本發(fā)明涉及一種多級(jí)介孔二氧化硅消光劑的制備方法，屬于消光劑制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
二氧化硅消光劑是一類能夠改變涂膜表面光學(xué)性能的助劑，這類助劑能夠在涂膜表面產(chǎn)生微粗糙度，使涂膜的光澤顯著降低。二氧化硅消光劑有三種類型，均為X射線無(wú)定形多孔物質(zhì)。其一為微米級(jí)二氧化硅氣凝膠，是將一定濃度的酸和堿性硅酸鹽（常用的是硅酸鈉）在堿或酸性條件下反應(yīng)，得到均勻的水溶膠凝膠，經(jīng)老化、破碎、洗滌、水熱處理、干燥、粉碎即可得到二氧化硅產(chǎn)品。另一種是氣相二氧化硅消光劑，以天然石英砂為主要原料，將其和氫氧化鈉或碳酸納在高溫下反應(yīng)生成硅酸鈉，（通過(guò)升華、蒸發(fā)、分解等過(guò)程轉(zhuǎn)化為氣相，然后通過(guò)適當(dāng)條件下使它成為飽和蒸氣，經(jīng)冷凝結(jié)晶而生長(zhǎng)成晶體）再經(jīng)過(guò)破碎、洗滌、干燥、粉碎等制得氣相二氧化硅。第三種是微米級(jí)沉淀水合二氧化硅，即在一定條件下，將酸和堿性硅酸鹽溶液進(jìn)行沉淀反應(yīng)，過(guò)程中不出現(xiàn)硅酸凝膠而得到疏松、絮狀沉淀的二氧化硅粒子，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥、粉碎而得到二氧化硅產(chǎn)品；它是國(guó)內(nèi)外使用最多的一種，具有吸油值高，工藝條件相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低等優(yōu)點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)性差，比表面積小，孔容比較小，孔徑分布寬，在高剪切下結(jié)構(gòu)易被破壞，透明性差，用量較大，只適用于低檔及小部分中檔涂料。因此在此基礎(chǔ)上，研究出一種結(jié)構(gòu)性好，比表面積大，孔容大且孔道大小均一的二氧化硅消光劑，具有重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)傳統(tǒng)二氧化硅消光劑結(jié)構(gòu)性差，比表面積小，孔容小且孔道大小不均一，導(dǎo)致在使用過(guò)程中結(jié)構(gòu)易被破壞，透明性差的弊端，提供了一種利用稻殼提取的含硅蛋白粉末為催化劑，配合自行制備的乳液自發(fā)乳化的動(dòng)態(tài)過(guò)程制備得到多級(jí)介孔二氧化硅消光劑的方法。本發(fā)明首先利用超聲清洗稻殼，經(jīng)干燥后粉碎成稻殼粉，再利用混合酸液氧化稻殼粉，經(jīng)靜置分層除雜后將下層沉淀物水洗干燥，制得含硅蛋白的白色粉末，隨后利用濃鹽酸酸化表面活性劑十二烷基肌氨酸鈉形成油相，通過(guò)改變反應(yīng)條件使其自發(fā)乳化而釋放，再加入白色粉末與正硅酸乙酯，反應(yīng)生成多級(jí)結(jié)構(gòu)的二氧化硅，再經(jīng)陳化洗滌后，煅燒去除表面活性劑和催化劑中的有機(jī)質(zhì)等雜質(zhì)，制得多級(jí)介孔二氧化硅消光劑。本發(fā)明充分利用稻殼中含硅的有機(jī)質(zhì)催化，配合十二烷基肌氨酸鈉與鹽酸反應(yīng)形成的油相釋放并運(yùn)輸擴(kuò)散到水相，與硅源重新組裝產(chǎn)生多級(jí)介孔二氧化硅，所得二氧化硅比表面積大，介孔孔道均一，孔道短，使用過(guò)程中有利于涂料的擴(kuò)散，有效解決了傳統(tǒng)二氧化硅消光劑結(jié)構(gòu)性差的問(wèn)題。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是：
（1）稱取100～200g稻殼，倒入盛有600～800mL去離子水的燒杯中，隨后將燒杯置于超聲振蕩儀，于頻率為35～40kHz條件下，超聲處理20～30min，過(guò)濾，收集稻殼，并將稻殼置于烘箱中，于溫度為60～70℃條件下，干燥3～5h，再將干燥后的稻殼倒入粉碎機(jī)中，粉碎后過(guò)60～80目篩，得稻殼粉；
