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二氧化硅的种类你知道多少?

日期:2021/06/22 类型:行业新闻

  近年来,随着纳米技术的发展,人们已经成功制备出多种纳米粉体,如纳米SiO2、纳米TiO2、纳米CaCO3等等。其中,纳米SiO2是目前应用最广泛的无机纳米材料之一,由于其无毒、无味、无污染,且有高强度、高刚度、具有紫外吸收等特点,纳米SiO2作为添加材料已被广泛应用于聚合物类材料中,如涂料、胶黏剂、橡胶、塑料等领域,纳米二氧化硅应用于聚合物中,可显著改善聚合物的力学性能、耐磨性、弹性、耐水性、光稳定性等。广阔的商业前景和经济价值使得纳米SiO2的制备、改性成为科学研究的热点。


二氧化硅


  目前,国内外制备纳米SiO2的方法主要有物理法和化学法两种。物理法一般是利用高能球磨机或者超声气流粉碎机对SiO2聚集体进行多级粉碎,最终获得产品,其产品粒径一般为1-5μm。用物理法制备纳米SiO2的优点是生产工艺简单、产品粒度容易控制,但该工艺一般需要很大动力,故能耗较大、制备效率低,而且易混入杂质,影响产品的性能。此外,用物理法制备的纳米SiO2还存在颗粒球形化差、粒度分布范围宽、分布不均匀等缺点。


  与物理法相比,使用化学法可制得纯净且粒径分布均匀的纳米SiO2。目前,化学法主要包括气相法、沉淀法、溶胶-凝胶法、离子体交换法和微乳液法等。但就工业生产而言,主要制备方法包括以四氯化硅等为原料的气相法、以硅酸钠和无机酸为原料的沉淀法、以硅酸酯为原料的溶胶-凝胶法及微乳液法。


  气相法


  气相法是目前发达国家用于工业化生产纳米SiO2的主要方法,利用该方法生产出的纳米SiO2已被广泛应用于各个领域。气相法的生产原理是直接利用气体或通过各种手段将反应物变成气体,使之在气态下发生物理变化和化学变化,而后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒。


  沉淀法


  沉淀法纳米SiO2是硅酸盐通过酸化反应过程获得的,该方法制备工艺简单,能耗低,原料来源广泛、价廉,但产品粒径受酸化剂种类、浓度以及搅拌速度等因素的影响,且制得的产品形貌难控制,孔径分布较宽,易形成聚集体颗粒,质量不如气相法和溶胶-凝胶法的产品好,通常无法表现出纳米材料应有的特性,而常作为普通填料用于聚合物增强增韧。


  溶胶-凝胶法


  溶胶-凝胶法(Sol-Gel)是用化学活性高的硅的化合物(比如硅酸酯、硅酸盐)作前驱体,在液相下将这些原料混合均匀,然后加入酸,诱发硅酸根的水解;生成的原硅酸之间发生脱水缩合反应,在溶液中形成透明均一稳定的溶胶体系,溶胶陈化后胶粒之间缓慢聚合,形成三维网络结构的凝胶;当凝胶网络中间充满失去流动性的溶剂,便形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化即可制备出纳米SiO2。

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