硅橡胶具有较好的耐高低温、隔热、绝缘、防潮、防化学腐蚀、抗污染和生理惰性，在航空、航天、国防工业、机械制造、建筑装饰、生物医学等四十几个部门具有不可替代的作用，是公认的新型先进合成材料。 未经补强的硅橡胶，其强度不超过0.4Mpa，没有使用价值。气相二氧化硅由于其比表面积大，粒径小，结构性高，具有优异的补强性能，硅橡胶经气相二氧化硅补强之后，强度最高提高可达40倍，具有广泛的用途。二氧化硅表面上硅醇基（Si-OH）可以与硅橡胶分子形成物理或化学结合，在二氧化硅表面形成硅橡胶分子吸附层，构成二氧化硅粒子与橡胶分子联成一体的三维网络结构，从而达到补强作用。 2. 胶粘剂、密封剂 在胶粘剂和密封剂中，气相二氧化硅主要作为补强剂和添加剂，起到流变控制、防沉降、防止流挂和补强作用。 二氧化硅的粒径小、表面积大、表面硅醇基（Si－OH）多及其聚集体的立体分支结构，通过氢键或范德华力使得二氧化硅与聚合物分子之间、二氧化硅分子之间产生强力作用，达到补强效果。 气相二氧化硅在胶粘剂和密封剂体系中均匀分散后，可以形成一个二氧化硅聚集体网络，聚集体通过表面的硅醇基（Si－OH）与聚合物分子形成氢键，使体系的流动性受到限制，体系的粘度增加，从而起到增稠的作用，同时，在剪切力的作用下，氢键和二氧化硅网络受到破坏，导致体系粘度下降，即发生触变效应，便于施工，一旦剪切力消除，二氧化硅网络和氢键又重新形成。从而有效防止产品储存期间的沉降和使用过程中的流挂。 3. 涂料、油漆和油墨 气相二氧化硅广泛应用与油漆、油墨及涂料领域，主要作为流变助剂、防沉剂、助分散剂使用。在液态体系中，气相二氧化硅主要作为流变控制剂使用，它们在基质中分散形成一个二氧化硅网络，在储存过程中可以有效防止颜料的沉降分层现象。在施工过程中，由于涂层边缘的溶剂挥发较快，导致表面张力不均匀，容易使涂料向边缘移动，二氧化硅网络能够有效地阻止涂料的移动而形成厚边，同时二氧化硅网络还可以防止涂料在固化过程中的流挂现象，使涂层均匀，这对于一些厚浆型涂料来讲至关重要。气相二氧化硅还可提高涂料的耐侯性、抗划伤性，提高涂层与基材之间的结合强度以及涂层的硬度。 在粉末体系中，气相二氧化硅可以作为分散剂使用。由于气相二氧化硅的小粒径和高表面能，它们可以吸附在涂料粒子的表面，在表面形成一个表层，有利于提高涂料的流动性和喷涂性能。气相二氧化硅可以吸附涂料表面的水分，可防止涂料的结块。 在高性能无内部损耗的涂料中，如海洋涂料、工业修补漆等方面，气相二氧化硅可用作消光剂和触变剂。在环保的高固含量油漆中，气相二氧化硅还可作为触变剂和分散剂。在工业（印刷）油墨中，气相二氧化硅可以控制产品的流动性能。在复印或激光打印方面，气相二氧化硅可作为分散剂来控制调节墨粉的流动性能。 4. 橡胶 气相二氧化硅能大幅度提高胶料的物理机械性能、减少胶料滞后、降低轮胎的滚动阻力而又不损失抗湿滑性能。 在橡胶工业中，虽然炭黑是最有效的补强剂，然而其最大的缺点是不能用来制备彩色制品。气相二氧化硅的补强效果完全可以达到或超过炭黑的水平。在高档彩色橡胶制品中，气相二氧化硅是最好的补强剂。 在轮胎工业中，胎面胶中添加气相二氧化硅可以提高胎面抗切割、抗撕裂性能，减少蹦花掉块。用于帘布胶中，可以大大提高帘布与胶料的粘合性能。气相二氧化硅的小粒子效应还可以使橡胶在添加后提高耐磨性能。
一、纳米二氧化硅 纳米二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之一,因其粒径很小，比表面积大，表面吸附 力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用。纳米二氧化 硅俗称“超微细白炭黑”，广泛用于各行业作为添加剂、催化剂载体，石油化工，脱色剂，消光剂， 橡胶补强剂，塑料充填剂，油墨增稠剂，金属软性磨光剂，绝缘绝热填充剂，高级日用化妆品填料 及喷涂材料、医药、环保等各种领域。 纳米二氧化硅XZ-G01：为相关工业领域的发展提供了新材料基础和技术保证。由于它在 磁性、催化性、光吸收、热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出特异功能，因而得到人们的极大 重视。一、XZ-G01二氧化硅产品的主要技术指标，含量：99.99 % 水分≤0.01 二、XZ-G01二氧化硅用途1、涂料及饱和树脂的增稠剂和触变剂；2、平光剂：家具漆有向亚光方向发展的趋势，列 沦清漆或色漆均可使用超细二氧化硅凝胶产品作为平光剂，另外卷材涂层、PVC、塑料壁纸、雨衣 帐篷等平光剂亦可使用此类产品。3、聚乙烯、聚苯烯、无毒聚氯乙稀薄膜抗阻塞剂/开口剂。三．XZ-G01二氧化硅在高分子工业中的应用它广泛地应用于橡胶、塑料、电子、涂料、陶（搪）瓷、石膏、蓄电池、颜料、胶粘剂、化妆品、玻璃钢、化纤、有机玻璃、环保等诸多领域。 二、气相二氧化硅 气相二氧化硅，分子式:SiO2.白色蓬松粉沫，多孔性，无毒无味无污染，耐高温。同时它具备的化 学惰性以及特殊的触变性能明显改善橡胶制品的抗拉强度，抗撕裂性和耐磨性，橡胶改良后强度提 高数十倍。液体系统、粘合剂、聚合物等的流变性与触变性控制、用作防沉、增稠、防流挂的助剂、HCR与RTV-2K硅酮橡胶的补强、可用来调节自由流动和作为抗结块剂来改善粉末性质等等。 英文名：Silicon Dioxide 国外同类商品名：Airosilk 气相二氧化硅（气相白碳黑）是 极其重要的高科技超微细无机新材料之一,由于其粒径很小，因此比表面积大，表面吸附力强，表 面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用。纳米二氧化硅俗称“超微细白炭黑”，广泛用于各行业作为添加剂、催化剂载体，石油化工，脱色剂，消光剂，橡胶补 强剂，塑料充填剂，油墨增稠剂，金属软性磨光剂，绝缘绝热填充剂，高级日用化妆品填料及喷涂 材料、医药、环保等各种领域。并为相关工业领域的发展提供了新材料基础和技术保证。
