雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料及其制備方法。該雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的制備方法包括配制含有硅前驅體的醇溶液；配制含有水和催化劑的醇溶液；及將所述含有硅前驅體的醇溶液和所述含有水和催化劑的醇溶液混合得到混合物，將所述混合物于25℃～60℃的下攪拌反應4小時～10小時，分離純化得到所述雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的步驟。經試驗證明，上述雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的制備方法能夠原位制備得到雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料。該方法工藝簡單，能夠大規模制備雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料，以提高電子封裝的復合材料的熱機械性能。
【專利說明】雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及納米粉體材料的制備【技術領域】，特別是涉及一種雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]納米二氧化硅球形粉體由于熱膨脹系數低，同時具有高耐熱、高耐濕及高介電等優越性能，目前已被廣泛用做填料填充到聚合物和樹脂基體中以降低復合材料的熱膨脹系數。復合材料熱膨脹系數的大小與納米二氧化硅填料的填充量有關，納米二氧化硅的填充量越高，復合材料的熱膨脹系數越低。但隨著納米二氧化硅填充量的增大，復合體系的粘度也隨之相應升高，限制了納米二氧化娃填充量的進一步提高。同時，單一粒度的球形二氧化硅顆粒在堆積時往往產生很多空隙，導致堆積不緊密，堆積效率低。根據級配理論，對于多種離散粒徑的顆粒進行堆積時，當粒徑滿足一定條件時，小顆粒就能夠剛好填充到大顆粒堆積的空隙中，從而提高顆粒的堆積密度和堆積效率。如果在復合材料中能提高球形粉體的堆積效率(填充密度)，則一方面能降低成本和線性膨脹系數，另一方面由于堆積中“小球助推，大球助流”的作用，也有利于降低塑封料的熔融粘度，從而提高其流動性能。
[0003]因此通過將不同粒徑分布的球形粉體相互摻雜可以促使填料接近理想密堆積狀態，提高堆積效率，從而提高填充量降低膨脹系數。但納米二氧化硅由于具有較大的比表面積而極易發生團聚，僅將兩種不同粒徑大小的單分散球形納米二氧化硅顆粒進行機械地物理混合難以達到理想的混合效果和堆積狀態。因此，原位制備出含有不同粒徑分布的納米二氧化硅對提高球 形粉體在復合材料中填充密度進而進一步提高復合材料的熱機械性能具有重要意義。
[0004]制備納米二氧化硅的方法主要有干法和濕法。干法主要包括氣相法，濕法主要包括溶膠-凝膠法、微乳液法、沉淀法。目前人們往往致力于通過改進各種制備方法來進一步改善所制備的單一尺寸二氧化硅的粒度均一性，而關于一步法制備具有雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的報道尚未發現，目前的研究忽視了雙粒徑分布單分散納米二氧化硅作為填料使用時的有異性和重要性。
【發明內容】
[0005]基于此，有必要提供一種雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的制備方法，以原位制備雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料，用以提高球形納米二氧化硅在復合材料中的填充密度，從而提高電子封裝的復合材料的熱機械性能。
[0006]進一步，提供一種由上述雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的制備方法制備的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料。
[0007]一種雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的制備方法，包括如下步驟:
[0008]配制含有硅前驅體的醇溶液；
[0009]配制含有水和催化劑的醇溶液；及[0010]將所述含有硅前驅體的醇溶液和所述含有水和催化劑的醇溶液混合得到混合物，將所述混合物于25 V~60°C的下攪拌反應4小時~10小時，分離純化得到所述雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料。
[0011]在其中一個實施例中，所述含有硅前驅體的醇溶液中，硅前驅體的濃度為0.1mol/L ~L Omol/L。
[0012]在其中一個實施例中，所述硅前驅體為正硅酸四乙酯、四甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷，戍基二乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷或四丁氧基硅烷。
