一種有機矽高沸物改性氧化鋁氣凝膠的製備方法
2023-09-09 14:40:45
一種有機矽高沸物改性氧化鋁氣凝膠的製備方法
【專利摘要】本發明涉及氧化鋁氣凝膠，具體涉及一種有機矽高沸物改性氧化鋁氣凝膠的製備方法。以無機鋁鹽為原料，無水乙醇為溶劑和分散劑，有機矽高沸物為主要改性劑，其中為使有機矽高沸物中的有機矽基團進入氧化鋁凝膠的孔洞中取代凝膠骨架上的羥基形成疏水結構，使用了六亞甲基四胺水溶液與有機矽高沸物進行混合，並加入適量的乙醇形成改性液，將鋁凝膠進行改性、乾燥後獲得了表面具有疏水性質的氣凝膠材料，在水處理和隔熱材料方面具有良好的應用前景。本發明的工藝簡單、改性成本低、能耗低、適合工業化運用。
【專利說明】一種有機矽高沸物改性氧化鋁氣凝膠的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及氧化鋁氣凝膠，具體涉及一種有機矽高沸物改性氧化鋁氣凝膠的製備方法。
【背景技術】
[0002]中國目前已是最大的有機矽材料消費國，矽油、矽橡膠、矽樹脂等常見的有機矽產品的消費量在穩步上升，另外紡織、電子電器等出口型行業和國內的建築塗料、汽車、日化等行業對都有機矽材料的有著旺盛的需求；由於具有廣闊的市場空間，有機矽被列入了新材料「十二五」規劃，20多個有機矽產品列入了新材料「十二五」規劃的產品目錄；在此形勢下催生的是有機矽行業的基礎產品——甲基氯矽烷的年產量節節攀升，其生產中所產生的副產物則不可避免地出現數量多、難處理的問題；我們將這種生產甲基氯矽烷時所生成的副產物稱之為有機矽高沸物，它是一種易揮發、具有刺鼻氣味的黃黑色酸性液體，工業上常用燒鹼中和其酸性後用焚燒法處置以避免產生汙染，但該法能耗高、設備昂貴；近年來國家大力推行節能減排的政策，工業副產物的綜合、有效利用越來越受到企業的重視。
[0003]氧化鋁氣凝膠是一種性能良好的多孔納米材料，因其高孔隙率、大比表面積而應用於隔熱材料的製備中，也可作為吸附材料用於吸附水中的陰離子型染料，但氧化鋁氣凝膠的製備常採用超臨界乾燥方法，耗能巨大且設備造價昂貴，工業上難以大規模生產而阻礙了其進一步的應用。
[0004]本發明採用有機矽高沸物這一工業副產物作為主要改性劑，在氧化鋁氣凝膠的製備過程中引入疏水性有機基團，通過溶膠-凝膠法成功地避免了使用超臨界乾燥法而製備出了多孔、疏水性複合吸附材料。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提出一種以有機矽生產過程中的副產品一有機矽高沸物為主要改性劑，以無機鋁鹽為原料，採用簡單、環保且便於工業化生產的工藝製備較高比表面積、孔隙率的氧化鋁氣凝膠材料的方法。
[0006]本發明通過如下技術方案實現:
Ca)將工業級有機矽高沸物進行蒸餾或過濾取濾液備用；
(b)取九水硝酸鋁與無水乙醇以1:(25-40)的摩爾比混合，優選1:30，攪拌使其完全溶解後，再先後加入草酸銨和環氧丙烷；其中九水硝酸鋁與草酸銨、環氧丙烷的摩爾比為I: (0.6-1.2): (5-8)，優選1:0.8:6的配比；加入環氧丙烷時需緩慢滴加且控制溶液溫度不超過25°C，待溶膠變為凝膠後，於容器中自然老化1-12小時；