CAB-O-SIL?气相二氧化硅M-5 一、产品概述 M-5非处理型气相二氧化硅是CAB-O-SIL?气相二氧化硅系列的通用品种，可应用在涂料油墨中发挥下述重要功能： 液体中：粉体中： 流变控制 防沉淀 自由流动 防止结块 流体化 二、物化指标 比表面积（平方米/克）：200+/-25 堆积密度（克/升）：40 成份分析（%SiO2）：>99.8 X-射线结构分析：非晶体 折射率（折光指数）： 1.46 325目筛筛余（最高%）：0.02 加热损失（%@105℃）：<1.5 燃烧损失（%@1000℃）：<2 中值粒径平均长度粒子：0.2-0.3微米
三、应用及添加量 应用领域M-5功能用量标准(%) 粉末涂料自由流动、防止流垂0.25-1.0 溶剂型涂料防止沉淀0.25-0.5 防止流垂0.25-3.0 把持力0.25-0.75 相框或肿边0.25-0.5 锤印花式涂层花式控制0.3-0.6 多色表面涂层金属薄的定向15-20（相对薄片重量） 富锌打底涂料防止沉淀2.0-2.5 凹印墨触变、增稠0.5-1.0 筛网墨触变、增稠1.0-3.0 产地及包装规格美国，10公斤纸袋装 气相二氧化硅在涂料中的功能和作用 1、流变助剂 流变性是涂料的重要性能,它直接影响到涂料的外观,施工性能及储存稳定性等性能,而不同涂料体系对流变助剂的要求也有差异.对于油性体系而言,大部分流变助剂都是形成氢键而起作用的.表面未处理的气相二氧化硅聚集体含有多个,其中,一是孤立的,未受干扰的自由二是连生的,彼此形成氢键的键合氢键键合在油性体系中,极易形成三维的网状结构,这种结构受机械力影响时会破坏,使粘度下降,涂料恢复良好的流动性;当剪切力消除后,三维结构会自行恢复,粘度上升.在完全非极性液体中,粘度恢复时间只需几分之一秒;在极性液体中,回复
气相二氧化硅新标准正式发布实施 历经一年多的努力，由广州吉必盛科技实业有限公司领衔起草修订的GB/T 20020-2013《气相二氧化硅》新国标于2013年9月发布，2014年1月起正式实施，标志着我国气相二氧化硅从标准的角度引导整个行业步入新起点、新规范。 气相二氧化硅作为一种超细高纯的无机粉体纳米材料，是新材料领域一种常用的高性能添加剂。但在2001年广州吉必盛成功建成500吨/年气相二氧化硅生产线之前，该项技术一直被国外化工巨头垄断，产品全部依赖进口。为了缩短与国外产品的差距，2004年由吉必盛牵头首次制定了GB/T 20020-2005《气相二氧化硅》国家标准，填补了国内空白。随着生产技术水平和分析技术的进步，GB/T 20020-2005《气相二氧化硅》由于技术指标较宽、技术要求较低，已不适应行业生产水平，难以满足客户要求，对原标准进行修订已变得迫在眉睫。 2010年，国家标准化管理委员会作出部署，由中橡集团炭黑工业研究设计院和广州吉必盛科技实业有限公司负责对GB/T 20020-2005《气相二氧化硅》进行修订。吉必盛公司作为国内气相二氧化硅最大的供应商，在技术、生产、质量控制、市场方面均具行业领先优势，在气相二氧化硅领域拥有多项知识产权和核心技术，能准确把握行业科技前沿，为国标修订提供强大的技术支持。因此，全国橡标委炭黑分技术委员会炭黑分技术委员会批准将起草GB/T 20020-2013《气相二氧化硅》的工作组设在广州吉必盛，组长由我公司常务副总经理吴春蕾博士担任，全面主持、统筹修订工作。
工作组邀请气相二氧化硅行业巨头如德国瓦克、日本德山公司和国内有代表性的生产厂家及下游应用企业参与修订工作，标准起草人员先后进行了标准查新和标准行业调研，了解国际国内现行的气相二氧化硅相关标准和历史版本，并与最新版本进行翻译、比对。2011 年3月完成修订初稿，并在全国橡标委炭黑分技术委员会上进行了第一轮讨论，国际和国内行业专家、应用关联企业代表详细讨论了技术指标对生产和应用的影响，征集了国际、国内气相二氧化硅行业生产厂家和应用客户的修订意见，为国标修订进一步明确了方向。 历经四个月的努力，项目组人员对数十家相关联生产单位进行了调研，充分了解了行业的生产和分析技术水平，最后选取了最具代表性的几家厂家产品试验、检测和验证，验证结果充分支持和保障了修订的合理性和适当性。 经过多次修改并充分征集各方意见后，送审稿于2011年12在全国橡标委炭黑分技术委员会审核通过，2012年1月上交国标委审批。该修订采用ISO 3262-20：2000标准并对相关测试方法进行重新起草，相对旧版国家标准，修订后的气相二氧化硅国家标准在技术要求上进行了范围缩减，更加符合当前行业技术水平的要求；对检验、包装、采样等进行了修改和细化，使标准更符合实际生产和应用的要求。 气相二氧化硅新标准的实施将产生了巨大的经济效益和社会效益。本次修订召集了具有国际先进制造水平的代表性跨国企业参与到国家标准修订中来，修订参与的单位代表了国际、国内最广泛的行业水平，修订后的气相二氧化硅国家标准相对于国际标准和现行国家标
