[发明专利]一种碱性纳米二氧化硅溶胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可减少硅粉残留提高硅粉利用率的碱性纳米二氧化硅溶胶，是以去离子水及混合催化剂为分散体系，将工业硅粉分散其中，以纳米二氧化硅粒子为核，水解出的活性硅酸粒子在其表面进行包覆得到的碱性纳米二氧化硅溶胶，其中，混合催化剂是由多种碱及催化剂所构成的体系，催化效率较高，并公开了其制备方法。本发明提供的一种可减少硅粉残留提高硅粉利用率的碱性纳米二氧化硅溶胶，相比一般硅粉制备硅溶胶方法能够有效提升硅粉利用率，大大降低硅粉残留的问题，以此减少工业生产中大量硅粉残留利用率低下所带来的一系列问题，并且所制得的硅溶胶具有稳定性好、粒径分布均匀等特点。

技术领域

本发明涉及一种碱性纳米二氧化硅溶胶及其制备方法，属于材料制备技术领域。

背景技术

硅溶胶是纳米二氧化硅粒子分散在水或有机溶剂中形成的胶体分散液。对环境无污染，并且具有抗老化性、耐化学腐蚀等良好的化学特性。又因其粒径小、化学纯度高、分散性好，其还具有吸附性强、可塑性良好、高磁阻性、低热导性、高耐火绝热性和抗氧化性，因而已成为重要的无机高分子原料。由于硅溶胶中纳米二氧化硅表面含有大量高活性的硅羟基，因此硅溶胶可与有些物质的表面作用形成无机硅膜，又可经过表面改性与有机聚合物混溶，因此被广泛应用于化工、纺织、造纸、涂料、精密铸造、电子冶金、航空航天以及医药卫生等领域。

目前，工业上多采用离子交换法制备硅溶胶，但由于离子交换法所用原料水玻璃其浓度无法较高，因此导致无法一步合成浓度较高的硅溶胶，导致后续仍需要多步浓缩等工序，并且冲洗及再生离子交换树脂会产生大量工业废水，制备硅溶胶所需时间长且能耗大。而单质硅水解法所需工艺简单，二氧化硅胶体粒子的粒径、浓度等易控制，相较于离子交换法具有能耗较少，生产周期短，产物的粒径和浓度易控制等优点，在当前环保的大潮流及能源危机下，单质硅水解法越来越受到企业的重视及采用。但是，目前对于单质硅水解法制备硅溶胶仍存在较多问题，但是工业生产硅溶胶存在的较大问题是硅粉的残留问题，由于大量未水解完全的硅粉颗粒残留在工业生产的反应釜中，会造成设备较大磨损和老化，使得生产成本提高；而且冲洗设备也会产生较多的废水。因此，研究一种可减少硅粉残留提高硅粉利用率的碱性纳米二氧化硅溶胶制备方法，显得尤为必要。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种碱性纳米二氧化硅溶胶及其制备方法，可大大减少硅粉残留，所得纳米二氧化硅溶胶具有稳定性好，粒径小的特点；制备方法易操作。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种碱性纳米二氧化硅溶胶，包括去离子水、混合催化剂，将工业硅粉分散在去离子水和混合催化剂中；以纳米二氧化硅粒子为核，将水解出的活性碳酸粒子包覆在所述纳米二氧化硅粒子表面。

一种碱性纳米二氧化硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：

S1、工业硅粉的活化：用活化剂对金属硅粉进行表面活化；

S2、混合催化剂的制备：将多种碱及催化剂以一定比例进行混合得到混合碱性催化剂；

S3、碱性纳米二氧化硅溶胶的制备：加热条件下，在S1中制备得到的活化工业硅粉与S2中制备得到的混合催化剂体系混合水解后得到碱性纳米二氧化硅溶胶。

进一步优选的，步骤S1工业硅粉的活化：用活化剂对金属硅粉进行表面活化，具体包括以下步骤：

S1.1、取工业用硅粉20-30g，随后加入去离子水150-200ml，搅拌5-10min；

S1.2、搅拌均匀后，水浴加热至40-50℃，加热5-10min，得到活化完成的工业硅粉。

优选的，步骤S1工业硅粉的活化：用活化剂对金属硅粉进行表面活化，具体包括以下步骤：

S1.1、取工业用硅粉25g，随后加入去离子水180ml，搅拌5min；