一种原位改性制备纳米二氧化硅复合辅抗氧剂的方法技术

技术编号:18455180 阅读:123 留言:0更新日期:2018-07-18 11:25
本发明专利技术公开了一种原位改性制备纳米二氧化硅复合辅抗氧剂的方法,一方面提高了辅抗氧剂168的使用温度,另一方面解决了纳米二氧化硅自身分散性差、二次分散改性工艺复杂、能源消耗大和污染大的弊端。在溶胶‑凝胶技术基础上,利用辅抗氧剂168自身官能团、用量、加入温度、加入时间、反应条件等技术原位改性制备粒径均匀、外观形貌优良的纳米二氧化硅复合辅抗氧剂。本制备和改性方法工艺先进、数据翔实准确,产物为白色粉体颗粒状,颗粒直径80‑120nm,可在高分子抗氧化、增强增韧和工业涂料等多种领域应用,是十分理想的纳米二氧化硅复合辅抗氧剂的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种原位改性制备纳米二氧化硅复合辅抗氧剂的方法
本专利技术涉及一种原位改性制备纳米二氧化硅复合辅抗氧剂的方法,属无机纳米材料的制备及应用的

技术介绍
抗氧剂168是一种优良的亚磷酸酯类辅抗氧剂,外观为白色粉末,易溶于苯、氯仿、环己烷等有机溶剂,微溶于乙醇、丙酮,不溶于水、醇等极性溶剂,微溶于酯类。毒性低,挥发性低,耐水解性能优良,能有效的分解聚合材料热加工过程中产生的氢过氧化物。广泛应用于聚烯烃(如聚乙烯、聚丙烯)及烯烃共聚物、聚酰胺、聚碳酸酯、PS树脂、PVC、工程塑料、橡胶及石油产品、ABS树脂等高分子材料。纳米二氧化硅具有良好的热稳定性、增稠性、补强性等。广泛应用在橡胶、工程塑料、生物医学、陶瓷、建材、树脂基等复合材料改性中,是极其重要的高科技超微细无机新材料之一。但因为纳米二氧化硅的粒径较小,表面活性较高,生产和应用过程中极易产生软、硬团聚,致使应用性能降低。
技术实现思路
本专利技术为解决目前辅抗氧剂168使用过程中高温分解和制备纳米二氧化硅过程中存在的硬团聚体现象以及工艺复杂的技术问题,提供一种原位改性制备纳米二氧化硅复合辅抗氧剂的方法。本专利技术是采用以下技术方案实现的:一种原位改性制备纳米二氧化硅复合辅抗氧剂的方法,使用的化学物质材料为:正硅酸乙酯、以质量分数计算浓度为25%的氨水、无水乙醇、丙酮、辅抗氧剂168、去离子水,所述液体化学物质材料用量均以体积份数计算;其中,辅抗氧剂168的基本化学性质如下:化学名称:亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯;三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯分子式:C42H63O3P分子量:646.9分子结构式:制备方法如下:(1)精选各化学物质材料(2)原位改性制备纳米二氧化硅复合辅抗氧剂①配制溶液量取49~51份无水乙醇,置于烧杯中待用;量取24~36份氨水置于带有橡胶塞的锥形瓶中待用;量取5.0-5.2份的正硅酸乙酯和49-51份的无水乙醇,置于烧杯中混合,用玻璃棒搅拌使其混合均匀后待用;量取辅抗氧剂168溶解于145-150份的丙酮中,搅拌均匀制备成丙酮溶液,辅抗氧剂168与丙酮的质量-体积比为5~6:29~30mg/ml,待完全溶解后置于带有玻璃塞的锥形瓶中待用;②原位改性制备纳米二氧化硅复合辅抗氧剂过程将无水乙醇和氨水溶液置于三口烧瓶中,然后置于磁力搅拌加热套中,开启搅拌器,开启加温,设定搅拌器转速为200r/min,设定加温温度为65℃,配置冷凝回流装置;在升温期间当温度达到45℃时,以0.5份/min的速度将正硅酸乙酯溶液加入三口烧瓶中;冷凝回流反应2h后,以0.5份/min的速度将丙酮溶液滴加到三口烧瓶中;冷凝回流反应5h;③超声水浴分散反应步骤②反应结束后,将三口烧瓶置于超声水浴池中继续反应,水浴温度为60℃,超声频率为80KHz,功率为90W,反应时间为2h;④洗涤、抽滤将步骤③产物溶液置于烧杯中,加入无水乙醇100-150份,搅拌3min,成洗涤液;将洗涤液抽滤得到滤饼,将滤饼置于200-250份无水乙醇中,搅拌成洗涤液,抽滤;如此进行5次,得到滤饼;将滤饼加入200份去离子水中,搅拌洗涤5min,成洗涤液;抽滤洗涤至滤液呈中性,得到产物滤饼;⑤干燥、研磨、过筛将产物滤饼置于真空干燥箱中干燥,干燥温度60℃,真空度0.1MPa,干燥时间2h;将干燥后的粉体用玛瑙研钵、研棒进行研磨,然后用400目筛网过筛,得到纳米二氧化硅复合辅抗氧剂产物。