化学沉淀法制备纳米二氧化硅 摘要:采用硅酸钠为硅源,氯化铵为沉淀剂制备纳米二氧化硅。研究了硅酸钠的浓度、乙醇与水的体积比以及pH 值对纳米二氧化硅粉末比表面积的影响,并用红外、X射线衍射和透射电镜对二氧化硅粉末进行了表征。研究结 果表明在硅酸钠浓度为0. 4 mol/L,乙醇与水体积比为1B8, pH值为8. 5时可制备出粒径为5~8 nm分散性好的无 定形态纳米二氧化硅。 关键词:沉淀法;纳米SiO2;制备 1 引言 纳米二氧化硅为无定型白色粉末,是一种无毒、无味、无污染的材料,其颗粒尺寸小,比表面积大,是纳米 材料中的重要一员。近年来,随着纳米二氧化硅制备技术的发展及改性研究的深入,纳米二氧化硅在橡胶、 塑料、涂料、功能材料、通讯、电子、生物学以及医学等诸多领域得到了广泛的应用[1, 2]。目前,纳米二氧化硅主要制备方法有以硅烷卤化物为原料的气相法[3];以硅酸钠和无机酸为原料的化 学沉淀法[4];以及以硅酸酯等为原料的溶胶-凝胶法[5-7]和微乳液法[8-10]。在这些方法中,气相法原料昂贵, 设备要求高,生产流程长,能耗大;溶胶-凝胶法原料昂贵,制备时间长;而微乳液法成本高、有机物难以去除 易对环境造成污染。与上述三种方法相比,化学沉淀法具有原料来源广泛、价廉,能耗小,工艺简单,易于工 业化等优点,但同时也存在产品粒径大或分布范围较宽的问题,这是由于产品性状在制备过程中受许多可变 因素的影响。近年来,许多研究通过各种控制手段来改善沉淀法产品的性状,如郑典模[11]、贾东舒[12]、孙道 682 研究快报硅酸盐通报第29卷 兴[13]等对反应条件加以分别制得了平均粒径为76 nm、30~50 nm和20~40 nm的二氧化硅,何清玉[14]引入 了超重力技术制得了小于20 nm的二氧化硅。 本文以硅酸钠为硅源,氯化铵为沉淀剂,加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和乙醇,通过 化学沉淀法合成了粒径小且分布窄的纳米二氧化硅。 在硅酸钠溶液中,简单的偏硅酸离子并不存在,偏硅酸钠的实际结构为Na2(H2SiO4)和Na (H3SiO4),因 此溶液中的负离子H2SiO2-4为和H3SiO-4。二者在溶液中皆可与氢离子结合生成硅酸。氯化铵是一种强酸 弱碱盐,能缓慢地释放出H+,可以有效避免pH变化过大。另外反应在碱性条件下进行,反应所生成的粒子 带负电,可吸引NH+4和溶液中的Na+形成双电层,通过双电层之间库仑排斥作用,平衡离子表面电荷,从而
二氧化硅的工业化生产 1.1 二氧化硅的种类 二氧化硅也称硅质原料，不仅包括天然矿物，也包括各种合成产品，其产品可分为结晶态和无定形态两类。 二氧化硅天然矿物通常包括结晶态二氧化硅矿物石英砂、脉石英、粉石英和无定形硅矿物硅藻土。 合成产品主要是白炭黑（无定形二氧化硅），包括气相白炭黑（气相二氧化硅）、沉淀白炭黑（沉淀二氧化硅）。 石英是二氧化硅天然矿物的主要矿物组分，化学成分为SiO2，玻璃光泽，断口呈油脂光泽。贝壳状断口，莫氏硬度7，密度2.65～2.66 。颜色不一，无色透明的叫水晶，乳白色的叫乳石英。按其结晶习性分，三方晶系的为低温石英，又叫 -石英；六方晶系的为高温石英，又称 -石英。 石英砂是一个矿产品的专门名词，它泛指石英成分占绝对优势的各种砂，诸如海砂、河砂、湖砂等。地质学按成因将它们划分为冲积砂、洪积砂、残积砂等。石英砂的矿物含量变化很大，以石英为主，其次包含各类长石、岩屑、重矿石（石榴子石、电气石、辉石、角闪石、榍石、黄玉、绿帘石、钛铁矿等）以及云母、绿泥石、黏土矿物等。 石英砂岩，是一种固结的砂质岩石，常简称为砂岩，是自然界最常见、最普通的硅质矿物原料之一，其石英和硅质碎屑含量一般在
95%以上，副矿物多为长石、云母和黏土矿物，重矿物含量很少。常见的重矿物有电气石、金红石、磁铁矿等。 石英岩是由石英砂岩或其他硅质岩石经过变质作用而形成的变 质岩。脉石英是与花岗岩有关的岩浆热液矿脉，其矿物组成几乎全部为石英。 粉石英是一种颗粒极细、二氧化硅含量很高的天然石英矿。粉石英这一词过去叫法很多，它既包括天然的粉石英，同时也包括了由硅质矿物原料（石英岩、脉石英）加工而成的石英细粉。 硅砂是以石英为主要成分的砂矿飞总称。以天然颗粒状态从地表或地层中产出的硅砂，以及石英岩、石英砂岩风化后呈粒状产出的砂矿称为“天然硅砂”（或简称“硅砂”）。与此对应，将块状石英岩、石英砂岩粉碎成粒状则称“人造硅砂”。 1.2 二氧化硅的性质 1.2.1 性质 二氧化硅在自然界分布很广，如石英、石英砂等。白色或无色，含铁量较高的是淡黄色。密度2.65～2.66 。熔点1670℃（鳞石英）；1710℃（方石英）。沸点2230℃。不溶于水微溶于酸，微粒时能与熔融和碱类起作用。 二氧化硅的化学式SiO2，式量60.08，也叫硅石，是一种坚硬难溶的固体。它常以石英、鳞石英、方石英三种变体出现。从地面往下16千米几乎65％为二氧化硅的矿石。天然的二氧化硅分为晶态和无
