专利名称：大孔容凝胶法二氧化硅消光剂的制备方法
技术领域：
本发明属于粉体材料制备技术，特别涉及一种用于涂料消光的大孔容凝胶法二氧化硅消 光剂的制备方法。
背景技术：
消光是用于控制装饰性涂料表明光泽的重要手段，不同的被涂物体，因其不同的使用目 的和环境，除了保护作用、彩色要求外，对所涂表面的光泽性能也有不同的要求。要求光线 柔和，军事装备和设施为隐蔽，保密和安全目的，还有某些仪器部件对光性能的特殊要求， 其表面涂层是半光，甚至是无光的，这就需在涂料中填加消光剂。
消光剂的种类比较多，如轻质碳酸钙滑石粉等功能性颜料，这一类的材料有许多缺点， 它的用量较大，使涂膜的物理性能变差，易使涂料发生分层，再分散性能也不好。较为理想 的消光剂是二氧化硅，包括气相法(干法)二氧化硅和湿法(液相法二氧化硅)。干法二氧 化硅虽好，但是价格昂贵，使用受到限制。目前普遍采用的消光剂是湿法二氧化硅。湿法二 氧化硅消光剂从制造方法上分可分为两大类 一类是凝胶法。另一类是沉淀法，这两种方法 各有优缺点。
凝胶法二氧化硅是将一定浓度的酸和碱性硅酸盐(常用的是硅酸钠)在碱或酸性条件下 反应，得到均匀的水溶胶凝胶，经老化、破碎、洗涤、水热处理、干燥、粉碎即可得到二氧 化硅产品。该方法得到的二氧化硅产品具有结构高，比表面积大，孔容大、孔径分布窄而集 中。在高剪切力的作用下也能保持构造的优点，而且具有很好的透明性；缺点为吸油值偏低 ，工艺流程长、后处理过程能耗高，致使产品成本提高。沉淀法即在一定条件下，将酸和碱 性硅酸盐溶液进行沉淀反应，过程中不出现硅酸凝胶而得到疏松、絮状沉淀的二氧化硅粒子 ，经过滤、洗涤、干燥、粉碎而得到二氧化硅产品。该方法的优点是吸油值高，工艺条件相 对简单，成本较低，缺点是结构性差，在高剪切下结构易被破坏，比表面积小，孔容比较小 ，孔径分布宽，透明性差等。(参考文献见国家知识产权局发明专利公开申请号02156478、 7)
发明内容
本发明的目的是针对已公开的存在技术问题，而提供一种改进的大孔容凝胶法二氧化硅 消光剂的制备方法。本发明的产品可应用于涂料、纸张、食品、饲料等多领域，特别是应用于涂料具有消光 性能高、分散性能好，与基料相容性好，透明性高等优良特性。
发明的技术解决方案是大孔容硅凝胶法二氧化硅消光剂的制备方法，包括以下步骤
(1) 原料
a、 硅酸钠模数3. 1-3.4，铁含量100ppm以下，水溶液密度l. 09-1. 25g/ml ;
b、 硫酸浓度25-35%;
(2) 反应
定量的硅酸钠加入反应釜中，在21-29'C下向反应釜中加入硫酸，直至成凝胶，时间 5-15分钟，搅拌10-30分钟，并升温至35 — 6(TC;进行第二步加酸，直至PH值到2. 5 — 4. 0， 反应时间2 — 7分钟，搅拌至无凝胶块为止；将悬浮液升温至90 — 10(TC，陈化60 — 120分钟； 陈化结束后，向悬浮液中加水至温度60 — 8(TC，然后加硫酸将PH值调至3 — 4;
(3) 过滤洗涤、浆化、干燥、粉碎分级得成品。 在所述的搅拌至无凝胶块为止之后，再缓慢向反应釜中加浓度30%的氢氧化钠，调PH值
5 — 6，再加氨水将PH值调至9一10。
在所述的搅拌至无凝胶块为止之后，再缓慢向反应釜中加浓度30%的氢氧化钠，调PH值 9 — 10。
在硅酸钠水溶液中还可以加入氧化聚乙烯蜡乳化液，制备表面有机处理二氧化硅消光剂
