CN104524920A - 亲油性硅酸盐的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种亲油性硅酸盐的制作方法，包括如下步骤：将45～55g/L原料硅酸盐投入水中，常温下分散；再加入0.5～1.5g/L季铵盐，充分溶解；将反应液于20℃～100℃常压下搅拌18～22小时后过滤，再于75～85℃加热干燥得到成品亲油性硅酸盐。本发明制备的亲油性硅酸盐，能够清除有毒气体、挥发性有机化合物和除臭，且效率高，不需要辅助设备，不会产生二次废弃物污染，处理低浓度VOC效果显著；且本发明制备的亲油性硅酸盐，可作为一种能清除对环境有害物质的机能性添加剂，运用于最终树脂，其水份吸收少，能保障和维持最终树脂物性稳定，使最终形成物表面质量进一步提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有清除有毒气体、挥发性有机化合物和除臭功能的亲油性硅酸盐的制作方法。
背景技术
近些年以来以“新居症候群”(sick house syndrome)及“新车症候群”所为代表的综合症愈发普遍，说明现代社会建筑用内装材料等散发的甲醛等有害物质诱发的严重的生活环境污染问题之严重性。此外，除甲醛之外二甲苯(xylene)、甲硫醇(methyl mercapatan)、硫化氢、苯酚、三乙胺(triethylamine)等有害物质作为芳香剂，及难降解挥发性有机化合物(VOC)，这些均是当今各国室内环境规定所禁止和限量使用的。
VOC主要的危害是其中的有害物质会通过大气呼吸进入人体，高浓度的VOC会对神经系统有麻痹作用，引起眩晕、头痛、麻痹及死亡等急性障碍。近几年，随着中国经济的飞速发展，各类工业企业生产的各种原料、废弃物，有害气体排放，恶臭滋生，使得VOC排放量增加，环境保护和人体健康正面临更加严峻的考验。
目前，对已存在的有害气体、臭味和挥发性有机化合物(VOC)处理效率仍然比较低，且初期装置费用投入很高，容易产生2次废弃物，非经济性的加工费用使现场运作的实际效用价值非常低。尤其是热燃烧处理装置，辅助燃料费用增加促使处理成本增加，同时由于煤气等燃料气体受流量速度影响，导致不完全燃烧，很难有效将VOC燃烧尽，此外煤气流量增加燃烧温度上升，处理的收费比率变低，一般来说对低浓度的VOC处理没有多大效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种亲油性硅酸盐的制作方法，该制作方法不含有害物质，符合环保要求；本发明制备的亲油性硅酸盐，能够清除有毒气体、挥发性有机化合物和除臭，且效率高，不需要辅助设备，不会产生二次废弃物污染，处理低浓度VOC效果显著；且本发明制备的亲油性硅酸盐，可作为一种能清除对环境有害物质的机能性添加剂，运用于最终树脂，其水份吸收少，能保障和维持最终树脂物性稳定，使最终形成物表面质量进一步提高；同时亲油性硅酸盐赋予其清除有害气体、挥发性有机化合物、除臭的功能。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种具有清除有毒气体、挥发性有机化合物和除臭功能的亲油性硅酸盐的制作方法，包括如下步骤：
将45～55g/L原料硅酸盐投入水中，常温下分散；再加入0.5～1.5g/L季铵盐，充分溶解；将反应液于20℃～100℃常压下搅拌18～22小时后过滤，再于75～85℃加热干燥得到成品亲油性硅酸盐；
其中，
所述原料硅酸盐为球形铝硅酸盐(alumino-silicate)、粉末形铝硅酸盐(alumino-silicate)或苏打-石灰硅酸盐；
