一种射频电场辅助制备疏水气相纳米二氧化硅的工艺的制作方法

本发明涉及改性二氧化硅，尤其涉及ipc c09c1领域，更具体的，涉及一种射频电场辅助制备疏水气相纳米二氧化硅的工艺。

背景技术：

1、改性气相纳米二氧化硅在粉末涂料在电子照相调节剂中常作为外部添加剂使用，以起到改善粉体的流动性、防固结或调整带电性等目的。特别是在高温高湿或低温低湿环境下，外部添加剂需具有保持粉体摩擦带电性稳定、表面处理剂游离少、防止印刷不良、防止污染设备的作用。不做表面处理的气相纳米二氧化硅，本身是亲水的，直接用作调色剂外添，在高温高湿环境下会导致粉体凝聚，不能赋予调色剂充分流动性，且带电性不稳定。为此需对气相纳米二氧化硅进行表面处理。目前氨基硅烷的常规合成工艺主要是通过氨基烷烃与硅烷或氯硅烷在催化剂条件下合成。

2、中国发明专利cn101796145a、cn103221341b和cn101200601都公开了表面氨基处理气相纳米二氧化硅的方法，这些专利中都使用了氨基硅烷与疏水处理剂复配使用的工艺。氨基硅烷通常为三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷或甲基二甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷，由于氨基硅烷上存在2到3个活性反应位点，在接枝到二氧化硅表面时消耗更多的硅羟基，使得疏水处理剂在二氧化硅表面的反应位点减少，从而降低疏水性，上述专利并未使用射频电场进行处理。

3、中国发明专利cn101417789公开了一种在纳米粉体表面大气压常温等离子体改性处理的方法，将等离子体化的单体喷溅到粉体表面，实现了在粉体表面均匀得形成简单结构的有机改性表面。该工艺通过将功能性气体一次性等离子化、对纳米粉体表面刻蚀或激活，使等离子化的气体与表面被刻蚀或激活的粉体进行接枝反应。该工艺采用等离子体处理，可以对粉体表面进行功能化接枝，但该工艺其中引入氮元素是通过氨气实现，氨气本身难以直接接枝到粉体表面，需要将氨气单体或其它单体如硅烷先进行等离子化，单体转变成等离子体后再喷溅到粉体表面进行接枝处理。该工艺生产效率低下，且氮元素难以可控形成氨基硅烷为粉体提供正电性能，且无法保证粉体的疏水性。

技术实现思路

1、本发明提供了一种射频电场辅助制备疏水气相纳米二氧化硅的工艺，包括以下步骤：

2、s1，在含有亲水气相纳米二氧化硅粉体和惰性保护气气氛的密闭容器，先对粉体进行预加热；

3、s2，搅拌过程中，通入氨基烷烃和硅烷的混合气体；

4、s3，进行射频电场处理；

5、s4，保护气吹扫多余未反应的氨基烷烃和硅烷。

6、所述射频电场可由任意市售射频电源产生，本专利所用型号为德芯dx-rfs-27030，所述射频电源使用功率高于0.4kw。

7、可选的，所述射频电源使用功率为0.8-1.8kw。

8、本申请人研究发现，通过射频电场处理，可在气相纳米二氧化硅表面，不使用催化剂的情况下，原位接枝氨基硅烷，同时有效提高气相纳米二氧化硅的疏水性能，并使其具有正电性，可能是射频电场使氨基烷烃产生大量活性基团，大大降低了氨基烷烃与硅烷的反应势能，提高了氨基硅烷的接枝效率，进一步研究发现，所述射频电场包括使用射频电源产生，所述射频电源使用功率高于0.4kw，可降低洗脱率，提高疏水气相纳米二氧化硅的化学稳定性，更进一步研究发现，所述射频电源使用功率为0.8-1.8kw，可进一步提高疏水气相纳米二氧化硅的正电性、碳含量以及氮含量，满足高温高湿环境的应用。

