[发明专利]阳离子水性纳米二氧化硅及其制备方法和用途

说明书

技术领域：

本发明涉及一种纳米二氧化硅表面阳离子改性产品及制备方法和用途。

背景技术：

纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1-100nm)的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。纳米材料相应发展起来的纳米技术被公认为是21世纪最具有前途的科研领域。纳米二氧化硅又称“超微细白炭黑”，具有粒径小、比表面积大、化学纯度高、分散性能好等特点，同时其具有优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，可以提高其它材料或产品固有的物理属性和化学性能，是橡胶、化工、轻工、纺织、电子、机械、食品、医药、农业等行业提高产品质量指标所需要的“工业味精”。它被广泛的应用于催化剂，催化剂载体，石油化工，脱色剂，消光剂，橡胶补强剂，塑料充填剂，油墨增稠剂，金属软性磨光剂，绝缘绝热填充剂，高级日用化妆品填料及喷涂材料等各种领域。随着现代社会经济的不断发展，对纳米二氧化硅的需求将越来越大。

但是纳米二氧化硅表面带有大量的羟基，吸附水和较高的比表面能，容易产生团聚或絮凝，影响分散液的稳定性和均匀性。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种稳定性好，均匀性好的阳离子水性纳米二氧化硅及其制备方法和用途。

本发明的技术解决方案是：

一种阳离子水性纳米二氧化硅，其特征是：由下列方法制成：

1)将水与十八烷基二甲基苄基氯化铵、浓盐酸加入反应器中，搅拌溶解；

2)将纳米二氧化硅微粉加入反应器中，搅拌得到低粘度半透明溶液；

3)在步骤2)搅拌的同时，将氨基硅烷偶联剂滴加到反应器中；

4)调节溶液pH值到3～4，继续搅拌溶液得到半透明状阳离子水性纳米二氧化硅。

一种阳离子水性纳米二氧化硅的制备方法，其特征是：依次包括下列步骤：

1)将水与十八烷基二甲基苄基氯化铵、浓盐酸加入反应器中，搅拌溶解；

2)将纳米二氧化硅微粉加入反应器中，搅拌得到低粘度半透明溶液；

3)在步骤2)搅拌的同时，将氨基硅烷偶联剂滴加到反应器中；

4)调节溶液pH值到3～4，继续搅拌溶液得到半透明状阳离子水性纳米二氧化硅。

所述的阳离子水性纳米二氧化硅的制备方法，依次包括下列步骤：

1)在敞口反应器中5-40℃下加入230重量份水，再将6重量份十八烷基二甲基苄基氯化铵及3重量份37％质量浓度浓盐酸加入其中，搅拌5分钟溶解；

2)将60重量份粒径10-100nm的纳米二氧化硅微粉加入反应器中，4000r/min高速搅拌5分钟得到低粘度半透明溶液；

3)在步骤2)高速搅拌的同时，将6重量份氨基硅烷偶联剂滴加到反应器中，滴加时间10min；

4)调节溶液pH值到3～4继续搅拌溶液10分钟，得到半透明状阳离子水性纳米二氧化硅。

氨基硅烷偶联剂是3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。

一种阳离子水性纳米二氧化硅在制备高光防水涂层浆料中的应用，其特征是：在室温下，敞口反应器中加入300g固含量20％的阳离子水性纳米二氧化硅，2000r/min高速搅拌的同时加入60g乙醇，100g固含量15％的PVA(聚乙烯醇)溶液、0.6g荧光增白剂、0.02g水性流平剂及，0.2g交联剂，搅拌混合均匀，过滤，得到半透明状涂布液，即高光防水涂层浆料。

所述的PVA聚合度在2000以上。

水性流平剂为聚醚改性硅氧烷类表面活性剂。

交联剂是马来酸酐、苯二甲酰氯、苯二甲酸酐、戊二酸酐、丁二酸酐、苯二甲酸、环氧氯丙烷、甲醛、高锰酸钾、氢氧化铜盐、铬盐、钒盐、锆盐中的一种或几种。

本发明通过在水相中一种阳离子表面活性剂和一种氨基硅烷偶联剂的引入，有效的改善了纳米二氧化硅的表面特性和分散液的流变性，得到了一种低粘度，高稳定性，高均匀性的纳米二氧化硅水性分散液(即阳离子水性纳米二氧化硅)，并由此可制得一种高光防水涂层浆料。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是改性前纳米二氧化硅的投射电镜图。

图2是改性后纳米二氧化硅的投射电镜图。

具体实施方式：

实施例1：

1)在敞口反应器中5-40℃下加入230重量份水，再将6重量份十八烷基二甲基苄基氯化铵及3重量份37％质量浓度浓盐酸加入其中，搅拌5分钟溶解；