專利名稱：陽離子水性納米二氧化硅及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米二氧化硅表面陽離子改性產(chǎn)品及制備方法和用途。
背景技術(shù)：
納米材料是指三維空間尺度至少有一維處于納米量級(I-IOOnm)的材料，它是由 尺寸介于原子、分子和宏觀體系之間的納米粒子所組成的新一代材料。納米材料相應(yīng)發(fā)展 起來的納米技術(shù)被公認為是21世紀最具有前途的科研領(lǐng)域。納米二氧化硅又稱“超微細白 炭黑”，具有粒徑小、比表面積大、化學純度高、分散性能好等特點，同時其具有優(yōu)越的穩(wěn)定 性、補強性、增稠性和觸變性，可以提高其它材料或產(chǎn)品固有的物理屬性和化學性能，是橡 膠、化工、輕工、紡織、電子、機械、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等行業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量指標所需要的“工業(yè) 味精”。它被廣泛的應(yīng)用于催化劑，催化劑載體，石油化工，脫色劑，消光劑，橡膠補強劑，塑 料充填劑，油墨增稠劑，金屬軟性磨光劑，絕緣絕熱填充劑，高級日用化妝品填料及噴涂材 料等各種領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對納米二氧化硅的需求將越來越大。但是納米二氧化硅表面帶有大量的羥基，吸附水和較高的比表面能，容易產(chǎn)生團 聚或絮凝，影響分散液的穩(wěn)定性和均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種穩(wěn)定性好，均勻性好的陽離子水性納米二氧化硅及其 制備方法和用途。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種陽離子水性納米二氧化硅，其特征是由下列方法制成1)將水與十八烷基二甲基芐基氯化銨、濃鹽酸加入反應(yīng)器中，攪拌溶解；2)將納米二氧化硅微粉加入反應(yīng)器中，攪拌得到低粘度半透明溶液；3)在步驟2)攪拌的同時，將氨基硅烷偶聯(lián)劑滴加到反應(yīng)器中；4)調(diào)節(jié)溶液pH值到3 4，繼續(xù)攪拌溶液得到半透明狀陽離子水性納米二氧化 娃。一種陽離子水性納米二氧化硅的制備方法，其特征是依次包括下列步驟1)將水與十八烷基二甲基芐基氯化銨、濃鹽酸加入反應(yīng)器中，攪拌溶解；2)將納米二氧化硅微粉加入反應(yīng)器中，攪拌得到低粘度半透明溶液；3)在步驟2)攪拌的同時，將氨基硅烷偶聯(lián)劑滴加到反應(yīng)器中；4)調(diào)節(jié)溶液pH值到3 4，繼續(xù)攪拌溶液得到半透明狀陽離子水性納米二氧化 娃。所述的陽離子水性納米二氧化硅的制備方法，依次包括下列步驟1)在敞口反應(yīng)器中5-40°C下加入230重量份水，再將6重量份十八烷基二甲基芐 基氯化銨及3重量份37%質(zhì)量濃度濃鹽酸加入其中，攪拌5分鐘溶解；2)將60重量份粒徑IO-IOOnm的納米二氧化硅微粉加入反應(yīng)器中，4000r/min高
3速攪拌5分鐘得到低粘度半透明溶液；3)在步驟2)高速攪拌的同時，將6重量份氨基硅烷偶聯(lián)劑滴加到反應(yīng)器中，滴加 時間IOmin ；4)調(diào)節(jié)溶液pH值到3 4繼續(xù)攪拌溶液10分鐘，得到半透明狀陽離子水性納米
