疏水二氧化硅

时间:2024-06-28 14:44:12编辑:奇闻君

疏水性气相二氧化硅的气相二氧化硅的应用

气相二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之一,由于其粒径很小,因此比表面积大,表面吸附力强,表面能大,化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能,以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性,在众多学科及领域内独具特性,有着不可取代的作用。气相二氧化硅俗称“超微细白炭黑”,广泛用于各行业作为添加剂、催化剂载体,石油化工,脱色剂,消光剂,橡胶补强剂,塑料充填剂,油墨增稠剂,金属软性磨光剂,绝缘绝热填充剂,高级日用化妆品填料及喷涂材料、医药、环保等各种领域。并为相关工业领域的发展提供了新材料基础和技术保证。由于它在磁性、催化性、光吸收、热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出特异功能,因而得到人们的极大重视。一、电子封装材料有机物电致发光器材(OELD)是目前新开发研制的一种新型平面显示器件,具有开启和驱动电压低,且可直流电压驱动,可与规模集成电路相匹配,易实现全彩色化,发光亮度高(>105cd/m2)等优点,但OELD器件使用寿命还不能满足应用要求,其中需要解决的技术难点之一就是器件的封装材料和封装技术。目前,国外(日、美、欧洲等)广泛采用有机硅改性环氧树脂,即通过两者之间的共混、共聚或接枝反应而达到既能降低环氧树脂内应力又能形成分子内增韧,提高耐高温性能,同时也提高有机硅的防水、防油、抗氧性能,但其需要的固化时间较长(几个小时到几天),要加快固化反应,需要在较高温度(60℃至100℃以上)或增大固化剂的使用量,这不但增加成本,而且还难于满足大规模器件生产线对封装材料的要求(时间短、室温封装)。将经表面活性处理后的气相二氧化硅充分分散在有机硅改性环氧树脂封装胶基质中,可以大幅度地缩短封装材料固化时间(为2.0-2.5h),且固化温度可降低到室温,使OELD器件密封性能得到显著提高,增加OELD器件的使用寿命。二、树脂复合材料树脂基复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等特点,但近年来材料界和国民经济支柱产业对树脂基材料使用性能的要求越来越高,如何合成高性能的树脂基复合材料,已成为当前材料界和企业界的重要课题。气相二氧化硅的问世,为树脂基复合材料的合成提供了新的机遇,为传统树脂基材料的改性提供了一条新的途径,只要能将气相二氧化硅颗粒充分、均匀地分散到树脂材料中,完全能达到全面改善树脂基材料性能的目的。1、提高强度和延伸率。环氧树脂是基本的树脂材料,把气相二氧化硅添加到环氧树脂中,在结构上完全不同于粗晶二氧化硅(白炭黑等)添加的环氧树脂基复合材料,粗晶SiO2一般作为补强剂加入,它主要分布在高分子材料的链间中,而气相二氧化硅由于表面严重的配位不足、庞大的比表面积以及表面欠氧等特点,使它表现出极强的活性,很容易和环氧环状分子的氧起键合作用,提高了分子间的键力,同时尚有一部分气相二氧化硅颗粒仍然分布在高分子链的空隙中,与粗晶SiO2颗粒相比较,表现很高的流涟性,从而使气相二氧化硅添加的环氧树脂材料强度、韧性、延展性均大幅度提高。2、提高耐磨性和改善材料表面的光洁度。气相二氧化硅颗粒比SiO2要小100—1000倍,将其添加到环氧树脂中,有利于拉成丝。由于气相二氧化硅的高流动性和小尺寸效应,使材料表面更加致密细洁,摩擦系数变小,加之纳米颗粒的高强度,使材料的耐磨性大大增强。3、抗老化性能。环氧树脂基复合材料使用过程中一个致命的弱点是抗老化性能差,其原因主要是太阳辐射的280—400nm波段的紫外线中、长波作用,它对树脂基复合材料的破坏作用是十分严重的,高分子链的降解致使树脂基复合材料迅速老化。