一种二氧化硅分散液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种二氧化硅分散液及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：1)浓缩改性硅溶胶，得浓缩硅溶胶；2)在所述浓缩硅溶胶中加入水溶性多元醇，即得二氧化硅分散液。本申请通过浓缩碱性硅溶胶提高硅溶胶的固含量，补入水溶性多元醇一方面能够降低高固含硅溶胶的粘度和含水率，另一方面可以作为抗冻剂提高防火液的抗冻性；本申请制备得到的二氧化硅分散液具有较高的二氧化硅含量，同时具有较低的含水率，应用于防火液中，形成的防火胶层结构致密均匀，具有优异的耐火性和抗冻性，透光率高，不会发生光散射现象，也不会引起用户的视觉偏移。户的视觉偏移。

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化硅分散液及其制备方法和应用


[0001]本专利技术无机纳米材料
，特别是涉及一种二氧化硅分散液及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]防火玻璃是一种具有防火功能的建筑门窗玻璃构件，它在发生火灾时，受火焰的热冲击能保持较长时间不炸裂，从而有效地阻止火焰与烟雾的蔓延。有利于保证受火灾围困的人们有足够的时间撤离现场，为消防救援争取到时间，是一种有效的阻挡火势蔓延和隔烟的功能型玻璃产品。
[0003]防火玻璃分为单片防火玻璃和复合防火玻璃。
[0004]单片防火玻璃为单层玻璃构件，能满足相应的耐火等级要求，常见的有硼硅酸盐玻璃、钾铯玻璃、夹丝玻璃等。这类玻璃利用软化点高的材质或物理化学改性增强玻璃的耐冲击性能，进一步的通过夹杂金属丝的支撑作用来提高玻璃的机械强度。生产成本较高，生产工艺复杂，且隔热效果不佳，容易引起热辐射至玻璃的背火面，发生次生火灾。目前单片防火玻璃主要是国外的研究和生产较多，国内的研究刚刚起步，生产规模和使用范围较小。
[0005]复合防火玻璃是指由2层或2层以上的平板玻璃，中间用透明防火胶粘剂粘结而成的复合玻璃。复合防火玻璃的中间夹胶层可通过灌注于中空的玻璃腔体中，经烘烤固化而成，或者先涂敷于平板玻璃表面，经烘烤至半凝固状态时与另一片平板玻璃复合而成。复合防火玻璃具有耐火完整性和耐火隔热性，还具有机械强度高、抗折、抗压等良好性能，复合防火玻璃遇到火灾时其防火胶层会迅速发泡膨胀形成坚硬绝热的耐火隔热泡沫层，大量吸收火灾产生的热量，有效阻断火焰，隔绝高温及有害气体，同时防火胶层还可以粘结破碎的玻璃片，以保持整体的完整性。
[0006]防火胶层的性能决定着复合防火玻璃的性能，而防火胶层是由防火液固化而成，故防火液是否具有较好的性能决定着复合防火玻璃是否具有较好的防火性能。防火液主要有聚丙烯酰胺类的有机防火液和硅酸盐类水玻璃的无机防火液两种。聚丙烯酰胺类的有机防火液，在制备过程中使用的丙烯酰胺单体会对人体造成伤害，且制得的有机夹层玻璃存在起泡、发黄、脱胶等缺陷，因此有机类的防火液在市场上的占有率很小。
[0007]硅酸盐水玻璃能耐较高的温度，来源广，价格较便宜，固化温度低，配制和施工简单。目前国外的大型生产厂商制造的复合玻璃采取无机硅酸盐类水玻璃作为防火液的主要成分。国内也开始对硅酸盐类防火液产品进行研究和应用。
[0008]现有技术以硅酸盐和硅溶胶反应或硅溶胶与氢氧化钾反应制得模数3～6的硅酸盐水玻璃，加上固化剂、成炭剂、消泡剂、抗冻剂等材料配成防火液。硅溶胶作为纳米硅防火液的重要原料。
[0009]由于硅溶胶的SiO2纳米颗粒表面有大量的羟基，高浓度下容易发生羟基间相互作用，导致粘度升高甚至凝聚。所以一般硅溶胶的固含量为30～40％，也有一些粒径较大的产品，其固含可以达到50％左右。
[0010]在防火液的研制技术中，含水率是影响防火液固化后的防火夹层的强度和抗冻性的一个重要因素。研究者多采用加入多羟基溶剂如甘油、乙二醇等来提高了产品的抗冻性，但随着有机物的加入量增加，防火液固化夹层的耐火性、硬度相应降低，这限制了多羟基溶剂的加入量是有限的。或者可以通过降低配方中的水分也可提高产品的抗冻性，但从现有技术来看，所采用的原料硅酸钾或硅溶胶或碱金属氧化物的浓度都是有限的。硅酸钾市售产品的浓度较低，含水率高。硅溶胶的常规浓度为30～40％，也含有大量的水分。
[0011]目前，降低防火液含水率主要有两种途径，1)提高防火液用硅溶胶的固含量：市面上已有50％固含硅溶胶，但多为粒径较大的产品，所形成的防火胶层会产生透明性不良等问题；2)提高碱金属氧化物溶液的浓度，其常规使用浓度一般低于50％，增加溶度会导致碱金属氧化物析出，导致防火液的浓度不准确。