二氧化硅。氨基硅烷偶聯(lián)劑是3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯 酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巰丙基三甲氧基硅烷中的一種或幾種。一種陽離子水性納米二氧化硅在制備高光防水涂層漿料中的應(yīng)用，其特征是在 室溫下，敞口反應(yīng)器中加入300g固含量20%的陽離子水性納米二氧化硅，2000r/min高速 攪拌的同時加入60g乙醇，IOOg固含量15 %的PVA(聚乙烯醇)溶液、0. 6g熒光增白劑、 0. 02g水性流平劑及，0. 2g交聯(lián)劑，攪拌混合均勻，過濾，得到半透明狀涂布液，即高光防水 涂層漿料。所述的PVA聚合度在2000以上。水性流平劑為聚醚改性硅氧烷類表面活性劑。交聯(lián)劑是馬來酸酐、苯二甲酰氯、苯二甲酸酐、戊二酸酐、丁二酸酐、苯二甲酸、環(huán) 氧氯丙烷、甲醛、高錳酸鉀、氫氧化銅鹽、鉻鹽、釩鹽、鋯鹽中的一種或幾種。本發(fā)明通過在水相中一種陽離子表面活性劑和一種氨基硅烷偶聯(lián)劑的引入，有效 的改善了納米二氧化硅的表面特性和分散液的流變性，得到了一種低粘度，高穩(wěn)定性，高均 勻性的納米二氧化硅水性分散液(即陽離子水性納米二氧化硅)，并由此可制得一種高光 防水涂層漿料。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

圖1是改性前納米二氧化硅的投射電鏡圖。圖2是改性后納米二氧化硅的投射電鏡圖。
具體實施例方式實施例1 1)在敞口反應(yīng)器中5-40°C下加入230重量份水，再將6重量份十八烷基二甲基芐 基氯化銨及3重量份37%質(zhì)量濃度濃鹽酸加入其中，攪拌5分鐘溶解；2)將60重量份粒徑IO-IOOnm的納米二氧化硅微粉加入反應(yīng)器中，4000r/min高 速攪拌5分鐘得到低粘度半透明溶液；3)在步驟2)高速攪拌的同時，將6重量份氨基硅烷偶聯(lián)劑滴加到反應(yīng)器中，滴加 時間IOmin ；4)調(diào)節(jié)溶液pH值到3 4繼續(xù)攪拌溶液10分鐘，得到半透明狀陽離子水性納米 二氧化硅(即納米二氧化硅分散液)，該分散液在室溫下可以放置6個月以上不凝膠。氨基硅烷偶聯(lián)劑是3-氨丙基三甲氧基硅烷(或3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-甲基 丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巰丙基三甲氧基硅烷中的一種或幾種)。一種陽離子水性納米二氧化硅在制備高光防水涂層漿料中的應(yīng)用，在室溫下，敞 口反應(yīng)器中加入300g固含量20 %的陽離子水性納米二氧化硅，2000r/min高速攪拌的同時 加入60g乙醇，IOOg固含量15%的PVA (聚乙烯醇)溶液、0. 6g熒光增白劑、0. 02g水性流
4平劑及，0. 2g交聯(lián)劑，攪拌混合均勻，過濾，得到半透明狀涂布液，即高光防水涂層漿料。所述的PVA聚合度在2000以上。水性流平劑為聚醚改性硅氧烷類表面活性劑。交聯(lián)劑是馬來酸酐(或苯二甲酰氯、苯二甲酸酐、戊二酸酐、丁二酸酐、苯二甲酸、 環(huán)氧氯丙烷、甲醛、高錳酸鉀、氫氧化銅鹽、鉻鹽、釩鹽、鋯鹽中的一種或幾種)。
權(quán)利要求
一種陽離子水性納米二氧化硅，其特征是由下列方法制成1)將水與十八烷基二甲基芐基氯化銨、濃鹽酸加入反應(yīng)器中，攪拌溶解；2)將納米二氧化硅微粉加入反應(yīng)器中，攪拌得到低粘度半透明溶液；3)在步驟2)攪拌的同時，將氨基硅烷偶聯(lián)劑滴加到反應(yīng)器中；4)調(diào)節(jié)溶液pH值到3～4，繼續(xù)攪拌溶液得到半透明狀陽離子水性納米二氧化硅。