[0013]在其中一個實施例中，所述含有水和催化劑的醇溶液中，所述水的濃度為5.0mol/L~10.0mol/L,所述催化劑的濃度為0.5mol/L~2.0mol/L。
[0014]在其中一個實施例中，所述催化劑為氨水、尿素、二乙胺、三乙胺、賴氨酸或精氨酸。
[0015]在其中一個實施例中，所述將所述含有硅前驅體的醇溶液和所述含有水和催化劑的醇溶液混合得到混合物的步驟具體為:在攪拌條件下，同時將所述含有硅前驅體的醇溶液和所述含有水和催化劑的醇溶液同時注入反應器中，得到混合物。
[0016]在其中一個實施例中，注入所述含有娃前驅體的醇溶液的速率為0.5mL/min~5mL/min,注入所述 含有水和催化劑的醇溶液的速率為0.5mL/min~50mL/min。
[0017]在其中一個實施例中，所述含有硅前驅體的醇溶液和所述含有水和催化劑的醇溶液中，醇溶劑均為無水甲醇、無水乙醇、異丙醇、正丙醇、正丁醇、異丁醇或戊醇。
[0018]一種上述雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的制備方法制備的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料，所述雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料包括小粒徑球形納米二氧化硅和大粒徑球形納米二氧化硅,所述小粒徑球形納米二氧化硅的粒徑為50納米~100納米，所述大粒徑球形納米二氧化娃的粒徑為250納米~500納米。
[0019]經試驗證明，上述雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的制備方法能夠原位制備得到雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料。該方法工藝簡單，能夠大規模制備雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料，以提高電子封裝的復合材料的熱機械性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為一實施方式的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的制備方法圖；
[0021]圖2為實施例1制備的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的SEM圖；
[0022]圖3為實施例2制備的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的SEM圖；
[0023]圖4為實施例3制備的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的SEM圖；
[0024]圖5為實施例4制備的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的SEM圖；
[0025]圖6為實施例5制備的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的SEM圖。
【具體實施方式】
[0026]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似改進，因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。
[0027]請參閱圖1，一實施方式的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的制備方法，包括如下步驟SllO~步驟S120。
[0028]步驟SllO:配制含有硅前驅體的醇溶液。
[0029]硅前驅體優選為正硅酸四乙酯、四甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅燒、甲基二乙氧基硅烷，戍基二乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷或四丁氧基硅烷。
[0030]將硅前驅體溶于醇溶劑中，配制得到含有硅前驅體的醇溶液。醇溶劑優選為無水甲醇、無水乙醇、異丙醇、正丙醇、正丁醇、異丁醇或戊醇。
[0031 ] 優選地，將硅前驅體溶于醇溶劑中，然后放入超聲波浴中超聲5分鐘~30分鐘，使硅前驅體均勻分散。
[0032]優選地，含有硅前驅體的醇溶液中，硅前驅體的濃度為0.lmol/L~1.0mol/L。選用0.lmol/L~1.0mol/L的硅前驅體濃度能夠較好地將所制備的二氧化硅顆粒的粒徑控制在納米尺寸范圍內。
[0033]步驟S120:配制含有水和催化劑的醇溶液。
[0034]催化劑用于催化硅前驅體水解生成二氧化硅。催化劑優選為氨水、尿素、二乙胺、三乙胺、賴氨酸或精氨酸。水為去離子水。
[0035]將水和催化劑溶于醇溶劑中，配制得到含有水和催化劑的醇溶液。醇溶劑優選為無水甲醇、無水乙醇、異丙醇、正丙醇、正丁醇、異丁醇或戊醇。
[0036]優選地，將水和催化劑溶于醇溶劑中，然后放入超聲波浴中超聲5分鐘~30分鐘，使水和催化劑均勻分散。
