一种中空微球二氧化硅的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种中空微球二氧化硅的制备方法，包括如下步骤：A、采用氢氟酸和硅粉制备四氟化硅；B、将四氟化硅气体通入已加入表面活性剂的水中，水温为70‑80℃；C、B步骤获得的浆料在50‑60℃下，保温3‑4小时；D、对C步骤获得浆料进行水洗过滤获得滤饼，将滤饼进行干燥获得二氧化硅中空微球。本发明专利技术制备的二氧化硅空心微球粒径：1.0‑1.5µm，表观密度0.025‑0.028g/cm3，球壳厚度：10‑12nm，达到应用要求。本发明专利技术的制备方法使用的原料较少，工艺简单，成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种二氧化硅的制备方法，更具体地说，涉及中空微球二氧化硅的制备方法。
技术介绍
微球球体尺寸在纳米级和微米级之间，材料的微观形貌为球状或者类似于球状几何体，因为它独特的形貌特点以及小尺寸效应，在宏观以及微观领域中的应用越来越广泛，发挥着重要的作用。中空微球主要应用如下几方面，1、作为药物微存储器的载体，使药物得到充分的利用;2、作为微反应器使反应局限在球体中，如光催化反应，增加了光的路径，从而使反应效率大幅度提高;3、微分离器，吸附各种有害物质，从而达到净化的目的，如经过改性后的空心球二氧化硅，高效吸附各种有毒有机物，从而达到分离提纯的目的;4、微结构单元，作为各种材料的添加剂，提高了材料的性能。高度多孔二氧化硅是一种高效的隔热材料，其导热系数比空气小。多孔二氧化硅也可作为工业中的催化剂的载体广泛应用于环境清理。许多工业应用要求的多孔和低高密度，同时在一定的范围内具有良好的机械性能。目前空心结构材料的制备方法包括常规模板合成、牺牲模板合成、软模板合成和无模板等。虽然合成二氧化硅空心球的方法多种多样，但这些方法仍然有一些局限，如产品的产量很低，繁琐的工艺条件，昂贵的生产成本，以及难以合成人们需求的理想结构和功能。专利CN104212297A公开了一种苯乙烯接枝中空二氧化硅超疏水薄膜的制备方法，该方法采用聚丙烯酸、氨水、醇、正硅酸乙酯为原料，经过水解、乙醇洗涤制成中空微球，并采用疏水的表面处理，制备出疏水薄膜。专利CN104190333A公开了一种荧光中空微球的制备方法，该方法使用的原料与上述专利CN104212297A类似，也是采用聚丙烯酸、氨水、醇、正硅酸乙酯为原料，经过水解、乙醇洗涤制成中空微球，并采用表面处理进行荧光接枝反应。专利CN103509462A一种隔热保温涂料及其制备方法是以正硅酸四乙酯为硅源，加入模板剂，制备出介孔中空二氧化硅微球，然后将制备的二氧化硅粉末分散至无水乙醇中，再和有机硅树脂、助剂等以一定的比例混合，即可制得隔热保温涂料。CN102351200A公开了大孔/介孔中空二氧化硅微球及其制备方法，大孔/介孔中空微球以不同粒径的有机聚合物微球通过自组装得到模板，通过原位生成二氧化硅外层，再经煅烧除去内部有机物部分得到。所得微球内部空腔为500～2000nm可控，微球表面孔径为10～100nm可控，上述专利中大部分使用有机微球作为模板，采用的原料昂贵过程复杂难于实现工业化。为了降低成本，实现中空微球二氧化硅的实用性，我们专利技术一种过程简单、重复性好的中空微球二氧化硅的制备方法。
技术实现思路
针对目前制备二氧化硅中空微球的不足之处，我们采用廉价的工业副产品硅粉为原料，专利技术一种工艺简单，重复性好的中空微球二氧化硅的制备方法。本方法成本低，易于工业化。本专利技术的技术方案为：一种中空微球二氧化硅的制备方法，包括如下步骤：A、采用氢氟酸和硅粉制备四氟化硅；B、将四氟化硅气体通入已加入表面活性剂的水中，水温为70-80℃；C、B步骤获得的浆料在50-60℃下，保温3-4小时；D、对C步骤获得浆料进行水洗过滤获得滤饼，将滤饼进行干燥获得二氧化硅中空微球。所述A步骤的反应温度控制在95-100℃。所述A步骤的氢氟酸和硅粉反应需要进行搅拌。所述搅拌转速为60-80转/分钟。所述氢氟酸和硅粉反应时间为1-2小时。所述B步骤的反应pH值为7-8。所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、辛基苯酚聚氧乙烯（op-10）或二者的混合物。所述表面活性剂在水中的加入量是水的重量的0.5-1%。所述B步骤中四氟化硅气体的通入速度是100-300ml/min。所述D步骤中采用去离子水对浆料进行水洗过滤，直至洗涤水电导率等于或小于100µs/cm。所述D步骤滤饼干燥温度为150-180℃，干燥时间3-5小时。所述氢氟酸和硅粉的比例为重量份3:0.5-3:1.5。本专利技术制备的二氧化硅空心微球粒径：1.0-1.5µm，表观密度0.025-0.028g/cm3，球壳厚度：10-12nm，达到应用要求。本专利技术的制备方法使用的原料较少，工艺简单，成本较低。