2.一種陽離子水性納米二氧化硅的制備方法，其特征是依次包括下列步驟1)將水與十八烷基二甲基芐基氯化銨、濃鹽酸加入反應(yīng)器中，攪拌溶解；2)將納米二氧化硅微粉加入反應(yīng)器中，攪拌得到低粘度半透明溶液；3)在步驟2)攪拌的同時，將氨基硅烷偶聯(lián)劑滴加到反應(yīng)器中；4)調(diào)節(jié)溶液pH值到3 4，繼續(xù)攪拌溶液得到半透明狀陽離子水性納米二氧化硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陽離子水性納米二氧化硅的制備方法，其特征是依次包括 下列步驟1)在敞口反應(yīng)器中5-40°C下加入230重量份水，再將6重量份十八烷基二甲基芐基氯 化銨及3重量份37%質(zhì)量濃度濃鹽酸加入其中，攪拌5分鐘溶解；2)將60重量份粒徑IO-IOOnm的納米二氧化硅微粉加入反應(yīng)器中，4000r/min高速攪 拌5分鐘得到低粘度半透明溶液；3)在步驟2)高速攪拌的同時，將6重量份氨基硅烷偶聯(lián)劑滴加到反應(yīng)器中，滴加時間 IOmin ；4)調(diào)節(jié)溶液pH值到3 4繼續(xù)攪拌溶液10分鐘，得到半透明狀陽離子水性納米二氧化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的陽離子水性納米二氧化硅的制備方法，其特征是氨基 硅烷偶聯(lián)劑是3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三 甲氧基硅烷、3-巰丙基三甲氧基硅烷中的一種或幾種。
5.一種權(quán)利要求1所述的陽離子水性納米二氧化硅在制備高光防水涂層漿料中的應(yīng) 用，其特征是在室溫下，敞口反應(yīng)器中加入300g固含量20%的陽離子水性納米二氧化硅， 2000r/min高速攪拌的同時加入60g乙醇，IOOg固含量15%的PVA溶液、0. 6g熒光增白劑、 0. 02g水性流平劑及，0. 2g交聯(lián)劑，攪拌混合均勻，過濾，得到半透明狀涂布液，即高光防水 涂層漿料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的陽離子水性納米二氧化硅在制備高光防水涂層漿料中的應(yīng) 用，其特征是所述的PVA聚合度在2000以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的陽離子水性納米二氧化硅在制備高光防水涂層漿料中的 應(yīng)用，其特征是水性流平劑為聚醚改性硅氧烷類表面活性劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的陽離子水性納米二氧化硅在制備高光防水涂層漿料中的 應(yīng)用，其特征是交聯(lián)劑是馬來酸酐、苯二甲酰氯、苯二甲酸酐、戊二酸酐、丁二酸酐、苯二甲 酸、環(huán)氧氯丙烷、甲醛、高錳酸鉀、氫氧化銅鹽、鉻鹽、釩鹽、鋯鹽中的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明公開了陽離子水性納米二氧化硅及其制備方法和用途，制備時將水與十八烷基二甲基芐基氯化銨、濃鹽酸加入反應(yīng)器中，攪拌溶解；將納米二氧化硅微粉加入反應(yīng)器中，攪拌得到低粘度半透明溶液，在攪拌的同時，將氨基硅烷偶聯(lián)劑滴加到反應(yīng)器中；調(diào)節(jié)溶液pH值到3～4，繼續(xù)攪拌溶液得到半透明狀陽離子水性納米二氧化硅。本發(fā)明通過在水相中一種陽離子表面活性劑和一種氨基硅烷偶聯(lián)劑的引入，有效的改善了納米二氧化硅的表面特性和分散液的流變性，得到了一種低粘度，高穩(wěn)定性，高均勻性的納米二氧化硅水性分散液，并由此可制得一種高光防水涂層漿料。
文檔編號C09D5/00GK101914313SQ20101025452
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者姜劍華, 王玉豐, 陸建輝 申請人:南通納威數(shù)碼材料科技有限公司