(c)將按照步驟(a)初步處理過的有機矽高沸物以1:(2-10)的體積比加入到質量濃度為20%-70%的六亞甲基四胺水溶液中，優選1:4，攪拌均勻，得到pH=4.0-6.1的溶液；
(d)將步驟(c)所述的溶液與無水乙醇以1:(2-5)的體積比混合，優選1:4，得到改性液，之後加入步驟(b)所述的溼凝膠中，使改性液的體積為凝膠體積的1-2倍，改性12-36小時；
(e)改性結束後，將改性後的凝膠置於無水乙醇中浸泡置換2次，每次2-12小時，再置於正己烷中浸泡置換3次，每次2-12小時，之後烘乾或於常溫下乾燥得到小塊狀的幹凝膠，即為疏水性的氧化鋁多孔材料。
[0007]其中，有機矽高沸物由合成有機矽單體過程中產生的固液混合廢物經蒸餾或直接過濾提取，各項指標如下:
【權利要求】
1.一種有機矽高沸物改性氧化鋁氣凝膠的製備方法，其特徵在於包括如下步驟: 將工業級有機矽高沸物進行蒸餾或過濾取濾液備用； 取九水硝酸鋁與無水乙醇以1:25-40的摩爾比混合，攪拌使其完全溶解後，再先後加入草酸銨和環氧丙烷；其中九水硝酸鋁與草酸銨、環氧丙烷的摩爾比為1:0.6-1.2:5-8 ;加入環氧丙烷時需緩慢滴加且控制溶液溫度不超過25°C，待溶膠變為凝膠後，於容器中自然老化； 將按照步驟(a)初步處理過的有機矽高沸物以1:2-10的體積比加入到質量濃度為20%-70%的六亞甲基四胺水溶液中，攪拌均勻，得到pH=4.0-6.1的溶液； 將步驟(c)所述的溶液與無水乙醇以1:2-5的體積比混合，得到改性液，之後加入步驟(b)所述的溼凝膠中，使改性液的體積為凝膠體積的1-2倍，改性12-36小時； 改性結束後，將改性後的凝膠先後置於無水乙醇和正己烷中浸泡置換，之後烘乾或於常溫下乾燥得到小塊狀的幹凝膠，即為疏水性的氧化鋁多孔材料。
2.如權利要求1所述的一種有機矽高沸物改性氧化鋁氣凝膠的製備方法，其特徵在於:所述有機矽高沸物為沸程75 V~155 °C的有機矽高沸物。
3.如權利要求1所述的一種有機矽高沸物改性氧化鋁氣凝膠的製備方法，其特徵在於:所述九水硝酸鋁與無水乙醇的摩爾比為1:30。
4.如權利要求1所述的一種有機矽高沸物改性氧化鋁氣凝膠的製備方法，其特徵在於:所述九水硝酸鋁與草酸銨、環氧丙烷的摩爾比為1:0.8:6。
5.如權利要求1所述的一種有機矽高沸物改性氧化鋁氣凝膠的製備方法，其特徵在於:所述老化時間為1-12小時。
6.如權利要求1所述的一種有機矽高沸物改性氧化鋁氣凝膠的製備方法，其特徵在於:所述初步處理過的有機矽高沸物與六亞甲基四胺水溶液的體積比1:4。
7.如權利要求1所述的一種有機矽高沸物改性氧化鋁氣凝膠的製備方法，其特徵在於:所述步驟(c)得到的溶液與無水乙醇的體積比為1:4。
8.如權利要求1所述的一種有機矽高沸物改性氧化鋁氣凝膠的製備方法，其特徵在於所述將改性後的凝膠先後置於無水乙醇和正己烷中浸泡置換指:將改性後的凝膠置於無水乙醇中浸泡置換2次,每次2-12小時,再置於正己燒中浸泡置換3次,每次2-12小時。
【文檔編號】B01J13/00GK103894119SQ201410161244
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月21日 優先權日:2014年1月3日
【發明者】羅志會, 丁當仁, 李澤方, 劉慕蘭, 朱建軍, 謝吉民 申請人:江蘇耘農化工有限公司, 江蘇大學