【正文】 同的產(chǎn)品。 通常情況下，在 TEOS 中加入少量去離子水，也會發(fā)生反應(yīng)，但反應(yīng)速度非常慢。該法的特點是粒子純度高、分散性好、晶型好且大小可控，但是對設(shè)備要求高，操作復(fù)雜，能耗 較大。該方法反應(yīng)時間短，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品具有粒度小、粒徑分布均勻的優(yōu)點。 傳統(tǒng) 制備二氧化硅微粉 工藝 傳統(tǒng)工藝是在綜合分析各種因素如能源消耗、工藝步驟的繁簡，反應(yīng)控制的難易等因素，加入表面活性劑、化學(xué)添加助劑和優(yōu)化工藝參數(shù)的辦法以減少粒子的團(tuán)聚，即在二氧化硅生成的過程中，通過加入表面活性劑和添加劑來有效控制粒子的生長進(jìn)而控制粒子尺寸，達(dá)到需要的粒子范圍。但這些添加劑不能有效控制二氧化硅粒子的微觀結(jié)構(gòu)，起到使二氧化硅粒子在體系中起分散穩(wěn)定作用。 （ 4）傳統(tǒng)制備 二氧化硅微粉工藝洗滌除雜和過濾比較復(fù)雜且不一定能達(dá)到預(yù)期除雜效果；干燥時二氧化硅微粉容易板結(jié)，簡單粉碎不能達(dá)到制備高質(zhì)量二氧化硅微粉目的。 反應(yīng)釜（ 圖 ） 由反應(yīng)容器、攪拌器及傳動系統(tǒng)、冷卻裝置、安全裝置、加熱爐等組成。 圖 反應(yīng)釜 硅酸鈉儲備液 pH的設(shè)計 當(dāng)沉淀溶液的 PH值≥ 7時，由于硅酸的聚合速率較快，能在一定的時間內(nèi)形成合適的過飽和度，可以得到希望粒徑的產(chǎn)品。為得到較小的 Si02原生粒子 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 制備二氧化硅微粉工藝流程設(shè)計 15 和避免局部 PH值的變化，本工藝將 硅酸鈉儲備液 配成弱堿性 8177。硅酸鈉儲備液濃度太小，生成的晶粒太少，容易長大為網(wǎng)狀二次粒子，不利于控制二氧化硅的粒徑， 而且硅酸鈉儲備液濃度的太大， 容易形成 比溶膠粒徑更大的 以絮狀結(jié)構(gòu)沉淀出來的 Si02凝膠 ，制得 二氧化硅微粉粒徑 會很大 。當(dāng)加入能完全電解氯化鹽時， Si02還可以通過 表面吸附的水合陽離子的橋聯(lián)作用而凝聚形成硅溶膠，干燥得到粒徑更小的 的 Si02微粉 ，即用陽 離子代替 H177。它們的表面性質(zhì)會由于粉體表面原子數(shù)的成倍增長，其表面活性急劇增強(qiáng)而團(tuán)聚在一起，團(tuán)聚體的存在 嚴(yán)重影響超細(xì)粉體和最終產(chǎn)品的性能。 另外，由于聚丙烯酸鏈上有 C0OH基團(tuán)，它易同顆粒表面發(fā)生作用，致使溶劑化鏈在顆粒表面形成環(huán)形吸附，而不能形成足夠厚的吸附層；且 COOH基團(tuán)易吸附在其他顆粒上，引起架橋絮凝，而聚乙二醇鏈上沒有親固基團(tuán)，不會發(fā)生以上 2種情況。溫度的升高將會增加布朗運動，使小分子相互碰撞幾率增大，當(dāng)溫度在 30～ 40℃左 右時，在該區(qū)間，溫度較高時，布朗運動劇烈，小粒子發(fā)生碰撞或擴(kuò)散的機(jī)率變大，便越容易形成大粒子，粒徑隨溫度上升而增大。 酸化處理及 PH設(shè)計 酸化目的一方面是為了將反應(yīng)體系殘余的堿反應(yīng)完全，另一方面在 弱酸性條件下，二氧化硅更容易洗滌除去原料中的非金屬化合物。 設(shè)計在 酸化結(jié)束再使其在 40～ 50℃溫度下恒溫陳化 100min時間。 ④繼續(xù)加水、攪拌、自由沉降、抽取上清液，反復(fù)以上操作數(shù)次，直到 PH 值為7。反復(fù)以上操作②、③數(shù)次，直到 PH 值為 7 為止。 粉碎設(shè)備選擇 經(jīng)過烘干的微粉出現(xiàn)團(tuán)聚結(jié)塊現(xiàn)象，傳統(tǒng)沉淀法為簡單的粉碎，沒經(jīng)過機(jī)械粉碎制備出的 Si02微粉質(zhì)量將會大大下 降，所以必須對微粉進(jìn)行粉碎以打開結(jié)塊體，原則是粉碎不能再次引入雜質(zhì)。 ③物理性。 ③ 加入 1 mol/L 能使粒徑范圍都比較集中而且更小 NaCl 作為添加劑，用量小且分散穩(wěn)定效果好的 150 mg/L 超分散劑聚乙二醇。在靜態(tài)條件下置于 105177。在此論文完成之際，謹(jǐn)向大學(xué)四年的老師們致以崇高的敬意和衷心的感謝 ! 。