9、所述射频电场处理的时间为0.5h-2h。

10、可选的，所述射频电场处理的时间为0.8h-2h。

11、所述预加热的温度为80-200℃。

12、可选的，所述预加热的温度为100-180℃。

13、所述氨基烷烃包括甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、3-氨基丙烯的一种或几种。

14、可选的，所述氨基烷烃包括甲胺、乙胺、丁胺、3-氨基丙烯的一种或几种。

15、所述硅烷包括二甲基硅烷、三甲基硅烷、二乙基硅烷、三乙基硅烷中的一种或几种。

16、可选的，所述硅烷包括三甲基硅烷。

17、所述氨基烷烃与硅烷的摩尔比为1：(1-5)。

18、可选的，所述氨基烷烃与硅烷的摩尔比为1：(2-4)。

19、所述混合气体和亲水气相纳米二氧化硅粉体的质量比为1：(4-9)。

20、可选的，所述混合气体和亲水气相纳米二氧化硅粉体的质量比为1：(5-8)。

21、疏水气相纳米二氧化硅的疏水度(方法参照性能测试部分)大于90％，疏水气相纳米二氧化硅中碳含量为3-6.5wt％，氮含量为0.1-0.8wt％。

22、可选的，疏水气相纳米二氧化硅的疏水度(方法参照性能测试部分)大于90％，疏水气相纳米二氧化硅中碳含量为3.3-6.5wt％，氮含量为0.6-0.8wt％。

23、可选的，疏水气相纳米二氧化硅的疏水度(方法参照性能测试部分)大于92％，疏水气相纳米二氧化硅中碳含量为3.5-6.5wt％，氮含量为0.6-0.8wt％。

24、有益效果

25、1.通过预加热，并限定预加热的温度为80-200℃，可提高接枝效率，进而提高疏水性。

26、2.通过射频电场处理，可在气相纳米二氧化硅表面，不使用催化剂的情况下，

27、原位接枝氨基硅烷，同时有效提高气相纳米二氧化硅的疏水性能达到90％，

28、并使其具有正电性。

29、3.射频电场包括使用射频电源产生，所述射频电源功率高于0.4kw，可降低洗脱率，提高疏水气相纳米二氧化硅的化学稳定性。

30、4.射频电源功率为0.8-1.8kw，可进一步提高疏水气相纳米二氧化硅的正电性、碳含量以及氮含量，满足高温高湿环境的应用。

31、5.射频电源功率为1.6kw，可使得摩擦电荷可高达100μc/g，使其具有强正电性和优异的电荷稳定性，满足光电子领域的应用。

1.一种射频电场辅助制备疏水气相纳米二氧化硅的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的射频电场辅助制备疏水气相纳米二氧化硅的工艺，其特征在于，所述射频电场包括使用射频电源进行产生，所述射频电源功率高于0.4kw。

3.根据权利要求2所述的射频电场辅助制备疏水气相纳米二氧化硅的工艺，其特征在于，所述射频电源功率为0.8-1.8kw。

4.根据权利要求3所述的射频电场辅助制备疏水气相纳米二氧化硅的工艺，其特征在于，所述射频电场处理的时间为0.5h-2h。

5.根据权利要求1或4所述的射频电场辅助制备疏水气相纳米二氧化硅的工艺，其特征在于，所述预加热的温度为80-200℃。

6.根据权利要求5所述的射频电场辅助制备疏水气相纳米二氧化硅的工艺，其特征在于，所述氨基烷烃包括甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、3-氨基丙烯的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的射频电场辅助制备疏水气相纳米二氧化硅的工艺，其特征在于，所述硅烷包括二甲基硅烷、三甲基硅烷、二乙基硅烷、三乙基硅烷中的一种或几种。

8.根据权利要求7所述的射频电场辅助制备疏水气相纳米二氧化硅的工艺，其特征在于，所述氨基烷烃与硅烷的摩尔比为1：(1-5)。

9.根据权利要求8所述的射频电场辅助制备疏水气相纳米二氧化硅的工艺，其特征在于，所述混合气体和亲水气相纳米二氧化硅粉体的质量比为1：(4-9)。

10.根据权利要求1-4任一项所述的射频电场辅助制备疏水气相纳米二氧化硅的工艺，其特征在于，疏水气相纳米二氧化硅的疏水度大于90％，疏水气相纳米二氧化硅中碳含量为3-6.5wt％，氮含量为0.1-0.8wt％，具有强正电性。