而气相二氧化硅可以强烈地反射紫外线,加入到环氧树脂中可大大减少紫外线对环氧树脂的降解作用,从而达到延缓材料老化的目的。三、塑料 利用气相二氧化硅透光、粒度小,可以使塑料变得更加致密,在聚苯乙烯塑料薄膜中添加二氧化硅后,不但提高其透明度、强度、韧性,而且防水性能和抗老化性能也明显提高。通过在普通塑料聚氯乙烯中添加少量气相二氧化硅后生产出的塑钢门窗硬度、光洁度和抗老化性能均大幅提高。利用气相二氧化硅对普通塑料聚丙烯进行改性,主要技术指标(吸水率、绝缘电阻、压缩残余变形、挠曲强度等)均达到或超过工程塑料尼龙6的性能指标,实现了聚丙烯铁道配件替代尼龙6使用,产品成本大幅下降,其经济效益和社会效益十分显著。四、涂料我国是涂料生产和消费大国,但当前国产涂料普遍存在着性能方面的不足,诸如悬浮稳定性差、触变性差、耐候性差、耐洗刷性差等,致使每年需进口大量高质量的涂料。上海、北京、杭州、宁波等地的一些涂料生产企业敢于创新,成功地实现了气相二氧化硅在涂料中的应用,这种纳米改性涂料一改以往产品的不足,经检测其主要性能指标除对比率不变外,其余均大幅提高,如外墙涂料的耐洗刷性由原来的一千多次提高到一万多次,人工加速气候老化和人工辐射暴露老化时间由原来的250小时(粉化1级、变色2级)提高到600小时(无粉化,漆膜无变色,色差值4.8),此外涂膜与墙体结合强度大幅提高,涂膜硬度显著增加,表面自洁能力也获得改善。五、橡胶橡胶是一种伸缩性优异的弹性体,但其综合性能并不令人满意,生产橡胶制品过程中通常需在胶料中加入炭黑来提高强度、耐磨性和抗老化性,但由于炭黑的加入使得制品均为黑色,且档次不高。而气相二氧化硅在我国的问世为生产出色彩新颖、性能优异的新一代橡胶制品奠定了物质基础。 在普通橡胶中添加少量气相二氧化硅后,产品的强度、耐磨性和抗老化性等性能均达到或超过高档橡胶制品,而且可以保持颜色长久不变。纳米改性彩色三元乙丙防水卷材,其耐磨性、抗拉强度、抗折性、抗老化性能均提高明显,且色彩鲜艳,保色效果优异。彩色轮胎的研制工作也取得了一定的进展,如轮胎侧面胶的抗折性能由原来的10万次提高到50万次以上,有望在不久的将来,实现国产汽车、摩托车轮胎的彩色化。六、颜(染)料有机颜(染)料虽具有鲜艳的色彩和很强的着色力,但一般耐光、耐热、耐溶剂和耐迁移性能往往不及无机颜料。通过添加气相二氧化硅对有机颜(染)料进行表面改性处理,不但使颜(染)料抗老化性能大幅提高,而且亮度、色调和饱和度等指标也均出现一定程度的提高,性能可与进口高档产品相媲美,极大地拓宽了有机颜(染)料的档次和应用范围。七、陶瓷用气相二氧化硅代替气相三氧化二铝添加到95瓷里,既可以起到纳米颗粒的作用,同时它又是第二相的颗粒,不但提高陶瓷材料的强度、韧性,而且提高了材料的硬度和弹性模量等性能,其效果比添加A1203更理想。 利用气相二氧化硅来复合陶瓷基片,不但提高了基片的致密性、韧性和光洁度,而且烧结温度大幅降低。此外,气相二氧化硅在陶瓷过滤网、刚玉球等陶瓷产品中应用效果也十分显著。八、密封胶、粘结剂密封胶、粘结剂是量大、面广、使用范围宽的重要产品。它要求产品粘度、流动性、固化速度达最佳条件。我国在这个领域的产品比较落后,高档的密封胶和粘结剂都依赖进口。国外在这个领域的产品已经采用纳米材料作改性剂,而气相二氧化硅是首选材料,它主要是在气相二氧化硅表面包敷一层有机材料,使之具有憎水性,将它添加到密封胶中很快形成一种硅石结构,即气相二氧化硅小颗粒形成网络结构抑制胶体流动,加快固化速度,提高粘结效果,由于气相二氧化硅颗粒尺小从而也增加了产品的密封性和防渗性。九、玻璃钢制品玻璃钢制品虽然有轻质、高强、耐腐蚀等优点,但其本身硬度较低、耐磨性较差。有关专家通过超声分散方法将气相二氧化硅添加到胶衣树脂中,与未加气相二氧化硅的胶衣做性能对比实验,发现其莫氏硬度由原来的2.2级(相当于石膏的硬度)提高到2.8~2.9级(3级是天然大理石硬度),耐磨性提高1~2倍,因纳米颗粒与有机高分子产生接枝和键合作用,使材料韧性增加,故抗拉强度和抗冲击强度提高1倍以上,耐热性能也大幅提高。