一种粒径可控的纳米二氧化硅的制备方法，属于二氧化硅纳米粒子的制备技术领域。将4.0-6.0代的PAMAM以质量比为1:3的甲醇和水的混合溶剂进行溶解，作为基液,用酸或/和氨水将其pH值调到8~9；向基液中滴加质量浓度为20%-35%的水玻璃溶液，维持搅拌，同时调节pH至弱酸性6~7；将生成的沉淀过滤、洗涤,低温0℃烘干并研磨，上述物质中PAMAM：甲醇和水的混合溶剂：水玻璃溶液的质量比为（98-102）：350:(140-160)。所制备的SiO2纯度高，粒径分布均匀，粒径单一，无硬团聚，有着极高的实用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二氧化硅纳米粒子的制备
，尤其涉及。
技术介绍
纳米二氧化硅是无定型的白色粉末，是一种无毒、无味、无污染的非金属材料。微粒结构非常特殊，颗粒表面存在不饱和的残键及不同键合状态的羟基，其分子状态呈三维链状结构，这种特殊结构使它具有独特的性质如对波长49nm以内的紫外线反射率高达70%至80% ;当纳米二氧化硅与高分子材料复合时可以改善高分子材料的热、光稳定性和化学稳定性，提高产品的抗老化性和耐化学性；可以达到抗紫外线老化和热老化的目的；可以提高材料的强度、弹性等基本性能；可以降低因紫外线照射而造成的色素衰减等。纳米二氧化硅在“高档涂料”体系中，以其独特的物理、化学性能及常规材料所不具备的小尺寸效应、量子尺寸效应和表面界面效应，大幅度提高了涂料产品的耐刮伤、抗老化、耐水洗刷性、 抗静电、光洁度、对比率、和涂膜的表面硬度及自洁能力等性能。纳米二氧化硅粒子的制备方法很多，可分为物理方法和化学方法1.物理方法有(1)真空冷凝法该法虽然能制备纯度高，晶型好，粒径均匀的纳米二氧化硅，但技术设备要求高；(2)物理粉碎法其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀；(3)机械球磨法该法制备的产品纯度低，颗粒分布不均匀。2.化学方法有(I)气相沉积法其特点产品纯度高，粒度分布窄，但需高温的反应条件，投资较大；(2)溶胶凝胶法其特点反应物种多，过程易控制，但需干燥，脱水，研磨等工艺，影响因素多，所形成的粒径尺寸范围宽。(3)沉淀法其特点简单易行，但纯度低，颗粒半径大；因此，基于提高纳米微粒的纯度，并根据不同行业对纳米二氧化硅粒径的不同需要，迫切需要一种粒径可控的二氧化硅生产方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制备尺寸分布可控，粒径大小均匀的纳米二氧化硅粉体的制备方法，依靠不同代数PAMAM球形结构，内部不同大小的空腔来实现对纳米粉体二氧化硅尺寸的控制目的。为实现上述目的，本专利技术的，其特征在于，包括以下步骤将4. 0-6. 0代的PAMAM以质量比为1:3的甲醇和水的混合溶剂进行溶解，作为基液，用酸或/和氨水将其PH值调到8、；向基液中滴加质量浓度为20%-35%的水玻璃溶液，维持搅拌，同时调节PH至弱酸性(6 7);将生成的沉淀过滤、洗涤，低温0°C烘干并研磨，上述物质中PAMAM 甲醇和水的混合溶剂水玻璃溶液的质量比为(98-102)350: (140-160),优选 100:350:150。上述PAMAM以质量比为1:3的甲醇和水的混合溶剂进行溶解时，优选首先将35°C的水与室温下的甲醇混合，然后加入PAMAM溶解；本专利技术PAMAM选自4. 0-6. 0代中的某一代，更优选4. 0,6. 0代。滴加水玻璃溶液以每分钟滴加145 155滴的速度滴加；水玻璃溶液的浓度优选28%，水玻璃溶液优选钾水玻璃，更进一步钾水玻璃的参数如下钾水玻璃的技术质量指标K2SiO3 质量含量 ％47. 0 51. 0氧化钾(K2O)与二氧化硅(SiO2)质量含量之比K20/Si02 1.57 ±0.08模数2. 6-2. 9。上述洗涤过程使用的是质量比为1:3的甲醇和水的混合溶剂，可用来洗去PAMAM。关于PAMAM的制备，是一种现有技术，例如I)以乙二胺为核基元，在甲醇中与丙烯酸甲酯进行彻底的Michael加成反应，得 到四丙烯酸甲酯的加成产物，称为0.5代；NH2CH2CH2NH2+4CH2=CHC00CH3 — 2 (CH300CCH2CH2) NCH2CH2N (CH2CH2CooCH3) 22)所得四元酯与过量的EDA发生氨解反应生成一个四元酰胺化合物，称为I. 0代。2(CH300CCH2CH2)NCH2CH2N(CH2CH2C00CH3)2NH2CH2CH2NH22(NH2CH2CH2NHOCCH2CH2)NCH2CH2N(CH2CH2CONHCH2CH2NH2)23)依次类推，在上一代的基础上重复Michael加成或氨解的反应步骤，可以得到不同代的PAMAM。