[发明专利]一种利用四氯化硅制备疏水型二氧化硅纳米纤维膜的方法

说明书

本发明涉及一种利用四氯化硅制备疏水型二氧化硅纳米纤维膜的方法，该方法以多晶硅副产物四氯化硅为原料，利用SiCl₄直接制备纺丝液，将制备正硅酸乙酯反应不完全的副产物（例如：Si(OEt)₃OH、Si(OEt)₃Cl）可以充分利用，省去提纯工序，提高硅的利用率，缩短工艺，从而降低生产二氧化硅纳米纤维膜的原料成本，提高四氯化硅副产品的利用水平。并结合在升温水解过程中通过冷凝回收乙醇，进一步降低工艺原料的成本。采用四氯化硅为原料结合乙醇回收工艺可将纺丝液的原料成本降低65.05%。SiCl₄法制备得到的二氧化硅纤维膜由于硅胶链上的‑OEt基团不完全水解会呈现较大的接触角，表现出疏水性，可制得疏水型二氧化硅纳米纤维膜产品。代替现行的以正硅酸乙酯制备二氧化硅纳米纤维膜的制备路线。

技术领域

本发明属于新型无机非金属材料制备工艺领域，涉及一种利用四氯化硅制备疏水型二氧化硅纳米纤维膜的方法。

背景技术

目前多晶硅副产品四氯化硅产量大、利用率低、利用水平不高、污染大，甚至企业无法处理大量的四氯化硅副产品时，需要付费处理，极大地制约着该产业效益的进一步提升。对四氯化硅进行科学、有效地利用已成为多晶硅产业发展的瓶颈，在工业上四氯化硅(5500元/吨)可以用来制备正硅酸乙酯(TEOS)(14800元/吨)，制备纯正硅酸乙酯(TEOS)的产率为70％，有不完全反应物及副反应物得不到利用，本发明针对多晶硅副产品四氯化硅高附加、环境友好充分利用问题，开展利用四氯化硅制备二氧化硅纳米纤维膜的工艺研究，代替现行的利用正硅酸乙酯制备二氧化硅纳米纤维膜工艺，而SiCl₄直接制备纺丝液，将制备正硅酸乙酯(TEOS)反应不完全的副产物(例如：Si(OEt)₃OH、Si(OEt)₃Cl)充分利用，可以提高硅的利用率，缩短工艺，从而大幅度降低生产二氧化硅纳米纤维膜的原料成本，提高四氯化硅副产品的利用水平。

高压静电纺丝技术又称为电纺丝技术，是近年来迅速发展的一种制备一维微纳米纤维材料最有效的方法，也是纳米纤维最具有产业化前景的技术。该技术具有操作简单、产品形貌均匀可控、成本低廉且可制备连续的纤维等特点。静电纺丝技术最初是采用向聚合物溶液或熔体为原料施加高电压以获得相应的纳米纤维。但是，最近的研究结果表明，结合溶胶凝胶技术，采用纯无机溶胶作为纺丝液也可进行电纺，这就使直接对无机物的溶胶如硅胶进行电纺成为了可能。与传统纺丝制备的聚合物纤维相比，电纺制备的超细无机纳米纤维膜具有纳米级的纤维直径、大的比表面积、高孔隙率、耐高温、耐溶剂等优异性质，在过滤、生物医用材料、传感器等领域具有很好的应用前景。

本发明公开了利用四氯化硅制备疏水型二氧化硅纳米纤维膜提高硅利用效率的方法。利用SiCl₄直接制备纺丝液，将制备正硅酸乙酯过程中的反应不完全的副产物(例如：Si(OEt)₃OH、Si(OEt)₃Cl)充分利用，提高硅的利用率，省去提纯工序，从而缩短工艺，降低生产二氧化硅纳米纤维膜的原料成本，提高四氯化硅副产品的利用水平。并结合在升温水解过程中通过冷凝回收乙醇，进一步降低工艺原料的成本。采用本发明的四氯化硅为原料的制备方法可将纺丝液的原料成本降低65.05％。并且可制得疏水型二氧化硅纳米纤维膜。

发明内容