气相二氧化硅的用途 气相二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之一,由于其粒径很小，因此比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用。纳米二氧化硅俗称“超微细白炭黑”，广泛用于各行业作为添加剂、催化剂载体，石油化工，脱色剂，消光剂，橡胶补强剂，塑料充填剂，油墨增稠剂，金属软性磨光剂，绝缘绝热填充剂，高级日用化妆品填料及喷涂材料、医药、环保等各种领域。并为相关工业领域的发展提供了新材料基础和技术保证。由于它在磁性、催化性、光吸收、热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出特异功能，因而得到人们的极大重视。 （一）电子封装材料有机物电致发光器材（OELD）是目前新开发研制的一种新型平面显示器件，具有开启和驱动电压低，且可直流电压驱动，可与规模集成电路相匹配，易实现全彩色化，发光亮度高（>105cd/m2）等优点，但OELD器件使用寿命还不能满足应用要求，其中需要解决的技术难点之一就是器件的封装材料和封装技术。目前，国外（日、美、欧洲等）广泛采用有机硅改性环氧树脂，即通过两者之间的共混、共聚或接枝反应而达到既能降低环氧树脂内应力又能形成分子内增韧，提高耐高温性能，同时也提高有机硅的防水、防油、抗氧性能，但其需要的固化时间较长（几个小时到几天），要加快固化反应，需要在较高温度（60℃至100℃以上）或增大固化剂的使用量，这不但增加成本，而且还难于满足大规模器件生产线对封装材料的要求（时间短、室温封装）。将经表面活性处理后的纳米二氧化硅充分分散在有机硅改性环氧树脂封装胶基质中，可以大幅度地缩短封装材料固化时间（为2.0-2.5h）,且固化温度可降低到室温,使OELD器件密封性能得到显著提高,增加OELD器件的使用寿命。 （二）树脂复合材料树脂基复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，但近年来材料界和国民经济支柱产业对树脂基材料使用性能的要求越来越高，如何合成高性能的树脂基复合材料，已成为当前材料界和企业界的重要课题。纳米二氧化硅的问世，为树脂基复合材料的合成提供了新的机遇，为传统树脂基材料的改性提供了一条新的途径，只要能将纳米二氧化硅颗粒充分、均匀地分
气相二氧化硅产品说明书 气相二氧化硅（俗称气相白碳黑）产品为人工合成物X射线列定形白色流动性粉末，具有各种比表面积和容积严格的粒度分布。本产品是一种白色、松散、无定形、无毒、无味、无嗅，无污染的非金属氧化物。其原生粒径介于7～40rim之间，比表面积一般大于100m2／g。由于其纳米效应，在材料中表现出卓越的补强、增稠、触变、绝缘、消光、防流挂等性质，因而广泛的应用于橡胶、塑料、涂料、胶粘剂、密封胶等高分子工业领域。 一、Tamis产品的主要技术指标 二、用途 涂料及饱和树脂的增稠剂和触变剂 在大型桥梁和船舶底漆使用的原浆涂料中，超细二氧化硅依靠表面羟茎作用形成氢键，在涂刷和喷涂时具有较好的流动性，而候静止依靠表面羟茎的氢键作用，很快失去流动性，防止了原浆涂料的流褂现象，在不饱和树脂的作用，与之相似。 建议使用Tamis-10，Tamis-10PS 平光剂 家具漆有向亚光方向发展的趋势，列沦清漆或色漆均可使用超细二氧化硅凝胶产品作为平光剂，另外卷材涂层、PVC、塑料壁纸、雨衣帐篷等平光剂亦可使用此类产品。 建议使用Tamis-20，Tamis-30
聚乙烯、聚苯烯、无毒聚氯乙稀薄膜抗阻塞剂/开口剂 在拉制薄膜之前的料中加入超细二氧化硅凝胶粒子在薄膜表面形成微小的凹凸层、薄膜之间存在微小的几何空间、防止低分子物质渗透，从而使薄膜极易打开，制备聚乙烯薄膜抗粘母粒，聚苯烯薄膜和无毒聚氯乙稀膜分别使用 建议使用Tamins-10，Tamins-10PS 重氮盐晒图纸予涂料的重要组成成份 国外高质量的重氮盐晒图纸都经过一道予涂，予涂料的组成是聚醋酸乙烯和超细二氧化硅经过予涂的晒图纸图像清晰、明快、具有立体感。 建议使用Tamis-10 四．气相二氧化硅在高分子工业中的应用 1 在橡胶中的应用 未经补强的硅橡胶，其强度一般只有03MPa，几乎不能使用。要达到实际应用的水平，必须对其进行填充改性。在常见的无机粉体填料(碳酸钙、沉淀法二氧化硅等)中，效果最好的是气相二氧化硅。当添加气相二氧化硅之后其强度最高可提高40倍，屈服点模量可提高1O 倍左右，伸长率、蠕变性能也能得到十分显著的改善 l。经气相二氧化硅填充后，材料的内部微观相互作用发生了很大的变化，除存在分子链间弱的范德华力所致大分子链间的 缠结以及因机械力所致的机械缠结外，还存在气相二氧化硅聚集体间氢键的强的相互作用、二氧化硅与聚合物间强的吸附或键联作用、吸附在二氧化硅聚集体表面的聚合物大分于链间的强的相互缠结作用，使得界面粘结得到显著的改善，在硅橡胶内部形成了聚合物大分子链贯穿板碳黑网络的结构，从而赋予了材料优越的综合性能。 气相二氧化硅能大幅度提高胶料的物理机械性能、减少胶料滞后、降低轮胎的滚动阻力而又不损失抗湿滑性能而受到广泛关注，因此在硅橡胶外的其它有机橡胶中的应用也越来越广，其补强效果完全达到了炭黑的水平，且又克服了炭黑的黑色污染，可广泛用于彩色高档橡胶制品。 2 在密封胶和胶粘剂中的应用 在硅酮密封胶和胶粘剂领域，气相二氧化硅可用作增稠剂和触变剂，可以增加粘结强度，保证自由流动，具有防止结块及在固化期间的流挂、塌散、凹陷，保持透明度，补强，抗剪切等作用。气相二氧化硅的增稠以及触变作用机理是当其在密封胶和胶粘剂中分散后，不同颗粒间通过其表面的硅醇基产生氢键作用，形成一个二氧化硅聚集体网络，使体系的流动性受到限制，粘度增加．起到增稠的作用；在受到剪切力的作用下二氧化硅网络受到破坏，导致体系粘度下降．发生触变效应，便于施工。一旦剪切力消除，这种网络结构可重新形成，有效防止了胶料在固化过程中的流挂。 3 在塑料中的应用 利用气相二氧化硅高强度、高流动性和小尺寸效应，可提高塑料制品的致密性、光洁度和耐磨性能。若通过适当的表面改性，则可以达到对塑料同时增强增韧的目的。将气相法白炭黑
