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**（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**进行酸热回流浓缩，加入****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**或**，会与二氧化硅表面的羟基(-oh)反应，而有机部分(**、环氧基、**(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****(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**的缺点而改善的方法；以及以端基带有三个si-oh的**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**)。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(lew** ac-id)或路易斯碱(lew** 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)、**(**)、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**水溶液，**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**二硅氧烷(tetramethyl d**iloxane)、**二硅氧烷(hexamethyl d**i-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**(如**)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**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**(如**)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**，置于200ml的玻璃容器中，加10g硅油(dow cor-ning，dc-350)，0.1g**二硅氧烷(hexamethyl d**iloxane)，2滴10wt％**(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**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**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**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l**el 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**。5.如权利要求1所述的制造方法，其中，所述触媒是**、**、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**二硅氧烷、五甲基甲氧硅烷或**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**。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**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**、**、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**二硅氧烷、五甲基甲氧硅烷或**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**。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。 20210311