[0037]優選地，含有水和催化劑的醇溶液中，水的濃度為5.0mol/L~10.0mol/L,催化劑的濃度為 0.5mol/L ~2.0mol/L。
[0038]選用5.0mol/L~10.0mol/L的水濃度有利于加快娃前驅體的水解反應從而促進二次成核。當催化劑含有水時，例如催化劑為氨水時，該水的濃度5.0mol/L~10.0mol/L的計算包括氨水中的水和配制含有水和催化劑的醇溶液時所加入的水。
[0039]選用0.5mol/L~2.0mol/L的催化劑濃度有利于將所制備的二氧化硅顆粒粒徑控制在納米尺寸范圍內，同時確保制備得到的二氧化硅的形貌接近理想的球形。當催化劑含有水時，例如催化劑為氨水時，該催化劑濃度0.5mol/L~2.0mol/L的計算不包括水。
[0040]步驟S130:將含有硅前驅體的醇溶液和含有水和催化劑的醇溶液混合得到混合物，將混合物于25°C~60°C的下攪拌反應4小時~10小時，分離純化得到雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料。
[0041]將含有硅前驅體的醇溶液和含有水和催化劑的醇溶液混合得到混合物的步驟具體為:在攪拌條件下，同時將含有硅前驅體的醇溶液和含有水和催化劑的醇溶液同時注入反應器中，得到混合物。
[0042]攪拌可以是機械攪拌，也可以為磁力攪拌。
[0043]通過同時加入含有硅前驅體的醇溶液和含有水和催化劑的醇溶液，并分別控制含有硅前驅體的醇溶液和含有水和催化劑的醇溶液的注入速度，一方面，能有效控制反應過程中的二次成核過程，從而得到 單分散性較好的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅顆粒混合體系；另一方面，能有效控制大、小尺寸球形納米二氧化硅的粒徑大小，制備一系列大、小尺寸各不相同的雙粒徑分布球形納米二氧化硅顆粒混合體系，滿足不同的使用需求。
[0044]優選地，注入含有硅前驅體的醇溶液的速率為0.5mL/min~5mL/min，注入含有水和催化劑的醇溶液的速率為0.5mL/min~50mL/min。
[0045]更優選地，注入含有硅前驅體的醇溶液的速率為2mL/min，注入含有水和催化劑的醇溶液的速率為4mL/min。
[0046]優選地，含有硅前驅體的醇溶液和含有水和催化劑的醇溶液的體積比為0.5~1.2:1。
[0047]將混合物于25°C~60°C的下攪拌反應4小時~10小時后，進行過濾或離心，取沉淀，將沉淀干燥后得到雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料。該雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料為粉末狀。
[0048]干燥的方法具體為于80°C下真空干燥24小時。
[0049]上述雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的制備方法通過將含有硅前驅體的醇溶液和含有水和催化劑的醇溶液混合后，控制合適的反應溫度和反應時間，生成雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料。該方法工藝簡單，對設備要求低，反應的溫度僅為25°C~60°C，能耗低，制備成本低。
[0050]并且，通過合理設置 含有硅前驅體的醇溶液中的硅前驅體的濃度、含有水和催化劑的醇溶液中的水和催化劑的濃度、兩種溶液的體積比及加料方式和加料速度，有利于控制所生成的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的粒徑和形貌，制備得到粒徑均一性好、分散均勻、堆積密度高的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料。
[0051]進一步，提供一種由上述雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的制備方法制備的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料。
[0052]該雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料包括小粒徑球形納米二氧化硅和大粒徑球形納米二氧化娃。小粒徑球形納米二氧化娃的粒徑為50納米~100納米,大粒徑球形納米二氧化娃的粒徑為250納米~500納米。
[0053]上述雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料由上述方法原位生成，使得小粒徑球形納米二氧化硅和大粒徑球形納米二氧化硅混合分散均勻，堆積密度高。避免了僅將兩種不同粒徑大小的單分散球形納米二氧化硅進行機械地物理混合難以達到理想的混合效果和堆積狀態的問題，有利于提高電子封裝的復合材料的熱機械性能。
[0054]以下通過具體實施例進一步闡述。
[0055]實施例1
[0056]1、取5mL的正娃酸四乙酯,加入至45mL無水乙醇中，在超聲波浴中超聲5min得到均勻分散的含有正硅酸四乙酯的乙醇溶液；其中，正硅酸四乙酯的濃度為0.45mol/L ；
