本發(fā)明涉及一種新材料，尤其是涉及一種新型結(jié)構(gòu)的納米二氧化硅溶膠體。

背景技術(shù)：

硅溶膠是二氧化硅在水或其他有機(jī)溶劑中的分散液，廣泛應(yīng)用于精密鑄造、耐火材料、涂料、紡織、精密拋光等領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)的硅溶膠生產(chǎn)技術(shù)主要有離子交換法和硅粉水解法。

硅粉水解法的生產(chǎn)工藝要主要是在反應(yīng)釜中加入水，加入堿性催化劑，升溫至合適溫度后，加入硅粉，使硅粉在堿催化下進(jìn)行水解，生成硅酸并聚合成二氧化硅粒子，反應(yīng)持續(xù)一定的時(shí)間，待硅粉基本反應(yīng)完全后，將反應(yīng)混合物降溫，最后用板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，得到的濾液就是硅溶膠。

離子交換法采用離子交換樹(shù)脂，離子交換是一個(gè)平衡反應(yīng)，反應(yīng)的過(guò)程是：當(dāng)把含有Na⁺的硅酸溶液通過(guò)交換樹(shù)指時(shí)Na⁺取代了陽(yáng)離子交換樹(shù)脂上的H⁺。將模數(shù)為3.5的硅酸鈉溶液用水稀調(diào)整至含SiO₂4%，Na₂O1.15%；將液通過(guò)填裝陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的閃換柱，于是水玻璃中的Na⁺已被除去，H⁺陽(yáng)離子與硅離子與硅酸鈉中的SiO₃生成具有活性的硅溶膠稀溶液流出。

目前，國(guó)產(chǎn)硅溶膠主要存在雜質(zhì)含量高、二氧化硅的濃度低、酸性或中性條件下穩(wěn)定性差、使用周期短、有顏色、品種少等缺點(diǎn)。用該法制備的硅溶膠顆粒大小無(wú)法控制、形貌無(wú)法控制，顆粒間的界面不清晰，故通常只是被大量使用在鑄造等行業(yè)。而在精密拋光，催化劑等許多要求更高的領(lǐng)域則無(wú)大建樹(shù)。完全無(wú)法與國(guó)際知名硅溶膠品牌相比。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種新型結(jié)構(gòu)的納米二氧化硅溶膠體，以改善現(xiàn)有硅溶膠主要存在雜質(zhì)含量高、二氧化硅的濃度低、酸性或中性條件下穩(wěn)定性差、使用周期短、有雜色、品種少等缺點(diǎn)。以及解決現(xiàn)有硅溶膠顆粒大小無(wú)法控制、形貌無(wú)法控制，顆粒間的界面不清晰等技術(shù)問(wèn)題。

為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種新型結(jié)構(gòu)的納米二氧化硅溶膠體，該膠體包括三層復(fù)合的膠囊結(jié)構(gòu)，其中最里層為納米二氧化鈦內(nèi)核，包裹二氧化鈦內(nèi)核是偏鋁酸鈉囊壁，包覆偏鋁酸鈉囊壁的最外層是納米二氧化硅溶膠構(gòu)成的囊壁。

作為優(yōu)選，所述納米二氧化硅溶膠囊壁上設(shè)有多個(gè)納米級(jí)微孔。

作為優(yōu)選，所述納米二氧化硅構(gòu)成的囊壁直徑為100-150nm。

作為優(yōu)選，所述偏鋁酸鈉囊壁直徑為50-100nm。

作為優(yōu)選，所述納米二氧化硅粒徑為20-24nm。

一種制備新型結(jié)構(gòu)的納米二氧化硅溶膠體的方法，包括以下步驟：1.取納米二氧化鈦微粉倒入偏鋁酸鈉溶液中，加入納米二氧化鈦微粉重量1%的端基聚異丁烯超分散劑，然后經(jīng)過(guò)攪拌，超聲波震蕩、離心，洗滌，干燥，即得小粒徑二層結(jié)構(gòu)微膠囊；

