中國粉體網(wǎng)訊
1,、認識氣相二氧化硅
氣相二氧化硅（氣相法白炭黑）,，是由鹵硅烷在氫氧火焰中高溫水解得到的一種無定形粉末，是一種高純,、無色,、無味的無機粉體材料。
氣相二氧化硅具有原生粒徑小,、純度高（大于99.8%）,、比表面積高（通常介于100～400m2/g）、絕緣系數(shù)和絕熱系數(shù)低,，以及表面具有高活性羥基等特點,，被廣泛應用到硅橡膠、涂料油墨,、不飽和聚酯,、環(huán)氧樹脂、阻燃塑料,、隔熱板,、機械拋光等領(lǐng)域，起到補強,、增稠,、觸變、阻燃,、隔熱等作用,。此外，氣相法二氧化硅還有其它諸多應用，如應用于電解質(zhì)中以改善動力鉛酸蓄電池的性能,、將介孔二氧化硅納米顆粒應用于光學診療中等,。
氣相法二氧化硅的結(jié)構(gòu)模型
2、產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景
氣相二氧化硅是由德國Degussa（Evonik前身）公司的HarryKloepfer于1942年率先合成,。國外氣相二氧化硅產(chǎn)業(yè)在20世紀90年代就已經(jīng)得到充分的發(fā)展壯大,，形成了德國Degussa、德國wacker和美國Cabot為主體的跨國氣相二氧化硅產(chǎn)業(yè),。我國于1964年在沈陽化工首先試驗成功,，并于1966年投入大生產(chǎn)。此后30多年我國氣相二氧化硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展極其緩慢,，到2001年也僅有沈陽化工和上海氯堿兩家企業(yè)生產(chǎn),。2002年，廣州吉必時公司（現(xiàn)為廣州吉必盛）成為我國第三家可以規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)氣相二氧化硅的企業(yè),，從此,，我國氣相二氧化硅產(chǎn)業(yè)真正步入發(fā)展的快車道。經(jīng)過20年的發(fā)展,，我國氣相二氧化硅產(chǎn)業(yè)已經(jīng)頗具規(guī)模,，具備了國際競爭力。
3,、氣相二氧化硅制備技術(shù)
氣相法二氧化硅主要應用化學氣相沉積法生產(chǎn),，通常稱其熱解法。該技術(shù)有兩個步驟：1）進入合成水解爐之前,，原料中的氫氣和氧氣必須進行加壓,，然后再經(jīng)過分離、冷卻,、脫水,、硅膠干燥、除塵和過濾等一系列操作,。2）四氯化硅通過蒸餾塔進行蒸餾,，并在蒸發(fā)器中進行加熱和蒸發(fā)等操作。干燥和過濾后的空氣被用作載體,。高溫氣化后，原料在高溫下進行反應,。高溫反應生成的白炭黑十分細小,，收集不方便。由于生成了氣溶膠,，因此要借助其他附加操作使其形成較大的顆粒,，以利于收集。顆粒最后進入脫酸爐中,，經(jīng)過洗滌后得到二氧化硅,。
SiCl4+2H2+O2→SiO2+4HCl
目前,，國外氣相二氧化硅生產(chǎn)企業(yè)普遍采用單線近萬噸級產(chǎn)能技術(shù)，而我國技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)單線產(chǎn)能已經(jīng)接近了國外水平,。同時,，在產(chǎn)品質(zhì)量上，親水氣相二氧化硅通用牌號產(chǎn)品與國外產(chǎn)品質(zhì)量也基本接近,，但是在高牌號和高分散產(chǎn)品上還與國外有一定差距,。
4、氣相二氧化硅表面改性
常見的二氧化硅表面改性方法包括化學方法,、物理方法和生物方法等,。化學方法主要通過改變二氧化硅表面的化學官能團,、改變表面電荷等手段實現(xiàn)表面改性,。物理方法包括等離子體處理、光化學處理,、溶液化學氧化等,，可以通過改變表面形態(tài)、結(jié)構(gòu),、粒徑等手段實現(xiàn)表面改性,。生物方法則是利用生物分子對白炭黑表面進行修飾，實現(xiàn)表面改性,。其中,，化學方法是最常用的方法之一，包括偶聯(lián)劑改性,、表面接枝改性,、醇、酸改性,、離子液改性及聚合物包覆改性等,。
表面化學改性法中偶聯(lián)劑改性可以減弱二氧化硅之間的團聚作用，具有改性效果好,、反應可控性高等優(yōu)點,。目前硅烷偶聯(lián)劑、硅氧烷偶聯(lián)劑和硅氮烷偶聯(lián)劑等偶聯(lián)劑應用較為廣泛,，其中硅烷偶聯(lián)劑是二氧化硅改性中較為常用的改性劑之一,。
表面改性的疏水氣相二氧化硅是氣相二氧化硅領(lǐng)域的高附加值產(chǎn)品，進入20世紀,，我國逐漸通過自我技術(shù)創(chuàng)新突破了國外技術(shù)封鎖,，建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的疏水生產(chǎn)線，特別是2015年之后，我國氣相二氧化硅表面疏水改性技術(shù)取得了快速的進步,，其產(chǎn)品種類逐漸豐富,，目前可以生產(chǎn)十余種疏水產(chǎn)品，極大帶動了下游新材料領(lǐng)域的快速增長,。雖然我國在表面疏水改性氣相二氧化硅領(lǐng)域取得了一定的進步,，但是不論產(chǎn)能規(guī)模還是產(chǎn)品質(zhì)量仍然與國外有不小的差距，需要進一步迎頭趕上,。
2024年10月30日在上�,？鐕少彆怪行模杀本┓垠w技術(shù)協(xié)會與柏德英思展覽(上海)有限公司聯(lián)合主辦“2024粉體分散,、改性,、包覆技術(shù)研討會”。屆時廣州匯富研究院有限公司正高級工程師段先健作《氣相二氧化硅的表面改性技術(shù)及其應用》報告,，為參會嘉賓講解氣相二氧化硅的制備方法及特性,、表面改性技術(shù)、標準進展及應用等一系列內(nèi)容,。
專家介紹
段先健,，廣州匯富研究院有限公司副總經(jīng)理，工學博士,，正高級工程師,。長期從事氣相法納米粉體制備、表面改性及應用研究,，在超細粉體的制備及應用方面申請國家發(fā)明專利30余項,，申請國際專利3項，獲得國家專利優(yōu)秀獎2項,。參與多項國際,、國家及團體標準的制修訂工作；參與10余項國家,、省,、市科技項目的研究，榮獲中石化聯(lián)合會科技進步一等獎,、廣東省科技進步三等獎,、湖北省科技進步三等獎、廣州市科技進步二等獎等榮譽,。
參考文獻
龍金芬，白炭黑制備的研究進展,，六盤水師范學院
段先健，氣相二氧化硅產(chǎn)業(yè)及其標準化的發(fā)展，廣州匯富研究院有限公司
趙文超,，二氧化硅微球制備方法研究進展,，中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
朱恩偉，氣相法二氧化硅生產(chǎn)中的關(guān)鍵問題概述,，沈陽化工股份有限公司
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)
注：圖片非商業(yè)用途,，存在侵權(quán)告知刪除!
