[发明专利]一种疏水沉淀二氧化硅的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将亲水沉淀二氧化硅进行疏水处理，制得疏水沉淀二氧化硅的工艺。

技术背景

二氧化硅分为沉淀法制得的水合二氧化硅(叫沉淀二氧化硅)或气相法制得的热裂二氧化硅(叫气相二氧化硅)，统称为普通二氧化硅，它们都属于无定型二氧化硅。现有的疏水二氧化硅是用这两类普通二氧化硅为基本原料生产的，是一种白色、无毒、无定形微细粉状物。原始粒径一般为10～40nm，因表面含有较多羟基，易吸水而成为聚集的细粒。

二氧化硅具有多孔性、内表面积大、高分散性、质轻、化学稳定性好、耐高温、不燃烧、电绝缘性好等优异性能。主要用作橡胶、塑料、合成树脂以及油漆等产品的填充剂，也可用作润滑剂和绝缘材料。目前全世界70％的二氧化硅用于橡胶工业，是优良的橡胶补强剂，能改善胶接性和抗撕裂性，其性能优于普通炭黑。然而，多数无机纳米填充材料与聚合物基体的相容性较差，因此需通过表面改性改善它们的相容性。二氧化硅改性后，改性剂吸附在二氧化硅表面，或与二氧化硅表面发生化学反应，从而能够提高二氧化硅与有机材料的亲和性，改善二氧化硅的应用效果，拓展其应用领域。

二氧化硅的表面改性是利用表面改性剂通过一定的工艺方法使亲水性二氧化硅的表面羟基与表面改性剂发生反应，降低表面羟基数量，使产品由亲水变为疏水，减少团聚，增大其在聚合物中的分散性。国内外较多学者研究中常用的表面改性剂有氯硅烷类、硅烷偶联剂类、硅氧烷类化合物、醇类等。

H Barthel用二甲基甲氧基硅烷改性纳米二氧化硅的表面，其改性效果比三甲基甲氧基硅烷改性好，研究表明气体吸附的数据揭露了微粒之间的相互作用是由聚合物在硅烷化时相互渗透作用形成的。Mathieu Etienne等用氨基硅烷偶联剂(APS)改性纳米二氧化硅。把APS和纳米二氧化硅分散在甲苯中回流搅拌2小时，然后高温同化2小时，增加了接枝层的厚度，提高了复合材料的交联度。US4054689介绍了一种是用干燥的普通二氧化硅与有机疏水处理剂或无机疏水处理剂的蒸汽接触并反应制得疏水二氧化硅。FR2613708中介绍的向普通二氧化硅中加人有机疏水剂并在热压釜中进行高温高压反应的方法。CN1405238A中介绍了使用含有大量水的二氧化硅在硅油涂敷和在200～400℃氧化性退火制备疏水沉淀二氧化硅的方法，得到的疏水沉淀二氧化硅比表面积为50～110m²/g。CN101817529A介绍了将二氧化硅在通氮气保护下，在250～300℃加热活化4～5小时，再将活化后的二氧化硅与甲苯异氰酸酯进行混合，向上述混合物中加入无水二甲苯，在氮气保护下、在室温进行搅拌分散，再加热处理，然后进行过滤、干燥，得到改性二氧化硅。CN1132500A介绍了通过使水玻璃溶液与酸在pH值为7.5～11时反应，用水或稀释的无机碱水溶液洗涤除去生成的二氧化硅水凝胶中的离子组分，期间维持水凝胶的pH值范围在7.5～11，用醇置换水凝胶中包含的水相并接着对得到的醇凝胶进行超临界干燥。CN101514263A介绍了通过偶联剂和硬脂酸-丙酮溶液处理二氧化硅。用这些方法对沉淀二氧化硅进行疏水处理，工艺复杂，在使用溶剂时还需进行后处理。且用这些方法处理得到的疏水沉淀二氧化硅比表面积小，粒径大。在去泡沫剂组分中稳定性差，不能发挥很好的去泡沫性能。

本发明通过大量实验发现，用偶联剂与聚醚共同改性聚有机含氢硅氧烷合成表面改性剂。利用表面改性处理剂在强剪切的作用下对沉淀二氧化硅疏水处理后，得到一种蓬松的疏水沉淀二氧化硅，具有粒径小，比表面积大，较低的吸水性等优点。可以在工程塑料、硅橡胶、粘合剂、染料、涂料、去泡沫剂、聚氨酯等领域中使用，在这些领域作为分散剂、填充剂、消泡剂使用。

发明内容

本发明提供一种利用聚有机含氢硅氧烷、偶联剂和聚醚在酸性催化剂下发生聚合反应得到表面改性剂，然后对亲水沉淀二氧化硅在高速剪切下，进行疏水化处理，烘干，粉碎就得到蓬松的疏水沉淀二氧化硅。

技术方案

所述疏水沉淀二氧化硅，由沉淀二氧化硅母料经表面改性剂处理后得到，具体组分如下：

1、表面改性剂：由聚有机含氢硅氧烷、聚醚和偶联剂在酸性催化剂的作用下发生聚合反应得到的。

(1)、聚有机含氢硅氧烷

所述聚有机含氢硅氧烷结构式为：

H_aMe_(3-a)Si(SiMeHO)_b(SiMe₂O)_cSiMe_(3-a)H_a