[0057]2、取2.5mL的去離子水和4mL的氨水，加入到41mL的無水乙醇中，在超聲波浴中超聲5min得到均勻分散的含有水和氨水的乙醇溶液；其中,水的濃度為6.0mol/L，氨的濃度為 1.lmol/L ；
[0058]3、機械攪拌下，將上述含有正硅酸四乙酯的乙醇溶液和含有水和氨水的乙醇溶液分別以2mL/min和4mL/min的加料速度同時注入到反應器中，于30°C下反應10h，離心分離后，將下層沉淀用無水乙醇洗滌并重復三次，最后在80°C條件下真空干燥24小時，得到雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料。[0059]實施例1制備的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅顆粒的場發射掃描電鏡圖如圖2所示。由圖2可以看出，實施例1制備得到的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料為包括小粒徑球形納米二氧化硅和大粒徑球形納米二氧化硅的混合物體系，小粒徑球形納米二氧化娃的粒徑為IOOnm,大粒徑球形納米二氧化娃的粒徑為500nm。該混合體系中,粒徑球形納米二氧化硅和大粒徑球形納米二氧化硅的混合程度高，分散均勻，堆積密度高。
[0060]實施例2
[0061]1、取5mL的正娃酸四乙酯,加入至45mL無水乙醇中，在超聲波浴中超聲15min得到均勻分散的含有正硅酸四乙酯的乙醇溶液；其中，正硅酸四乙酯的濃度為0.45mol/L ；
[0062]2、取6.5mL的去離子水和4mL的氨水，加入到39.5mL的無水乙醇中，在超聲波浴中超聲5min得到均勻分散的含有水和氨水的乙醇溶液；其中,水的濃度為10.0mol/L，氨的濃度為1.0mol/L ；
[0063]3、機械攪拌下，將上述含有正硅酸四乙酯的乙醇溶液和含有水和氨水的乙醇溶液分別以lmL/min和3mL/min的加料速度同時注入到反應器中，于60°C下反應4h,過濾,并用無水乙醇洗滌濾餅后，將濾餅在80°C條件下真空干燥24小時，得到雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料。
[0064]實施例2制備的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的場發射掃描電鏡圖如圖3所示。由圖3可以看出，實施例2制備得到的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料為包括小粒徑球形納米二氧化硅和大粒徑球形納米二氧化硅的混合物體系，小粒徑球形納米二氧化娃的粒徑為50nm,大粒徑球形納米二氧化娃的粒徑為250nm。該混合體系中，粒徑球形納米二氧化硅和大粒徑球形納米二氧化硅的混合程度高，分散均勻，堆積密度高。
[0065]實施例3
[0066]1、取5mL的正娃酸四乙酯,加入至45mL無水乙醇中，在超聲波浴中超聲30min得到均勻分散的含有正硅酸四乙酯的乙醇溶液；其中，正硅酸四乙酯的濃度為0.45mol/L ；
[0067]2、取5mL的去離子水和4mL的氨水，加入到41mL的無水乙醇中，在超聲波浴中超聲5min得到均勻分散的的含有水和氨水的乙醇溶液；其中,水的濃度為8.5mol/L，氨的濃度為 1.0mol/L ；
[0068]3、機械攪拌下，將上述含有正硅酸四乙酯的乙醇溶液和含有水和氨水的乙醇溶液分別以3mL/min和10mL/min的加料速度同時注入到反應器中，于40°C下反應6h,離心分離后，將下層沉淀用無水乙醇洗滌并重復三次，最后在80°C條件下真空干燥24小時得到雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料。
[0069]實施例3制備的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的場發射掃描電鏡圖如圖4所示。由圖4可以看出，實施例3制備得到的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料為包括小粒徑球形納米二氧化硅和大粒徑球形納米二氧化硅的混合物體系，小粒徑球形納米二氧化娃的粒徑為IOOnm,大粒徑球形納米二氧化娃的粒徑為350nm。該混合體系中，粒徑球形納米二氧化硅和大粒徑球形納米二氧化硅的混合程度高，分散均勻，堆積密度高。
[0070]實施例4
[0071]1、取11.5mL的正娃酸四乙酯,加入至38mL無水乙醇中，在超聲波浴中超聲IOmin得到均勻分散的含有正硅酸四乙酯的乙醇溶液；其中，正硅酸四乙酯的濃度為1.0mol/L;
[0072]2、取5mL的去離子 水和2mL的氨水，加入到43mL的無水乙醇中，在超聲波浴中超聲5min得到均勻分散的含有水和氨水的乙醇溶液；其中，水的濃度為7.0mol/L，氨的濃度為 0.5mol/L ；
[0073]3、機械攪拌下，將上述含有正硅酸四乙酯的乙醇溶液和含有水和氨水的乙醇溶液分別以5mL/min和5mL/min的加料速度同時注入到反應器中，于60°C下反應IOh,離心分離后，將下層沉淀用無水乙醇洗滌并重復三次，最后在80°C條件下真空干燥24小時得到雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料。