技术实现思路

[0012]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种二氧化硅分散液及其制备方法和应用，用于解决现有技术中硅溶胶的二氧化硅浓度低、含水率高，不适用于防火液的问题。
[0013]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术是通过包括以下技术方案获得的。
[0014]本专利技术提供一种二氧化硅分散液的制备方法，包括以下步骤：
[0015]1)浓缩硅烷偶联剂改性硅溶胶，得浓缩硅溶胶；
[0016]2)在所述浓缩硅溶胶中加入水溶性多元醇，即得二氧化硅分散液。
[0017]上述技术方案，通过浓缩碱性硅溶胶提高硅溶胶的固含量，通过补入的水溶性多元醇既可以作为硅溶胶的稀释剂，在不增加水分的条件下，降低高浓度硅溶胶的粘度，又可以作为抗冻剂提高防火液的抗冻性。
[0018]优选地，还包括：在所述浓缩硅溶胶中加入气相二氧化硅，提高分散液中二氧化硅的含量。
[0019]更优选地，所述气相二氧化硅的粒径为20～150nm，如具体为20～40nm，45～60nm，65～80nm，85～100nm，110～120nm。
[0020]优选地，在加入气相二氧化硅之前，在所述浓缩硅溶胶中加入润湿剂和分散剂，便于提高气相二氧化硅在浓缩硅溶胶中的分散性，防止纳米二氧化硅在体系中发生团聚，使其在应用于防火液时，所形成的防火胶层具有较高的透光率。
[0021]优选地，所述润湿剂选自赢创EnviroGem AE02润湿剂、迪高水性润湿剂wet270，BYK水性润湿剂346中的一种。
[0022]优选地，所述分散剂选自圣诺普科SN
‑
DISPERSANT 5040、BASF FA 4431、科莱恩Dispersogen
‑
FSE、TEGO Dispers 740W中的一种。
[0023]更优选地，以所述浓缩硅溶胶总质量为基准，所述润湿剂的添加量为0.05～0.2wt％，如具体为0.05wt％，0.1wt％，0.15wt％，0.2wt％。
[0024]更优选地，以所述浓缩硅溶胶总质量为基准，所述分散剂的添加量为0.05～0.5wt％，如具体为0.05wt％，0.1wt％，0.15wt％，0.2wt％，0.25wt％，0.3wt％，0.35wt％，0.4wt％，0.45wt％，0.5wt％。
[0025]优选地，步骤1)中，所述硅烷偶联剂改性硅溶胶由经水解的硅烷偶联剂与碱性硅
溶胶接触并反应制得。对硅溶胶的硅羟基进行硅烷偶联剂修饰处理，使其活性降低，颗粒之间的氢键作用力减弱，减小其相互反应凝胶趋势，防止纳米二氧化硅在体系中发生团聚，使其在应用于防火液时，所形成的防火胶层具有较高的透光率，应用于复合防火玻璃时不会发生光散射现象，也不会引起用户的视觉偏移。
[0026]优选地，所述碱性硅溶胶的pH为9～11，如具体为9，10，11。
[0027]优选地，所述碱性硅溶胶的固含量为30～55wt％，如具体为30wt％，35wt％，40wt％，45wt％，50wt％，55wt％。
[0028]优选地，所述碱性硅溶胶的粒径为20～150nm，如具体为20～40nm，45～60nm，65本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化硅分散液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)浓缩硅烷偶联剂改性硅溶胶，得浓缩硅溶胶；2)在所述浓缩硅溶胶中加入水溶性多元醇，即得二氧化硅分散液。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：还包括：在所述浓缩硅溶胶中加入气相二氧化硅。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在加入气相二氧化硅之前，在所述浓缩硅溶胶中加入润湿剂和分散剂；和/或：所述气相二氧化硅的粒径为20～150nm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述硅烷偶联剂改性硅溶胶由经水解的硅烷偶联剂与碱性硅溶胶接触并反应制得；和/或：所述硅烷偶联剂为环氧基硅烷偶联剂或氨基硅烷偶联剂；和/或：在浓缩的过程中，在所述硅烷偶联剂改性硅溶胶中加入稳定剂和表面活性剂；和/或：所述浓缩硅溶胶的固含量为60～62wt％；和/或：浓缩为蒸发浓缩，蒸发浓缩的温度为90～110℃。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述碱性硅溶胶的pH为9～11；和/或：所述碱性硅溶胶的固含量为30～55wt％；和/或：所述碱性硅溶胶的粒径为20～150nm；和/或：所述稳定剂选自氯化钠、氯化钾、醋酸钠、醋酸钾、硫酸钠、硫酸钾、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种；和/或：所述表面活性剂选自阴离子表面活性剂、阳离子表...

【专利技术属性】
技术研发人员：金兴菊，秦飞，李宏亮，刘卫丽，
申请(专利权)人：浙江新创纳电子科技有限公司上海前瞻创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：