[发明专利]一种疏水硅微粉及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种疏水硅微粉及其制备方法和应用。本发明的一种疏水硅微粉的制备方法，以脂肪酸为疏水改性剂对硅微粉粉体颗粒物进行湿法改性，通过硅微粉颗粒物的表面羟基与棕榈酸分子的羧基发生酯化反应，从而通过酯键将脂肪链接枝在颗粒物表面，得到疏水硅微粉。本发明的疏水硅微粉，由上述的制备方法制备。该疏水硅微粉作为填料复合在天然橡胶或塑料中。该制备方法不涉及有害污染成分，中间固液分离环节所产生的排出物，可以作为下一批次粉料浆液的调配成分，即可重复使用，不存在环境污染问题；以脂肪酸为疏水改性剂通过酯键将脂肪链接枝在颗粒物表面，水解‑酯化反应的反应活化能低，反应条件的要求低，易于控制，具有较大的经济价值。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，尤其涉及一种疏水硅微粉及其制备方 法和应用。

背景技术

塑料和橡胶的生产制造过程中需要大量的填料来改进其物理性能，同 时，填料对降低成本也起着至关重要的作用，硅微粉尾矿粉体粒径为 0.1-0.4μm，满足橡塑填料要求。改性后的硅微粉作为橡胶和塑料的填充剂 制备橡塑产品，可以降低橡塑制品成本、改善其力学和电学性能、又能解 决尾矿堆积造成的环境污染和资源浪费问题，真正实现变废为宝。

研究人员发现，材料表面富含碳氢化合物官能团表现出疏水性，这一 发现为疏水性材料的制备提供了理论指导。硅微粉表面富含硅羟基，可与 有机分子发生反应，进行表面改性。目前，对硅微粉的改性大多使用硅氧 偶联剂并在高温环境下进行，条件苛刻、成本高且易造成污染，从而影响 了改性硅微粉的生产、使用和推广。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种条件温和、 成本低且无污染的疏水硅微粉及其制备方法和应用。

本发明的一种疏水硅微粉的制备方法，以脂肪酸为疏水改性剂对硅微 粉粉体颗粒物进行湿法改性，通过硅微粉颗粒物的表面羟基与棕榈酸分子 的羧基发生酯化反应，从而通过酯键将脂肪链接枝在颗粒物表面，得到疏 水硅微粉。

优选的，具体制备步骤如下：

S1：将脂肪酸加入乙醇中微加热溶解，预先配制成脂肪酸乙醇溶液；

S2：称取硅微粉粉体，加入纯水搅拌均匀，控制温度，得到硅微粉悬 浮液；

S3：在硅微粉悬浮液中加入催化剂，脂肪酸乙醇溶液，恒温反应 40～100min，将制得的反应液抽滤，并用水和乙醇反复清洗几次，在80℃干 燥8h即得到疏水的硅微粉粉体。

优选的，所述脂肪酸包括硬脂酸、油酸或棕榈酸。

优选的，所述酯化反应中的催化剂为Lewis酸。

优选的，所述Lewis酸包括六水氯化铝、三氯化铁或氯化锌。

优选的，所述Lewis酸包括六水氯化铝。

优选的，纯水：六水合三氯化铝质量比为1000：0.5～2，硅微粉：纯水 质量比为1：7～10，其中六水合三氯化铝仅计三氯化铝的质量。

优选的，步骤S3中的恒温反应的温度为50～80℃。

一种疏水硅微粉，由上述的制备方法制备。

上述的疏水硅微粉的应用，所述疏水硅微粉作为填料复合在天然橡胶 或塑料中。

本发明制备方法不涉及有害污染成分，中间固液分离环节所产生的排 出物(含改性剂和极少量的催化剂水溶液)，可以作为下一批次粉料浆液 的调配成分，即可重复使用，不存在环境污染问题；以脂肪酸为疏水改性 剂通过酯键将脂肪链接枝在颗粒物表面，水解-酯化反应的反应活化能低， 反应条件的要求低，易于控制具，有较大的经济价值。