对制备的纳米二氧化硅复合辅抗氧剂的形貌、色泽、成分、化学物理性能进行检测、分析、表征:用JSM-6700F型场发射扫描电镜对纳米二氧化硅复合辅抗氧剂进行形貌分析;用TGA4000型热重分析仪对产物进行热稳定性分析;结论:本申请制得的纳米二氧化硅复合辅抗氧剂为白色粉体颗粒,颗粒直径80-120nm,形貌规整,粒径均匀、分散良好,化学物理性能稳定。纳米二氧化硅储存于棕色透明的玻璃容器内,密闭避光储存,要防水、防晒、防酸碱盐侵蚀,储存温度25℃,相对湿度≤10%。本专利技术的有益效果:本专利技术与现有技术相比具有明显的先进性,是针对辅抗氧剂168使用过程中易高温分解,纳米二氧化硅分散性较差、团聚体较多,二次分散改性工艺复杂、耗费能源的弊端,在原有溶胶-凝胶技术的基础上,利用改性剂用量、加入时间、加入温度、反应条件等技术原位改性制备外观形貌优良、粒径均匀的纳米二氧化硅复合辅抗氧剂。本制备和改性方法工艺先进、数据翔实准确,产物为白色粉体颗粒状,颗粒直径80-120nm,可在高分子抗氧增强、工业涂料等多种领域应用,是十分理想的纳米二氧化硅复合辅抗氧剂的制备方法。进一步的,步骤(1)对制备使用的化学物质材料要进行精选,并进行质量纯度、浓度控制:正硅酸乙酯纯度为99.9%,无水乙醇纯度99.9%;丙酮纯度99.9%;辅抗氧剂168纯度99.9%;去离子水纯度99.9%。进一步的,步骤②中先冷凝回流反应2h,再滴加丙酮溶液冷凝回流反应5h;正硅酸乙酯溶液滴加速度为0.5份/min,丙酮溶液滴加速度为0.5份/min。进一步的,步骤④中先用无水乙醇洗涤、抽滤,再用去离子水洗涤、抽滤至滤液呈中性。采用上述纯度的原料、物料滴加时间及速度、洗涤抽滤次数能够有效确保纳米二氧化硅复合辅抗氧剂的品质更好。附图说明图1为原位改性制备纳米二氧化硅复合辅抗氧剂状态图。图2为原位改性制备纳米二氧化硅复合辅抗氧剂超声状态图。图3为纳米二氧化硅复合辅抗氧剂微观形貌图。图4为纳米二氧化硅复合辅抗氧剂热失重图。1-磁力搅拌加热套座,2-三口烧瓶,3-加液漏斗,4-加液控制阀,5-冷凝回流器,6-温度感应器,7-温度感应器固定架,8-原位改性制备纳米二氧化硅复合辅抗氧剂混合液,9-加液漏斗固定架,10-冷凝回流器固定架,11-磁力搅拌转子,12-第一温度控制钮,13-转速控制钮,14-超声波发射模块,15-数控超声波清洗器水浴座,16-纯净液态水,17-功率控制钮,18-第二温度控制钮。具体实施方式实施例1一种原位改性制备纳米二氧化硅复合辅抗氧剂的方法,使用的化学物质材料为:正硅酸乙酯、以质量分数计算浓度为25%的氨水、无水乙醇、丙酮、辅抗氧剂168、去离子水。制备方法如下:(1)精选各化学物质材料(2)原位改性制备纳米二氧化硅复合辅抗氧剂①配制溶液量取51ml无水乙醇,置于烧杯中待用;量取29ml氨水置于带有橡胶塞的锥形瓶中待用;量取5ml正硅酸乙酯和50ml无水乙醇,置于烧杯中混合,用玻璃棒搅拌使其混合均匀后待用;量取25mg辅抗氧剂168溶解于150ml的丙酮中,搅拌均匀制备成丙酮溶液,待完全溶解后置于带有玻璃塞的锥形瓶中待用。②原位改性制备纳米二氧化硅复合辅抗氧剂过程将无水乙醇和氨水溶液置于三口烧瓶中,然后置于磁力搅拌加热套中,开启搅拌器,开启加温,设定搅拌器转速为200r/min,设定加温温度为65℃,配置冷凝回流装置。在升温期间当温度达到45℃时,以0.5ml/min的速度将正硅酸乙酯溶液加入三口烧瓶中;冷凝回流反应2h后,以0.5ml/min的速度将丙酮溶液滴加到三口烧瓶中;冷凝回流反应5h。③超声水浴分散反应步骤②反应结束后,将三口烧瓶置于超声水浴池中继续反应,水浴温度为60℃,超声频率为80KHz,功率为90W,反应时间为2h。④洗涤、抽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原位改性制备纳米二氧化硅复合辅抗氧剂的方法,其特征在于,使用的化学物质材料为:正硅酸乙酯、以质量分数计算浓度为25%的氨水、无水乙醇、丙酮、辅抗氧剂168、去离子水,所述液体化学物质材料用量均以体积份数计算;其中,辅抗氧剂168的基本化学性质如下:化学名称:亚磷酸三(2,4‑二叔丁基苯)酯;三(2,4‑二叔丁基)亚磷酸苯酯分子式:C42H63O3P分子量:646.9分子结构式:

