[发明专利]一种高性能二氧化硅的制备工艺

说明书

本发明属于纳米粉体材料技术领域，涉及一种高性能二氧化硅的制备工艺。本发明采用多种改性剂对二氧化硅进行表面改性，改性后的粉体包裹性非常好，在应用中，粉体和改性剂不会分离，大大提高了在应用中的使用效果，打破了传统干法处理产量低的瓶颈，降低了人工成本，实现了大规模的生产，大大提高了工作效率，并且通过调整改性剂的搭配使用，可以合成出具有多种复合表面官能团的高分散二氧化硅，满足不同工业生产需求。

技术领域

本发明属于纳米粉体材料技术领域，涉及一种高性能二氧化硅的制备工艺。

背景技术

纳米二氧化硅为无定型白色粉末，是一种无毒、无味、无污染的材料，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，纳米二氧化硅具有高表面活性、高比表面积、低比重、耐高温、耐腐蚀等特点且具有许多独特的性能和广泛的应用前景。

高分散纳米二氧化硅由于其独特的物理化学性质而被广泛应用于橡胶、塑料、涂料、油漆油墨、胶粘剂、化妆品、医药、农业等领域，起到补强、增稠、触变、消光、防沉降、抗流挂和防老化等作用。

目前制备高分散纳米二氧化硅的方法可以分为两种，一种是湿法，采用硅酸盐溶液(如硅酸钠)在酸性或碱性条件下进行水解，然后经过一系列的后处理工艺得到二氧化硅，也称为沉淀法白炭黑，另一种是干法，采用有机硅卤化物(如四氯化硅、甲基三氯硅烷等)通过火焰高温水解制得二氧化硅气凝胶，然后经过聚集、分离和脱酸等后处理工艺而得到二氧化硅，也称作气相法白炭黑或气相二氧化硅、这两种方法所制得的二氧化硅的性能有一定的差异，湿法二氧化硅产品纯度低，离子杂质含量高，产品的粒径比较大，粒子结构性低，易形成大的不可再分散的硬团聚集体，导致丧失纳米材料的特性，因此湿法二氧化硅的补强性、增稠和触变性都不如干法二氧化硅，干法二氧化硅产品纯度高(二氧化硅含量大于99.8％)，产品的原生粒径在7～40纳米之间，比表面积为100～400m²/g，具有优异地补强性、增稠和触变性能。

发明内容

针对现有技术中存在的一些问题，本发明第一个方面提供了一种高性能二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：向合成釜内加入(5～10)体积的水玻璃溶液，常温下，开启搅拌，加入1体积的体积浓度为10％的酸，加酸速率为800～1500L/h；

步骤二：将步骤一制得的浆料升温至60～100℃，恒温老化1～3小时后，洗涤；

步骤三：在步骤二洗涤期间，将质量百分比为50％～65％的改性剂加入反应釜中，设定温度100～130℃，待用；

步骤四：将步骤二洗涤好的物料送入离心干燥系统，干燥系统温度为300～400℃；同时，开启压力式雾化器，将步骤三中配好的改性剂，喷入干燥塔中，得高性能二氧化硅。

作为一种优选的技术方案，所述步骤一中水玻璃溶液的浓度为10～50Be。

作为一种优选的技术方案，所述步骤一中的酸为硫酸和/或磷酸。

作为一种优选的技术方案，所述步骤一中的水玻璃溶液与酸的体积比为7：1。

作为一种优选的技术方案，所述步骤三中的改性剂选自微粉蜡、低分子量树脂、松香树脂中的至少一种。

作为一种优选的技术方案，所述步骤四中的压力式雾化器的雾化压力为0.2～0.5MPa。

作为一种优选的技术方案，所述低分子量树脂为苯乙烯马来酸酐共聚物和/或聚酰胺环氧树脂。

作为一种优选的技术方案，所述微粉蜡选自聚乙烯微粉蜡、聚四氟乙烯微粉蜡、氧化聚乙烯微粉蜡、聚全氟乙丙烯微粉蜡、聚四氟乙烯改性聚乙烯微粉蜡、聚偏氟乙烯微粉蜡中的至少一种。

作为一种更优选的技术方案，所述微粉蜡选自聚乙烯微粉蜡、聚四氟乙烯改性聚乙烯微粉蜡、氧化聚乙烯微粉蜡中的至少一种。