专利名称：高纯超细硅溶胶的制备的制作方法
技术领域：
本发明是一种水溶性粘合剂硅溶胶的制备方法。
高纯超细硅溶胶是一种水溶性粘合剂，它是彩色显象管生产中主要管内材料之一，与石墨乳混合后使用。使用时将石墨粘结在屏维的玻璃内壁，经高温处理除去了有机物，形成内石墨层，抽真空保持一定真空度与外石墨层以玻璃为介质形成一电容。
水溶性粘合剂是彩色显象管管内材料，它的杂质含量将影响彩色显象管的质量与使用寿命。所以生产水溶性粘合剂过程中必须严格控制杂质的含量，尤其是金属离子和氟、氯等卤素离子的含量。目前一般用钠离子或钾离子型的硅溶胶作为粘合剂与内石墨乳混合后涂层，由于其中含有大量的钾离子或钠离子，容易引入重金属离子，后者主要对荧光粉产生严重污染，影响彩色显象管的色彩质量，钾、钠离子的存在亦可能引入氟、氯等卤素离子，并难以除去，卤素等阴离子的存在将对彩色显象管的阴极有腐蚀作用。钾、钠离子型硅溶胶的外观为乳白色的悬浮液，这是因为其中二氧化硅胶粒的粒径较粗，而且粗粒径会影响涂敷工艺中混料的均匀性，涂层均匀性、流平性及涂层的粘结强度，而且粗粒经易凝聚沉降，不易长期贮存。
本发明的目的是制备一种非金属离子型的，超细粒子的水溶性硅溶胶，用作彩色显象管的管内材料。
本发明步骤由有机碱合成，正硅酸酯水解，蒸除低沸点有机物部分组成，在5～-30℃温度下，将叔胺滴加入环氧烷烃中，同时搅拌，叔胺滴加完毕后，继续在搅拌下反应0.5～2小时，然后升温至0～60℃搅拌下滴加正硅酸酯水解，至液体不分层，由乳白色悬浮液转为无色澄清，蒸除低沸点有机物，加水至所需的含量。
叔胺加入环氧烷烃的反应为
R1-R3为1～4个碳的碳链，R4为0～2个碳的碳链。
生成产物是一种有机碱，选择低温下反应是因为温度高，由于空气的氧化作用，产物极易变色，边滴加边搅拌，叔胺滴加完毕要继续
在已生成的有机碱体系中，升温至0～60℃，搅拌下滴加正硅酸酯水解。在一般情况下，无论以何种方式得到的硅酸，都将进一步发生缩合形成微凝胶，其尺寸在胶态范围分散相内，而且这一过程不会停顿，最终以凝胶方式折出，凝胶的形成在碱性条件下最慢，因此在强碱体系中正硅酸酯水解生成的硅溶胶不易发生凝胶。正硅酸酯滴加完毕后，继续水解至液体不分层，由乳白色悬浮液转为无色澄清，然后可根据所制备的硅溶胶含二氧化硅的量添加适量的水。由于在碱性条件下水解，因此生成的胶粒尺寸相当细，在10～20nm范围内，液体为无色澄清。用本方法制备的硅溶胶其二氧化硅的含量可达20%，产物仍无色澄清。而使用时二氧化硅含量只需10%左右就可以了。
叔胺可以是三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺及混合胺，环氧烷烃可以是环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷。
合成有机碱更为合适的温度为0～-20℃，温度偏低不易氧化，但是温度太低，反应时间则长。在0～-20℃范围内反应，反应得率也高;在有机碱体系中正硅酸酯的水解，更为合适的温度是20～50℃，温度稍高有利于水解的进行。
由于硅溶胶是一种管内材料，杂质离子、重金属离子会对荧光粉产生污染，影响彩管的色彩质量，卤素离子还会对彩色显象管产生阴极腐蚀。
