[发明专利]硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系及其制备方法和应用

说明书

硅烷化有机酚‑纳米二氧化硅体系及其制备方法和应用，按比例以重量计，将6份硅源和40份有机酚类物质混合于四口瓶中，40℃，500r/min条件下维持搅拌半小时，再将8份碱性催化剂与10份水的混合液由恒压漏斗滴加2h，加入3‑6份硅烷偶联剂，反应4h即可得到硅烷化有机酚‑纳米二氧化硅体系。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系及其制备方法和应用。

背景技术

酚醛泡沫塑料是近些年发展起来的一类新型泡沫塑料，酚醛泡沫相对于聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫，在耐高温方面有明显优势，酚醛泡沫能够在-196-200℃温度范围内长期使用而不会变形和降解。酚醛泡沫还具有质轻、隔热、燃烧时低烟、低毒、无明显火焰、无滴落物、热导率低，隔热性能好，优良的电绝缘性能，具有耐化学腐蚀、耐霉菌的优点，因此在建筑保温、石油化工行业、航空航天器绝热方面有广阔的应用前景。酚醛泡沫具有卓越的阻燃、隔热性能，同时其力学性能差、机械强度低，这些缺点都严重制约了它的应用范围和使用寿命酚醛树脂的阻燃性是众多常见聚合物材料中最好的，用酚醛树脂作为阻燃材料的基体，可以大大提高材料的阻燃性能。

多年来，人们对酚醛泡沫的增韧改性进行了大量研究，其中，纳米粒子改性酚醛泡沫就是其热点。SiO₂/酚醛树脂纳米复合材料具有稳定性高、结构均一和较好的机械性能，纳米SiO₂与有机聚合物复合而成的纳米复合材料不但兼具两者的基本性能，并且还呈现出一些纳米复合材料特有的性能，因而纳米SiO₂广泛应用于橡胶、泡沫塑料、粘合剂和功能材料等领域，能有效地提高复合基体的拉伸强度、耐磨性、流变性、抗老化等性能。由于纳米SiO₂粒子表面存在大量羟基，表面活性很高，处于热力学的非稳定态，易于团聚，在聚合物中的分散性及其与聚合物的界面粘结状况不好，容易发生相分离，从而影响了纳米颗粒的实际应用效果。因此需要对纳米SiO₂进行改性，提高其表面疏水性。通过六甲基二硅氮烷对二氧化硅气凝胶进行硅烷化疏水处理，减少了胶粒表面的-OH，使亲水性二氧化硅凝胶转变成疏水性凝胶，极大地提高了相应二氧化硅气凝胶在空气中的稳定性。用硅烷偶联剂有机低分子化合物对纳米SiO₂进行接枝改性。将有机分子链连接到纳米SiO₂表面高活性点上，增加溶胶SiO₂颗粒的空间稳定化作用；且在SiO₂胶粒表面接枝高反应活性基团，赋予SiO₂胶粒一定的功能性。既可防止颗粒的团聚，又增加了无机相在有机相中的分散性。

发明内容

解决的技术问题：本发明提供一种硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系及其制备方法和应用，专门用于建筑保温材料，通过添加了纳米级的SiO₂，对酚醛泡沫进行改性，降低树脂粘性，使得各原料混合性能提高，简化了生产工艺，提高了生产效率。

技术方案：一种硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系的制备方法，步骤为：按比例以重量计，将6份硅源和40份有机酚类物质混合于四口瓶中，40-50℃，400-500r/min条件下维持搅拌半小时，再将8份碱性催化剂与10份水的混合液由恒压漏斗滴加2h，加入3份硅烷偶联剂，反应4h即可得到硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系。

上述硅源为正硅酸乙酯（TEOS）、四丙氧基硅烷（TPOS）、硅溶胶或水玻璃。

上述有机酚类物质为腰果酚、腰果壳油、香草醛、苯酚、间苯二酚或间甲酚。

上述碱性催化剂为37wt.%氨水、30wt.%氢氧化钠溶液、30wt.%氢氧化钙溶液或30wt.%氢氧化钡溶液。

上述硅烷偶联剂为KH-560，三甲基氯硅烷、丙基三甲氧基硅烷或1,1,3,3-四甲基二硅烷。