附图说明：图1是采用本专利技术的方法制备的二氧化硅中空微球SEM电镜图。具体实施方式为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本专利技术所述的技术方案做进一步的说明，但是本专利技术不仅限于此。实施例11、四氟化硅的制备：称取氢氟酸300克加入反应釜，开启搅拌保持转速60转/分，加入100克纯硅粉升温至95℃，反应1小时，采用冷井氮气冷却收集得到的四氟化硅。2、水解：将反应釜中加水1000克，加入十二烷基苯磺酸钠5克，升温至70℃，在100ml/min通入步骤（1）得到的四氟化硅气体，同时，加入氨水，控制反应pH7-8。四氟化硅快速水解。3、熟化：将步骤（2）得到的料浆，在50℃下，保温3小时。4、水洗：利用去离子水将步骤（3）得到的料浆过滤水洗，洗至洗涤水电导率100µs/cm以下。5、干燥：将洗后的滤饼在150℃下进行干燥5小时，制得二氧化硅空心微球。微球粒径：1.0µm，表观密度0.025g/cm3，球壳厚度：10nm.实施例21、四氟化硅的制备：称取氢氟酸300克加入反应釜，开启搅拌保持转速70转/分，加入90克纯硅粉升温至95℃，反应1小时，采用冷井氮气冷却收集得到的四氟化硅备用。2、水解：将反应釜中加水1000克，加入辛基苯酚聚氧乙烯（op-10）10克。升温至75℃，在200ml/min通入步骤（1）得到的四氟化硅气体，同时，加入氨水，控制反应pH7-8。3、熟化：将步骤（2）得到的料浆，在50℃下，保温3小时。4、水洗：利用去离子水将步骤（3）得到的料浆过滤水洗，洗至洗涤水电导率100µs/cm以下。5、干燥：将洗后的滤饼在150℃下进行干燥3小时，制得二氧化硅空心微球。微球粒径：1.5µm，表观密度0.026g/cm3，球壳厚度：12nm.实施例31、四氟化硅的制备：称取氢氟酸300克加入反应釜，开启搅拌保持转速80转/分，加入110克纯硅粉升温至95℃，反应2小时。采用冷井氮气冷却收集得到的四氟化硅备用。2、水解：将反应釜中加水1000克，加入十二烷基苯磺酸钠、辛基苯酚聚氧乙烯（op-10）各5克，升温至80℃，在300ml/min通入步骤（1）得到的四氟化硅气体，同时，加入氨水，控制反应pH7-8。3、熟化：将步骤（2）得到的料浆，在60℃下，保温4小时。4、水洗：利用去离子水将步骤（3）得到的料浆过滤水洗，洗至洗涤水电导率100µs/cm以下。5、干燥：将洗后的滤饼在180℃下进行干燥3小时，制得二氧化硅空心微球。微球粒径：1.2µm，表观密度0.028g/cm3，球壳厚度：11nm.实施例41、四氟化硅的制备：称取氢氟酸300克加入反应釜，开启搅拌保持转速75转/分，加入50克纯硅粉升温至97℃，反应1.5小时。采用冷井氮气冷却收集得到的四氟化硅备用。2、水解：将反应釜中加水1000克，加入十二烷基苯磺酸钠、辛基苯酚聚氧乙烯（op-10）各5克，升温至75℃，在200ml/min通入步骤（1）得到的四氟化硅气体，同时，加入氨水，控制反应pH7-8。3、熟化：将步骤（2）得到的料浆，在55℃下，保温4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中空微球二氧化硅的制备方法，包括如下步骤：A、采用氢氟酸和硅粉制备四氟化硅；B、将四氟化硅气体通入已加入表面活性剂的水中，水温为70‑80℃；C、B步骤获得的浆料在50‑60℃下，保温3‑4小时；D、对C步骤获得浆料进行水洗过滤获得滤饼，将滤饼进行干燥获得二氧化硅中空微球。

【技术特征摘要】
1.一种中空微球二氧化硅的制备方法，包括如下步骤：A、采用氢氟酸和硅粉制备四氟化硅；B、将四氟化硅气体通入已加入表面活性剂的水中，水温为70-80℃；C、B步骤获得的浆料在50-60℃下，保温3-4小时；D、对C步骤获得浆料进行水洗过滤获得滤饼，将滤饼进行干燥获得二氧化硅中空微球。2.根据权利要求1所述的中空微球二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述A步骤的反应温度控制在95-100℃。3.根据权利要求1所述的中空微球二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述A步骤的氢氟酸和硅粉反应需要进行搅拌。4.根据权利要求3所述的中空微球二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述搅拌转速为60-80转/分钟。5.根据权利要求1所述的中空微球二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡颖妮，胡湘仲，胡伟民，
申请(专利权)人：广州凌玮科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44