大孔容凝膠法二氧化硅消光劑的制備方法， 其特征在于在所述的攪拌至無凝膠塊為止之后，再緩慢向反應(yīng)釜中加濃度30%的氫氧化鈉， 調(diào)PH值9 —10。
4 按照權(quán)利要求l、 2或3所述大孔容凝膠法二氧化硅消光劑的制備方 法，其特征在于得到的大孔容凝膠法二氧化硅消光劑的孔容為1.2 — 1.8 ml/g 。
5 按照權(quán)利要求l、 2或3所述大孔容凝膠法二氧化硅消光劑的制備方 法，其特征在于得到的大孔容凝膠法二氧化硅消光劑的BET比表面積為250 — 350 m2/g 。
6 按照權(quán)利要求l、 2或3所述大孔容凝膠法二氧化硅消光劑的制備方 法，其特征在于得到的大孔容凝膠法二氧化硅消光劑的平均粒徑3. 0 — 9. 0 y m。
7 按照權(quán)利要求l、 2或3所述的大孔容凝膠法二氧化硅消光劑的制備 方法，其特征在于在加入硅酸鈉水溶液時加入氧化聚乙烯蠟乳化液，按硅酸鈉中二氧化硅總量的4一12 %加入氧化聚乙烯蠟。
8.權(quán)利要求8按照權(quán)利要求7所述的大孔容凝膠法二氧化硅消光劑的制備方法， 其特征在于氧化聚乙烯蠟乳化液的制備由2. 8重量份的氧化聚乙烯蠟加入0. 4重量份的乳化劑 ，2份活性劑，在105。C的溫度下熔化，然后將上述熔化的蠟液緩慢加入到80 — 95。C， 25重量 份的水中，并攪拌均勻，得到氧化聚乙烯蠟乳化液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于涂料消光的大孔容凝膠法二氧化硅消光劑的制備方法。在反應(yīng)釜中，加入硅酸鈉水溶液，溫度26℃，攪拌狀態(tài)下，加濃度30％的硫酸，直至釜中形成凝膠，然后攪拌15分鐘，升溫至50℃，繼續(xù)加硫酸，直至pH值到3，攪拌至無凝膠塊，再緩慢向反應(yīng)釜中加30％的氫氧化鈉，將pH值調(diào)至5-6，再用氨水將pH值調(diào)至9-10。升溫至98度，陳化1小時，加水冷卻至75℃，過濾洗滌、漿化后、噴霧干燥粉碎分級得成品。產(chǎn)品具有大孔容、大比表面積、高純度、適中的DBP吸收值、分散性能良好、透明度高等特性、工藝合理、生產(chǎn)效率高的特點。產(chǎn)品可加蠟進行表面處理，使涂料表面漆膜光滑、抗劃傷性和防沉淀性都得到改善。
文檔編號C09C1/28GK101407324SQ20081030547
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月2日
發(fā)明者盧忠奎, 杜崇恩, 白英杰, 辛大成, 高煥武 申請人:通化雙龍化工股份有限公司