（2）依次將100～150mL混合酸液，30～50g上述所得稻殼粉倒入帶攪拌器的三口燒瓶中，于轉(zhuǎn)速為300～400r/min條件下，攪拌反應(yīng)30～45min，隨后將三口燒瓶置于水浴鍋中，于溫度為58～60℃，轉(zhuǎn)速為400～600r/min條件下，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)36～48h，所述混合酸液是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%硝酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%硫酸及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%高氯酸按體積比10:2:1混合而成；
（3）待反應(yīng)結(jié)束，將三口燒瓶中物料倒入燒杯中，靜置分層，收集下層白色沉淀物，并用去離子水洗滌至中性，再將白色沉淀物轉(zhuǎn)入真空干燥箱，于溫度為55～60℃條件下干燥6～8h，再經(jīng)研缽研磨后，得白色粉末；
（4）在帶攪拌器的四口燒瓶中，依次加入30～50g十二烷基肌氨酸鈉，2～3L去離子水，調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速至800～1000r/min，攪拌混合10～15min后，再在攪拌狀態(tài)下，通過(guò)滴液漏斗將10～15mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%鹽酸滴加至四口燒瓶中，控制滴加時(shí)間為5～10min，待滴加完畢，攪拌反應(yīng)45～60min，隨后在攪拌狀態(tài)下，向四口燒瓶中依次加入6～8g硅烷偶聯(lián)劑KH-560，80～100g正硅酸乙酯，0.8～1.2g上述所得白色粉末，繼續(xù)攪拌反應(yīng)30～45min；
（5）待反應(yīng)結(jié)束，將四口燒瓶中物料倒入燒杯中，隨后將燒杯置于水浴鍋中，于溫度為70～80℃條件下靜置3～5天，再采用真空抽濾機(jī)趁熱抽濾，收集濾餅，并用去離子水洗滌濾餅直至洗滌液呈中性，再將濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，收集干燥后的濾餅，并轉(zhuǎn)入馬弗爐中，于溫度為500～550℃條件下煅燒3～5h，待隨爐冷卻至室溫，出料，研磨，即得多級(jí)介孔二氧化硅消光劑。
本發(fā)明的應(yīng)用方法：將本發(fā)明制得的多級(jí)介孔二氧化硅消光劑添加至水性丙烯酸涂料中，控制添加量為水性丙烯酸涂料總質(zhì)量的1.8～2.3%，添加完畢后置于多功能分散機(jī)中，以1000～1100r/min轉(zhuǎn)速攪拌分散5～10min，制得分散物，用線棒涂布器將其均勻涂覆于木板基材上，控制涂覆厚度為25～35μm，涂覆完畢固化1～2h即可。本發(fā)明二氧化硅消光劑孔容為2.14～2.21mL/g，具有較好的消光效果，且與水性涂料相容性好，分散均勻；經(jīng)光澤儀檢測(cè)，添加本發(fā)明消光劑的水性丙烯酸涂料涂膜層在60°光澤下消光效率為31～38%，消光效率比常見(jiàn)消光劑提高了10～15%，值得推廣與使用。
本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：
（1）本發(fā)明制備步驟簡(jiǎn)單，所得二氧化硅消光劑具有較好的結(jié)構(gòu)性，比表面積大，達(dá)435～462m2/g，且孔道大小均一，孔隙率達(dá)1.28～1.34m3/g；
（2）本發(fā)明二氧化硅消光劑使用過(guò)程中無(wú)結(jié)構(gòu)破壞現(xiàn)象發(fā)生，具有較好的透明性。
具體實(shí)施方式
