專(zhuān)利名稱(chēng)：一種氣相法制備納米二氧化硅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二氧化硅，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種制備無(wú)定型納米二氧化硅的方法。
背景技術(shù)：
白炭黑學(xué)名為水合二氧化硅，分子式為Si02 111120，是細(xì)微粉末狀或超細(xì)粒子狀的 二氧化硅，原始粒徑小于0. 0003mm，比重為2. 319 2. 653，熔點(diǎn)為1750°C 。水合二氧化硅 是德國(guó)在20世紀(jì)40年代作為炭黑的代用品開(kāi)發(fā)出來(lái)的，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于橡膠、制鞋、油漆、 造紙、合成樹(shù)脂和油脂等工業(yè)部門(mén)，其中橡膠、制鞋工業(yè)中用量最大。 氣相白炭黑是一種技術(shù)含量很高的精細(xì)化學(xué)品，其價(jià)格是Si(^品種中價(jià)值最高 的。有關(guān)該產(chǎn)品的業(yè)務(wù)遍及世界各地，但其生產(chǎn)卻高度集中，核心技術(shù)主要由Degussa、 Cabot 、Wacker 、 Tokuyama、 OAO等少數(shù)幾家國(guó)外公司控制，生產(chǎn)能力幾乎占據(jù)了全球所有，使 得其它廠(chǎng)家很難進(jìn)入該領(lǐng)域。德國(guó)迪高沙(Degussa)公司和美國(guó)卡伯特(Cabot)公司的氣 相法生產(chǎn)技術(shù)全球領(lǐng)先。他們的生產(chǎn)裝置規(guī)模大，自動(dòng)化程度高，產(chǎn)品成本低，牌號(hào)(尤其 是應(yīng)用于特殊領(lǐng)域的功能性專(zhuān)用產(chǎn)品牌號(hào))多，品質(zhì)好，如表面積分布均勻、含水量低。我 國(guó)的企業(yè)也采用氣相法生產(chǎn)，但在生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)技術(shù)、自動(dòng)化程度及產(chǎn)品牌號(hào)等方面遠(yuǎn)不 及國(guó)外大公司。近幾年，我國(guó)氣相法白炭黑產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展階段，市場(chǎng)需求年均增長(zhǎng)幅度 為31.6%。由于國(guó)內(nèi)產(chǎn)量無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，每年尚需大量進(jìn)口。 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種以低成本的粉煤灰為原料，氣相法制備納米二 氧化硅的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的提供一種氣相法制備納米二氧化硅的方法，其特征在于，采用粉煤灰水 解生成硅膠，經(jīng)干燥得到納米二氧化硅。 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，先將粉煤灰經(jīng)過(guò)15 % 25%的稀硫酸酸浸泡0. 1 3 小時(shí)后，再在環(huán)境溫度為-4t: 25t:的條件下，將粉煤灰與CaF2以質(zhì)量比為1 : 1 3的 比例混合置于容器中，滴加濃H^(V與粉煤灰的重量比為1 : 0. 1 4，攪拌反應(yīng)，把生成的 四氟化硅氣體導(dǎo)入水解裝置中，再向水解裝置加入表面分散劑進(jìn)行水解，最后，將生成的白 色固體過(guò)濾、干燥得無(wú)定型納米Si02 nH20。 在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，先將粉煤灰經(jīng)過(guò)15% 25%的稀硫酸酸浸泡0. 1
3小時(shí)后，再將粉煤灰與濃H2S04按質(zhì)量比1 : 0. 1 3混合，置于容器中，于_4°C 25°C
緩慢加入無(wú)水氫氟酸，將生成的氣體導(dǎo)入一個(gè)水解裝置中，再向水解裝置加入表面分散劑
進(jìn)行水解，最后，將生成的白色固體過(guò)濾、干燥得無(wú)定型納米Si02 nH20。 優(yōu)選的是，所述分散劑與所述粉煤灰的重量比為1 : 0. 1 4，以使生產(chǎn)出粒子分
布均勻、不易團(tuán)聚的產(chǎn)品。 優(yōu)選的是，所述表面分散劑選自乙醇、乙二醇、丙三醇、十二烷基硫酸鈉、檸檬酸中的一種或多種。 更優(yōu)的是，所述表面分散劑為40%的乙醇，水解條件是在10 6(TC條件下，攪拌 2 10小時(shí)。 本發(fā)明有兩條工藝路線(xiàn) 1、先將粉煤灰經(jīng)過(guò)15 % 25%的稀硫酸酸浸泡0. 1 3小時(shí)后，再在環(huán)境溫度 為-4" 25"的條件下，將粉煤灰與0^2以質(zhì)量比為1 : 1 3的比例混合置于容器中， 滴加濃H^(V與粉煤灰的重量比為1 : 0. 1 4，攪拌反應(yīng)，把生成的四氟化硅氣體導(dǎo)入水 解裝置中，再向水解裝置加入表面分散劑進(jìn)行水解，最后，將生成的白色固體過(guò)濾、干燥得 無(wú)定型納米Si02 nH20。 2、先將粉煤灰經(jīng)過(guò)15 % 25%的稀硫酸酸浸泡0. 1 3小時(shí)后，再將粉煤灰與濃
4304按質(zhì)量比1 : 0.1 3混合，置于容器中，于-4t: 25t:緩慢加入無(wú)水氫氟酸，將生
