如何在酸性条件下制备疏水性二氧化硅
一、疏水性二氧化硅:
疏水性二氧化硅也称为硅烷处理的二氧化硅或表面处理的二氧化硅。白色无定形细粉。
它是疏水的。溶于苛性钾(钠)。不溶于水和酸。无毒无味。无腐蚀性。没有燃烧，没有氧化。在高温下不会分解。通过离子交换从稀释的水玻璃中除去钠离子，加入盐酸进行酸热回流浓缩，加入二甲基二氯硅烷单体溶剂进行疏水处理，脱溶剂干燥后得到产品。主要用作硅橡胶补强剂、塑料填料、涂料和油墨的增稠剂。
2.疏水性二氧化硅及其制造方法
二氧化硅用途广泛，常添加到油漆、油墨、塑料、橡胶、化妆品中，以改善性能，如吸油、消光、增强机械性能等。，并且可以降低成本。其表面性质必须符合添加剂的特性，以便均匀分散。一般工业二氧化硅因制备工艺不同可分为两种，一种是干法、煅制型，另一种是湿法、沉淀法型。两种类型的表面积不同，其表面的羟基(-OH)相同。一般来说，前者较少，后者较多，两个表面都是亲水的，例如应用于亲脂聚合物时。
一般最简单的方法，如赵教授《界面科学基础、分散原理及应用》一书中提到的，利用表面活性剂在固体表面的吸附作用，改变固体表面的极性。如果将硬脂酸锌溶解在极性溶剂中，加入二氧化硅，并除去溶剂，锌离子部分面向二氧化硅，硬脂酸盐部分的烷基部分面向外部，从而形成颗粒表面的疏水性，或者当二氧化硅加入有机硅化合物时，硅原子上的甲氧基或乙氧基将与二氧化硅表面的羟基(-OH)反应，而有机部分(乙烯基、环氧基、丙烯基(丙烯酸基)
上述二氧化硅以如下方式从亲水性变为疏水性:二氧化硅表面覆盖有有机脂肪烷基；德国专利号1163784，采用二甲基二氯硅烷高压直接合成；日本Sho 61-50882是针对西德专利1163784在制备过程中产生副产物和氯化氢的缺点而改进的方法；和用在端基具有三个Si-OH基团的二甲基聚硅氧烷低聚物处理的二氧化硅。上述方法均使二氧化硅表面疏水，但没有良好的消泡作用。
本发明目的是提供一种表面接枝聚硅氧烷的二氧化硅。比表面积为100 ~ 400 m2/g，表面疏水并具有消泡功能，制备工艺简单，可在低于100℃的常压下操作，不产生副产物(如氯化氢)。
本发明提供了一种表面接枝有硅氧烷的疏水性二氧化硅固体粉末。无论干法烧结二氧化硅还是湿法沉淀二氧化硅，其表面都含有硅烷醇，能与硅烷醇基反应的聚硅氧烷端基必须带有烷氧基或硅烷醇基，并在路易斯酸(Lewis Ac-Id)或路易斯碱催化剂存在下反应。为了使二氧化硅表面与聚硅氧烷分子充分接触，必须加入分散剂，还可以加入分子量调节剂，使接枝在二氧化硅表面的聚硅氧烷分子量合适。
有两种方法可以制造疏水性二氧化硅。一种方法是在玻璃容器中加入(1)分散剂，如矿物油、有机溶剂(二甲苯)、八甲基四环硅氧烷或硅油。(2)表面积为100 ~ 400 m2/g，接触角小于70°的亲水性二氧化硅固体粉末(二氧化硅)；(3)硅油；(4)催化剂，如氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸铵溶液或硫酸等。(5)通常使用分子量调节剂，其目的是使接枝在二氧化硅颗粒上的硅化合物的分子量合适，例如四甲基二硅氧烷、六甲基二硅氧烷或五甲基甲氧基硅烷。用均质机混合均质5 ~ 20分钟，然后升温至60℃ ~ 80℃，继续搅拌均质30分钟至120分钟，用有机溶剂(如二甲苯)过滤提取反应得到的疏水性二氧化硅固体粉末，在120℃烘箱中干燥约6小时。在另一种方法中，除了用硅化合物单体代替硅油外，其他反应物与第一种方法相同。常用的硅化合物单体，如四甲基二甲氧基硅烷，由于自身的分散作用，不需要添加其他分散剂。至于反应方法，除了用均质机混合均质外，升温后用回流促进反应，回流时间约为10 ~ 30分钟。反应完成后，抽真空除去残留的硅化合物，然后用有机溶剂(如二甲苯)萃取，过滤反应后的二氧化硅固体粉末，固体粉末置于65438。该疏水性二氧化硅固体粉末用于压片接触角测量、FTIR光谱仪测量和消泡测试，结果列于下表中。
为了使本发明的上述和其它目的、特征和优点更加明显和容易理解，下面列出了一个优选的实施方案，该实施方案用下面的附表详细解释:实施例1: 80g二甲苯放入200ml玻璃容器中，加入10g硅油(Dow corning，DC-350)。0.1g六甲基二硅氧烷，2滴10wt%%氢氧化钠，20g亲水性二氧化硅固体粉末(PPG，标号20)，粒径为30nm，表面积为200m2/g..用均质机混合均质65438±00分钟，然后升温至80℃，继续混合均质30分钟，过滤，然后用二甲苯萃取洗涤，反应后得到聚硅氧烷接枝二氧化硅的固体粉末，置于65438±020℃的烘箱中，干燥约6小时。实施例2取80g四甲基二甲氧基硅烷，置于200ml玻璃容器中，加入0.8g五甲基甲氧基硅烷、2g 20wt %碳酸铵和20g亲水性二氧化硅(PPG，标号20)，用均质机混合均质65438±00分钟，加热后继续混合均质，回流20分钟，抽真空除去硅化合物单体，用二甲苯萃取洗涤，反应后过滤有机硅接枝二氧化硅固体粉末，置于65430℃烘箱中消泡试验和消泡乳液的制备:亲水性二氧化硅颗粒(PPG，标号20)和实施例1和2中制备的二氧化硅颗粒各为65438±0.5g，并加入适量的硅油、乳化剂和分散剂，将它们混合并用均化器均化，形成固含量为约20wt%的消泡乳液。实验步骤:将配制好的发泡剂(吐温800.1%)放入4个1升的玻璃容器中，预留8 cm以上的发泡高度，将装有吐温80水溶液的玻璃容器放入25℃的恒温箱中，连接每个容器中的循环泵，启动循环泵，测量8 cm的发泡时间，分别滴入65438中。
