CN101805449B - 含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒的制备方法 - Google Patents

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Abstract

含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒的制备方法，它涉及一种纳米硅氧烷固体颗粒的制备方法。本发明的发明目的在于提供一种含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒的制备方法。本方法如下：一、将二乙氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷、烯酸和铂催化剂混合后在85℃的油浴中反应24小时，得到无色透明液体；二、在室温的条件下将无色透明液体滴入硫酸溶液中，搅拌、反应30min～60min，然后用蒸馏水反复洗涤至洗液的pH值为7，抽滤，再在60℃、真空度小于-1MPa的条件下干燥1天，即得。本发明所得含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒粒径范围在50nm以下，所合成的固体颗粒属于纳米级别的粒子。所得含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒热稳定性好。

Description

含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒的制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米硅氧烷固体颗粒的制备方法。
背景技术
有机硅高分子是分子结构中含有元素硅，且硅原子上连接有机基的聚合物。以重复的Si-O键为主链上连接有机基的聚有机硅氧烷则是有机硅高分子的主要代表与结构形式。目前生产的纳米硅氧烷固体一般不含有有机基团，生产含羧基的纳米硅氧烷固体还没有报道过。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒的制备方法。
本发明含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒的制备方法如下：一、将二乙氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷、烯酸和铂催化剂混合后在85℃的油浴中反应24小时，得到无色透明液体，其中二乙氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷与烯酸的摩尔比为1∶1∶2，铂催化剂的加入量为二乙氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷和烯酸总质量的万分之一；二、在室温的条件下将步骤一所得的无色透明液体滴入硫酸溶液中，搅拌、反应30min～60min，然后用蒸馏水反复洗涤至洗液的pH值为7，抽滤，再在60℃、真空度小于-1MPa的条件下干燥1天，即得含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒；步骤二中无色透明液体与硫酸溶液的体积比为1∶1；步骤一中所述烯酸的分子式如下：
Figure GSA00000081031900011
式中n值为0～6；步骤二中所述硫酸溶液的体积浓度大于50％。步骤一的反应方程式如下：
Figure GSA00000081031900021
步骤二的反应方程式如下：
Figure GSA00000081031900022
本发明所得含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒粒径范围在50nm以下，所合成的固体颗粒属于纳米级别的粒子。所得含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒热稳定性好。
附图说明
图1是具体实施方式四所得含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒的红外光谱图；图2是具体实施方式四所得含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒的透射电镜照片；图3是具体实施方式四所得含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒的透射电镜照片；图4是具体实施方式四所得含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒的XRD谱图；图5是具体实施方式四所得含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒的热重分析图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式中含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒的制备方法如下：一、将二乙氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷、烯酸和铂催化剂混合后在85℃的油浴中反应24小时，得到无色透明液体，其中二乙氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷与烯酸的摩尔比为1∶1∶2，铂催化剂的加入量为二乙氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷和烯酸总质量的万分之一；二、在室温的条件下将步骤一所得的无色透明液体滴入硫酸溶液中，搅拌、反应30min～60min，然后用蒸馏水反复洗涤至洗液的pH值为7，抽滤，再在60℃、真空度小于-1MPa的条件下干燥1天，即得含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒；步骤二中无色透明液体与硫酸溶液的体积比为1∶1。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中所述烯酸的分子式如下：
Figure GSA00000081031900031
式中n值为0～6。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中所述硫酸溶液的体积浓度大于50％。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式中含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒的制备方法如下：一、将二乙氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷、丙烯酸和铂催化剂混合后在85℃的油浴中反应24小时，得到无色透明液体，其中二乙氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷与丙烯酸的摩尔比为1∶1∶2，铂催化剂的加入量为二乙氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷和丙烯酸总质量的万分之一；二、在室温的条件下将步骤一所得的无色透明液体滴入硫酸溶液中，搅拌、反应30min～60min，然后用蒸馏水反复洗涤至洗液的pH值为7，抽滤，再在60℃、真空度小于-1MPa的条件下干燥1天，即得含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒；步骤二中无色透明液体与硫酸溶液的体积比为1∶1。
由图1看出可以清楚的看到烷烃在2962cm-1和2872cm-1出现的两个清晰谱带，分别是C-H的不对称和对称伸缩振动引起的，证明所合成的纳米固体颗粒中含有甲基或者亚甲基。同时谱图中C＝＝O伸缩振动吸收峰存在明显吸收(1720cm-1)，证明纳米固体颗粒中含有羰基，从以上红外结果我们可以推断出固体化合物中含有甲基、亚甲基和羧基。另外谱图中在1000～1100cm-1出现宽峰，说明颗粒中含有Si-O-Si键。根据所用的单体原料可知：该纳米颗粒为含有甲基和羧丙基结构的聚硅氧烷衍生物。
由图2和图3可知所合成的硅氧烷固体颗粒粒径范围在50nm以下。证明所合成的固体颗粒属于纳米级别的粒子。
从图4可以看到在2θ＝20°左右处有一非晶衍射的馒头峰，证明此纳米固体颗粒为不完善的二氧化硅结晶。另外谱图中附近的尖峰说明此二氧化硅固体中存在微孔，根据布拉格方程可以计算出孔径大约在0.9nm左右。根据XRD结果，结合以上对该固体颗粒的表征，可以证明已经合成出了一种含甲基和羧丙基的微孔纳米固体聚硅氧烷颗粒。
将本实施方式所得的含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒在热失重分析条件为N2气保护下，以10℃/min的温度上升速率考察其重量损失情况。从图5中可以看出最大降解温度出现在450℃左右，在400℃之前降解了大约9％。在温度升到800℃的情况下，颗粒重量损失了大约24％，说明这种含羧丙基纳米固体颗粒热稳定性较好。

Claims (2)

1.含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒的制备方法，其特征在于含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒的制备方法如下：一、将二乙氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷、烯酸和铂催化剂混合后在85℃的油浴中反应24小时，得到无色透明液体，其中二乙氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷与烯酸的摩尔比为1∶1∶2，铂催化剂的加入量为二乙氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷和烯酸总质量的万分之一；二、在室温的条件下将步骤一所得的无色透明液体滴入硫酸溶液中，搅拌、反应30min～60min，然后用蒸馏水反复洗涤至洗液的pH值为7，抽滤，再在60℃、真空度小于-1MPa的条件下干燥1天，即得含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒；步骤二中无色透明液体与硫酸溶液的体积比为1∶1；
其中，步骤一中所述烯酸的分子式如下：
Figure FSB00000657604800011
式中n值为0～6。
2.根据权利要求1所述的含羧基微孔纳米硅氧烷固体颗粒的制备方法，其特征在于步骤二中所述硫酸溶液的体积浓度大于50％。
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