广州大学化学化工学院 本科学生综合性、设计性实验报告 实验课程化学工程与工艺专业实验 实验项目传统法制备沉淀二氧化硅及产品性能检测与表征 专业精细化工班级07化工1 学号姓名 指导教师及职称陈姚教授 开课学期2010 至2011 学年第一学期 时间2010 年12 月23 日
传统法制备沉淀二氧化硅产品及产品性能检测与表征 （广州大学化学化工学院） 【摘要】影响沉淀法制备所得的沉淀二氧化硅产品性能的因素有很多，诸如反应温度、pH 、加料速度、原料浓度与质量等。本次实验设计在不同的温度与不同的投料速度来制备沉淀二氧化硅，并通过测定产品的吸油值、微观结构以及红外光谱来鉴定其性能以及判断最佳反应条件。 【关键词】沉淀二氧化硅；沉淀法；传统法；表征分析 【前言】随着沉淀二氧化硅工业的广泛应用和深入发展，各种生产工艺也不断成熟和完善，制备沉淀二氧化硅的方法有很多，从基本原理上划分有气相法和沉淀法。本次实验采用的制备方式为液相法，液相法主要是指沉淀法，传统的沉淀法通常以水玻璃和无机酸为原料，利用中和沉淀反应的方法来制取沉淀二氧化硅粉体。沉淀法制沉淀二氧化硅的生产技术较为简单、设备装置要求相对较低，原料易得，成本低，较适合工业生产，但能耗相对较高，对环境有较高要求，产品活性不高，颗粒大小不易控制，亲和力差，补强性能低，颗粒表面亲水性集团键合严重，会削弱产品的结合力。 [Abstract] Affect the precipitation preparation income silica product performance on a number of factors, such as reaction temperature, pH, feeding speed, raw material concentration and quality, etc. This experiment design in different temperature and different feeding speed to preparation precipitation, and through determination of product sio2 of oil absorption value, microstructure and the infrared spectrum to identify its performance and judge the best reaction conditions. [Key Words] Precipitated silica, Precipitation, The traditional method, Characterization analysis [Introduction]With the wide application of precipitated silica industry and development, various production process also unceasingly maturity and perfection, preparation of precipitated silica many methods, from the basic principle of classified in furious mutually method and precipitation. This experiment used for liquid methods of preparation way, the liquid phase methods mainly refers to the precipitation, the traditional precipitation normally with sodium silicate and inorganic acid as raw materials, using the neutralization reaction method to precipitate producing precipitation silica powder. Precipitation legal precipitation silica production technology is relatively simple, equipment requirements are relatively low, reactants, low cost and suitable for industrial production, but relatively high energy consumption of environment, higher demand, product activity is not high, particle size and not easy to control, affinity is poor, reinforcing performance low, particle surface hydrophilic group bonding serious, will weaken the product of zincification. 一、实验部分 1、实验原理 液相法主要是指沉淀法，传统的沉淀法通常以水玻璃和无机酸为原料，利用中和沉淀反应的方法来制取疏松、细分散的絮状白炭黑粉体。其反应式为： ()()O H m SiO n SO Na O mH SiO H nSiO O Na 2242232221+?+=++?