所述季铵盐选自十六烷基三甲基氯化铵(Cetrimonium Chloride)、硬脂基三甲基氯化铵(Steartrirmonium Chloride)、苄索氯铵(Benzethonium Chloride)、山嵛基三氯化物(BehentrimoniumChloride)、二硬脂基二甲基氯化铵(Di-stearyl-dimonium Chloride)、十八烷基氯化铵(Stearylkonium Chloride)、月桂基二甲基苄基氯化铵(Lauryl-dimethyl-benzylammonium Chloride)和卵磷脂中的一种或几种。
优选的，所述原料硅酸盐的用量为50g/L，季铵盐的用量为1g/L。
优选的，所述搅拌时间为20小时，加热干燥温度为80℃。
优选的，所述搅拌的速度为350rpm。
硅酸盐是无限长链(infinitely long chain)或二维(two dimensionalsheet)结构，分子铝置换成硅后形成铝-硅的三维架状(threedimensional framework)结构。以上硅酸盐中硅和硅的化学键共用氧，使内部的阴阳离子相互抵消，均衡电荷，阳离子键的末端存在-OH键，使得硅酸盐具有亲水性性质。因为当常见的普通油性合成树脂与原来的亲水性硅酸盐混合和分散在一起时有不让插层混合的倾向性，导致最终产品或使用它的基本树脂产生严重的功能问题。
本发明是由多个反应阶段组成：硅酸盐在水中的初始分散阶段；硅酸盐和季铵盐作为组织化剂之间的混合阶段；混合物在20～100℃常压下反应，上述季铵盐的离子嵌入上述硅酸盐的空间内，形成稳定的化学键，硅酸盐极性减少的插层阶段；干燥反应物阶段制得亲油性硅酸盐的脱水阶段。
本发明使原亲水硅酸盐与季铵盐反应后失去它的极性，变成亲油性的硅酸盐，其与常见的亲油性的石化合成树脂混合时更易于分散和插层(intercalation)。
本发明的优点和有益效果在于：提供一种亲油性硅酸盐的制作方法，该制作方法不含有害物质，符合环保要求；本发明制备的亲油性硅酸盐，能够清除有毒气体、挥发性有机化合物和除臭，且效率高，不需要辅助设备，不会产生二次废弃物污染，处理低浓度VOC效果显著；且本发明制备的亲油性硅酸盐，可作为一种能清除对环境有害物质的机能性添加剂，运用于最终树脂，其水份吸收少，能保障和维持最终树脂物性稳定，使最终形成物表面质量进一步提高；同时亲油性硅酸盐赋予其清除有害气体、挥发性有机化合物(VOC)、除臭的功能。可防止各种塑料、石油化学产品制成存储容器时，合成有机化学物质的制作时、施工时，相关设备等排放的有害气体，亲油性硅酸盐可应用于吸附设备的吸附剂、油漆、壁纸、玻璃、建筑用装饰材料和室内装饰材料等，适用领域非常广泛。
以球形铝硅酸盐(alumino-silicate)为原料的亲油性硅酸盐可运用于隔热涂料、厚浆状腻子(putty)、玻璃和装修材料等。
以粉末形铝硅酸盐(alumino-silicate)为原料的亲油性硅酸盐薄膜可运用于涂层剂、壁纸和装修材料等。
以苏打-石灰硅酸盐为原料的亲油性硅酸盐可运用于平板玻璃、装修材料等。其用途没有特定性限制。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明具体实施的技术方案是：
实施例1
10升水中放入硅酸铝(Aluminosilicate)55g，常温下分散，放入季铵盐(Quatemary Ammonium salt)十六烷基三甲基氯化铵(Cerrimonium Chloride)(C19H42NCl)1.5g溶解。此反应液在20℃以350rpm(转每分)进行搅拌22小时后过滤，75℃加热干燥得到53g的亲油性硅酸盐。合成的亲油性硅酸铝的成分分析结果在下面的表1中显示。
表1
| 分类 | 分析结果 |
| 外形 | 白色粉末 |
| pH | 9.8 |
| 颗粒大小 | 4.01μm |
| 外表比重 | 0.53 |
| 水分 | 3.2％ |
| 吸湿率 | 4.5％ |
| 铅(ppm) | 未测出 |
| 镉(ppm) | 未测出 |
| 汞(ppm) | 未测出 |
| 铬(ppm) | 未测出 |
| 镍(ppm) | 未测出 |
| 锌(ppm) | 未测出 |
| 铜(ppm) | 未测出 |