十、药物载体随着当前城市生活垃圾的大幅增长以及环境污染的日趋严重,加大消灭“四害”的力度、预防疾病的传播已十分迫切。在树干上涂刷石灰、向垃圾箱喷洒药水已作用不大,现在大城市已采用喷涂中枢神经麻醉药类杀虫剂来消灭蚊子、苍蝇、蟑螂等昆虫类害虫,但这些杀虫剂多从国外进口,价格较高,喷涂后有效期较短(只有一个月)。采用气相二氧化硅为载体吸附该类杀虫剂,起到了很好的缓释效果,据测定,其喷涂后有效期长达一年以上。十一、化妆品对于化妆品来说,要求对紫外线屏蔽能力强,最好是既能防护紫外中波(UVB)对人体的危害,亦能对紫外长波(UVA)起防护作用。实质上,紫外屏蔽包括两方面,一是前面所述对紫外线的吸收,另一方面是对紫外线的反射,目前,世界上从紫外反射性能角度开发的抗紫外剂还未见报道。 在防晒产品中以往多使用有机化合物为紫外线吸收剂,但是存在诸如为了尽可能保护皮肤不接触紫外线而提高添加量之后,会增加发生皮肤癌以及产生化学性过敏等问题,而气相二氧化硅为无机成分,易于与化妆品其它组分配伍,无毒、无味,不存在上述问题,且自身为白色,可以简单地加以着色,尤其可贵的是气相二氧化硅反射紫外能力强、稳定性好,被紫外线照射后不分解,不变色,也不会与配方中其它组分起化学反应。气相二氧化硅的这些突出特点为防晒化妆品的升级换代奠定了良好的基础。十二、抗菌材料利用气相二氧化硅庞大的比表面积、表面多介孔结构和超强的吸附能力以及奇异的理化特性,将银离子等功能离子均匀地设计到气相二氧化硅表面的介孔中,并实施稳定,成功开发出高效、持久、耐高温、广谱抗菌的纳米抗菌粉(粒径只有70纳米左右),不但填补国内空白,而且主要技术指标均达到或超过日本同类产品。经检测,当纳米抗菌粉在水中的浓度仅为0.315%时,对革兰氏阳性代表菌种与革兰氏阴性代表菌种的抗菌能力就可以非常明显的表露出来,抑菌圈出现2—3mm,且随着纳米抗菌粉在水中浓度的增加,抑菌圈明显增大。据测定,水中含Ag+为0.01mg/1时,就能完全杀灭水中的大肠杆菌,并能保持长达90天内不繁衍出新的菌丛。 将纳米抗菌粉应用于搪瓷釉料中,生产出具有防霉、抗菌功能的滚筒洗衣机,其抗菌率高达99%以上。应该指出的是,纳米抗菌粉在搪瓷釉料中使用条件较为苛刻,须在碱性较强的液体中和高温(900℃左右)烧瓷后仍保持很强的抗菌性能,这是其它抗菌粉望尘莫及的。将纳米抗菌粉添加在内墙涂料中,生产出了具有长久抗菌防霉功能的内墙涂料。将纳米抗菌粉用在妇女内裤洗涤剂、羊毛、羊绒洗涤剂、洗洁精、洗手液中,经卫生防疫部门检测,其抗菌性能十分显著。可以预见,随着人们健康意识的增强,纳米抗菌粉将逐渐被相关应用企业的广大民众所接受,在票据、医疗卫生、化学建材、家电制品、功能纤维、塑料制品等行业中崭露头角。十三、其它1、在光学领域的应用 纳米微粒应用于红外反射材料主要是制成薄膜和多层膜来使用。纳米微粒的膜材料在灯泡工业上有很好的应用前景。高压钠灯以及各种用于拍照、摄影的碘弧灯都要求强照明,但是灯丝被加热后69%的能量转化为红外线,这就表明有相当多的电能转化为热能被消耗掉,仅有一少部分转化为光能来照明,同时,灯管发热也会影响灯具的寿命,如何提高发光效率,增加照明度一直是急待解决的关键问题。纳米微粒的诞生为解决这个问题提供了一个新的途径。80年代以来,科研技术人员用气相二氧化硅和纳米二氧化钛微粒制成了多层干涉膜,总厚度为微米级,衬在灯泡罩的内壁,结果不但透光率好,而且有很强的红外线反射能力。据专家测算同种灯光亮度下,该种灯具与传统的卤素灯相比,可节约15%的电能。2、新型有机玻璃添加剂 飞机的窗口材料常用的是有机玻璃(PMMA),当飞机在高空飞行时窗口材料经紫外线辐射易老化,造成透明度下降。为解决此问题,利用气相二氧化硅极强的紫外反射性能,在有机玻璃生产过程中加入表面修饰后的气相二氧化硅,生产出的产品抗紫外线辐射能力提高一倍以上,抗冲击强度提高80%。

