[发明专利]一种大孔低密度块状复合凝胶及其生产工艺

说明书

本发明属于硅胶的技术领域，具体涉及一种大孔低密度块状复合凝胶及其生产工艺。现有技术中常见的硅胶产品包括大孔硅胶及细孔硅胶，通常难以满足高比表面积及大孔容性能的同时实现。本发明在水洗过程中，加入扩孔剂并高温水洗相结合，对产品进一步扩孔。并在干燥过程中，低温干燥，延长干燥时间，有进一步进行扩孔。本发明制备的硅胶产品比表面积及孔径都显著高于现有技术。该制备工艺方法反应条件温和，操作过程安全、简便。

技术领域

本发明属于硅胶的技术领域，具体涉及一种大孔低密度块状复合凝胶及其生产工艺。

背景技术

硅胶是一种典型的高活性多孔吸附材料，无毒无味、化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外几乎不与任何物质发生反应，具有多微孔结构。由于硅胶的三维空间网状多孔结构，使其具有较大的比表面积，另外，硅胶表面还附着了较多硅烷醇基，有较强的吸附性能，可用作干燥剂、吸附剂、催化剂及催化剂载体。硅胶的吸附性能与其丰富的孔道结构和高比表面积具有密不可分的联系。

硅胶因其生产流程和制备方法的不同形成不同的骨架结构，目前现有硅胶产品中常见的为大孔硅胶和细孔硅胶，大孔硅胶孔容积较大，但比表面积较小，细孔硅胶具有较好的比表面积，但孔容积较小。发明人认为，研发一种同时具有大孔容和高比表面积的硅胶产品具有良好的生产意义。赵希鹏的研究中提供了一种大孔容高比表面积硅胶的制备方法，以硅酸钠和无机酸为原料通过化学沉淀法制备了一种大孔容高比表面积的硅胶，该硅胶的吸附能力较浅，适合用于生产卷筒喷绘纸、彩喷纸、相纸等广告、办公用纸。曲其昌等人报道了干燥方式对载体硅胶性能的影响，根据其研究结果，不同的干燥方式对硅胶的表面积、孔容和平均孔径都有显著的影响。

现有的大孔容硅胶生产方法，有的需要汽蒸，有的采用盐泡和煅烧，还有的通过有机溶剂置换等制备，普遍存在能耗大和生产成本高的问题，而且，一些有机溶剂在生产过程中难以完全回收利用，对环境产生污染。例如：中国专利CN103159220A于2013年6月19日公开了一种大孔硅胶的制备方法，该制备方法以硅酸盐、无机酸、碱性介质、脂肪醇或脂肪醇胺为原料，按下述反应步骤进行：1)在20-50℃下碱性介质与无机酸接触10-30min；2)加入脂肪醇或脂肪醇胺，在30-70℃下反应10-60min；3)以2.0-5.0mL/min的速度逐步加入浓度为1.0-3.0mol/L的硅酸盐溶液；4)再次加入脂肪醇或脂肪醇胺，并在30-70℃下反应10-30min；5)再以2.0-5.0mL/min的速度逐步加入硅酸盐溶液，然后，用无机酸调节至溶液pH值为6-8；6)升温至60-90℃保持1-7h，再经酸化、洗涤、干燥得到硅胶。这种大孔硅胶的制备方法由于两次使用了脂肪醇或脂肪醇胺，脂肪醇或脂肪醇胺属于有机溶剂，脂肪醇或脂肪醇胺的使用，一方面，在后期生产过程中需要高温干燥或活化处理才能将其脱出，造成能耗大，生产成本高；另一方面，在生产过程中这些有机溶剂难以完全回收利用，会造成环境污染。中国专利CN103387239A提出了一种利用海水洗涤硅胶的方法，通过海水的弱碱性提高水洗速率，但是，弱碱性的海水易破坏硅胶内部微细结构，造成硅胶的孔径不合理，影响硅胶后续的吸水效果，而且，海水运输设备和投资成本较高，无法得到规模化应用。

目前气凝胶的制备方法通常包括超临界干燥和常压干燥方法。超临界干燥是将凝胶孔道中的溶液加温加压到超临界状态，在这种状态下的物质，液体和气体的界面将会消失，毛细管力也就不存在。在超临界状态下将凝胶进行泄压干燥，能够很好的保持凝胶原有的结构，但是一般液体的超临界点的压力和温度都比较高，如甲醇的超临界点就在239.4℃和近81个大气压，如此高压高温使得气凝胶制备设备昂贵、操作困难、成本高、同时还有爆炸泄露的危险。