二氧化硅是一种高科技无机精细化工产品

2021-09-15

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二氧化硅又称二氧化硅,学名沉淀水合二氧化硅。是以SiO2为主要成分的高科技无机精细化工产品。其性质和炭黑的外观类似于白色、高度分散的无定形或絮状粉末,也可作为商品加工成颗粒。重量轻,0.3μm以下原始粒径的相对密度为2.319-2.653,熔点1750℃,不溶于水和大多数酸类,在空气中遇水会变成吸水性微粒。溶于苛性钠和氢氟酸。其他化学物质不发生反应,在高温下不分解,不燃烧。对底物和活性成分和添加剂呈化学惰性,与维生素、激素、氟化物、抗生素、酶和化妆品中常用的许多活性成分具有良好的相容性。具有高电绝缘性。由于其孔隙率和比表面积大,在生胶中分散能力大,在橡胶中表现出高补强性能。疏水性二氧化硅表面改性后易溶于油、橡胶和塑料中作为补强填料,将显着提高其机械强度和抗撕裂指数。由于制造方法不同,二氧化硅的理化性质和微观结构会有所不同,因此应用领域和应用效果也有所不同。

二氧化硅按生产方法大致分为沉淀二氧化硅和气相二氧化硅。

二氧化硅是白色粉状X射线无定形硅酸和硅酸盐制品的总称,主要指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅和超细硅胶,还包括粉状合成硅酸铝和硅酸钙等。

二氧化硅按生产方法大致分为沉淀二氧化硅和气相二氧化硅。气相法二氧化硅在正常条件下为白色无定形絮状半透明固体胶体纳米颗粒(粒径小于100nm),无毒,具有巨大的比表面积。气相二氧化硅全为纳米二氧化硅,产品纯度可达99%,粒径可达10~20nm,但制备工艺复杂,价格昂贵;沉淀法二氧化硅分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑,前者是指以硫酸、盐酸、CO2和水玻璃为基本原料生产的二氧化硅,后者是指利用超重力技术,溶胶-凝胶法、化学结晶法、二次结晶法 用反胶束微乳法或反胶束微乳法等特殊方法生产的二氧化硅。沉淀二氧化硅主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。气相二氧化硅主要用作硅橡胶、涂料和不饱和树脂增稠剂的补强剂,超细硅胶和气凝胶主要是用作涂料消光剂、增稠剂、塑料开膜剂等。

受益于轮胎制造、硅橡胶行业、涂料行业、新能源等领域需求的增长,预计未来我国沉淀二氧化硅(二氧化硅)的年均增长率在10%左右。 2015年,亚洲将成为高分散二氧化硅的大市场,其需求增速将远高于全球9%的平均增速,达到15%以上。中国占亚洲市场的40%,将成为全球最大的单一市场。

制备二氧化硅的传统方法有哪些?

制备白炭黑的传统方法是以硅酸钠、四氯化硅和原硅酸乙酯为硅源。除硅酸钠外,其他成本都非常高。新方法采用廉价的非金属矿石作为硅源,大大降低了二氧化硅的生产成本。

传统方法

(1)气相法

主要是化学气相沉积(CAV)法,又称热解法、干法或燃烧法。原料一般为四氯化硅、氧气(或空气)和氢气,在高温下反应。反应式为:

SiCl4+ 2H2+ O2—>SiO2+4HCl

空气和氢气分别经加压、分离、冷却、脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉。四氯化硅原料送入精馏塔精馏后,在蒸发器中加热蒸发,以干燥过滤后的空气为载体送入合成水解炉。四氯化硅在高温(火焰温度1000~1800℃)气化后,在1800℃左右的高温下用一定量的氢气和氧气(或空气)进行气相水解;此时产生的气相二氧化硅颗粒很细,与气体形成气溶胶,不易捕集,所以先在聚集器中聚集成较大的颗粒,再由旋风分离器收集,然后送入脱酸炉,将气相二氧化硅用含氮空气吹扫至PH值为4~6即为成品。​​​​

(2) 沉淀法

沉淀法又称水玻璃酸化法,是利用水玻璃溶液与酸反应,经沉淀、过滤、洗涤、干燥、煅烧得到白炭黑。反应式为:

Na2SiO3 + 2H+ —> 二氧化硅 + 2Na+ + H20

国内生产企业大多采用沉淀法。

二氧化硅按生产方法大致分为沉淀二氧化硅和气相二氧化硅。

二氧化硅是白色粉状X射线无定形硅酸和硅酸盐制品的总称,主要指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅和超细硅胶,还包括粉状合成硅酸铝和硅酸钙等。

二氧化硅按生产方法大致分为沉淀二氧化硅和气相二氧化硅。气相二氧化硅在正常条件下为白色无定形絮状半固体。

透明固体胶体纳米粒子(粒径小于100nm),无毒,具有巨大的比表面积。气相二氧化硅全为纳米二氧化硅,产品纯度可达99%,粒径可达10~20nm,但制备工艺复杂,价格昂贵;沉淀法二氧化硅分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑,前者是指以硫酸、盐酸、CO2和水玻璃为基本原料生产的二氧化硅,后者是指利用超重力技术,溶胶-凝胶法、化学结晶法、二次结晶法 用反胶束微乳法或反胶束微乳法等特殊方法生产的二氧化硅。沉淀二氧化硅主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。气相二氧化硅主要用作硅橡胶、涂料和不饱和树脂增稠剂的补强剂,超细硅胶和气凝胶主要是用作涂料消光剂、增稠剂、塑料开膜剂等。