天然二氧化硅是亲水性还是疏水性

  天然二氧化硅一般是亲水性的,疏水性是必须经过后处理。
  二氧化硅(化学式:SiO2)是一种酸性氧化物,对应水化物为硅酸(H2SiO3)。二氧化硅是硅最重要的化合物。地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12%,其存在形态有结晶型和无定型两大类,统称硅石。
  二氧化硅又称硅石,化学式SiO₂。自然界中存在有结晶二氧化硅和无定形二氧化硅两种。结晶二氧化硅因晶体结构不同,分为石英、鳞石英和方石英三种。纯石英为无色晶体,大而透明棱柱状的石英叫水晶。若含有微量杂质的水晶带有不同颜色,有紫水晶、茶晶、墨晶等。普通的砂是细小的石英晶体,有黄砂(较多的铁杂质)和白砂(杂质少、较纯净)。二氧化硅晶体中,硅原子的4个价电子与4个氧原子形成4个共价键,硅原子位于正四面体的中心,4个氧原子位于正四面体的4个顶角上,许多个这样的四面体又通过顶角的氧原子相连,每个氧原子为两个四面体共有,即每个氧原子与两个硅原子相结合。SiO₂是表示组成的最简式,仅是表示二氧化硅晶体中硅和氧的原子个数之比。二氧化硅是原子晶体。
  SiO₂中Si—O键的键能很高,熔点、沸点较高(熔点1723℃,沸点2230℃)。折射率大约为1.6.
  各种二氧化硅产品的折射率为:石英砂为1.547;粉石英为1.544;脉石英为1.542;硅藻土为1.42~1.48;气相白炭黑为1.46;沉淀白炭黑为1.46。
  自然界存在的硅藻土是无定形二氧化硅,是低等水生植物硅藻的遗体,为白色固体或粉末状,多孔、质轻、松软的固体,吸附性强。


如何在酸性条件下制得疏水性二氧化硅

疏水性二氧化硅一般是经过后处理的产品。可以选用不同型号的AEROSIL®气相法二氧化硅或沉淀法二氧化硅作为原料,进行后处理加工,就可以得到疏水性二氧化硅产品。

【一】、疏水性二氧化硅:
疏水性二氧化硅又称硅烷处理的二氧化硅(silica by silane treatment)或表面处理的二氧化硅(silica by surface treatment)。白色无定形微细粉末。
具有疏水性。溶于苛性钾(钠)。不溶于水和酸。无毒。无味。无腐蚀性。不燃烧,无氧化性。高温不分解。由稀释的水玻璃经离子交换除去钠离子,加入盐酸进行酸热回流浓缩,加入二甲基二氯硅烷单体溶剂进行疏水化处理,脱除溶剂后干燥制得。主要用作硅橡胶补强剂,塑料填料,以及涂料和油墨的增稠剂等。