| 砷(ppm) | 未测出 |
上述实施例1中合成的亲油性硅酸铝为白色粉末状，酸碱性为9.8，粒子大小为4.01μm的多孔性粉末，外面比重为0.53，水分3.2％，吸湿率4.5％。没有检查出金属性，含水量少，吸湿率低表现其亲油性。
实施例2
10升水中放入硅酸铝(Aluminosilicate)45g，常温下分散，放入季铵盐(Quatemary Ammonium salt)硬脂基三甲基氯化铵(Steartrirmonium Chloride)(C21H46NCl)0.5g溶解。此反应液在100℃以350rpm进行搅拌18小时后过滤，85℃加热干燥得到45g的亲油性硅酸盐。合成的亲油性硅酸铝的成分分析结果在下面的表2中显示。
表2
| 分类 | 分析结果 |
| 外形 | 白色粉末 |
| pH | 10.8 |
| 颗粒大小 | 3.35μm |
| 外表比重 | 0.49 |
| 水分 | 2.8％ |
| 吸湿率 | 4.2％ |
| 铅(ppm) | 未测出 |
| 镉(ppm) | 未测出 |
| 汞(ppm) | 未测出 |
| 铬(ppm) | 未测出 |
| 镍(ppm) | 未测出 |
| 锌(ppm) | 未测出 |
| 铜(ppm) | 未测出 |
| 砷(ppm) | 未测出 |
上述实施例2中合成的亲油性硅酸铝为白色粉末状，酸碱性为10.8，粒子大小为3.35μm，外面比重为0.49，水分2.8％，吸湿率4.2％。没有检查出金属性，含水量少，吸湿率低表现其亲油性。
实施例3
10升水中放入硅酸铝(Aluminosilicate)50g，常温下分散，放入季铵盐(Quaternary Ammonium salt)苄索氯铵(Benzethoniumchloride)(C27H42ClO2)1g溶解。此反应液在80℃以350rpm进行搅拌20小时后过滤，80℃加热干燥得到48g的亲油性硅酸盐。合成的亲油性硅酸铝的成分分析结果在下面的表3中显示。
表3
| 分类 | 分析结果 |
| 外形 | 白色粉末 |
| pH | 10.0 |
| 颗粒大小 | 3.51μm |
| 外表比重 | 0.45 |
| 水分 | 3.1％ |
| 吸湿率 | 3.9％ |
| 铅(ppm) | 未测出 |
| 镉(ppm) | 未测出 |
| 汞(ppm) | 未测出 |
| 铬(ppm) | 未测出 |
| 镍(ppm) | 未测出 |
| 锌(ppm) | 未测出 |
| 铜(ppm) | 未测出 |
| 砷(ppm) | 未测出 |
上述实施例3中合成的亲油性硅酸铝为白色粉末状，酸碱性为10.0，粒子大小为3.51μm，外面比重为0.45，水分3.1％，吸湿率3.9％。没有检查出金属性，含水量少，吸湿率低表现其亲油性。
实施例4
10升水中放入硅酸铝(Aluminosilicate)50g，常温下分散，放入季铵盐(Quatemary Ammonium salt)山嵛基三氯化物(BehentrimoniumChloride)1g溶解。此反应液在80℃以350rpm进行搅拌20小时后过滤，80℃加热干燥得到49g的亲油性硅酸盐。合成的亲油性硅酸铝的成分分析结果在下面的表4中显示。
表4
| 分类 | 分析结果 |
| 外形 | 白色粉末 |
| pH | 11.8 |
| 颗粒大小 | 3.71μm |
| 外表比重 | 0.45 |
| 水分 | 3.6％ |
| 吸湿率 | 4.5％ |
| 铅(ppm) | 未测出 |
| 镉(ppm) | 未测出 |
| 汞(ppm) | 未测出 |
| 铬(ppm) | 未测出 |
| 镍(ppm) | 未测出 |
| 锌(ppm) | 未测出 |
| 铜(ppm) | 未测出 |
| 砷(ppm) | 未测出 |
上述实施例4中合成的亲油性硅酸铝为白色粉末状，酸碱性为11.8，粒子大小为3.71μm，外面比重为0.45，水分3.6％，吸湿率4.5％。没有检查出金属性，含水量少，吸湿率低表现其亲油性。