在加入硅酸钠水溶液时加入氧化聚乙烯蜡乳化液，按硅酸钠中二氧化硅总量的4一12 %加入氧化聚乙烯蜡。
采用有机物对产品粒子表面进行处理的消光剂，此种消光剂用于家具漆，漆膜表面爽滑 ，抗划伤性能好，防沉淀和再分散性都得到提高。 大孔容硅凝胶法二氧化硅消光剂的技术指标为
1、 二氧化硅(干基)％ 》
2、 加热减量％ 《
3、 灼烧减量％
4、 孔容ml/g
5、 比表面积n^/g
6、 DBP吸收值ml/g S
7、 平均粒径ym
99. 0 5. 0
4. 0 — 6. 0
1. 2 — 1. 8
250 — 350
2. 50
3.0— 9.08、 PH值 6.0 — 7.0
本发明优点是
1、 第一步采用低温快速反应。在短时间内形成凝胶，为生产更多的微小的硅酸粒子创 造条件。
2、 第二步反应为硅酸粒子长大，是为保证后加工能顺利进行，此步降低表面积，提高 吸收值，提高产品的应用性能。
3、 通过加入活性剂，不单纯是为调PH值，也是为提高孔容，改善孔结构，提高内表面 积和吸收值。
4、 本发明还提供了一种用有机物对粒子表面处理的方法，该方法处理的消光剂与不处 理的消光剂有较大的差异，经处理的消光剂灼烧减量提高，在某些应用性能方面也有较大改 善。应用的有机处理剂可以是合成蜡或天然蜡，本发明采用的是分子量2000左右的氧化聚乙 烯蜡。这种蜡的乳化效果好，处理方法较简单。
5、 本发明原料采用低铁硅酸钠，水洗控制电导率较小，提高了产品的纯度，可防止杂 质对消光剂的应用产生不良影响。
下面将结合实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。
具体实施例方式
实施例l
大孔容凝胶法二氧化硅消光剂的制备方法在500L带搅拌的反应釜中，加250L的硅酸钠 ，水溶液密度l. 100g/ml )，温度26。C，搅拌状态下，以130L/小时的流量向反应釜中加浓 度30%的硫酸，直至釜中形成凝胶，停止加酸，然后搅拌15分钟，同时将反应釜物料温度升 至5(TC，继续以340L/小时向反应釜加硫酸，直至PH值到3，搅拌20分钟，将温度升至98度， 陈化1小时，加水冷却至75。C，采用厢式过滤机过滤洗涤，滤液电导率达到200 — 250us/cm 时为止，滤液经浆化后，用高速离心喷雾干燥机进行干燥，产品水分在5%以下，采用气流粉 碎机分级粉碎，粉碎平均粒径3 — 9ym，得成品。
实施例2
与实施例l不同的是第二步加酸结束后，再缓慢向反应釜中加入活性剂浓度30%的氢氧化 钠，调PH值6，再加氨水将PH值调至9。 实施例3
与实施例2不同的是只加30%的氢氧化钠，将PH值由3调到9。 实施例4与实施例2不同的是在硅酸钠水溶液中加入28公斤氧化聚乙烯蜡乳化液。 氧化聚乙烯蜡乳化液的制备，用带有高速搅拌的可加热的装置中进行，首先称取2.8重 量份的氧化聚乙烯蜡(分子量2000，酸值23 — 30)加入0.4重量份的乳化剂(乳百灵、0P-10 各0.2份)，0.2份活性剂(30%氢氧化钠)，在105'C的温度下熔化，然后将上述熔化的蜡液缓 慢加入到80 — 95。C， 25重量份的水中，并搅拌均匀，由油相变为水相，得到氧化聚乙烯蜡乳 化液。
产品测试结果列于下表:
项目名称实施例l实施例2实施例3实施例4
二氧化硅(干基)％99. 199. 099. 299. 0
DBP吸收值ml/g2. 532. 842. 632. 71
孔容ml/g0. 901. 71. 21. 78
