[发明专利]含有有机硅季铵盐的纳米粒子及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种制备含有有机硅季铵盐的纳米粒子的方法，该方法包括以下步骤：用卤代烷基三烷氧基硅烷处理无定形纳米二氧化硅，形成中间产物；使所述中间产物与C₁₄‑C₂₀叔胺反应，反应后，分离、洗涤、干燥即得含有有机硅季铵盐的纳米粒子；其中，卤代烷基三烷氧基硅烷为γ‑氯丙基三甲氧基硅烷或γ‑氯丙基三乙氧基硅烷；无定形二氧化硅与卤代烷基三烷氧基硅烷的投料的摩尔比为1：1～5：4。该方法制备而成的含有有机硅季铵盐的纳米粒子对染料具有较强吸附作用，可以防止织物在洗涤过程中串色，另外该纳米粒子还具有较强的杀菌作用，可以有效地除去织物上的细菌。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，特别是涉及含有有机硅季铵盐的纳米粒子及其制备方法和用途。

背景技术

随着科技地不断进步，染料种类及颜色变得丰富多彩。在日常生活中，颜色较深的织物的染料在清洗过程中容易脱落并分散于水中，这样就容易造成纯色织物染色或者不同颜色的织物相互串色。因此，需要将不同颜色织物分开洗涤来防止串色，既费时、费力、而且能耗高。

发明内容

基于此，有必要针对如何防止织物在洗涤的过程中串色的问题，提供一种含有有机硅季铵盐的纳米粒子及其制备方法和用途。

一种制备有机硅季铵盐纳米粒子的方法，所述方法包括以下步骤：

用卤代烷基三烷氧基硅烷处理无定形纳米二氧化硅，形成中间产物；

使所述中间产物与C₁₄-C₂₀叔胺反应，反应后，分离、洗涤、干燥即得所述含有有机硅季铵盐的纳米粒子；

其中，所述卤代烷基三烷氧基硅烷为γ-氯丙基三甲氧基硅烷或γ-氯丙基三乙氧基硅烷；

所述无定形二氧化硅与所述卤代烷基三烷氧基硅烷的投料的摩尔比为1：1～5：4

上述制备含有有机硅季铵盐的纳米粒子的方法通过用卤代烷基三烷氧基硅烷处理无定形二氧化硅，形成中间产物，该中间产物再与C₁₄-C₂₀叔胺反应，生成含有有机硅季铵盐的纳米粒子。即，该方法通过有机硅季铵盐包裹无定形二氧化硅来制备含有有机硅季铵盐的纳米粒子，所制得的纳米粒子具有较强的吸附能力，可以吸附溶液中的染料，防止染料进一步污染其他织物，进而可以起到防止织物在洗涤过程中串色的作用。

由于染料多为高分子化合物，较难降解，若将其直接排放，会对水体造成污染，使用上述方法制得的含有有机硅季铵盐的纳米粒子，由于其具有较强的吸附作用，可以吸附进入水体的染料，可以有效地解决染料对水体造成污染的问题。

另外，由于季铵盐类化合物易溶于水，直接排放含有季铵盐类化合物的水会对环境造成严重污染，不适宜工业应用。因此相比于直接使用季铵盐类化合物来吸附染料，使用含有有机硅季铵盐的纳米粒子具有更高的应用前景。

另外，以二氧化硅作为壳体相比于以银或二氧化钛作为壳体成本更低，且制备后废水处理更简单、方便。

另外，由该方法制得的有机硅季铵盐纳米粒子具有较强的杀菌作用，可以有效地除去织物上的细菌。

在其中一实施例中，所述无定形纳米二氧化硅为气象纳米二氧化硅或者经正硅酸乙酯水解而制成的无定形纳米二氧化硅。

由于二氧化硅来源广泛，制备简便成本较低，适宜工业生产。

在其中一实施例中，用卤代烷基三烷氧基硅烷处理无定形二氧化硅的具体操作为：将所述正硅酸乙酯和卤代烷基三烷氧基硅烷悬浮于醇类溶剂中，再加入催化剂，在60℃～80℃的条件下，反应6h～8h，反应完成后，洗涤干燥即可得到所述中间产物；

其中所述醇溶剂选自：甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇或其混合溶剂；