[0074]實施例4制備的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅顆粒的場發射掃描電鏡圖如圖5所示，由圖5可以看出，實施例4制備得到的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料為包括小粒徑球形納米二氧化硅和大粒徑球形納米二氧化硅的混合物體系，小粒徑球形納米二氧化娃的粒徑為50nm,大粒徑球形納米二氧化娃的粒徑為250nm。該混合體系中，粒徑球形納米二氧化硅和大粒徑球形納米二氧化硅的混合程度高，分散均勻，堆積密度高。
[0075]實施例5
[0076]1、取1.7mL的正娃酸四乙酯,加入至47.5mL無水乙醇中，在超聲波浴中超聲5min得到均勻分散的含有正硅酸四乙酯的乙醇溶液；其中，正硅酸四乙酯的濃度為0.15mol/L ；
[0077]2、取2.7mL的去離子水，7.5mL的氨水，加入到41mL的無水乙醇中，在超聲波浴中超聲5min得到均勻分散的含有水和氨水的乙醇溶液；其中,水的濃度為8.4mol/L，氨的濃度為 1.9mol/L ；
[0078]3、機械攪拌下，將上述含有正硅酸四乙酯的乙醇溶液和含有水和氨水的乙醇溶液分別以3.5mL/min和3.5mL/min 的加料速度同時注入到反應器中，于30°C下反應IOh,離心分離后，將下層沉淀用無水乙醇洗滌并重復三次，最后在80°C條件下真空干燥24小時得到雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料。
[0079]實施例5制備的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅顆粒的場發射掃描電鏡圖如圖6所示，由圖6可以看出，實施例5制備得到的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料為包括小粒徑球形納米二氧化硅和大粒徑球形納米二氧化硅的混合物體系，小粒徑球形納米二氧化娃的粒徑為70nm,大粒徑球形納米二氧化娃的粒徑為250nm。該混合體系中,粒徑球形納米二氧化硅和大粒徑球形納米二氧化硅的混合程度高，分散均勻，堆積密度高。
[0080]實施例6
[0081]1、取5mL的四甲氧基硅烷,加入至38mL正丙醇中，在超聲波浴中超聲5min得到均勻分散的含有四甲氧基硅烷的正丙醇溶液；其中，四甲氧基硅烷的濃度為0.78mol/L ；
[0082]2、取5mL的去離子水，5g的尿素，加入到45mL的正丙醇中，在超聲波浴中超聲5min得到均勻分散的含有水和尿素的正丙醇溶液；其中，水的濃度為5.6mol/L，尿素的濃度為 1.67mol/L ；
[0083]3、機械攪拌下，將上述含有四甲氧基硅烷的正丙醇溶液和含有水和尿素的正丙醇溶液分別以0.5mL/min和0.5mL/min的加料速度同時注入到反應器中，于25°C下反應10h，離心分離后，將下層沉淀用無水乙醇洗滌并重復三次，最后在80°C條件下真空干燥24小時得到雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料。
[0084]實施例6制備得到的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料為包括小粒徑球形納米二氧化硅和大粒徑球形納米二氧化硅的混合物體系，小粒徑球形納米二氧化硅的粒徑為80nm,大粒徑球形納米二氧化娃的粒徑為300nm。該混合體系中，粒徑球形納米二氧化娃和大粒徑球形納米二氧化硅的混合程度高，分散均勻，堆積密度高。
[0085]實施例7
[0086]1、取5mL的四乙氧基硅烷，加入至38mL戊醇中，在超聲波浴中超聲20min得到均勻分散的含有四甲氧基硅烷的戊醇溶液；其中，四乙氧基硅烷的濃度為0.52mol/L ；
[0087]2、取5.5mL的去離子水，5.5mL的三乙胺，加入到45mL的戊醇中，在超聲波浴中超聲5min得到均勻分散的含有水和三乙胺的戊醇溶液；其中，水的濃度為5.5mol/L，三乙胺的濃度為0.70mol/L ；
[0088]3、機械攪拌下，將上述含有四乙氧基硅烷的戊醇溶液和含有水和三乙胺的戊醇溶液分別以4mL/min和20mL/min的加料速度同時注入到反應器中，于50°C下反應8h,離心分離后，將下層沉淀用無水乙醇洗滌并重復三次，最后在80°C條件下真空干燥24小時得到雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料。
[0089]實施例7制備得到的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料為包括小粒徑球形納米二氧化硅和大粒徑球形納米二氧化硅的混合物體系，小粒徑球形納米二氧化硅的粒徑為60nm,大粒徑球形納米二氧化娃的粒徑為280nm。該混合體系中，粒徑球形納米二氧化娃和大粒徑球形納米二氧化硅的混合程度高，分散均勻，堆積密度高。
[0090]實施例8