沉淀白炭黑用途说明 沉淀白炭黑(二氧化硅)用途说明 型号应用范围一般性质 WL-180、橡胶、鞋底、电缆具有特殊的物理化学性质，使之在以橡胶为基体的共混物配方中成为最佳的透明性补强的添加剂，可以大大提高硫化橡胶的拉伸强度和耐磨性，Una-180 减少了橡胶的用量，降低了成本。WL-180具有较强的亲和力，使之在生胶中具有较大的分散能力，白炭黑的粒子与橡胶分子形成的物理性，在 增强硫化橡胶的机械强度和撕力的补强性方面优于炭黑，是橡胶的高补强的填充剂。 Una-180E 饲料作为一种精选特殊饲料原材料，重金属含量符合欧洲饲料工业规定值，无毒无害，并拥有较大的比表面积和更强的吸附能力，能作为各种饲料添加剂的载体和分散剂，在转换各种水和油到固体状态时有良好的表现。 Una-700 纺织染整、消泡剂、润滑油、主要将一般亲水性二氧化硅在适当条件下与硅烷偶联剂反应而成，制得一种表面具有聚硅氧烷( polysiloxane )接枝的固体粉末状二氧化硅， 不饱和聚酯树脂、粉末灭火其疏水接触角可达70至150，不仅具有良好疏水性，同时还有消泡功能。 剂、硅橡胶 Una-100 饲料小颗粒白炭黑，主要用于饲料行业，增加饲料流动性，防止结块，并且颗粒外形能在生产过程中起到一定的防尘作用。 Una-100Gr 浅色、彩色及透明橡胶造粒状白炭黑，具有WL-180白炭黑的所有优点，同时改变了粉状白炭黑使用中造成粉尘污染的影响。具有高的分散性，高的粘结强度，很容
易与橡胶混合。 YH-200 硅橡胶、涂料、造纸、农药更高品质、多孔、超细的二次粒子，亲水性、吸附、稀释等作用，使产品更加稳定。 Una-205 高级透明橡胶制品、涂料、具有高的比表面积和吸油值，能部分替代气相法白炭黑用于硅橡胶制品，使得产品具有很好的拉伸强度和耐磨性，而且制品的通明性好，拉伸 油墨、造纸不返白不变型。另可用于涂料、油墨、饲料、农药、洗衣粉行业。 Una-350 透明橡胶、涂料、油墨更高比表面积和吸油值，同WL-180相比较，在硫化橡胶中具有更高的透明度和物理性能，可部分替代气相法白炭黑。 Una-350B 透明橡胶、饲料添加剂、农此产品具有高的比面积和吸油值，能部分替代气相法白炭黑用于饲料添加剂、农药、洗衣粉行业作载体。另外，专业用于大理石石材中，起填 药、洗衣粉、造纸、石材补缝隙的作用。特别在硅橡胶里使用具有很好的透明度、拉伸强度和耐磨性，拉伸不返白、不变型。 QS-15 胶粘剂…… 此产品比表面积高、细度小，能替代气相法白炭黑用于硅酮胶与胶粘剂行业，用作透明填充补强剂，使产品取得很好的使用效果。 QS-16 涂料、油墨…… 此产品具有高的比面积和吸油值，能部分替代气相法白炭黑用于涂料、油墨制造。在粉末体系中，主要作为分散剂使用;在液态体系中，主要作为流变控制剂使用，并有很好的增稠与防沉作用。 QS-300 环氧树脂体系、聚酰胺、在塑料中添加SiO可提高材料的强度、韧性、耐磨性、防水性和耐老化性，改善材料的加工性能及制品的外观。使PS塑料薄膜易于张口，不2 PMMA、PS 会粘结。
气相二氧化硅分析检测 ——脱酸工艺的比较 气相二氧化硅 气相法原理 主要为化学气相沉积法，又称热解法、干法或燃烧法。其原料一般为四氯化硅、氧气(或空气)和氢气，高温下反应而成。反应式为： SiC14+ 2H2+ 02一Si02+ 4HC1 空气和氢气分别经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉。将四氯化硅原料送至精馏塔精馏后，在蒸发器中加热蒸发，并以干燥、过滤后的空气为载体，送至合成水解炉。四氯化硅在高温下气化(火焰温度范围1000～1800℃)后，与一定量的氢和氧(或空气)在1800℃左右的高温下进行气相水解；此时生成的气相二氧化硅颗粒极细，与气体形成气溶胶，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成较大颗粒，然后经旋风分离器收集，再送入脱酸炉，用含氮空气吹洗气相二氧化硅，至PH值为4～6即为成品。 技术要求
脱酸的目的 气相法白炭黑是在1000～1800℃的氢氧火焰中高温水解SiCl4所得的轻而松软的白色粉末。与传统沉淀法制备的白炭黑相比,气相法白炭黑具有极大的比表面积、高化学纯度、高分散、粒径小等特点。并且气相法生产白炭黑的利润很大,价格是沉淀法白炭黑的10～30倍。但是,生产过程中氢氧燃烧产生的水蒸气及卤化物水解产生的HCl气体极易被比表面积大的白炭黑吸附,使产品呈酸性,在作填料时会降低其交联、增强效应,促进氧化物分解,所以必须经脱酸处理。目前中国在这方面的研究工作主要集中在脱酸工艺上,且国外相关文献报道很少。气相法白炭黑脱酸是整个气相法白炭黑生产过程中十分重要的环节之一,直接关系到产品最后的品质及表面性能。在脱酸的过程中，由于气相法白炭黑初级粒子粒径小,比表面积大,表面能大,处于能量不稳定状态,所以粒子很容易变大、凝并、二次团聚,影响纳米粒子的特性。 脱酸的方法 目前，气相法白炭黑脱酸方法有:热空气加醇法；热空气加氨法；干热空气脱酸法；湿热空气脱酸法；减压振动流化脱酸法等。这几种方法都能达到脱酸效果,但前两种方法会引入其他的杂质；热空气脱酸法的脱酸效果不稳定；湿热空