【二】、疏水性二氧化硅及其制造方法

二氧化硅(Silica)用途非常广泛,在涂料,油墨、塑料、橡胶及化妆品,都常常添加二氧化硅以增加性能,如吸油、消光、强化机械性......等,并且可以降低成本。其表面性能必须符合被添加物的特性,以便能均匀分散。一般工业级二氧化硅,由于制备工艺不同,可分为二种,一种为干式,烧结型(Fume Type),一种为湿式,沉淀型(Precipitated Type),二者的表面积不同,其表面带有的羟基(-OH)也有相同,一般来说,前者较少,后者较多,二者表面皆偏向亲水性,如应用于亲油性高分子中,如涂料,橡胶......等,若将二氧化硅表面预先处理成疏水性,有较好的效果。

一般最简单的方法,如赵承琛教授的著作“界面科学基础中,分散原理与应用”篇中提及,利用固体表面对表面活性剂的吸咐,改变固体表面的极性。如硬酯酸锌溶于极性溶剂中,加入二氧化硅,除去溶剂,则锌离子部分朝向二氧化硅,硬酯酸烷基部分,则朝向外部,而形成粒子表面疏水性,或二氧化硅加入有机硅化合物,硅原子上的甲氧基或乙氧基,会与二氧化硅表面的羟基(-OH)反应,而有机部分(乙烯基、环氧基、丙烯基(亚克力基)......)则朝向外,不仅使二氧化硅表面呈疏水性,更具反应性,可与亲油性高分子等部分交链,而增加其机械强度。

上述二氧化硅,由亲水性转为疏水性的方式包括二氧化硅表面布满了有机脂肪烷基;西德专利1163784号,利用二甲基二氯硅烷(Dimethyl Dichlorosilane),直接高压合成;日本昭61-50882号,为针对西德专利1163784号,在制备过程中产生副产物及氯化氢的缺点而改善的方法;以及以端基带有三个Si-OH的二甲基聚硅氧烷寡聚物处理的二氧化硅。上述各种方法,均使二氧化硅表面呈疏水性质,但并没有很好的消泡功能。

本发明目的在于提供一种表面接枝聚硅氧烷的二氧化硅。表面积为100~400m2/G,表面具疏水性且兼具消泡功能,制备工艺简单,在常压,100℃以下操作,且不产生副产品(如氯化氢)。

本发明是提供一种表面接枝硅氧烷的疏水性二氧化硅固体粉末。不论干式制法烧结型二氧化硅或湿式制法沉淀型二氧化硅,其表面均含有硅烷醇(Silanol),而能与硅烷醇基反应的聚硅氧烷端基,必须具备烷氧基(Alkoxy)或硅烷醇基,同时在路易斯酸(Lewis Ac-Id)或路易斯碱(Lewis Base)的触媒存在下反应。为使二氧化硅的表面充分与聚硅氧烷分子接触,必须加入分散剂,为使二氧化硅表面接枝的聚硅氧烷分子量适当,可加入分子量调节剂。
疏水性二氧化硅的制造的方法有二种,方法一是于玻璃容器中,加入(1)分散剂,如矿物油(Mineral Oil)、有机溶剂(二甲苯)、八甲基四环硅氧烷(Octamethyl Tetracyclosiloxane)或硅油(Silic-One Oil)......;(2)亲水性二氧化硅固体粉末(Silica),其表面积为100~400m2/G,接触角小于70°;(3)硅油(Silicone Oil);(4)触媒,如氢氧化钠水溶液,氢氧化钾水溶液,碳酸铵水溶液或硫酸......等酸碱;(5)分子量调节剂,其目的为使接枝于二氧化硅粒子上的硅化合物分子量适当,常用的,如四甲基二硅氧烷(Tetramethyl Disiloxane)、六甲基二硅氧烷(Hexamethyl Disi-Loxane)或五甲基甲氧硅烷(Pentamethyl Methoxysilane)。以均质机混合均质化,5至20分钟,然后升温至60℃~80℃,继续搅拌均质化,30分钟至120分钟,过滤并以有机溶剂(如二甲苯)萃洗反应所得的疏水性二氧化硅固体粉末,在约120℃的烘箱中,干燥约6小时。另一方法是除了以硅化合物单体代替硅油,其他反应物与方法一同样,常用的硅化合物单体如四甲基二甲氧硅烷(Tetrameth-Yl Dimethoxysilane),因为其本身兼具分散的功能,可不加其他的分散剂。至于反应方法,除了以均质机混合均质化以外,在升温后,同时以回流(Reflux)方式,以利反应,回流时间约10~30分钟,反应完成后,抽真空,以去除残存的硅化合物,再以有机溶剂(如二甲苯)萃洗并过滤已反应完成的二氧化硅固体粉末,置于120℃的烘箱中,干燥约6小时,即得硅氧烷接枝的二氧化硅固体粉末。以这种疏水性二氧化硅固体粉末做压片接触角测定、FTIR光谱仪测定,以及消泡试验,结果列于下面的附表中。