实施例5
10升水中放入硅酸铝(Aluminosilicate)50g，常温下分散，放入季铵盐(Quaternary Ammonium salt)二硬脂基二甲基氯化铵(Di-stearyl-dimonium Chloride)1g溶解。此反应液在80℃以350rpm进行搅拌20小时后过滤，80℃加热干燥得到48g的亲油性硅酸盐。合成的亲油性硅酸铝的成分分析结果在下面的表5中显示。
表5
| 分类 | 分析结果 |
| 外形 | 白色粉末 |
| pH | 10.3 |
| 颗粒大小 | 3.51μm |
| 外表比重 | 0.51 |
| 水分 | 4.3％ |
| 吸湿率 | 4.5％ |
| 铅(ppm) | 未测出 |
| 镉(ppm) | 未测出 |
| 汞(ppm) | 未测出 |
| 铬(ppm) | 未测出 |
| 镍(ppm) | 未测出 |
| 锌(ppm) | 未测出 |
| 铜(ppm) | 未测出 |
| 砷(ppm) | 未测出 |
上述实施例5中合成的亲油性硅酸铝为白色粉末状，酸碱性为10.3，粒子大小为3.51μm，外面比重为0.51，水分4.3％，吸湿率4.5％。没有检查出金属性，含水量少，吸湿率低表现其亲油性。
实施例6
10升水中放入硅酸铝(Aluminosilicate)50g，常温下分散，放入季铵盐(Quatemary Ammonium salt)十八烷基氯化铵(StearylkoniumChloride)1g溶解。此反应液在80℃以350rpm进行搅拌20小时后过滤，80℃加热干燥得到48g的亲油性硅酸盐。合成的亲油性硅酸铝的成分分析结果在下面的表6中显示。
表6
| 分类 | 分析结果 |
| 外形 | 白色粉末 |
| pH | 10.5 |
| 颗粒大小 | 3.65μm |
| 外表比重 | 0.41 |
| 水分 | 2.5％ |
| 吸湿率 | 3.9％ |
| 铅(ppm) | 未测出 |
| 镉(ppm) | 未测出 |
| 汞(ppm) | 未测出 |
| 铬(ppm) | 未测出 |
| 镍(ppm) | 未测出 |
| 锌(ppm) | 未测出 |
| 铜(ppm) | 未测出 |
| 砷(ppm) | 未测出 |
上述实施例6中合成的亲油性硅酸铝为白色粉末状，酸碱性为10.5，粒子大小为3.65μm，外面比重为0.41，水分2.5％，吸湿率3.9％。没有检查出金属性，含水量少，吸湿率低表现其亲油性。
实施例7
10升水中放入硅酸铝(Aluminosilicate)50g，常温下分散，放入季铵盐(Quaternary Ammonium salt)月桂基二甲基苄基氯化铵(Lauryl-dimethyl-benzylammonia Chloride)1g溶解。此反应液在80℃以350rpm进行搅拌20小时后过滤，80℃加热干燥得到48g的亲油性硅酸盐。合成的亲油性硅酸铝的成分分析结果在下面的表7中显示。
表7
| 分类 | 分析结果 |
| 外形 | 白色粉末 |
| pH | 10.2 |
| 颗粒大小 | 3.57μm |
| 外表比重 | 0.39 |
| 水分 | 4.8％ |
| 吸湿率 | 3.9％ |
| 铅(ppm) | 未测出 |
| 镉(ppm) | 未测出 |
| 汞(ppm) | 未测出 |
| 铬(ppm) | 未测出 |
| 镍(ppm) | 未测出 |
| 锌(ppm) | 未测出 |
| 铜(ppm) | 未测出 |
| 砷(ppm) | 未测出 |
上述实施例7中合成的亲油性硅酸铝为白色粉末状，酸碱性为10.2，粒子大小为3.57μm，外面比重为0.39，水分4.8％，吸湿率3.9％。没有检查出金属性，含水量少，吸湿率低表现其亲油性。
实施例8