气相法二氧化硅的性质及其在化妆品中的应用 气相二氧化硅的性质 气相法二氧化硅是由卤硅烷在氢氧焰中高温水解而得到的一种极其微细的纳米级无定形气相法二氧化硅，粒径小、粒度分布均匀、比表面积大．因此具有很高的表面活性。气相法二氧化硅可分为亲水性和疏水性两类。亲水性气相法二氧化硅表面的硅烷醇基团(SiOH)密度约为2OH/nm2，可以被水润湿并在水中均匀分散。疏水性气相二氧化硅表面的部分SiOH被SiO(CH3)3取代，因此硅烷醇基团(SiOH)密度有所降低，约为10H/nm2，不能在水中分散。无论是亲水性还是疏水性的气相法二氧化硅，其表面均有硅烷醇基团存在，因此可形成一个个活性中心。当把气相法二氧化硅加到液体体系中，邻近颗粒上的硅羟基之间形成氢键，并进一步发展成为三维网络结构，限制液体粒子的活动性，从而提高液体的粘度及稳定性。与此相反，当给上述稳定体系施加一定的剪切力，已经形成网络结构的氢键又被破坏，液体粒子的活动性增大，体系粘度降低。因此，在配方中加入气相法二氧化硅不但能够有效增稠、提高产品稳定性，而且可以改善产品的触变性能和使用时的肤感。 作为世界上最早的硅类化妆品原料气相二氧化硅，人类1942年就开始生产气相法二氧化硅，气相法二氧化硅产品性能优越，应用极其广泛。 在彩妆品中的应用 指甲油：增加粘度、提高悬浮稳定性和整体稳定性、保证色素分布均匀。（建议添加量0.25%-4.0%之间）唇膏：增加粘度、提高整体稳定性、色素分布均匀、提高耐温性、防脱色。（建议添加量0.25%-4.0%之间、如粉底或润唇膏中可使用高达10%）彩妆和眼部护理：包括密粉、粉底、胭脂、眼影、眉线和眼线等。气相二氧化硅是高效的抗结块剂和自由流动剂、能提高贮存稳定性和粉状产品分散性。 在护肤品中的应用 在油膏、凝胶、乳霜类产品中加入亲水性气相法二氧化硅可以显著增稠、增加产品的稳定性和触变性，涂抹时非常顺畅，没有涩感。在W/O乳液型产品中．可以用疏水性气相法二氧化硅来增加产品粘度、降低油腻感、提高产品的清爽性。 在防晒品中的应用 目前防晒产品主要使用物理防晒剂和化学防晒剂达到防晒目的，如纳米级二氧化钛P25、氧化锌等物理防晒剂和甲氧基肉桂酸异辛酯等化学防晒剂。化学防晒剂的优点是可以溶解在油相中，制成的产品质地细腻、肤感轻透；缺点是在紫外线的作用下会慢慢分解，防晒效果变差。因此为了保证产品使用时具有足够高的SPF值，势必在配方中增加化学防晒剂的用量。化学防晒剂本身极容易渗入皮肤，降解后的小分子更容易被皮肤吸收，因此大剂量的化学防晒剂会增加产品的刺激性，容易引起皮肤过敏。而物理防晒剂最大的优点是本身惰性、不会光降解，也不存在皮肤吸收的问题，这也是大家认为物理防晒剂比化学防晒剂安全的理由。但是其缺点也非常明显：防晒颗粒容易团聚、沉积，使用时肤感和手感不好，特别是高SPF的产品，在皮肤上均匀铺展是个大问题。 如果在配方中加入少量的气相法二氧化硅。产品即可轻松解决这一问题。加入的气相二氧化硅可以在纳米级二氧化和氧化锌的颗粒表面形成保护层，填补其不均匀的表面，减弱颗粒之间的吸引力，降低团聚的可能性，使体系更均匀、更稳定；同时额外获得的触变性能可以帮助产品在皮肤表面均匀铺展，改善涂抹时的肤感和手感，全面提高产品性能。 一直以来，气相法二氧化硅始终是个人护理品领域不为人们所熟知的一种原料。由
气相二氧化硅在涂料中的作用 1，流变助剂 流变性是涂料的重要性能,它直接影响到涂料的外观,施工性能及储存稳定性等性能,而不同涂料体系对流变助剂的要求也有差异.对于油性体系而言,大部分流变助剂都是形成氢键而起作用的.表面未处理的气相二氧化硅聚集体含有多个 ,其中,一是孤立的,未受干扰的自由二是连生的,彼此形成氢键的键合氢键键合在油性体系中,极易形成三维的网状结构,这种结构受机械力影响时会破坏,使粘度下降,涂料恢复良好的流动性;当剪切力消除后,三维结构会自行恢复,粘度上升.在完全非极性液体中,粘度恢复时间只需几分之一秒;在极性液体中,回复时间较长,这取决于气相二氧化硅的浓度及其分散程度,这一特性赋予油性涂料非常好的储存和施工性能,特别是厚浆形涂料,既能保证涂料在一定的施工剪切力下有良好的流动性,又能保证涂膜的一次施工厚度,通常,在施工过程中,由于涂层边缘的溶剂挥发较快,导致表面张力不均匀,容易使涂料向边缘移动,而二氧化硅网络能够有效的阻止涂料的移动而形成厚边,同时还防止涂料在固化过程中的流挂现象,使涂层均匀.同时,气相二氧化硅由于能形成氢键而提高体系中的中低剪切粘度,从而起到增稠作用.因此,气相二氧化硅在油性体系中的应用非常广泛. 2，防沉剂 气相二氧化硅是一种理想的防沉剂,对于防止涂料体系中颜料的沉淀非常有效,特别是对于色浆的体系,适当的添加量将大大提高色浆的