为使本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂,下文列举一较佳实施例,并配合所附表格,作详细说明如下《实施例1》取80g二甲苯,置于200ml的玻璃容器中,加10g硅油(Dow Cor-Ning,DC-350),0.1g六甲基二硅氧烷(Hexamethyl Disiloxane),2滴10wt%氢氧化钠(Sodium Hydroxide),20g亲水性二氧化硅固体粉末(PPG,Label 20),该亲水性二氧化硅固体粉末的粒径为30nm,表面积为200m2/G。以均质机,混合均质化10分钟,再加热至80℃,继续混合均质化30分钟,过滤,再以二甲苯萃洗,所得反应完成的聚硅氧烷接枝二氧化硅固体粉末,置于120℃烘箱中,干燥约6小时。《实施例二》取80g的四甲基二甲氧硅烷(Tetramethyl Dimethoxy Silane),置入200ml的玻璃容器中,再加入0.8g五甲基甲氧硅烷(Pentameth-Yl Methoxysilane),以及2g 20wt%碳酸铵,和20g亲水性二氧化硅(PPG,Label 20),以均质机混合均质化10分钟,加热后,继续混合均质化,并回流20分钟后,抽真空以去除硅化合物单体,并以二甲苯萃洗并过滤反应完成的聚硅氧烷接枝的二氧化硅固体粉末,置于120℃的烘箱中,干燥约6小时。消泡试验·消泡乳液配制分别取亲水性二氧化硅的粒子(PPG,Label 20)、实施例一、二所制得的二氧化硅粒子各1.5g,加入适量的硅油、乳化剂以及分散剂,以均质机混合均质化,成为固含量约20wt%的消泡乳液。·实验步骤将配制好的起泡剂(Tween 80 0.1%),置入4个1升的玻璃容器中,预留8公分以上起泡高度,将盛装Tween 80水溶液的玻璃容器置于25℃恒温槽,于每个容器中各连接循环泵(Pump),起动循环泵,测定起泡8公分所需时间,分别滴入10滴已配制好的消泡乳液于不同玻璃容器中,测量消泡所需的时间以及消泡后泡高。

表一、比较反应前后二氧化硅的接触角项目 接触角Lsbel 20(反应前) 0°实施例一145°实施例二112°表二、比较反应前后二氧化硅FTIR吸收光谱波数(Cm-1) 官能基 反应前 反应后1260 Si-C 无 有2961 Si上有机烷基 无 有3500 -OH 有 无表三、比较反应前后二氧化硅消泡性能Tween 80加消 Tween 80加消泡乳液后项目 泡乳液前泡高消泡时间泡高Label 20 8cm 5分30秒6.5cm(反应前)实施例一 8cm 2分30秒1cm实施例二 8cm 2分30秒2.5cm用以限定本发明,任何熟悉本技艺者,在不脱离本发明的精神和范围内,可作一些变更和修饰,因此本发明的保护范围当以后附的权利要求书所限定的为准。