首先稱取100～200g稻殼，倒入盛有600～800mL去離子水的燒杯中，隨后將燒杯置于超聲振蕩儀，于頻率為35～40kHz條件下，超聲處理20～30min，過(guò)濾，收集稻殼，并將稻殼置于烘箱中，于溫度為60～70℃條件下，干燥3～5h，再將干燥后的稻殼倒入粉碎機(jī)中，粉碎后過(guò)60～80目篩，得稻殼粉；再依次將100～150mL混合酸液，30～50g上述所得稻殼粉倒入帶攪拌器的三口燒瓶中，于轉(zhuǎn)速為300～400r/min條件下，攪拌反應(yīng)30～45min，隨后將三口燒瓶置于水浴鍋中，于溫度為58～60℃，轉(zhuǎn)速為400～600r/min條件下，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)36～48h，所述混合酸液是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%硝酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%硫酸及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%高氯酸按體積比10:2:1混合而成；然后待反應(yīng)結(jié)束，將三口燒瓶中物料倒入燒杯中，靜置分層，收集下層白色沉淀物，并用去離子水洗滌至中性，再將白色沉淀物轉(zhuǎn)入真空干燥箱，于溫度為55～60℃條件下干燥6～8h，再經(jīng)研缽研磨后，得白色粉末；再在帶攪拌器的四口燒瓶中，依次加入30～50g十二烷基肌氨酸鈉，2～3L去離子水，調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速至800～1000r/min，攪拌混合10～15min后，再在攪拌狀態(tài)下，通過(guò)滴液漏斗將10～15mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%鹽酸滴加至四口燒瓶中，控制滴加時(shí)間為5～10min，待滴加完畢，攪拌反應(yīng)45～60min，隨后在攪拌狀態(tài)下，向四口燒瓶中依次加入6～8g硅烷偶聯(lián)劑KH-560，80～100g正硅酸乙酯，0.8～1.2g上述所得白色粉末，繼續(xù)攪拌反應(yīng)30～45min；最后待反應(yīng)結(jié)束，將四口燒瓶中物料倒入燒杯中，隨后將燒杯置于水浴鍋中，于溫度為70～80℃條件下靜置3～5天，再采用真空抽濾機(jī)趁熱抽濾，收集濾餅，并用去離子水洗滌濾餅直至洗滌液呈中性，再將濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，收集干燥后的濾餅，并轉(zhuǎn)入馬弗爐中，于溫度為500～550℃條件下煅燒3～5h，待隨爐冷卻至室溫，出料，研磨，即得多級(jí)介孔二氧化硅消光劑。
實(shí)例1
首先稱取100g稻殼，倒入盛有600mL去離子水的燒杯中，隨后將燒杯置于超聲振蕩儀，于頻率為35kHz條件下，超聲處理20min，過(guò)濾，收集稻殼，并將稻殼置于烘箱中，于溫度為60℃條件下，干燥3h，再將干燥后的稻殼倒入粉碎機(jī)中，粉碎后過(guò)60目篩，得稻殼粉；再依次將100mL混合酸液，30g上述所得稻殼粉倒入帶攪拌器的三口燒瓶中，于轉(zhuǎn)速為300r/min條件下，攪拌反應(yīng)30min，隨后將三口燒瓶置于水浴鍋中，于溫度為58℃，轉(zhuǎn)速為400r/min條件下，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)36h，所述混合酸液是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%硝酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%硫酸及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%高氯酸按體積比10:2:1混合而成；然后待反應(yīng)結(jié)束，將三口燒瓶中物料倒入燒杯中，靜置分層，收集下層白色沉淀物，并用去離子水洗滌至中性，再將白色沉淀物轉(zhuǎn)入真空干燥箱，于溫度為55℃條件下干燥6h，再經(jīng)研缽研磨后，得白色粉末；再在帶攪拌器的四口燒瓶中，依次加入30g十二烷基肌氨酸鈉，2L去離子水，調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速至800r/min，攪拌混合10min后，再在攪拌狀態(tài)下，通過(guò)滴液漏斗將10mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%鹽酸滴加至四口燒瓶中，控制滴加時(shí)間為5min，待滴加完畢，攪拌反應(yīng)45min，隨后在攪拌狀態(tài)下，向四口燒瓶中依次加入6g硅烷偶聯(lián)劑KH-560，80g正硅酸乙酯，0.8g上述所得白色粉末，繼續(xù)攪拌反應(yīng)30min；最后待反應(yīng)結(jié)束，將四口燒瓶中物料倒入燒杯中，隨后將燒杯置于水浴鍋中，于溫度為70℃條件下靜置3天，再采用真空抽濾機(jī)趁熱抽濾，收集濾餅，并用去離子水洗滌濾餅直至洗滌液呈中性，再將濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105℃條件下干燥至恒重，收集干燥后的濾餅，并轉(zhuǎn)入馬弗爐中，于溫度為500℃條件下煅燒3h，待隨爐冷卻至室溫，出料，研磨，即得多級(jí)介孔二氧化硅消光劑。
將本發(fā)明制得的多級(jí)介孔二氧化硅消光劑添加至水性丙烯酸涂料中，控制添加量為水性丙烯酸涂料總質(zhì)量的1.8%，添加完畢后置于多功能分散機(jī)中，以1000r/min轉(zhuǎn)速攪拌分散5min，制得分散物，用線棒涂布器將其均勻涂覆于木板基材上，控制涂覆厚度為25μm，涂覆完畢固化1h即可。本發(fā)明二氧化硅消光劑孔容為2.14mL/g，具有較好的消光效果，且與水性涂料相容性好，分散均勻；經(jīng)光澤儀檢測(cè)，添加本發(fā)明消光劑的水性丙烯酸涂料涂膜層在層在60°光澤下消光效率為31%，消光效率比其他消光劑提高了10%，值得推廣與使用。
實(shí)例2
首先稱取150g稻殼，倒入盛有700mL去離子水的燒杯中，隨后將燒杯置于超聲振蕩儀，于頻率為38kHz條件下，超聲處理25min，過(guò)濾，收集稻殼，并將稻殼置于烘箱中，于溫度為65℃條件下，干燥4h，再將干燥后的稻殼倒入粉碎機(jī)中，粉碎后過(guò)70目篩，得稻殼粉；再依次將130mL混合酸液，40g上述所得稻殼粉倒入帶攪拌器的三口燒瓶中，于轉(zhuǎn)速為350r/min條件下，攪拌反應(yīng)38min，隨后將三口燒瓶置于水浴鍋中，于溫度為59℃，轉(zhuǎn)速為500r/min條件下，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)42h，所述混合酸液是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%硝酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%硫酸及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%高氯酸按體積比10:2:1混合而成；然后待反應(yīng)結(jié)束，將三口燒瓶中物料倒入燒杯中，靜置分層，收集下層白色沉淀物，并用去離子水洗滌至中性，再將白色沉淀物轉(zhuǎn)入真空干燥箱，于溫度為58℃條件下干燥7h，再經(jīng)研缽研磨后，得白色粉末；再在帶攪拌器的四口燒瓶中，依次加入40g十二烷基肌氨酸鈉，3L去離子水，調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速至900r/min，攪拌混合13min后，再在攪拌狀態(tài)下，通過(guò)滴液漏斗將13mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%鹽酸滴加至四口燒瓶中，控制滴加時(shí)間為8min，待滴加完畢，攪拌反應(yīng)52min，隨后在攪拌狀態(tài)下，向四口燒瓶中依次加入7g硅烷偶聯(lián)劑KH-560，90g正硅酸乙酯，1.0g上述所得白色粉末，繼續(xù)攪拌反應(yīng)38min；最后待反應(yīng)結(jié)束，將四口燒瓶中物料倒入燒杯中，隨后將燒杯置于水浴鍋中，于溫度為75℃條件下靜置4天，再采用真空抽濾機(jī)趁熱抽濾，收集濾餅，并用去離子水洗滌濾餅直至洗滌液呈中性，再將濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為108℃條件下干燥至恒重，收集干燥后的濾餅，并轉(zhuǎn)入馬弗爐中，于溫度為530℃條件下煅燒4h，待隨爐冷卻至室溫，出料，研磨，即得多級(jí)介孔二氧化硅消光劑。
將本發(fā)明制得的多級(jí)介孔二氧化硅消光劑添加至水性丙烯酸涂料中，控制添加量為水性丙烯酸涂料總質(zhì)量的2.1%，添加完畢后置于多功能分散機(jī)中，以1050r/min轉(zhuǎn)速攪拌分散8min，制得分散物，用線棒涂布器將其均勻涂覆于木板基材上，控制涂覆厚度為30μm，涂覆完畢固化2h即可。本發(fā)明二氧化硅消光劑孔容為2.18mL/g，具有較好的消光效果，且與水性涂料相容性好，分散均勻；經(jīng)光澤儀檢測(cè)，添加本發(fā)明消光劑的水性丙烯酸涂料涂膜層在60°光澤下消光效率為35%，消光效率比其他消光劑提高了12%，值得推廣與使用。
實(shí)例3
首先稱取200g稻殼，倒入盛有800mL去離子水的燒杯中，隨后將燒杯置于超聲振蕩儀，于頻率為40kHz條件下，超聲處理30min，過(guò)濾，收集稻殼，并將稻殼置于烘箱中，于溫度為70℃條件下，干燥5h，再將干燥后的稻殼倒入粉碎機(jī)中，粉碎后過(guò)80目篩，得稻殼粉；再依次將150mL混合酸液，50g上述所得稻殼粉倒入帶攪拌器的三口燒瓶中，于轉(zhuǎn)速為400r/min條件下，攪拌反應(yīng)45min，隨后將三口燒瓶置于水浴鍋中，于溫度為60℃，轉(zhuǎn)速為600r/min條件下，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)48h，所述混合酸液是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%硝酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%硫酸及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%高氯酸按體積比10:2:1混合而成；然后待反應(yīng)結(jié)束，將三口燒瓶中物料倒入燒杯中，靜置分層，收集下層白色沉淀物，并用去離子水洗滌至中性，再將白色沉淀物轉(zhuǎn)入真空干燥箱，于溫度為60℃條件下干燥8h，再經(jīng)研缽研磨后，得白色粉末；再在帶攪拌器的四口燒瓶中，依次加入50g十二烷基肌氨酸鈉，3L去離子水，調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速至1000r/min，攪拌混合15min后，再在攪拌狀態(tài)下，通過(guò)滴液漏斗將15mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%鹽酸滴加至四口燒瓶中，控制滴加時(shí)間為10min，待滴加完畢，攪拌反應(yīng)60min，隨后在攪拌狀態(tài)下，向四口燒瓶中依次加入8g硅烷偶聯(lián)劑KH-560，100g正硅酸乙酯，1.2g上述所得白色粉末，繼續(xù)攪拌反應(yīng)45min；最后待反應(yīng)結(jié)束，將四口燒瓶中物料倒入燒杯中，隨后將燒杯置于水浴鍋中，于溫度為80℃條件下靜置5天，再采用真空抽濾機(jī)趁熱抽濾，收集濾餅，并用去離子水洗滌濾餅直至洗滌液呈中性，再將濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為110℃條件下干燥至恒重，收集干燥后的濾餅，并轉(zhuǎn)入馬弗爐中，于溫度為550℃條件下煅燒5h，待隨爐冷卻至室溫，出料，研磨，即得多級(jí)介孔二氧化硅消光劑。
將本發(fā)明制得的多級(jí)介孔二氧化硅消光劑添加至水性丙烯酸涂料中，控制添加量為水性丙烯酸涂料總質(zhì)量的2.3%，添加完畢后置于多功能分散機(jī)中，以1100r/min轉(zhuǎn)速攪拌分散10min，制得分散物，用線棒涂布器將其均勻涂覆于木板基材上，控制涂覆厚度為35μm，涂覆完畢固化2h即可。本發(fā)明二氧化硅消光劑孔容為2.21mL/g，具有較好的消光效果，且與水性涂料相容性好，分散均勻；經(jīng)光澤儀檢測(cè)，添加本發(fā)明消光劑的水性丙烯酸涂料涂膜層在60°光澤下消光效率為38%，消光效率比其他消光劑提高了15%，值得推廣與使用。