例如在4. 0代的基础上进行Michael加成得到4. 5代PAMAM，在4. 5代PAMAM的基础上进行氨解反应生成5. 0代的PAMAM，依次类推。由于聚酰胺-胺型树枝状分子(PAMAM)具有高度的几何对称性、精确的分子结构、大量的官能团、分子内存在空腔及分子链增长具有可控性等特点，根据研究发现PAMAM 4代以上，几乎成为立体的球形结构，内部含有较大体积的空腔，采用不同代PAMAM作为模板可实现二氧化硅纳米粒子粒径的不同需求。采用PAMAM为模板制备纳米二氧化硅，在常温下进行，相比气相沉积法工艺简单节省了一定成本，相比溶胶-凝胶法减少了影响因素，提高了纳米二氧化硅的纯度，相比单纯的沉淀法，容易控制纳米二氧化硅的尺寸，尺寸分布范围窄，可大大提高纳米粒子的纯度。本专利技术随着PAMAM代数的增加，所制备的二氧化硅的粒径逐渐减小，比表面积逐渐增大。本专利技术制备的纳米二氧化硅是以6. 0代PAMAM为模板制备的，其原生粒径在500 650nm之间，比表面积在11. 8 6. 9m2/g，(在实施例I中采用的是6. 0代得到的粒径在500 650nm之间，比表面积在11. 8 6. 9m2/g ;在实施例2中采用的是4. 0代得到的粒径560 770nm之间，比表面积在10. 2 5. 3m2/g，四代的比六代的粒径大)所制备的SiO2纯度高，粒径分布均匀，粒径单一，无硬团聚，有着极高的实用价值。附图说明图I为4. 0代分子结构示意图；图2为使用6. 0代PAMAM为模板制备的二氧化硅的电镜图；图3为使用4. 0代PAMAM为模板制备的二氧化硅的电镜图。具体实施例方式下面通过具体实施步骤详细说明本专利技术的技术方案。PAMAM模板的制备I、0. 5代PAMAM的制备将丙烯酸甲酯120g与甲醇IOg置于400mL容量瓶中，5°C下磁力搅拌，通He保护Ih后，用滴液漏斗滴加乙二胺10. 5g和甲醇27. 5g的混合物，滴加Ih并通He，滴加完毕后，室温下反应36h。用旋转蒸发仪减压蒸馏(约140Pa，40°C)，除去未反应的丙烯酸甲酯和甲醇，得微黄略粘稠液体。2、I. 0代PAMAM的制备将乙二胺84g与甲醇Ilg置于500mL容量瓶中，5°C下磁力搅拌，通He保护Ih后后，用滴液漏斗滴加0. 5代PAMAM 20g和甲醇64g的混合物，滴 加2h并通He，滴加完毕后，室温下反应36h。用旋转蒸发仪减压蒸馏(约140Pa，6(TC)，除去未反应的乙二胺和甲醇，得微黄色粘稠液体。用过量的乙二胺进行酯的胺解反应，得到酰胺化产物，再重复与丙烯酸甲酯的加成反应。半代I. 5,2. 5和3. 5代PAMAM的制备同0. 5代PAMAM的制备。整代2. 0,3. 0和4. 0代PAMAM的制备:同I. 0代PAMAM的制备其反应原理是(a)与丙烯酸甲酯(MA)通过Michael加成反应生成一个四元酯，称为0. 5代； NH2CH2CH2NH2+4CH2=CHC00CH3 — 2 (CH300CCH2CH2) NCH2CH2N (CH2CH2CooCH3) 2(b)四元酯与过量的EDA发生氨解反应生成一个四元酰胺化合物，称为I. 0代。 2(CH3()(X本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种粒径可控的纳米二氧化硅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 将4. 0-6. 0代的PAMAM以质量比为1:3的甲醇和水的混合溶剂进行溶解，作为基液，用酸或/和氨水将其PH值调到8、；向基液中滴加质量浓度为20%-35%的水玻璃溶液，维持搅拌，同时调节PH至弱酸性6 7 ;将生成的沉淀过滤、洗涤，低温(TC烘干并研磨，上述物质中PAMAM :甲醇和水的混合溶剂水玻璃溶液的质量比为(98-102) 350: (140-160)。2.按照权利要求I的方法，其特征在于，PAMAM甲醇和水的混合溶剂水玻璃溶液的质量比为 100:350:150。3.按照权利要求I的方法，其特征在于，上述PAMAM以质量比为1:3的甲醇和水的混合溶剂进行溶解时，优选首先...
【专利技术属性】
技术研发人员：靳涛，李效玉，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
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