【技术特征摘要】
1.一种原位改性制备纳米二氧化硅复合辅抗氧剂的方法,其特征在于,使用的化学物质材料为:正硅酸乙酯、以质量分数计算浓度为25%的氨水、无水乙醇、丙酮、辅抗氧剂168、去离子水,所述液体化学物质材料用量均以体积份数计算;其中,辅抗氧剂168的基本化学性质如下:化学名称:亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯;三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯分子式:C42H63O3P分子量:646.9分子结构式:制备方法如下:(1)精选各化学物质材料(2)原位改性制备纳米二氧化硅复合辅抗氧剂①配制溶液量取49~51份无水乙醇,置于烧杯中待用;量取24~36份氨水置于带有橡胶塞的锥形瓶中待用;量取5.0-5.2份的正硅酸乙酯和49-51份的无水乙醇,置于烧杯中混合,用玻璃棒搅拌使其混合均匀后待用;量取辅抗氧剂168溶解于145-150份的丙酮中,搅拌均匀制备成丙酮溶液,辅抗氧剂168与丙酮的质量-体积比为5~6:29~30mg/ml,待完全溶解后置于带有玻璃塞的锥形瓶中待用;②原位改性制备纳米二氧化硅复合辅抗氧剂过程将无水乙醇和氨水溶液置于三口烧瓶中,然后置于磁力搅拌加热套中,开启搅拌器,开启加温,设定搅拌器转速为200r/min,设定加温温度为65℃,配置冷凝回流装置;在升温期间当温度...

【专利技术属性】
技术研发人员:卢建军连丹丹张蕊萍戴晋明牛梅韩汶欣任靖屹
申请(专利权)人:太原理工大学
类型:发明
国别省市:山西,14

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