[发明专利]一种硅胶的改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅胶的改性制备方法，特别是通过在硅胶表面接枝高分子聚合物制备改性硅胶的方法。

背景技术

硅胶是由硅酸凝胶mSiO₂·nH₂O适当脱水而成的颗粒大小不同的多孔物质。具有开放的多孔结构和很大的比表面，因此能吸附许多物质，是一种很好的干燥剂、吸附剂和催化剂载体，广泛用于蒸气的回收、VOC吸附、石油的精炼和催化剂的制备等方面。在对硅胶进行改性后其应用性能往往会有较大提高。如对其进行疏水改性后制备的疏水硅胶可用于变压法油气回收吸附剂，普通硅胶在进行表面改性后还能用作高效液相色谱填料，以多孔硅胶为基质制成的适宜应用的球形或无定形颗粒，经化学键合改性后，可制成不同分离模式的键合相，满足不同的分离目的。

专利CN98802754.2通过在酸性条件下使用有机硅化合物对硅水凝胶进行疏水处理得到疏水有机硅酸盐改性硅水凝胶。专利CN200610047278.X通过在硅胶制备过程中二氧化硅水溶胶阶段添加一种或几种有机化合物，搅拌，陈化，水洗，脱水后得到疏水硅胶。专利CN200610047277.5使用占疏水硅胶干重的0.1wt％～15wt％的含烷基、饱和或不饱和羧酸基、不饱和烃基、胺基、磺酸基、磺酸根、醛基、氯基、芳烃基、酰胺基、酯类基团等化合物作为表面改性助剂对普通硅胶进行表面改性得到疏水硅胶。这些技术都是用小分子化合物对硅胶进行疏水改性，其应用范围受到一定限制。

文献“聚N-异丙基丙烯酰胺硅胶键合固定相的制备与评价”（色谱，2008，26（2））以3-巯丙基三甲氧基硅烷为偶联剂，将聚N-异丙基丙烯酰胺键合到硅胶上，制得了键合改性的硅胶固定相填料。

文献“活性自由基聚合(Iniferter)法制备聚合物包覆硅胶固定相及其色谱性能评价”（化学学报，2008，66（19））中应用活性自由基聚合法，在接枝iniferter的硅球表面键合甲基丙烯酸异辛酯-co-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合层，制备了聚合物包覆改性硅胶色谱固定相。

文献“ATRP法在纳米硅胶粒子表面接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯”（高分子材料科学与工程，2007，23（3））中将原子转移自由基聚合(ATRP)引发剂2-溴基异丁酰溴化学键合在纳米硅胶微粒表面，以CuBr为催化剂，2，2-联吡啶为配体,并加入少量自由(牺牲性)引发剂2-溴丙酸乙酯，在硅胶粒子表面进行了甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的接枝聚合反应对硅胶进行改性。

这些用高分子聚合物对硅胶进行改性的方法各有特点，但其合成步骤均较为复杂，需进一步改进。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种简单的用高分子聚合物对硅胶进行表面改性制备改性硅胶的方法，本发明所述改性制备方法的步骤包括：

（1）将市售普通无机硅胶加入酸溶液中，在一定温度下搅拌反应，然后分离出硅胶，水洗除去各种离子，干燥。

（2）经步骤（1）处理后的无机硅胶在辛酸亚锡存在下在甲苯中与ε-己内酯，丙交酯中的一种或两种搅拌反应。

（3）反应后产物经浓缩，沉淀，洗涤，干燥得到高分子聚合物改性的硅胶。

步骤（1）中所述的普通无机硅胶为采用任何已知方法，将硅酸钠与酸混合反应成为二氧化硅水溶胶，随后经老化、酸泡等一系列后处理过程而制得。

步骤（1）中所述的酸溶液包括盐酸，硫酸，甲烷磺酸，硝酸等常见酸，溶液质量浓度范围为3％～80％，酸溶液与无机硅胶加入质量比为3︰1～15︰1，优选为5︰1～10︰1。

步骤（1）中所述的一定温度为95℃～150℃，优选为105℃～135℃，在此温度下酸与硅胶发生反应在硅胶表面引入羟基，反应时间3小时～24小时，优选为4小时～10小时。

步骤（2）中聚合反应温度为120℃～160℃，优选为130℃～150℃，反应时间4小时～72小时，优选20小时～48小时。

步骤（2）中单体（ε-己内酯，丙交酯中的一种或两种）与硅胶的比例为0.1︰1～1︰1，优选为0.3︰1～0.7︰1。辛酸亚锡占硅胶的质量分数为1％～4％，优选为2％～3％。

步骤（2）中所述的反应为离子聚合反应，在无水无氧条件下操作才能得到最佳反应效果。可以采取将各反应组分加入甲苯中利用甲苯共沸除去体系中的水分。通过室温下反复进行“在反应容器中通入高纯氮，经液氮冷冻后将反应容器抽真空，升至室温再向反应容器中通入高纯氮”的方法除去反应体系中的空气。