10升水中放入硅酸铝(Aluminosilicate)50g，常温下分散，放入季铵盐(Quatemary Ammonium salt)卵磷脂(Lecithin)1g溶解。此反应液在80℃以350rpm进行搅拌20小时后过滤，80℃加热干燥得到48g的亲油性硅酸盐。合成的亲油性硅酸铝的成分分析结果在下面的表8中显示。
表8
| 分类 | 分析结果 |
| 外形 | 白色粉末 |
| pH | 11.2 |
| 颗粒大小 | 3.41μm |
| 外表比重 | 0.39 |
| 水分 | 3.9％ |
| 吸湿率 | 5.0％ |
| 铅(ppm) | 未测出 |
| 镉(ppm) | 未测出 |
| 汞(ppm) | 未测出 |
| 铬(ppm) | 未测出 |
| 镍(ppm) | 未测出 |
| 锌(ppm) | 未测出 |
| 铜(ppm) | 未测出 |
| 砷(ppm) | 未测出 |
上述实施例8中合成的亲油性硅酸铝为白色粉末状，酸碱性为11.2，粒子大小为3.41μm，外面比重为0.39，水分3.9％，吸湿率5.0％。没有检查出金属性，含水量少，吸湿率低表现其亲油性。
脱臭性能实验方法/实验结果
设置脱臭性测试实验：透明封闭的5升箱子内部放入100g合成硅酸铝，箱内注入50ppm的气体，进行脱臭实验。按一定时间(0，30，60，90，120分钟间隔)抽出100ml的气体在检知管中浓度测定，进行比较实验数值，可以计算出脱臭率。
上述实验例2中合成的亲油性硅酸铝的脱臭性能可在表9中显示。
表9
上述实验例8中合成的亲油性硅酸铝的脱臭性能可在表10中显示。
表10
比较实验例子
有机化剂和不反应的纯硅酸铝的脱臭性能实验结果可在表11中显示。
表11
对于甲醛、苯酚、甲硫醇、硫化氢、苯、三乙胺的脱臭率较低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.具有清除有毒气体、挥发性有机化合物和除臭功能的亲油性硅酸盐的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
将45～55g/L原料硅酸盐投入水中，常温下分散；再加入0.5～1.5g/L季铵盐，充分溶解；将反应液于20℃～100℃常压下搅拌18～22小时后过滤，再于75～85℃加热干燥得到成品亲油性硅酸盐；
其中，
所述原料硅酸盐为球形铝硅酸盐、粉末形铝硅酸盐或苏打-石灰硅酸盐；
所述季铵盐选自十六烷基三甲基氯化铵、硬脂基三甲基氯化铵、苄索氯铵、山嵛基三氯化物、二硬脂基二甲基氯化铵、十八烷基氯化铵、月桂基二甲基苄基氯化铵和卵磷脂中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的亲油性硅酸盐的制作方法，其特征在于，所述原料硅酸盐的用量为50g/L，季铵盐的用量为1g/L。
3.根据权利要求1或2所述的亲油性硅酸盐的制作方法，其特征在于，所述搅拌时间为20小时，加热干燥温度为80℃。
4.根据权利要求1或2所述的亲油性硅酸盐的制作方法，其特征在于，所述搅拌的速度为350rpm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410833758.3A CN104524920A (zh) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | 亲油性硅酸盐的制作方法 |
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| CN201410833758.3A CN104524920A (zh) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | 亲油性硅酸盐的制作方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150422 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |