本發明涉及一種耐凍硅溶膠的制備方法，屬于硅溶膠的制備技術領域。

背景技術：

硅溶膠是粒徑在1-100納米范圍的納米二氧化硅在水或其他有機溶劑中的分散液，廣泛應用于精密鑄造、耐火材料、涂料、紡織、精密拋光等領域。硅溶膠根據其粒徑范圍的不同而應用于不同的領域，其中小粒徑硅溶膠（粒徑小于10納米）因為二氧化硅納米粒子非常小，因而干燥后其粒子之間的結合力非常強，成膜性非常好，在催化劑載體、無機涂料、造紙、電鍍、金屬表面處理等領域有廣泛的用途。

普通的硅溶膠一旦低于0℃結冰后，再次融化就會發生凝膠或沉淀，造成產品報廢。因此，一般的硅溶膠生產企業、行業標準都要求硅溶膠在運輸和貯存過程中不能低于0℃，這樣冬季寒冷季節時，硅溶膠的生產、運輸、貯存都有很多不便。

技術實現要素：

為了解決“普通的硅溶膠一旦低于0℃結冰后，再次融化就會發生凝膠或沉淀，造成產品報廢”的技術問題，本發明提供了一種耐凍硅溶膠的制備方法。本發明所制備的硅溶膠即使發生了結冰，再次融化后仍能恢復原狀，不會發生凝膠或沉淀現象，避免了硅溶膠的報廢。

技術方案

一種耐凍硅溶膠的制備方法，硅溶膠于100-120℃保溫1-4小時，然后冷卻至室溫，再在攪拌條件下加入醇并使醇溶解。

上述制備方法，所述醇可以是甲醇、乙醇、異丙醇或丙二醇。

上述制備方法，所述醇的用量為硅溶膠質量的6-10％。

上述制備方法，所述硅溶膠為堿性硅溶膠。

上述制備方法，為了獲得酸性或中性硅溶膠，還可以包括以下步驟，在向硅溶膠加入醇之前進行離子交換，以得到酸性或中性硅溶膠。如果直接將酸性或中性硅溶膠進行“100-120℃保溫1-2小時”處理，則會導致所制備的酸性或中性硅溶膠容易發生凝膠，而無法獲得耐凍硅溶膠。

本發明是將普通的硅溶膠經過高溫處理，然后添加適量的醇，從而使硅溶膠具有耐凍性能。

本發明將硅溶膠進行高溫處理后，可以使硅溶膠的納米二氧化硅粒子更加密實，增加了硅溶膠的抗凝膠的能力。經過高溫處理后的硅溶膠，再加入醇，則能破壞水分子之間強大的氫鍵作用，與硅溶膠中的水分形成二元溶液；當這種二元溶液結冰后，其內部的分子排列不同于純水結冰時水分子整齊排列的晶格方式，而是形成一種無規則的分子排列，從而減輕了結冰時對硅溶膠中納米粒子的擠壓，避免了硅溶膠粒子的凝聚；另外，醇可以一定程度地吸附在硅溶膠粒子表面，起到了隔離作用，所以就不會造成硅溶膠再次融化后凝膠或沉淀。所以，經過高溫處理后的硅溶膠再加入一定量的醇后，即使在低溫下結冰，融化后仍能恢復原狀，不會發生凝膠或沉淀而報廢。

有益效果

1、克服了普通硅溶膠一旦結冰就報廢的缺點，本發明所制備的硅溶膠具有抗凍能力；

2、有利于硅溶膠的冬季儲存和長途運輸；

3、處理方法簡單、易控制，能進行工業化生產。

具體實施方式

實施例1

將100g粒徑為20nm、固含量為25%（質量分數，下同）的堿性硅溶膠加入高壓釜中，升溫至110℃后保溫2小時；然后冷卻至室溫。在攪拌狀態下，慢慢加入硅溶膠質量6%的乙醇，繼續攪拌5-10分鐘使乙醇充分溶解；即得耐凍硅溶膠。將耐凍硅溶膠放入冰箱中于-18℃冷凍12小時，使耐凍硅溶膠結冰，然后取出并置于20-30℃使耐凍硅溶膠融化，可以發現耐凍硅溶膠又恢復成溶膠狀態，沒有發生凝膠或沉淀現象而報廢。

實施例2

將100g粒徑為30nm、固含量為25%的堿性硅溶膠加入高壓釜中，升溫至120℃后保溫1小時。然后冷卻至室溫；然后通過100g已經再生成酸型的陽離子交換樹脂，得到酸性硅溶膠，在攪拌狀態下，慢慢加入硅溶膠質量10%的乙醇，繼續攪拌5-10分鐘使乙醇充分溶解。將耐凍硅溶膠放入冰箱中于-18℃冷凍12小時，使耐凍硅溶膠結冰，然后取出并置于20-30℃使耐凍硅溶膠融化，可以發現耐凍硅溶膠又恢復成溶膠狀態，沒有發生凝膠或沉淀現象而報廢。

實施例3

將100g粒徑為30nm、固含量為25%的堿性硅溶膠加入高壓釜中，升溫至100℃后保溫4小時。然后冷卻至室溫；然后通過100g已經再生成H型的陽離子交換樹脂，得到酸性硅溶膠，用5%KOH調節硅溶膠pH=7,得到中性硅溶膠，在攪拌狀態下，慢慢加入硅溶膠質量8%的異丙醇，繼續攪拌5-10分鐘使異丙醇充分溶解。將耐凍硅溶膠放入冰箱中于-18℃冷凍12小時，使耐凍硅溶膠結冰，然后取出并置于20-30℃使耐凍硅溶膠融化，可以發現耐凍硅溶膠又恢復成溶膠狀態，沒有發生凝膠或沉淀現象而報廢。

實施例4

將100g粒徑為40nm、固含量為25%的堿性硅溶膠加入高壓釜中，升溫至120℃后保溫1小時。然后冷卻至室溫；在攪拌狀態下，慢慢加入硅溶膠質量6%的甲醇，繼續攪拌5-10分鐘使甲醇充分溶解。將耐凍硅溶膠放入冰箱中于-18℃冷凍12小時，使耐凍硅溶膠結冰，然后取出并置于20-30℃使耐凍硅溶膠融化，可以發現耐凍硅溶膠又恢復成溶膠狀態，沒有發生凝膠或沉淀現象而報廢。

實施例5

將100g粒徑為30nm、固含量為25%的堿性硅溶膠加入高壓釜中，升溫至110℃后保溫2小時。然后冷卻至室溫；在攪拌狀態下，慢慢加入硅溶膠質量8%的丙二醇，繼續攪拌5-10分鐘使丙二醇充分溶解。將耐凍硅溶膠放入冰箱中于-18℃冷凍12小時，使耐凍硅溶膠結冰，然后取出并置于20-30℃使耐凍硅溶膠融化，可以發現耐凍硅溶膠又恢復成溶膠狀態，沒有發生凝膠或沉淀現象而報廢。

對比例1

將100g粒徑為20nm、固含量為25%的堿性硅溶膠加入高壓釜中，在攪拌狀態下，慢慢加入硅溶膠質量6%的乙醇，繼續攪拌5-10分鐘使乙醇充分溶解。將硅溶膠放入冰箱中于-18℃冷凍12小時，使硅溶膠結冰，然后取出并置于20-30℃使硅溶膠融化，可以發現：硅溶膠中會有部分凝膠。

對比例2

將100g粒徑為20nm、固含量為25%（質量分數，下同）的堿性硅溶膠加入高壓釜中，升溫至110℃后保溫2小時；然后冷卻至室溫。將硅溶膠放入冰箱中于-18℃冷凍12小時，使硅溶膠結冰，然后取出并置于20-30℃使硅溶膠融化，可以發現：融化后的硅溶膠已經出現白色凝膠或沉淀物，硅溶膠無法恢復為透明狀的溶膠狀態。

對比例3

將100g粒徑為30nm、固含量為25%的堿性硅溶膠加入高壓釜中，通過100g已經再生成酸型的陽離子交換樹脂，得到酸性硅溶膠。將得到的酸性硅溶膠升溫至120℃后保溫1小時，然后冷卻至室溫，可以發現：硅溶膠已經在高溫處理后凝膠。

對比例4

將100g粒徑為30nm、固含量為25%的堿性硅溶膠加入高壓釜中，過100g已經再生成H型的陽離子交換樹脂，得到酸性硅溶膠，用5%KOH調節硅溶膠pH=7,得到中性硅溶膠。將得到的中性硅溶膠升溫至100℃后保溫4小時，然后冷卻至室溫，可以發現：硅溶膠已經在高溫處理后凝膠。