本发明方法制成的高纯超细硅溶胶在制备过程中不引进杂质离子，提高了硅溶胶的纯化程度，因此直接保证了彩管的质量和寿命。在碱性条件下水解正硅酸酯获得的硅溶胶，它稳定了胶粒尺寸，延缓了凝胶速度，胶粒尺寸较小能使硅溶胶均匀地分散在石墨乳中，既增加了玻璃与石墨之间的粘结强度，又能使有机物除去后保持表面的平整性，使内、外石墨层之间形成合适的电容。稳定二氧化硅胶溶液的有机碱在制作彩管工艺处理中较高的温度下能分解除去，放气量很低，不影响管子质量。本发明方法制成的硅溶胶由于其胶粒细，粘度低，流平性好，能与石墨乳均匀地混合，形成均一的涂层，这样在加热处理时，有利于有机物的分解逸出并气化，在石墨层中形成均匀的微孔，可有效地保持彩管的高真空度。本发明制备的硅溶胶由于粒子很小，并加入了强有机碱稳定，因此产品胶粒尺寸能较长期地稳定地保持在一定范围内，产品无色澄清，不发生凝聚沉降。
实施例1取一个2升的三颈瓶，调节温度到-20℃，加入环氧乙烷38.2g，在搅拌下，从滴液漏斗中滴加浓度为33.4%的三甲胺153.3g，1小时内滴加完毕，再反应2小时。然后将反应温度上升至4℃，立即滴加正硅酸乙酯400.0g，1小时内滴加完毕，同时控制反应体系温度为20℃，搅拌水解直至液体澄清不分层，水浴蒸除乙醇等低沸点有机物，再补足水至1公斤，即制成含二氧化硅11.5%的硅溶胶水溶液1公斤。
将制备成的硅溶胶分析结果如下有机碱10.3%SiO211.5%Fe、Ni、Cm＜2.0ppmF＜2.0ppmCl＜5.0ppm
实施例2取一个2升的三颈瓶，调节温度到0℃，加入环氧乙烷80.1g，在搅拌下从滴液漏斗中滴加浓度为30.0%的三甲胺223.8g，1.5小时内滴加完毕，再反应2小时。反应温度上升至室温，立即滴加正硅酸乙酯693.3g，1.5小时内滴加完毕，控制反应温度为50℃反应0.5小时后，继续水解至液体不分层澄清，水浴蒸除乙醇等低沸点有机物，加水至1公斤，即制备成含二氧化硅20%的硅溶胶水溶液1公斤。
将制备成的硅溶胶分析结果如下有机碱17.5%SiO220%Fe、Ni、Cu＜2.0ppmF＜2.0ppmCl＜5.0ppm
权利要求
1.一种高纯超细硅溶胶的制备方法，其步骤主要由有机碱的合成，正硅酸酯水解，蒸除低沸点有机物三部分组成，其特征在于在5～-30℃温度下，将叔胺滴加入环氧烷烃，同时搅拌，叔胺滴加完毕，继续在搅拌下反应0.5～2小时，然后升温至0～60℃，搅拌下滴加入正硅酸酯水解，至液体不分层，由乳白色悬浮液转为无色澄清，蒸馏除去低沸点有机物，加水至所需的二氧化硅含量。
2.根据权利要求1所述的高纯超细硅溶胶的制备方法，其特征在于有机碱的合成更为合适的温度为0～-20℃，正硅酸酯水解更为合适的温度为20～50℃。
全文摘要
一种用于彩色显象管的高纯超细硅溶胶的制备方法。硅溶胶是一种水溶性粘合剂，目前已有的硅溶胶由于在制备过程中引进了钠离子或钾离子，因而影响彩色显象管的色彩质量和寿命。本发明将叔胺与环氧烷烃反应生成有机碱，在碱性条件下水解正硅酸酯，生成的二氧化硅胶体溶液无杂质离子且在碱性条件下二氧化硅粒子超细不易凝聚。
文档编号C01B33/141GK1064878SQ9210837
公开日1992年9月30日 申请日期1992年4月11日 优先权日1992年4月11日
发明者李善君, 陈靖民, 徐幸琪, 赵红 申请人:复旦大学