成的氣體導(dǎo)入一個(gè)水解裝置中，再向水解裝置加入表面分散劑進(jìn)行水解，最后，將生成的白 色固體過(guò)濾、干燥得無(wú)定型納米Si02 nH20。 第二種方法較第一種方法易于控制，生產(chǎn)環(huán)境更加符合環(huán)保要求，可降低生產(chǎn)成 本。 本發(fā)明的有益效果為 本發(fā)明利用粉煤灰中的四氟化硅水解生成硅膠，經(jīng)干燥得到納米二氧化硅。其原 料成本低廉，工藝簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)控制。生產(chǎn)的白炭黑為白色無(wú)定形絮狀半透明固體，無(wú)毒， 有很大的比表面積(100 400m7g);產(chǎn)品具有高化學(xué)純度及高分散性能，在空氣中吸收水 后聚集成顆粒，能溶于氫氧化鈉和氫氟酸中，對(duì)其他化學(xué)藥品穩(wěn)定，耐高溫，不燃燒，具有很 高的電絕緣性，很強(qiáng)的穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性、增稠性和觸變性，以及較高的表面活性，在應(yīng)用于橡 膠等其他材料混合時(shí)，顯示出較高的補(bǔ)強(qiáng)效果與優(yōu)異的物理特性，是透明和彩色制品不可 缺少的材料。
具體實(shí)施例方式以下用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。這些實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施方
式的描述，并不對(duì)本發(fā)明的范圍有任何限制。 實(shí)施例一 1、預(yù)處理粉煤灰將粉煤灰置于15% 25%的稀硫酸酸浸泡0. 1 3小時(shí)，備用。
2、將100kg粉煤灰與100kg 300kgCaF2分別投入反應(yīng)釜中，攪拌混合均勻后，向 反應(yīng)釜滴加10kg 400kg濃1^04，在-4°C 25t:條件下攪拌反應(yīng)，把生成的四氟化硅氣 體用管道導(dǎo)入水解裝置中。 3、向水解裝置加入10kg 100kg表面分散劑，進(jìn)行水解，生成的白色固體。
4、將白色固體用400目的板框壓濾機(jī)過(guò)濾，然后干燥，最后制得純白疏松的無(wú)定 型納米Si02 nH20。
實(shí)施例二 1、預(yù)處理粉煤灰將粉煤灰置于15% 25%的稀硫酸酸浸泡0. 1 3小時(shí)，備用。
2、將100kg粉煤灰與100kg 300kg濃H2S04分別投入鐵制的反應(yīng)釜中，于-4t: 25t:下，緩慢加入10 100kg無(wú)水氫氟酸，把生成的四氟化硅氣體用管道導(dǎo)入水解裝置中。
3、向水解裝置加入10kg 100kg表面分散劑，進(jìn)行水解，生成的白色固體。
4、將白色固體用400目的板框壓濾機(jī)過(guò)濾，然后干燥，最后制得純白疏松的無(wú)定 型納米Si02 nH20。 上述兩種方法中，表面分散劑可以為乙醇、乙二醇、丙三醇、十二烷基硫酸鈉和檸 檬酸中的一種或多種，可分別得到拉徑為6 nm， 10 15nm，20 30nm禾P 80 lOOnm的 無(wú)定型納米Si02 nH20。 其中，采用40%的乙醇溶液為表面分散劑，控制溫度在10 6(TC，加熱攪拌2 10小時(shí)，顆粒的粒徑大小可控制為6nm 100nm。
權(quán)利要求
一種氣相法制備納米二氧化硅的方法，其特征在于，采用粉煤灰水解生成硅膠，經(jīng)干燥得到納米二氧化硅。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，先將粉煤灰經(jīng)過(guò)15% 25%的稀硫酸酸浸 泡0. 1 3小時(shí)后，再在環(huán)境溫度為_(kāi)4°C 25t:的條件下，將粉煤灰與CaF2以質(zhì)量比為 1 : 1 3的比例混合置于容器中，滴加濃貼04，與粉煤灰的重量比為1 : 0. 1 4，攪拌 反應(yīng)，把生成的四氟化硅氣體導(dǎo)入水解裝置中，再向水解裝置加入表面分散劑進(jìn)行水解，最 后，將生成的白色固體過(guò)濾、干燥得無(wú)定型納米Si(^ nH20。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，先將粉煤灰經(jīng)過(guò)15% 25%的稀硫酸酸浸 泡O. 1 3小時(shí)后，再將粉煤灰與濃112504按質(zhì)量比1 : 0. 1 3混合，置于容器中，于-4" 25t:緩慢加入無(wú)水氫氟酸，將生成的氣體導(dǎo)入一個(gè)水解裝置中，再向水解裝置加入表面分 散劑進(jìn)行水解，最后，將生成的白色固體過(guò)濾、干燥得無(wú)定型納米Si02 nH20。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述分散劑與所述粉煤灰的重量比為i : o. i 4。
5. 如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述表面分散劑選自乙醇、乙二醇、丙三 醇、十二烷基硫酸鈉、檸檬酸中的一種或多種。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述表面分散劑為40 %的乙醇，水解條件 是在10 6(TC條件下，攪拌2 10小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氣相法制備納米二氧化硅的方法，其特征在于，采用粉煤灰水解生成硅膠，經(jīng)干燥得到納米二氧化硅。本發(fā)明利用粉煤灰中的四氟化硅水解生成硅膠，經(jīng)干燥得到納米二氧化硅。其原料成本低廉，工藝簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)控制，所得二氧化硅為白色無(wú)定形絮狀半透明固體，無(wú)毒，有很大的比表面積(100～400m2/g)，產(chǎn)品具有高化學(xué)純度及高分散性能，具有較高的表面活性。
文檔編號(hào)C01B33/00GK101746763SQ200810203829
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月2日
發(fā)明者徐守啟 申請(qǐng)人:上?？仆跣滦筒牧涎芯恐行?br>