2.將二層結(jié)構(gòu)微膠囊與離子法納米二氧化硅溶膠水溶液混合，在20-50℃陳化18-30h，然后加入納米二氧化鈦微粉重量0.7%的羥丙基甲基纖維素，再配合加入納米二氧化鈦微粉重量0.1%的表面活性劑（聚乙二醇），使得分散體仍然保持適中的操作黏度，于反應(yīng)釜中80-120℃晶化1-6h，再通入氨氣調(diào)pH值=9，最后經(jīng)過(guò)超聲波擴(kuò)散、離心機(jī)離心，得到三層復(fù)合的膠囊結(jié)構(gòu)的納米二氧化硅溶膠體。

本發(fā)明具有成本低、耐熱性、耐化性和阻隔性好，機(jī)械強(qiáng)度高、雜質(zhì)含量少、二氧化硅的濃度高、酸性或中性條件下穩(wěn)定性好、色澤單一，使用周期長(zhǎng)等特點(diǎn)。它解決了現(xiàn)有硅溶膠顆粒大小無(wú)法控制、形貌無(wú)法控制，顆粒間的界面不清晰的技術(shù)問(wèn)題。其偏鋁酸鈉包覆二氧化鈦具有獨(dú)特的骨架結(jié)構(gòu)組成，可以大大提高了納米二氧化硅溶膠的分散性。膠體固體濃度高達(dá)35wt%，非常易于儲(chǔ)存，在室溫下可以保持穩(wěn)定至少50天。

附圖說(shuō)明

圖1是新型結(jié)構(gòu)的納米二氧化硅溶膠體的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。

圖1是新型結(jié)構(gòu)的納米二氧化硅溶膠體的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖1可知，該材料形狀為圓球形，包括三層復(fù)合的膠囊結(jié)構(gòu)，其中最里層為納米二氧化鈦內(nèi)核2，包裹二氧化鈦內(nèi)核2是偏鋁酸鈉囊壁3，偏鋁酸鈉囊壁直徑為50-100nm。包覆偏鋁酸鈉囊壁3的最外層是納米二氧化硅溶膠構(gòu)成的囊壁1，納米二氧化硅粒徑為20-24nm，囊壁1直徑為100-150nm。在納米二氧化硅溶膠囊壁1上設(shè)有多個(gè)納米級(jí)微孔5。

取納米二氧化鈦微粉倒入偏鋁酸鈉溶液中，加入納米二氧化鈦微粉重量1%的端基聚異丁烯超分散劑。該超分散劑具有優(yōu)異的分散效果，可使分散體系中固體顆粒的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到65%以上，然后經(jīng)過(guò)攪拌，超聲波震蕩、離心，洗滌，干燥，即得小粒徑二層結(jié)構(gòu)微膠囊，將二層結(jié)構(gòu)微膠囊與離子法納米二氧化硅溶膠水溶液混合，在20-50℃陳化18-30h，然后加入納米二氧化鈦微粉重量0.7%的羥丙基甲基纖維素，再配合加入納米二氧化鈦微粉重量0.1%的表面活性劑（聚乙二醇），使得分散體仍然保持適中的操作黏度，于反應(yīng)釜中80-120℃晶化1-6h，再通入氨氣調(diào)pH值=9，最后經(jīng)過(guò)超聲波擴(kuò)散、離心機(jī)離心，得到三層復(fù)合的膠囊結(jié)構(gòu)的納米二氧化硅溶膠體。

本發(fā)明特殊的結(jié)構(gòu)可以在膠體脫水后分解，尤其可以在精密拋光，催化劑等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

將本發(fā)明與市售普通二氧化硅溶膠進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，得到以下結(jié)果：

表1：本發(fā)明與普通二氧化硅溶膠對(duì)比指標(biāo)

通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明比現(xiàn)有市售二氧化硅溶膠體檢測(cè)指標(biāo)更加突出。

最后，應(yīng)當(dāng)指出，以上實(shí)施例僅是本發(fā)明較有代表性的例子。顯然，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以有許多變形。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均應(yīng)認(rèn)為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。