一种单分散二氧化硅微球及其制备方法与流程

1.本发明涉及二氧化硅微球技术领域，具体为一种单分散二氧化硅微球及其制备方法

背景技术：

2.二氧化硅微球属于无机多孔材料，根据国际纯粹与应用化学协会的定义按照孔径大小,多孔材料可以分为以下三种：微孔材料孔径《2nm；大孔材料孔径》50mn；介孔材料孔径介于微孔与大孔之间。近几年来单分散球形纳米二氧化硅的制备方法包括气相法、沉淀法、微乳液法、溶胶凝胶法和溶胶种子法等。其中气相法对设备要求严格，而且能耗较高；沉淀法对产品性状难以控制，受许多可变因素的影响；微乳液法在制备中有大量有机物参与，回收难，成本高，还易污染环境；而溶胶凝胶法制备得到的产品，粒径较小，适用性受到限制。以溶胶凝胶法为基础改进的溶胶种子法，则可制备出微米级的单分散二氧化硅微球。
3101492164a介绍了一种利用种子多步生长法来制备出粒径偏差低于3％、具有高圆度、粒径为100～325nm的单分散二氧化硅，其关键技术在于改变种子数密度以及改变种子生成和生长的溶液环境。cn1608985a采用了硅酸酯类化合物在以醇类为溶剂和水为分散相的体系中，加入烷基胺作为模板剂和催化剂来促进反应的方法，通过两阶段的水解缩聚和模板剂的自组装过程，最终合成出粒径为500～1500nm的单分散二氧化硅微球。cn101913612a在普通合成中，加入超声处理，与机械搅拌同时进行，成功制备出平均粒径大于2um的单分散二氧化硅微球。yoki等人发现了以氨基酸制备纳米级别的单分散二氧化硅的方法，但是反应时间偏长，效率低下。
4.目前，纳米二氧化硅微球的制备产业仍处于开发阶段，面临许多问题，例如如何解决纳米二氧化硅的团聚问题，使其在制备与贮运过程中分散均匀；如何有效地控制纳米二氧化硅微球的形貌和粒径；如何更大地降低成本，实现纳米二氧化硅微球的大规模可控性生产。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种单分散二氧化硅微球的制备方法和钢结构人行桥以解决上述背景技术提到的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种单分散二氧化硅微球的制备方法，包括制备方法包括以下步骤：
7.s1：采用stober法，在醇、水和氨水溶剂体系中加入0.1-0.5mol/l浓度的四乙氧基硅烷的醇溶液，并搅拌反应得到单分散二氧化硅微球种子液；
8.s2：将定量四乙氧基硅烷溶于无水乙醇中，然后加入到恒压滴液漏斗中得到四乙氧基硅烷和无水乙醇混合溶液；
9.s3：打开恒压滴液漏斗将四乙氧基硅烷和无水乙醇混合溶液滴加到步骤s1中的无水乙醇和氨水混合液中开始反应，并且反应开始后监控二氧化硅颗粒粒径变化，每隔5-30
分钟从反应器中取出一定量液体，测量二氧化硅微球粒径，直至二氧化硅微球粒径达到目标粒径停止反应；
10.s4：待反应结束后，升高到一定温度并同时搅拌，利用蒸馏，将反应釜内溶液进行浓缩，得到单分散二氧化硅微球。
11.优选的，所述步骤s2中四乙氧基硅烷和无水乙醇的质量比为1:1-1:5。
12.优选的，所述步骤s2中四乙氧基硅烷和无水乙醇混合液的加入速度为缓慢连续滴加，滴加速度每小时不超过种子用四乙氧基硅烷量的4倍。
13.优选的，所述步骤s3中二氧化硅微球粒径的测量仪器为动态光散射仪。
14.优选的，所述步骤s3的反应温度控制10～65℃。
15.优选的，所述步骤s4中分离升高的温度升高到反应釜内溶液的共沸点温度。
16.一种单分散二氧化硅微球，采用权利要求1-6任意一项所述的单分散二氧化硅微球的制备方法制备得到。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
18.本发明的实验条件温和、工艺简单易操作，可达到批量生产的规模，易于实现工业化，由于反应条件温和，易于操作，可放大到公斤级的规模，同时本工艺采用缓慢加入离子液体溶剂混合溶剂的方法，并且边添加边监控二氧化硅微球尺寸，实现了二氧化硅微球尺寸的可控性，同时避免加入大量的正硅酸乙酯，不会造成二次成核，可以获得高圆度、窄分布、且粒径可控的单分散二氧化硅微球，最后通过反应溶剂的选择及反应温度的控制，得到的二氧化硅微球分布更均匀，得到的二氧化硅微球粒径分布偏差不大于2％。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明的制备方法流程示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
22.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
23.一种单分散二氧化硅微球的制备方法，包括制备方法包括以下步骤：
24.s1：采用stober法，在醇、水和氨水溶剂体系中加入0.1-0.5mol/l浓度的四乙氧基硅烷的醇溶液，并搅拌反应得到单分散二氧化硅微球种子液；
25.s2：将定量四乙氧基硅烷溶于无水乙醇中，然后加入到恒压滴液漏斗中得到四乙氧基硅烷和无水乙醇混合溶液；
26.s3：打开恒压滴液漏斗将四乙氧基硅烷和无水乙醇混合溶液滴加到步骤s1中的无