采用夾 帶入雜質(zhì)的超音速氣流粉碎機(jī)解決經(jīng)過烘干的微粉出現(xiàn)團(tuán)聚結(jié)塊現(xiàn)象。 5℃，反應(yīng)確定為 45min左右。 改良的化學(xué)沉淀法與物理粉碎法的結(jié)合制備出的 Si02微粉可以得到高質(zhì)量納米級的 Si02。 有很多種粉碎設(shè)備本工藝選擇超音速氣流粉碎機(jī)一次粉碎即可，因為超音速氣流粉碎機(jī)不會帶入其它雜質(zhì)，不會影響 Si02微粉的質(zhì)量?？梢宰鳛楣I(yè)生產(chǎn)的方法，缺點是在高速旋轉(zhuǎn)的離心場中固相顆粒很容易與器壁黏附，對循環(huán)操作造成困難。如果作為工業(yè)生產(chǎn)，由于微粉粒度很小，沉降速度很慢，則除雜周期太長，效率太低。本工藝選擇更加方便且除雜效果更好的水洗工藝。因此必須確定微粉浮液的固含量。溫度繼續(xù)升高，晶粒的生長速率較快， Si02微粉粒徑隨溫度升高而增大 [15]。選擇聚乙二醇為超分散劑。 Si02顆粒剛進(jìn)入水中時，濃度較大，有效碰撞次數(shù)很多，同時大顆粒優(yōu)先沉降，因此沉降速率較快。的損失，增加了體系的穩(wěn)定性 [9]。 表 Na2SiO3儲備液濃度凝膠量的影響 Na2SiO3儲備 液濃度 mol/L 凝膠量 無 無 少量 大量 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 制備二氧化硅微粉工藝流程設(shè)計 16 添加劑選擇設(shè)計 要想制得理化性能較好的 二氧化硅微粉，添加劑的種類的選擇與量的確定十分重要，因為添加劑可以用來控制粒子的微觀結(jié)構(gòu)。 加料方式的選擇與設(shè)計 傳統(tǒng)制備 二氧化硅微粉工藝為 同時加入水玻璃和硫酸反應(yīng)，容易出現(xiàn)瞬間反應(yīng)物濃度和 PH 值變化（即 瞬間反應(yīng)環(huán)境變化 ），影響產(chǎn)物質(zhì)量，本工藝選擇先加入硅酸鈉儲備液。在酸性環(huán)境中溶液的分散性、穩(wěn)定性較差，粒子也容易團(tuán)聚 [10]。 ② 釜蓋上裝有壓力表，爆破膜安全裝置，汽液相閥，溫度傳感器等，便于隨時了解釜內(nèi)的反應(yīng)情況，調(diào)節(jié)釜內(nèi)的介質(zhì)比例，并確保安全運行。本工藝流程設(shè)計如圖 圖 制備二氧化硅微粉工藝流程設(shè)計 原材料和設(shè)備的選擇 （ 1）本工藝選擇水玻璃又稱硅酸鈉（圖 ）為制備二氧化硅微粉原料，分子式為 Na20 （ 2） 傳統(tǒng)制備二氧化硅微粉工藝 加入一些低分子量的聚乙二醇、甲基硅油、乳化劑等。溫度控制在 30℃，反應(yīng)時間為 60min 左右。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 傳統(tǒng)制備二氧化硅微粉工藝 10 5 傳統(tǒng)制備二氧化硅微粉工藝 水玻璃制備 二氧化硅 微粉 原理 其主要原理式（ ）為 在添加劑和表面活性劑的共同作用下， 硅酸鈉在酸性條件下沉淀 制備二氧化硅 微粉 。利用旋轉(zhuǎn)填料床中產(chǎn)生的強(qiáng)大離心力超重力環(huán)境，使氣液的流速及填 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 二氧化硅微粉傳統(tǒng)制備工藝分析 9 料的比表面積大大提高而不泛液。堿催化下晶核的長大主要是前一種方式；酸催化下晶核的長大主要以后一種方式進(jìn)行。產(chǎn)品特性類似于干法產(chǎn)品，價格 又比干法產(chǎn)品便宜，但工藝較沉淀法復(fù)雜，成本亦高 [5]。沉淀法的生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備簡單，產(chǎn)品活性不高，顆粒不易控制，親和力差，補(bǔ)強(qiáng)性 能低，顆料表面水性經(jīng)基健合成嚴(yán)重削弱了產(chǎn)品的結(jié)合力[4]。 OHOSSO CNSOHCOSN 2232 3232 iH laHlia ?? ??? 式（ ） 該法原料易得，生產(chǎn)流程簡單，能耗低，投資少，但是產(chǎn)品質(zhì)量不如采用氣相法和凝膠法的產(chǎn)品 好。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 二氧化硅微粉傳統(tǒng)制備工藝分析 6 4 各種制備二氧化硅微粉 工藝分析 目前， 二氧化硅 微粉 的生產(chǎn)方法主要可以分為物理方法和化學(xué)方法兩種。 ⑥其它 二氧化硅微粉 可用于制作清新膠，在制備清新膠的均相混和物中，加入少量二氧化 硅微粉 ，可起懸浮劑的作用 。 ④醫(yī)藥制品 二氧化硅微粉 具有的生理惰性，高吸收性、分散性和增稠性，在藥物制劑中得到了廣泛的應(yīng)用。 ② 膠制品 橡膠是二氧化硅 微粉 應(yīng)用的傳統(tǒng)領(lǐng)域，其中鞋類制品用量最大。例如： 納米 Cu 晶體的擴(kuò)散率是傳統(tǒng) Cu 晶體的 1014～ 1020 倍 ，是晶界擴(kuò)散率的 108 倍；金的熔點為 1063℃，其顆粒小到 2nm以下時熔點僅為 327℃；銀的熔點為 960℃， 其納米顆粒的熔點低于 100℃；常規(guī)氧化鋁燒結(jié)溫度在 1700— 1800℃，而納米氧 化鋁可在 1150— 1400℃燒結(jié)，致密度可達(dá) 99％以上； ⑤力學(xué)特性。微結(jié)構(gòu)呈絮狀和網(wǎng)狀的準(zhǔn)顆粒結(jié)構(gòu)，為球形。納米粒子的粒徑 與表面原子數(shù)的關(guān)系是：處于粒子表面的原子數(shù)隨著粒子粒徑的減小而迅速增加，粒子的表面積、表面能及表面結(jié)合能也都迅速增大。 二氧化硅 微粉作為微粉材料中的重要一員，具有許多其它 微粉所不具備的獨特性質(zhì) :例如具有量子尺寸、量子隧道效應(yīng) ,具有特殊的光、電特性與高磁阻現(xiàn)象 ,非線性電阻現(xiàn)象以及高溫下仍具有的高強(qiáng)、高韌、穩(wěn)定性好等奇異特性。 加入反應(yīng)釜，填充度為 40%、 mol/L 硅酸鈉儲備液， mol/L的硫酸反應(yīng)，同時加入 1mol/L NaCl 添加劑， 150mg/L超分散劑聚乙二醇，溫度控制在 50177。改良 沉淀法 生產(chǎn) 二氧化硅微粉 參數(shù)為： 將硅酸鈉儲備液配成弱堿性 8177。 In 40— 50 ℃ temperature constant temperature 100min make system in China grew up, natural relatively even particles to gel. Using centrifugation repeated separation pulp washing to remove all 105 ℃ , on the plus or minus 5 in drying oven with supersonic airflow crusher, crushing micropowder appear reunion agglomerate phenomenon, get high quality silica micro powder. Key words sodium silicate, improved precipitation, silica dioxide 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄 1 目 錄 摘 要 ............................................................................................................................... I ABSTRACT ..................................................................................................................II 1 前言 .......................................................................................................................... 1 2 二氧化硅微粉的結(jié)構(gòu)與特性 ................................................................................. 2 納米粒子的結(jié)構(gòu)與特性 ...................................................................................... 2 二氧化硅 微粉 的結(jié)構(gòu)與特性 ............................................................................... 2 3 二氧化硅 微粉 的應(yīng)用及發(fā)展前