权利要求
1.一种疏水性二氧化硅的制造方法,包括在常温下,将反应物,亲水性二氧化硅固体粉末、硅油、分散剂、触媒及分子量调节剂加以混合,约5至20分钟;升温至60℃至80℃,持续混合,约30分钟至120分钟,反应形成疏水性二氧化硅;以溶剂萃洗并过滤上述疏水性二氧化硅;去除该溶剂及剩余的反应物。
2.按权利要求1所述的制造方法,其中,所述亲水性二氧化硅固体粉末的接触角小于70度。
3.按权利要求1所述的制造方法,其中,所述亲水性二氧化硅固体粉末的表面积为每克100至400平方米。
4.按权利要求1所述的制造方法,其中,所述分散剂是矿物油、八甲基四环硅氧烷或二甲苯。
5.如权利要求1所述的制造方法,其中,所述触媒是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸铵或硫酸。
6.按权利要求1所述的制造方法,其中,所述分子量调节剂是六甲基二硅氧烷、五甲基甲氧硅烷或四甲基二硅氧烷。
7.按权利要求1所述的制造方法,其中,所述混合是以均质机完成。
8.按权利要求1所述的制造方法,其中,所述溶剂是二甲苯。
9.按权利要求1所述的制造方法,其中,所述去除溶剂及剩余反应物的方法,是在120℃烘箱,干燥6小时。
10.按权利要求1所述的制造方法,其中,所述亲水性二氧化硅为该硅油的2至3倍重。
11.按权利要求1所述的制造方法,其中,所述触媒用量为0.1至1重量百分比。
12.一种使用权利要求1所述制造方法而制得的疏水性二氧化硅、其疏水接触角为70至150度。
13.一种疏水性二氧化硅的制造方法,包括在常温下,将反应物,亲水性二氧化硅固体粉末、硅化合物单体、触媒及分子量调节剂加以混合,约5至20分钟;升温至反应物的沸点,继续混合,并回流10至30分钟,以反应形成疏水性二氧化硅;以溶剂萃洗并过滤上述疏水性二氧化硅;去除该溶剂及剩余的反应物。
14.按权利要求13所述的制造方法,其中,所述亲水性二氧化硅固体粉末,其接触角小于70度。
15.按权利要求13所述的制造方法,其中,所述亲水性二氧化硅固体粉末,其表面积为每克含100至400平方米。
16.按权利要求13所述的制造方法,其中,所述硅化合物单体是四甲基二甲氧硅烷。
17.按权利要求13所述的制造方法,其中,所述触媒是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸铵或硫酸。
18.按权利要求13所述的制造方法,其中,所述分子量调节剂是六甲基二硅氧烷、五甲基甲氧硅烷或四甲基二硅氧烷。
19.按权利要求13所述的制造方法,其中,所述混合是以均质机完成。
20.按权利要求13所述的制造方法,其中,所述溶剂是二甲苯。
21.按权利要求13所述的制造方法,其中,所述去除溶剂及剩余反应物的方法,是在120℃煤箱,干燥6小时。
22.按权利要求13所述的制造方法,其中,所述触媒用量为0.1至1重量百分比。
23.一种使用权利要求13所述制造方法所制得的疏水性二氧化硅、其疏水接触角为70至150度。


疏水性气相二氧化硅的疏水性气相二氧化硅特性

疏水性气相二氧化硅是通过亲水性气相二氧化硅与活性硅烷(例如氯硅烷或六甲基二硅胺烷)发生化学反应而制得。它具有疏水性(憎水性),而且不能在水中分散。为了解决工业中一些特殊的技术问题,各种型号的疏水性气相二氧化硅被研发出来。如通过用硅烷或硅氧烷处理改性亲水级别的气相法二氧化硅生产疏水性的气相法二氧化硅,在最终的产品中,化学处理剂以化学键方式结合在原来的亲水性氧化物上。除了亲水性产品的上述优点外,疏水性气相二氧化硅产品的特点是:低吸湿性、很好的分散性、即使对于极性体系也有流变调节能力。有些产品,在疏水处理的基础上再经过结构改性,可为客户研发新产品和提高产品的性能提供进一步的帮助。例如:在液体体系中,疏水性气相二氧化硅可以达到高添加量,而对体系的粘度影响很小。

二氧化硅 与 气相二氧化硅 与 纳米二氧化硅 的区别

二氧化硅是统称,包括所有晶型的非晶型的,比如石英、白炭黑等等。气相二氧化硅是非晶型的无定形态二氧化硅,也成为气相法白炭黑,主要根据制备工艺为气相过程而叫这个名字。纳米二氧化硅也是非晶型的二氧化硅,粒径是纳米级别的,这个概念只是从二氧化硅的粒径角度来定义的,所以气相二氧化硅从粒径角度来说也是纳米二氧化硅。


气相二氧化硅用在涂料中起什么作用???

