合成二氧化硅

    合成二氧化硅 : 化学方 法合成的二氧化硅称之为合成二氧化硅。化 学式为SiO₂,外观为白色无定形粉末,密度 为2.2g/cm³。有三种类型:气相二氧化硅、沉 淀二氧化硅和二氧化硅凝胶,其性能随合成 方法不同而变化。
合成二氧化硅有两种制备方法: 气相法 和液相法 (又称湿法)。
气相法是用四氯化硅气体在氢气和氧气 混合物中高温水解制得,故产品称为气相二 氧化硅(fumed silicu)。这种二氧化硅的SiO₂ 含量为99.8%,表面积为50～400m²/g,其 基本粒子为7～40nm,聚集体为0.8～3μm, 折射率1.46,湿含量<1.5%,硅烷醇基2～ 4nm²,压实密度10～120g/L,5%悬浮液 pH3.6～4.3。
液相法是由硅酸钠溶液与无机酸 (特别 是硫酸) 反应,通过控制反应条件制备沉淀 二氧化硅(precipitated silica)和二氧化硅凝 胶两种产品。沉淀二氧化硅的SiO₂含量 98.0%,表面积为60～300m²/g,基本粒28～ 40nm,聚集体为2～10μm,折射率为1.45, 湿含量6.0%,硅烷醇基8～10nm²,压实密 度160～200g/L,5%悬浮液pH为6.5～ 7.5; 二氧化硅凝胶的SiO₂含量98.0%,表 面积为100～800m²/g,基本粒子2～20nm, 聚集体为3～10μm,折射率为1.45,湿含量 5.0%,硅烷醇基4～8nm²,压实密度90～ 160g/L,5%悬浮液pH为4.0～7.5。
上述三种产品中,气相二氧化硅纯度最 高,价格也最贵,但是,另外两种合成二氧 化硅两倍用量才能获得气相二氧化硅的同等 效果。
气相二氧化硅世界主要生产者有德国 Degussa公司(商标为Aersil),美国的Cabot 公司(商标为Cab-O-Sil)。主要有三大用途: 一是作硅橡胶的补强剂; 二是作塑料、密封 剂、粘合剂、油墨和涂料的触变剂或增稠剂; 三是在涂料和塑料中用作悬浮剂、增稠剂和 消光剂。
沉淀二氧化硅在世界上有75%的产量 用于弹性体和橡胶补强、牙膏中作清洁和抛 光剂等。由于沉淀二氧化硅价格在三种合成 二氧化硅中最便宜,因此在其他两类产品的 应用场合都可用它代替。沉淀二氧化硅主要 生产者有美国PPG工业公司 (商标Hi-Sil)、 J. M. Huber公司(商标Zeo thix),德国Degussa公司,英国Crosfield公司,芬兰RhonPoulenc公司等。
二氧化硅凝胶主要生产者有美国W. R. Grace & Co。(商标Syloid)、SCM公司 (商 标Silcron)、英国Crosfield & Sons公司 (商 标Gasil)。该产品主要用作涂料平光剂(约占 总产量的80%)、热固性树脂的触变剂和流 动控制剂,也可作防积垢剂和助流动剂。