[0091]1、取5mL的四丙氧基硅烷,加入至38mL異丁醇中，在超聲波浴中超聲25min得到均勻分散的含有四丙氧基硅烷的異丁醇溶液；其中，四丙氧基硅烷的濃度為0.52mol/L ；
[0092]2、取5.0mL的去離子水，5.g的賴氨酸，加入到50mL的異丁醇中，在超聲波浴中超聲5min得到均勻分散的含有水和賴氨酸的異丁醇溶液；其中,水的濃度為5.05mol/L，賴氨酸的濃度為0.62mol/L ；
[0093]3、機械攪拌下，將上述含有四乙氧基硅烷的異丁醇溶液和含有水和賴氨酸的異丁醇溶液分別以2.5mL/min和15mL/min的加料速度同時注入到反應器中，于40°C下反應5h,離心分離后，將下層沉淀用無水乙醇洗滌并重復三次，最后在80°C條件下真空干燥24小時得到雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料。
[0094]實施例7制備得到的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料為包括小粒徑球形納米二氧化硅和大粒徑球形納米二氧化硅的混合物體系，小粒徑球形納米二氧化硅的粒徑為IOOnm,大粒徑球形納米二氧化娃的粒徑為400nm。該混合體系中,粒徑球形納米二氧化娃和大粒徑球形納米二氧化硅的混合程度高，分散均勻，堆積密度高。
[0095]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下， 還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 配制含有硅前驅體的醇溶液； 配制含有水和催化劑的醇溶液；及 將所述含有硅前驅體的醇溶液和所述含有水和催化劑的醇溶液混合得到混合物，將所述混合物于25°c~60°C的下攪拌反應4小時~10小時，分離純化得到所述雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料。
2.根據權利要求1所述的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的制備方法，其特征在于，所述含有硅前驅體的醇溶液中，硅前驅體的濃度為0.lmol/L~1.0mol/Lo
3.根據權利要求1所述的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的制備方法，其特征在于，所述硅前驅體為正硅酸四乙酯、四甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷，戍基二乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷或四丁氧基硅烷。
4.根據權利要求1所述的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的制備方法，其特征在于，所述含有水和催化劑的醇溶液中，所述水的濃度為5.0mol/L~10.0mol/L，所述催化劑的濃度為 0.5mol/L ~2.0mol/L。
5.根據權利要求1所述的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的制備方法，其特征在于，所述催化劑為氨水、尿素、二乙胺、三乙胺、賴氨酸或精氨酸。
6.根據權利要求1所述的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的制備方法，其特征在于，所述將所述含有硅前驅體的醇溶液和所述含有水和催化劑的醇溶液混合得到混合物的步驟具體為:在攪拌條件下，同`時將所述含有硅前驅體的醇溶液和所述含有水和催化劑的醇溶液同時注入反應器中，得到混合物。
7.根據權利要求6所述的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的制備方法，其特征在于，注入所述含有硅前驅體的醇溶液的速率為0.5mL/min~5mL/min，注入所述含有水和催化劑的醇溶液的速率為0.5mL/min~50mL/min。
8.根據權利要求1所述的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的制備方法，其特征在于，所述含有硅前驅體的醇溶液和所述含有水和催化劑的醇溶液中，醇溶劑均為無水甲醇、無水乙醇、異丙醇、正丙醇、正丁醇、異丁醇或戊醇。
9.一種如權利要求1~8任一項所述的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料的制備方法制備的雙粒徑分布的球形納米二氧化硅材料，其特征在于，所述雙粒徑分布的球形納米二氧化娃材料包括小粒徑球形納米二氧化娃和大粒徑球形納米二氧化娃，所述小粒徑球形納米二氧化硅的粒徑為50納米~100納米，所述大粒徑球形納米二氧化硅的粒徑為250納米~500納米。
【文檔編號】B82Y30/00GK103864082SQ201410088864
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月11日 優先權日:2014年3月11日
【發明者】孫蓉, 郭倩, 朱朋莉, 李剛 申請人:深圳先進技術研究院