一种高固含量纳米二氧化硅稳定水悬浮液的制备方法.pdf

本发明公开了一种纳米二氧化硅稳定水悬浮液的制备方法，其步骤为：在50‑55℃的恒温气浴环境中，配制表面活性剂的稀水溶液，并用醋酸调节溶液的PH值在6‑7之间，然后加入占溶剂水60‑68％的纳米二氧化硅粉体，所述的纳米二氧化硅一次粒径范围30‑50纳米，在充分搅拌的条件下，按照5‑8克每分钟的投料速度加入纳米二氧化硅，加料结束后，将反应器温度提升到70‑80℃，仍维持充分搅拌10‑20分钟后自然冷却得到稳定的高固含量二氧化硅水悬浮液。本发明制备的纳米二氧化硅水悬浮液均匀稳定，在常温下较长时间存放没有明显固体沉降和和析水现象，制备的纳米二氧化硅水悬浮液用途广泛，施工方便；另外，本改性方法操作步骤简单、操作温度处于常温范围、过程节能环保。

1.一种高固含量纳米二氧化硅稳定水悬浮液的制备方法，其特征是按照如下步骤进
行：在50-55℃的恒温气浴环境中，配制表面活性剂的稀水溶液，并用醋酸调节溶液的PH值
在6-7之间，然后加入纳米二氧化硅粉体，在充分搅拌的条件下，按照一定的投料速度加入
纳米二氧化硅，加料结束后，将反应器温度提升到70-80℃，仍维持充分搅拌10-20分钟后自
然冷却得到稳定的高固含量纳米二氧化硅水悬浮液。
2.如权利要求1，所述的表面活性剂为硅烷偶联剂，所述的稀水溶液中表面活性剂占溶
剂水的体积百分比为0.5-1％，所述纳米二氧化硅粉体的加入量为溶剂水质量的60-68％。
3.如权利要求1，所述的投料速度为5-8克每分钟，所述的纳米二氧化硅粉体的一次粒
径范围是30-50纳米。

一种高固含量纳米二氧化硅稳定水悬浮液的制备方法

技术领域

本发明涉及一种纳米粉体稳定水悬浮液的制备方法。

背景技术

一些纳米粉体如纳米二氧化硅作为添加剂加入到水性涂料中，可以改善涂料的光
学性能、力学性能和耐热性等，如果采用干粉体直接掺杂使用，不仅存在分散不均匀，对涂
料的改性作用差的缺点，还存在工作环境粉尘污染、输送麻烦等缺陷，因此制备高固含量的
稳定的纳米粉体水溶液是纳米复合材料研究的热点之一，但目前已有的技术制备的纳米粉
体水悬浮液存在稳定性差、固含量低等缺点，不利于施工应用。

发明内容

为了克服纳米二氧化硅自身易于团聚以及在水中稳定性差的问题，本发明提供了
一种纳米二氧化硅稳定水悬浮液的制备技术，运用该技术制备的纳米二氧化硅水悬浮液均
匀稳定，而且固含量高，应用途径广泛。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

取一定量自来水置于反应容器中，水的加入体积占容器容积的1/2-3/4之间，再加
入体积为水体积0.5-1％的表面活性剂，然后滴加少量醋酸，调节溶液的pH值为6-7之间。将
容器置于50-55℃的恒温气浴环境中，在对溶液充分搅拌的同时，从固体加料口向溶液中缓
慢加入纳米二氧化硅固体粉末，纳米二氧化硅固体粉末的加料速度控制在5-8克每分钟，纳
米二氧化硅的加入量占液体中水的质量的60-68％，纳米二氧化硅固体粉末加入完毕后，将
反应物料温度升温到70-80℃，仍维持充分搅拌10-20分钟，以使表面活性剂充分水解并和
纳米粉粒表面充分接触并接枝改性，形成稳定的悬浮液，然后自然冷却备用。所述表面改活
性剂为硅烷偶联剂，如KH-560、KH-570等，所述的纳米二氧化硅粉体一次粒径范围30-50纳
米。

本发明的有益效果体现在以下几个方面：本发明制备的纳米二氧化硅水悬浮液均
匀稳定，在常温下较长时间存放没有明显固体沉降和和析水现象，制备的纳米二氧化硅水
悬浮液用途广泛，施工方便；另外，本改性方法操作步骤简单、操作温度处于常温范围、过程
节能环保。

具体实施例

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1

取180mL自来水置于250mL三口烧瓶中，再加入1.5mL表面活性剂KH-560，然后滴加
几滴醋酸，调节溶液的pH值为6-7之间。将三口烧瓶置于52℃的恒温气浴环境中，在对溶液
充分搅拌的同时，从固体加料口向溶液中加入纳米二氧化硅固体粉末108克，纳米二氧化硅
的加入速度控制在6克每分钟，纳米二氧化硅固体粉末加入完毕后，将反应物料温度升温到
75℃，维持缓慢搅拌18分钟，以使表面活性剂充分水解并和纳米粉粒表面充分接触并接枝
改性，形成稳定的悬浮液，该悬浮液自然冷却后，在室温下(0-30℃)自然存放3天没有明显
固体沉降，更长时间存放有少量析水现象和软团聚体存在，但经过再次搅拌即可以恢复成
为均匀的悬浮液，在透射电镜下显示二氧化硅粒径范围在30-60纳米之间，分散均匀。

实施例2

取180mL自来水置于250mL三口烧瓶中，再加入1.5mL表面活性剂KH-570，然后滴加
几滴醋酸，调节溶液的pH值为6-7之间。将三口烧瓶置于55℃的恒温气浴环境中，在对溶液
充分搅拌的同时，从固体加料口向溶液中加入纳米二氧化硅固体粉末108克，纳米二氧化硅
的加入速度控制在6克每分钟，纳米二氧化硅固体粉末加入完毕后，将反应物料温度升温到
77℃，维持缓慢搅拌15分钟，以使表面活性剂充分水解并和纳米粉粒表面充分接触并接枝
改性，形成稳定的悬浮液，该悬浮液自然冷却后，在室温下(0-30℃)自然存放3天没有明显
固体沉降，更长时间存放有少量析水现象和软团聚体存在，但经过再次搅拌即可以恢复成
为均匀的悬浮液，在透射电镜下显示二氧化硅粒径范围在40-70纳米之间，分散均匀。

应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，本领域技术人员可根据它做出
各种修改或变化，在不脱离本发明精神实质的情况下，都属于本发明的保护范围。