[发明专利]微球硅胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微球硅胶的制备方法。

背景技术

微球硅胶是一种多孔性物质，是常用的催化剂载体。根据微球硅胶的比表面和孔容指标，可以大致把微球硅胶大致分成四类。第一类，孔容一般为1.0～2.0立方厘米/克，比表面一般为150～300平方米/克，这类硅胶通常称为大孔微球硅胶；第二类，孔容一般为0.8～1.2立方厘米/克，比表面一般为300～500平方米/克，这类硅胶通常称为粗孔微球硅胶；第三类，孔容一般为0.60～0.65立方厘米/克，比表面一般为450～650平方米/克，这类硅胶通常称为B型微球硅胶；第四类，孔容一般为0.35～0.45立方厘米/克，比表面一般为650～800平方米/克，这类硅胶通常称为细孔微球硅胶。作为催化剂载体的微球硅胶，大比表面有利于催化剂活性组分的分散，从而有利于提高催化剂的活性和寿命，而大孔容常有利于反应过程中的传质和传热从而有利于提高催化剂的选择性。提高硅胶的比表面往往会降低孔容，提高孔容又会降低比表面，这种变化规律在前述微球硅胶的比表面和孔容指标中也可以看出，因此综合考虑比表面和孔容指标制备比表面和孔容均相对较高的微球硅胶是一个技术难题。

中国专利ZL96117058.1公开了一种可调节孔结构的硅胶的制备方法。该方法采用水玻璃与硫酸混合，采用油柱成型(采用美国专利US2647875披露的油柱成型装置)的方法制成水凝胶，然后通过水洗、在表面活性剂水溶液中老化、干燥、焙烧等工序得到硅胶产品。该发明通过调节表面活性剂溶液中不通表面活性剂之间的配比、表面活性剂浓度等工艺达到了调节微球硅胶孔结构的目的。但是，其技术方案中的比表面为80～500平方米/克，孔容为0.3～1.2立方厘米/克，在比表面达到350～500平方米/克的情况下不能达到孔容大于1.2立方厘米/克的结果，因此无法得到比表面和孔容均较高的微球硅胶。

中国专利ZL20041009214.1公开了一种发动机冷却液，中国专利ZL200410009364.2公开了一种提高发动机冷却液稳定性的方法。这两项发明中将2-(钠磺苯基)乙基硅氧烷、3-(磺酸钠)丙基硅氧烷、3-(磺酸钠-2-羟基-丙氧基)丙基硅氧烷用作稳定剂防止发动机冷却液中的硅酸盐发生胶凝。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中无法得到比表面积和孔容均较高的微球硅胶的问题，提供一种新的微球硅胶的制备方法。该方法制得的微球硅胶具有比表面积较高，同时孔容值也较高的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种微球硅胶的制备方法，包括如下步骤：

(A)将以SiO₂计重量浓度为10～25％的改性水玻璃与重量浓度为10～25％的硫酸水溶液进行混合，通过调节该两种物料的配比使混合液的pH为6.5～10，其中改性水玻璃是由水玻璃与至少含有2-(钠磺苯基)乙基硅氧烷、3-(磺酸钠)丙基硅氧烷、3-(磺酸钠-2-羟基-丙氧基)丙基硅氧烷中的一种有机硅反应所得到的产物；

(B)将步骤A得到的混合液滴入油柱成型装置中滴球成型制成水凝胶，生成的水凝胶由水层提出；

(C)将步骤B得到的水凝胶进行水洗、老化、干燥、焙烧得到微球硅胶。

上述技术方案中，步骤A中的改性水玻璃其组成中优选方案为有机硅元素重量与无机硅元素重量之比为0.10～0.15∶1；步骤A中改性玻璃制备中的反应温度优选范围为30～90℃，更优选范围为40～70℃，反应时间优选范围为0.5～8小时，更优选范围为2～6小时。

上述技术方案中步骤C中老化用水的pH优选范围为4～8，更优选范围为5～6。可以用任何无机酸或无机碱调节pH，但为了便于减少残留，需要增加pH时用氨水调节即可，需要降低pH值时用醋酸调节即可，因为无论醋酸、氨水还是醋酸铵均容易在焙烧温度下清除。老化时间优选为5～48小时，老化温度优选范围为40～95℃。干燥温度优选范围为80～150℃。焙烧温度优选为范围400～600℃。

利用上述技术方案制备的微球硅胶兼具较高的比表面和较高的孔容，比表面为350～500平方米/克，孔容为1.3～1.6立方厘米/克，从而解决了现有技术中无法得到比表面和孔容均较高的微球硅胶的技术问题，取得了较好的技术效果。

需要说明的是，当步骤B得到的水凝胶为酸性时步骤C中的水洗效率高，随着水凝胶的pH增加洗涤时间需要延长，为了提高洗涤效率，pH≥8时也可以先用1～4％(重量)的硫酸浸泡1～2小时，然后再进行步骤C中的水洗。