表1。反应前后二氧化硅接触角比较项目接触角Lsbel 20(反应前)0例1 145例2 112表2。比较反应前后二氧化硅的FTIR吸收光谱的波数(Cm-1)。官能团反应前后，1260 Si-C，2961 Si，有机烷基，3500 -OH，表三。反应前后二氧化硅消泡性能对比吐温80加消泡乳液，高消泡时间前项目泡沫乳液，气泡高度标号20 8cm 5分30秒6.5cm(反应前)。例1:8厘米2分30秒1厘米例2:8厘米2分30秒2.5厘米用于定义本发明。任何熟悉本领域的人都可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行一些改变和修改，因此本发明的保护范围应当如所附权利要求中所定义的。
权利要求
1.一种制备疏水性二氧化硅的方法，包括在室温下将反应物、亲水性二氧化硅固体粉末、硅油、分散剂、催化剂和分子量调节剂混合约5至20分钟；加热至60-80℃，继续搅拌约30分钟至65438±020分钟，反应形成疏水性二氧化硅；用溶剂萃取、洗涤和过滤疏水性二氧化硅；除去溶剂和残留的反应物。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述亲水性二氧化硅固体粉末的接触角小于70度。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述亲水性二氧化硅固体粉末的表面积为100至400平方米/克。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述分散剂是矿物油、八甲基四环硅氧烷或二甲苯。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述催化剂是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸铵或硫酸。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述分子量调节剂是六甲基二硅氧烷、五甲基二硅氧烷或四甲基二硅氧烷。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述混合通过均质机完成。
8.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述溶剂是二甲苯。
9.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述除去溶剂和残留反应物的方法是在120℃的烘箱中干燥6小时。
10.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述亲水性二氧化硅是所述硅油重量的2至3倍。
11.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述催化剂的用量为0.1至1重量%。
12.通过权利要求1的制造方法制备的疏水性二氧化硅具有70至150度的疏水性接触角。
13.一种生产疏水性二氧化硅的方法，包括在室温下将反应物、亲水性二氧化硅固体粉末、硅化合物单体、催化剂和分子量调节剂混合约5至20分钟；加热至反应物的沸点，继续搅拌，回流10 ~ 30分钟，反应生成疏水性二氧化硅；用溶剂萃取、洗涤和过滤疏水性二氧化硅；除去溶剂和残留的反应物。
14.根据权利要求13所述的制造方法，其中所述亲水性二氧化硅固体粉末的接触角小于70度。
15.根据权利要求13所述的制造方法，其中所述亲水性二氧化硅固体粉末的表面积为100至400平方米/克。
16.根据权利要求13所述的制造方法，其中所述硅化合物单体是四甲基二甲氧基硅烷。
17.根据权利要求13所述的制造方法，其中所述催化剂是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸铵或硫酸。
18.根据权利要求13所述的制造方法，其中所述分子量调节剂是六甲基二硅氧烷、五甲基二硅氧烷或四甲基二硅氧烷。
19.根据权利要求13所述的制造方法，其特征在于，所述混合通过均质机完成。
20.根据权利要求13所述的制造方法，其中所述溶剂是二甲苯。
21.根据权利要求13所述的制造方法，其中，去除溶剂和残留反应物的方法是在120℃的煤箱中干燥6小时。
22.根据权利要求13所述的制造方法，其中所述催化剂的用量为0.1至1重量%。
23.通过权利要求13的制造方法制备的疏水性二氧化硅具有70至150度的疏水性接触角。