水乙醇和氨水混合液中开始反应，并且反应开始后监控二氧化硅颗粒粒径变化，每隔5-30分钟从反应器中取出一定量液体，测量二氧化硅微球粒径，直至二氧化硅微球粒径达到目标粒径停止反应；
27.s4：待反应结束后，升高到一定温度并同时搅拌，利用蒸馏，将反应釜内溶液进行浓缩，得到单分散二氧化硅微球。
28.具体的，所述步骤s2中四乙氧基硅烷和无水乙醇的质量比为1:1-1:5。
29.具体的，所述步骤s2中四乙氧基硅烷和无水乙醇混合液的加入速度为缓慢连续滴加，滴加速度每小时不超过种子用四乙氧基硅烷量的4倍。
30.具体的，所述步骤s3中二氧化硅微球粒径的测量仪器为动态光散射仪。
31.具体的，所述步骤s3的反应温度控制10～65℃。
32.具体的，所述步骤s4中分离升高的温度升高到反应釜内溶液的共沸点温度。
33.本发明提供另一种技术方案为：一种单分散二氧化硅微球，采用权利要求1-6任意一项所述的单分散二氧化硅微球的制备方法制备得到。
34.请参照图1，本技术的实施例一为：
35.一种单分散二氧化硅微球的制备方法，包括制备方法包括以下步骤：
36.s1：采用stober法，在醇、水和氨水溶剂体系中加入0.1-0.5mol/l浓度的四乙氧基硅烷的醇溶液，并搅拌反应得到单分散二氧化硅微球种子液；
37.s2：将定量四乙氧基硅烷溶于无水乙醇中，且四乙氧基硅烷和无水乙醇的质量比为1:2，然后加入到恒压滴液漏斗中得到四乙氧基硅烷和无水乙醇混合溶液；
38.s3：打开恒压滴液漏斗将四乙氧基硅烷和无水乙醇混合溶液以每小时为种子液用四乙氧基硅烷量的4倍的滴加速度缓慢连续滴加到步骤s1中的无水乙醇和氨水混合液中开始反应，同时反应温度控制40℃，并且反应开始后监控二氧化硅颗粒粒径变化，每隔20分钟从反应器中取出一定量液体，采用动态光散射仪测量二氧化硅微球粒径，直至二氧化硅微球粒径达到目标粒径停止反应；
39.s4：待反应结束后，升高到一定温度并同时搅拌，利用蒸馏，将反应釜内溶液进行浓缩，得到单分散二氧化硅微球；
40.将得到的单分散二氧化硅微球悬浮液，取样进行sem测试，且sem测试结果，经计算粒径为1000nm，粒径分布偏差为0.90％。
41.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种单分散二氧化硅微球的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：s1：采用stober法，在醇、水和氨水溶剂体系中加入0.1-0.5mol/l浓度的四乙氧基硅烷的醇溶液，并搅拌反应得到单分散二氧化硅微球种子液；s2：将定量四乙氧基硅烷溶于无水乙醇中，然后加入到恒压滴液漏斗中得到四乙氧基硅烷和无水乙醇混合溶液；s3：打开恒压滴液漏斗将四乙氧基硅烷和无水乙醇混合溶液滴加到步骤s1中的无水乙醇和氨水混合液中开始反应，并且反应开始后监控二氧化硅颗粒粒径变化，每隔5-30分钟从反应器中取出一定量液体，测量二氧化硅微球粒径，直至二氧化硅微球粒径达到目标粒径停止反应；s4：待反应结束后，升高到一定温度并同时搅拌，利用蒸馏，将反应釜内溶液进行浓缩，得到单分散二氧化硅微球。2.根据权利要求1所述的一种单分散二氧化硅微球的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中四乙氧基硅烷和无水乙醇的质量比为1:1-1:5。3.根据权利要求1所述的一种单分散二氧化硅微球的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中四乙氧基硅烷和无水乙醇混合液的加入速度为缓慢连续滴加，且滴加速度每小时不超过种子液用四乙氧基硅烷量的4倍。4.根据权利要求1所述的一种单分散二氧化硅微球的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中二氧化硅微球粒径的测量仪器为动态光散射仪。5.根据权利要求1所述的一种单分散二氧化硅微球的制备方法，其特征在于：所述步骤s3的反应温度控制10～65℃。6.根据权利要求1所述的一种单分散二氧化硅微球的制备方法，其特征在于：所述步骤s4中分离升高的温度升高到反应釜内溶液的共沸点温度。7.一种单分散二氧化硅微球，其特征在于：采用权利要求1-7任意一项所述的单分散二氧化硅微球的制备方法制备得到。

技术总结

本发明涉及二氧化硅微球技术领域，具体为一种单分散二氧化硅微球及其制备方法，制备方法包括以下步骤：S1：采用Stober法，搅拌反应得到单分散二氧化硅微球种子液；S2：将定量四乙氧基硅烷溶于无水乙醇中，得到四乙氧基硅烷和无水乙醇混合溶液；S3：将四乙氧基硅烷和无水乙醇混合溶液滴加到无水乙醇和氨水混合液中开始反应；S4：待反应结束后，搅拌、蒸馏浓缩，得到单分散二氧化硅微球本发明的实验条件温和、工艺简单易操作，可达到批量生产的规模，易于实现工业化，由于反应条件温和，易于操作，可放大到公斤级的规模，同时本工艺采用缓慢加入离子液体溶剂混合溶剂的方法，并且边添加边监控二氧化硅微球尺寸，实现了二氧化硅微球尺寸的可控性。可控性。可控性。