灼烧减量％5. 234. 785. 1013. 2
比表面积n^/g18531026032权利要求
1.一种大孔容凝胶法二氧化硅消光剂的制备方法，包括以下步骤(1)原料a、硅酸钠模数3.1-3.4，铁含量100ppm以下，水溶液密度1.09-1.25g/ml；b、硫酸浓度25-35％；(2)反应定量的硅酸钠加入反应釜中，在21-29℃下向反应釜中加入硫酸，直至成凝胶，时间5-15分钟，搅拌10-30分钟，并升温至35-60℃；进行第二步加酸，直至PH值到2.5-4.0，反应时间2-7分钟，搅拌至无凝胶块为止；将悬浮液升温至90-100℃，陈化60-120分钟；陈化结束后，向悬浮液中加水至温度60-80℃，然后加硫酸将PH值调至3-4；(3)过滤洗涤、浆化、干燥、粉碎分级得成品。
2 按照权利要求l所述的大孔容凝胶法二氧化硅消光剂的制备方法， 其特征在于在所述的搅拌至无凝胶块为止之后，再缓慢向反应釜中加浓度30%的氢氧化钠， 调PH值5 — 6，再加氨水将PH值调至9一10。
3 按照权利要求l所述的大孔容凝胶法二氧化硅消光剂的制备方法， 其特征在于在所述的搅拌至无凝胶块为止之后，再缓慢向反应釜中加浓度30%的氢氧化钠， 调PH值9 —10。
4 按照权利要求l、 2或3所述大孔容凝胶法二氧化硅消光剂的制备方 法，其特征在于得到的大孔容凝胶法二氧化硅消光剂的孔容为1.2 — 1.8 ml/g 。
5 按照权利要求l、 2或3所述大孔容凝胶法二氧化硅消光剂的制备方 法，其特征在于得到的大孔容凝胶法二氧化硅消光剂的BET比表面积为250 — 350 m2/g 。
6 按照权利要求l、 2或3所述大孔容凝胶法二氧化硅消光剂的制备方 法，其特征在于得到的大孔容凝胶法二氧化硅消光剂的平均粒径3. 0 — 9. 0 y m。
7 按照权利要求l、 2或3所述的大孔容凝胶法二氧化硅消光剂的制备 方法，其特征在于在加入硅酸钠水溶液时加入氧化聚乙烯蜡乳化液，按硅酸钠中二氧化硅总量的4一12 %加入氧化聚乙烯蜡。
8.权利要求8按照权利要求7所述的大孔容凝胶法二氧化硅消光剂的制备方法， 其特征在于氧化聚乙烯蜡乳化液的制备由2. 8重量份的氧化聚乙烯蜡加入0. 4重量份的乳化剂 ，2份活性剂，在105。C的温度下熔化，然后将上述熔化的蜡液缓慢加入到80 — 95。C， 25重量 份的水中，并搅拌均匀，得到氧化聚乙烯蜡乳化液。
全文摘要
本发明涉及一种用于涂料消光的大孔容凝胶法二氧化硅消光剂的制备方法。在反应釜中，加入硅酸钠水溶液，温度26℃，搅拌状态下，加浓度30％的硫酸，直至釜中形成凝胶，然后搅拌15分钟，升温至50℃，继续加硫酸，直至pH值到3，搅拌至无凝胶块，再缓慢向反应釜中加30％的氢氧化钠，将pH值调至5-6，再用氨水将pH值调至9-10。升温至98度，陈化1小时，加水冷却至75℃，过滤洗涤、浆化后、喷雾干燥粉碎分级得成品。产品具有大孔容、大比表面积、高纯度、适中的DBP吸收值、分散性能良好、透明度高等特性、工艺合理、生产效率高的特点。产品可加蜡进行表面处理，使涂料表面漆膜光滑、抗划伤性和防沉淀性都得到改善。
文档编号C09C1/28GK101407324SQ20081030547
公开日2009年4月15日 申请日期2008年11月11日 优先权日2008年6月2日
发明者卢忠奎, 杜崇恩, 白英杰, 辛大成, 高焕武 申请人:通化双龙化工股份有限公司