[发明专利]一种高分散性纳米二氧化硅及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高分散性纳米二氧化硅及其制备方法，属于二氧化硅材料制备技术领域。本发明首先以亚麻纤维为原料，将其粉碎后再进行蒸汽爆破，得到爆破产物，接着将爆破产物和果胶酶以及木聚糖酶混合酶解得到酶解产物，随后将酶解产物分别进行酸处理和碱处理反应后得到反应产物，接着以硅酸钠和盐酸为原料，并加入本发明的反应产物，采用水热法合成了高分散性的纳米二氧化硅，最后煅烧去除木质素，最终得到高分散性的纳米二氧化硅，本发明制得的纳米二氧化硅具有极佳的分散性，不容易团聚，并且粒径均一，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明公开了一种高分散性纳米二氧化硅及其制备方法，属于二氧化硅材料制备技术领域。

背景技术

纳米二氧化硅的基本性能：SiO₂，白色蓬松粉沫，多孔性，无毒无味无污染，耐高温。同时它具备的化学惰性以及特殊的触变性能明显改善橡胶制品的抗拉强度，抗撕裂性和耐磨性，橡胶改良后强度提高数十倍。液体系统、粘合剂、聚合物等的流变性与触变性控制、用作防沉、增稠、防流挂的助剂、HCR与RTV-2K硅酮橡胶的补强、可用来调节自由流动和作为抗结块剂来改善粉末性质等。

生产方式：气相法，又称热解法、干法或燃烧法。其原料一般为四氯化硅、氧气和氢气，高温下反应而成。空气和氢气分别经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉。将四氯化硅原料送至精馏塔精馏后，在蒸发器中加热蒸发，并以干燥、过滤后的空气为载体，送至合成水解炉。四氯化硅在高温下气化后，与一定量的氢和氧在1800℃左右的高温下进行气相水解；此时生成的纳米二氧化硅颗粒极细，与气体形成气溶胶，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成较大颗粒，然后经旋风分离器收集，再送入脱酸炉，用含氮空气吹洗纳米二氧化硅至PH值为4～6即为成品。

纳米二氧化硅是最早诞生的纳米材料之一，也是目前世界上大规模生产的一种纳米粉体材料。作为一种优良的结构和功能材料，然而，目前的纳米二氧化硅在各方面的应用过程中效果仍然不理想，究其原因，可能是纳米材料的易团聚现象抑制了纳米超细效应的充分发挥，尤其是纳米二氧化硅表面存在的数量较大的羟基，使其表面能较大，进而使得纳米二氧化硅总是倾向于凝聚。

因此，现有技术中针对上述现象作了一些改进，例如葛奉娟等采用醇酯法对超细二氧化硅表面进行改性，获得了疏水表面的超细纳米二氧化硅，参见安徽理工大学学报(自然科学版)，但该方法需要在较高的温度(225℃)和一定的压力(3MPa)，且疏水度仅仅为30～40％。BogusawBuszewski等通过对硅胶凝聚体的性质和制备方法的研究，采用醇类化合物对二氧化硅的表面改性，改性程度可以通过元素分析法捡测，即通过计算覆盖在配合体表面的覆盖密度，改性后的结构由固态NMR和FT-IR光学仪器来测定，由热稳定性分析揭露了相的转变，通过色谱法试验，验证了填料表面非均相性质，然而此方法与前述的改性工艺一样较为复杂，能耗大，当使用硼胺化合物对纳米二氧化硅进行表面改性时，最佳效果是在500℃条件下处理3h，这样能使大部分硼胺基团固定在二氧化硅表面，硼胺改性使纳米二氧化硅作为一种橡胶补强填料，其综合性虽然能获得改善，但也需要500℃的高温表面处理工艺，能耗更高。目前也有中国发明专利公开了一种防水透湿聚氨酯材料及其制备方法，此专利虽然公开了异氰酸酯改性二氧化硅，在疏水性方面得到了改进，但其加入脂肪醇造成了长链对活性基团的包裹，而且反应不彻底，仍然残留较多的硅羟基，进而使得其制备的改性纳米二氧化硅材料在电工绝缘材料、耐热材料的应用中在耐热性、粘结性能、电气强度、机械强度等方面仍然难以满足现实需求。

因此，发明一种分散性好的纳米二氧化硅对纳米材料制备技术领域是很有必要的。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前纳米二氧化硅制备过程中，由于纳米材料本身表面能较大，进而使得最终制得的纳米二氧化硅容易团聚，并且粒径分布范围大，分散性较差的缺陷，提供了一种高分散性纳米二氧化硅及其制备方法。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种高分散性纳米二氧化硅，由反应产物、硅酸钠溶液、盐酸制成。