[发明专利]一种二氧化硅胶粒及包含其的分散液和制备方法

说明书

本发明涉及无机材料制备技术领域，具体公开一种二氧化硅胶粒及包含其的分散液和制备方法。所述二氧化硅胶粒是由真实密度为1.60～2.20g/cm³的核层和真实密度为2.20～2.30g/cm³的壳层所构成的核壳结构。包含二氧化硅胶粒的分散液的制备方法包括：将由烷氧基硅烷或其缩聚物溶于碱得到的硅酸盐溶液通过离子交换生成活性硅酸；将活性硅酸加入含二氧化硅种核以及碱催化剂的水溶液中，得到整粒液；将整粒液浓缩得到二氧化硅水相分散液；或用有机溶剂置换出二氧化硅水相分散液中的水，得到二氧化硅有机溶剂分散液。本发明提供的二氧化硅胶粒能以高浓度、高稳定性分散于水及有机溶剂，其作为研磨颗粒能具有较高的研磨速率。

技术领域

本发明涉及无机材料制备技术领域，尤其涉及一种二氧化硅胶粒及包含其的分散液和制备方法。

背景技术

胶体二氧化硅或二氧化硅的有机溶剂分散液中二氧化硅颗粒的制备方法已知有：

采用以四氯化硅为原料在氢氧火焰中燃烧得到气相二氧化硅，并将气相二氧化硅分散于水相介质或及有机相介质中，得到胶体二氧化硅或二氧化硅的有机溶剂分散液，但得到的分散液稳定性较差；

以烷氧基硅烷或其缩聚物为原料的溶胶法得到二氧化硅分散液，并通过溶剂置换得到分散于水相或有机相的二氧化硅分散液的方法，该方法通常具有较高的生产效率，但是所得二氧化硅胶粒通常具有较低的真实密度以及较高的表面硅醇基密度，且无法以高浓度分散于有机相中，将其分散于水相中作为研磨颗粒时又具有研磨速度较低的缺点；另有通过高温高压的方法使之致密化的方法，但对设备要求较高，不利于产业化。

以烷氧基硅烷或其缩聚物的酸性水解液为原料得到二氧化硅分散液，该方法虽然得到的二氧化硅具有较高的真实密度以及较低的表面硅醇基密度，且能以高浓度分散于水相将其分散于水相或有机相中，作为研磨颗粒时具有较高的研磨速度，但由于酸性水解液是具有不稳定性，通常只能配制较低浓度，对于大粒径胶粒的生长又需要较长时间，生产效率过于低下。另外由于无法去除水解液中的生产的醇溶剂，故难以得到真实密度在2.20g/cm³及以上的二氧化硅的颗粒。

使用水玻璃为原料通过离子交换得到活性硅酸进而制备二氧化硅分散液，该方法通常可以得到真实密度为2.20～2.25g/cm³的二氧化硅颗粒，但是该方法所得到的二氧化硅分散液的金属含量较高，影响二氧化硅分散液的使用性能。

发明内容

针对现有制备二氧化硅分散液的方法存在的上述问题，本发明提供一种二氧化硅胶粒及包含其的分散液和制备方法。该二氧化硅胶粒能以高浓度分散于水相或有机溶剂相中而不发生增稠以及凝胶现象，其作为研磨颗粒能具有较高的研磨速率，同时具备高的生产效率。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种二氧化硅胶粒，具有真实密度为1.60～2.20g/cm³的核层和真实密度为2.20～2.30g/cm³的壳层组成的核壳结构。

相对于现有技术，本发明提供的二氧化硅胶粒为具有不同真实密度的核层和壳层组成的壳核结构，将其分散于水中时相对弛豫系数可保持在特定的范围内，将其作为抛光研磨颗粒时，具有高的研磨效率。同时，该特性的二氧化硅粒能以高浓度分散于水相或有机溶剂相中而不发生增稠以及凝胶等现象，使其在分散液中具有较高的浓度时依然可以保持分散液的稳定性。此外，当所述二氧化硅胶粒处于分散介质如水中时，二氧化硅胶粒壳层的硅醇基与其周围水分子形成氢键，从而在胶粒壳层形成一层被覆盖的“被膜层”。该“被膜层”维持在特定的厚度可使所述二氧化硅胶粒作为研磨颗粒使用时，在抛光过程中与被研磨物表面更易接近和附着，并显著提高抛光速率。