認(rèn) 證：工商信息已核實(shí)
訪問(wèn)量：50327
上海盈承新材料有限公司 2021-12-15 點(diǎn)擊7092次
制備納米二氧化硅有哪幾種方法
目前國(guó)內(nèi)外制備納米二氧化硅的方法主要有物理法和化學(xué)法兩種。物理法一般采用高能球磨機(jī)或超聲波氣流磨機(jī)，將SiO2聚集體分多級(jí)粉碎，得到最終產(chǎn)品。產(chǎn)品粒徑一般為1-5μm。采用物理方法制備納米SiO2的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品粒徑容易控制。但該工藝一般需要大量動(dòng)力，能耗大，制備效率低，且易混入雜質(zhì)，影響產(chǎn)品性能。此外，物理法制備的納米SiO2還存在顆粒球化差、粒徑分布范圍寬、分布不均等缺點(diǎn)。
與物理方法相比，化學(xué)方法可以生產(chǎn)出粒徑分布均勻的純納米SiO2。目前化學(xué)方法主要有氣相法、沉淀法、溶膠-凝膠法、離子交換法和微乳液法。但就工業(yè)生產(chǎn)而言，主要的制備方法有以四氯化硅為原料的氣相法、以硅酸鈉和無(wú)機(jī)酸為原料的沉淀法、以硅酸鹽為原料的溶膠-凝膠法、微乳液法等。方法。
一：氣相法
氣相法是目前發(fā)達(dá)國(guó)家工業(yè)化生產(chǎn)納米SiO2的主要方法，該方法生產(chǎn)的納米SiO2已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。氣相法的生產(chǎn)原理是直接利用氣體或通過(guò)各種方式使反應(yīng)物變?yōu)闅怏w，使其在氣態(tài)下發(fā)生物理和化學(xué)變化，然后在冷卻過(guò)程中凝聚生長(zhǎng)形成納米顆粒。
具體工藝為：以有機(jī)鹵化硅烷為原料，在氫氧火焰中高溫（通常高達(dá)1200~1600℃）水解，生成顆粒極細(xì)的煙狀SiO2。煙霧狀的 SiO2 被集成在凝聚器中。大顆粒再經(jīng)旋風(fēng)分離器收集到脫酸爐中進(jìn)行脫酸處理，即可得到成品納米SiO2。這種方法得到的納米SiO2粒徑一般在7～40nm之間，所得產(chǎn)品純度高，分散性好，粒徑小，但設(shè)備要求高，工藝復(fù)雜，能耗大，高生產(chǎn)成本。
二：沉淀法
沉淀法納米SiO2是通過(guò)硅酸鹽的酸化反應(yīng)過(guò)程得到的。該方法制備工藝簡(jiǎn)單，能耗低，原料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉。但產(chǎn)品粒度受酸化劑種類、濃度、攪拌速度等因素影響。此外，制備的產(chǎn)品形貌難以控制，孔徑分布較寬，容易形成團(tuán)聚顆粒。質(zhì)量不如氣相法和溶膠-凝膠法的產(chǎn)品。它通常不能表現(xiàn)出納米材料的特性，經(jīng)常作為普通產(chǎn)品使用。填料用于增強(qiáng)和增韌聚合物。
沉淀法制備的SiO2不僅吸水率較大，而且其耐熱性和電學(xué)性能也較氣相法弱，擠出時(shí)易伴有發(fā)泡，使熱風(fēng)困難。發(fā)生硫化，補(bǔ)強(qiáng)效果比氣相法差。
沉淀法制備納米SiO2的實(shí)際反應(yīng)機(jī)理較為復(fù)雜，可通過(guò)簡(jiǎn)單的工藝轉(zhuǎn)化為硅酸聚合和溶膠凝膠形成SiO2顆粒。目前，沉淀法制備納米二氧化硅的技術(shù)包括以下幾類：
(1)制備在有機(jī)溶劑中具有高分散性的納米二氧化硅；
(2)酸化劑與硅酸鹽水溶液反應(yīng)，沉淀物經(jīng)分離干燥制備納米二氧化硅；
(3)堿金屬硅酸鹽與無(wú)機(jī)酸混合形成納米二氧化硅水溶膠轉(zhuǎn)化為凝膠顆粒，經(jīng)干燥、熱水洗滌、再次干燥、煅燒得到納米二氧化硅；
(4)水玻璃碳化制備納米二氧化硅；
(5)噴霧造粒法制備邊緣光滑的非球形納米二氧化硅。
采用沉淀法制備的高性能納米二氧化硅對(duì)硅橡膠進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)性能相當(dāng)于氣相納米二氧化硅。顆粒物性均衡，可在低剪切條件下與硅橡膠混合，獲得補(bǔ)給。結(jié)構(gòu)牢固，通過(guò)確定合適的配方，配合料可以在一定的硬度水平下獲得最佳的機(jī)械性能。
三：溶膠-凝膠法
溶膠-凝膠法（Sol-Gel）以化學(xué)活性的硅化合物（如硅酸鹽、硅酸鹽）為前驅(qū)體，將這些原料在液相中混合均勻，然后加酸誘發(fā)硅酸鹽。所得原硅酸的水解發(fā)生在脫水和縮合反應(yīng)之間，在溶液中形成透明、均勻、穩(wěn)定的溶膠體系。溶膠老化后，膠體粒子緩慢聚合，形成凝膠的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；當(dāng)凝膠網(wǎng)絡(luò)處于中間時(shí)，當(dāng)充滿失去流動(dòng)性的溶劑時(shí)，就會(huì)形成凝膠。凝膠干燥、燒結(jié)、固化后即可制備納米SiO2
這種方法制備的SiO2最終粒徑受水和催化劑（酸或堿）濃度、硅酸鹽種類、不同醇類和不同溫度的影響。通過(guò)調(diào)整這些因素，可以獲得各種結(jié)構(gòu)的納米SiO2。 Sol-Gel技術(shù)制備的SiO2形貌好、純度高、比表面積大，在溶液中容易獲得良好的分散性和懸浮性。但與沉淀法相比，溶膠-凝膠法所用原料價(jià)格昂貴，