气相二氧化硅在涂料中的作用
1,流变助剂
流变性是涂料的重要性能,它直接影响到涂料的外观,施工性能及储存稳定性等性能,而不同涂料体系对流变助剂的要求也有差异.对于油性体系而言,大部分流变助剂都是形成氢键而起作用的.表面未处理的气相二氧化硅聚集体含有多个 ,其中,一是孤立的,未受干扰的自由 二是连生的,彼此形成氢键的键合 氢键键合 在油性体系中,极易形成三维的网状结构,这种结构受机械力影响时会破坏,使粘度下降,涂料恢复良好的流动性;当剪切力消除后,三维结构会自行恢复,粘度上升.在完全非极性液体中,粘度恢复时间只需几分之一秒;在极性液体中,回复时间较长,这取决于气相二氧化硅的浓度及其分散程度,这一特性赋予油性涂料非常好的储存和施工性能,特别是厚浆形涂料,既能保证涂料在一定的施工剪切力下有良好的流动性,又能保证涂膜的一次施工厚度,通常,在施工过程中,由于涂层边缘的溶剂挥发较快,导致表面张力不均匀,容易使涂料向边缘移动,而二氧化硅网络能够有效的阻止涂料的移动而形成厚边,同时还防止涂料在固化过程中的流挂现象,使涂层均匀.同时,气相二氧化硅由于能形成氢键而提高体系中的中低剪切粘度,从而起到增稠作用.因此,气相二氧化硅在油性体系中的应用非常广泛.
2,防沉剂
气相二氧化硅是一种理想的防沉剂,对于防止涂料体系中颜料的沉淀非常有效,特别是对于色浆的体系,适当的添加量将大大提高色浆的稳定性,而且能够减少润湿分散剂的量,以提高色浆的适用性,并减少色浆对涂料体系的影响,气相二氧化硅的防沉作用对涂料存放非常有利,特别是某些颜料,如金属粉和薄片,都极易沉淀且不能完全悬浮,使用气相二氧化硅可保证其分散不沉淀.以配方总量计,二氧化硅用量在0.4%-0.8%的范围内,但特殊情况下,比如富锌漆,需增加到2%.
3,助剂分散
在粉末涂料体系中,由于气相二氧化硅的小粒径和高表面能,它们可以吸附在涂料粉体的表面,并在粉体表面形成一个表层,提高粉料得分散性,故可作为分散剂使用.在同一涂料系统中,加入气相二氧化硅可明显缩短分散时间,提高生产效率.单值得注意的是,先将气相二氧化硅分散完全效果更好,其添加量不宜太多,一般不超过1%.因为添加量过多会导致体系触变性能较强,导致分散时边缘分散剪切力不够,而呈冻状,影响分散效率,特殊情况如富锌漆需要添加2%时可以同时搭配其他流变主机助剂一起使用,并利用醇类溶剂调整气相二氧化硅的流变性能.
4,消光剂
气相二氧化硅折光指数1.46,与成膜树脂的折光指数接近,对漆膜颜色没有影响.成膜过程中其迁移到漆膜表面,能使表面产生预期粗糙度,明显的降低表面光泽,是一种良好的消光剂,使用气相二氧化硅是要注意与漆膜厚度的匹配.在厚膜漆里,采用颗粒非常细的气相二氧化硅,涂膜表面不能产生适当的粗糙度;反之,如在薄膜漆里采用颗粒粗大的气相二氧化硅,虽然其消光效果非常好,但是漆膜表面的粗糙度将不能为绝大多数用户接受,一般来说,气相二氧化硅粒度约为3-7 ,适合于干膜厚度为15-40 的涂料体系。用气相二氧化硅配漆,除了配成浆状物后加到漆里分散外,还可以直接调配到漆中。通常在容器内,以线速度20m/s(约1000r/min)的搅拌叶轮分散10-15min就可达到充分的分散。
5,抗耐磨剂
气相二氧化硅采用甲基丙烯硅烷进行表面处理后,添加到聚胺酯涂料中,可以起到耐摩擦的作用。加5%-15%的气相二氧化硅,耐摩擦性可提高10%-35%,同时涂料的流变性能和干膜的光学性能都不受负面影响。
6,其他作用
气相二氧化硅还可以提高涂料的耐侯性、抗划伤性,提高涂层与基材之间的结合强度,同时,气相二氧化硅具有极强的紫外线吸收、红外光反射特性,填加在涂料中能提高涂料的抗老化性能。


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