稳定性,而且能够减少润湿分散剂的量,以提高色浆的适用性,并减少色浆对涂料体系的影响,气相二氧化硅的防沉作用对涂料存放非常有利,特别是某些颜料,如金属粉和薄片,都极易沉淀且不能完全悬浮,使用气相二氧化硅可保证其分散不沉淀.以配方总量计,二氧化硅用量在0.4%-0.8%的范围内,但特殊情况下,比如富锌漆,需增加到2%. 3，助剂分散 在粉末涂料体系中,由于气相二氧化硅的小粒径和高表面能,它们可以吸附在涂料粉体的表面,并在粉体表面形成一个表层,提高粉料得分散性,故可作为分散剂使用.在同一涂料系统中,加入气相二氧化硅可明显缩短分散时间,提高生产效率.单值得注意的是,先将气相二氧化硅分散完全效果更好,其添加量不宜太多,一般不超过1%.因为添加量过多会导致体系触变性能较强,导致分散时边缘分散剪切力不够,而呈冻状,影响分散效率,特殊情况如富锌漆需要添加2%时可以同时搭配其他流变主机助剂一起使用,并利用醇类溶剂调整气相二氧化硅的流变性能. 4，消光剂 气相二氧化硅折光指数1.46,与成膜树脂的折光指数接近,对漆膜颜色没有影响.成膜过程中其迁移到漆膜表面,能使表面产生预期粗糙度,明显的降低表面光泽,是一种良好的消光剂,使用气相二氧化硅是要注意与漆膜厚度的匹配.在厚膜漆里,采用颗粒非常细的气相二氧化硅,涂膜表面不能产生适当的粗糙度;反之,如在薄膜漆里采用颗粒粗大的气相二氧化硅,虽然其消光效果非常好,但是漆膜表面的粗糙
气相二氧化硅在各个领域的运用 气相二氧化硅在各行业的应用气相法二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之一,由于其粒径很小，因此比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用。纳米二氧化硅俗称"超微细白炭黑"，广泛用于各行业作为添加剂、催化剂载体，石油化工，脱色剂，消光剂，橡胶补强剂，塑料充填剂，油墨增稠剂，金属软性磨光剂，绝缘绝热填充剂，高级日用化妆品填料及喷涂材料、医药、环保等各种领域。并为相关工业领域的发展提供了新材料基础和技术保证。由于它在磁性、催化性、光吸收、热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出特异功能，因而得到人们的极大重视。一、电子封装材料有机物电致发光器材(OELD)是目前新开发研制的一种新型平面显示器件，具有开启和驱动电压低，且可直流电压驱动，可与规模集成电路相匹配，易实现全彩色化，发光亮度高(105cd/m2)等优点，但OELD器件使用寿命还不能满足应用要求，其中需要解决的技术难点之一就是器件的封装材料和封装技术。目前，国外(日、美、欧洲等)广泛采用有机硅改性环氧树脂，即通过两者之间的共混、共聚或接枝反应而达到既能降低环氧树脂内应力又能形成分子内增韧，提高耐高温性能，同时也提高有机硅的防水、防油、抗氧性能，但其需要的固化时间较长(几个小时到几天)，要加快固化反应，需要在较高温度(60?至100?以上)或增大固化剂的使用量，这不但增加成本，而且还难于满足大规模器件生产线对封装材料的要求(时间短、室温封装)。将经表面活性处理后的纳米二氧化硅充分分散在有机硅改性环氧树脂封装胶基质中，可以大幅度地缩短封装材料固化时间(为2.0-2.5h),且固化温度可降低到室温,使OELD器件密封性能得到显著提高,增加OELD器件的使用寿命。二、树脂复合材料树脂基复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等特
工业用水'>工业用水中的硅化合物会对生产过程产生不同程度的危害。工业锅炉补给水、地热水和冷却水的硅化合物易于形成硅垢，且形成的硅垢致密坚硬，难于用普通的方法清洗，严重影响设备的传热效率以及安全运行；电子工业用水'>工业用水中，二氧化硅会对在单晶硅表面生产半导体造成极大危害，降低电子管及固体电路的质量［1］；在造纸工业用水'>工业用水中，二氧化硅含量过高，将使纸质变脆；在人造丝工业用水'>工业用水中，硅酸含量过高将影响纤维强度和粘胶的粘度；在湿法冶金用水中，硅酸含量超过一定范围将出现乳化而影响生产。为此在不同的给水处理系统中，均需充分考虑硅的脱除。 1 混凝脱硅 混凝脱硅是利用某些金属的氧化物或氢氧化物对硅的吸附或凝聚来达到脱硅目的的一种物理化学方法。这是一种非深度脱硅方法，一般的混凝过滤可去除60%的胶体硅，混凝澄清过滤可去除90%的胶体硅［2］。 1.1 镁剂脱硅 在实际的水处理过程中，常将镁剂和石灰一起使用以保证脱硅效果。 镁剂脱硅的效果决定于［3］： ①pH值：镁剂脱硅的最佳pH值为10.1～10.3。为保证pH值，有必要在处理系统中加入石灰。石灰不仅有调节pH的功能，而且还可以除去部分二氧化硅、暂时硬度和二氧化碳等。 ②混凝剂的用量：采用镁剂脱硅时，通常都加混凝剂。适当的混凝剂可以改善氧化镁沉渣的性质，提高除硅效果。一般所用的混凝剂为铁盐，其添加量为0.2～0.35mmol/L。 ③水温：提高水温可以加速除硅过程，并使除硅效果提高。40℃时出水中残留硅可达1mg/L以下。 ④水在澄清器中的停留时间：水温为30℃时，实际停留时间应＞1h，40℃时约为1h，120℃时为20～30min。 ⑤原水水质：原水的硬度大时对镁剂脱硅的效果有利。原水中硅化合物含量对镁剂比耗(mgMgO/mgSiO2-3)有影响。镁剂比耗随原水硅化合物含量的增加而减少，随水中胶体硅所占比例的增加而增加，一般在5～20范围内。 1.2 铝盐脱硅 决定铝盐脱除溶解硅效果的主要条件有［4］： ①温度：铝盐除硅的最适宜温度为20℃。 ②接触时间：在铝盐与含硅水接触30min后，大多数的硅可被吸附脱除。 ③pH值：最适宜的pH值范围为8～9。 ④铝盐的结晶状态和物理性质：铝盐沉淀物假如在溶液之外生成，尤其是经过干燥后，其脱硅效果将大为减弱，而铝盐的结晶状态对二氧化硅脱除效果的影响为：AlO(OH)＞Al2O3.3H2O＞Al(OH)3。