如何制备粒径均一的二氧化硅

通过乳液法制备了微米级球形二氧化硅,并运用SEM、XRD及激光粒度仪等手段对产品的微观形貌、结构及粒度进行了详细的表征。其中,详细讨论了温度、搅拌速度、陈化时间等多种影响因素对颗粒表面形态、粒度及粒分布的影响,确定了最优的工艺条件,制备出了表面光滑、球形化好并且粒度分布均匀的超细二氧化硅粒子。 首先,采用正交实验及其追加实验,分别确定了使用醋酸和硫酸两种条件下的反应温度、反应时间、水玻璃用量、乳化剂用量、搅拌速度及陈化时间。实验结果表明,硫酸与醋酸两种条件所得产品的微观形貌、结构、粒度及粒度分布基本一致,即球形化好、表面光滑、无定形结构、粒子尺寸约为10μm～25μm之间然而放大实验结果表明,采用硫酸作为反应物具有更高的产量,并且硫酸不易挥发,更适合球形二氧化硅的扩大化生产。30L反应釜中进行的小批量化实验中获得的最佳配比为:水玻璃:柴油=45L:100L,乳化剂(Twwen-80+Span-80)用量为40g/(油),硫酸(50%):柴油=30L:100L,反应时间为6h、温度35℃、搅拌速度为500r/min。 然后,对乳液法制备的微米级球形SiO_2粉体进行了高温煅烧处理,并研究了煅烧温度、时间等因素对产品形貌和粒度的影响。结果表明,煅烧温度控制在1700℃～1900℃之间更有利于提高颗粒的球形度,并且经过煅烧处理后SiO_2粒子的粒径明显减小,其粒径分布更加均匀。

超细二氧化硅的用途是具有高强度、高流动性和小尺寸效应，可提高塑料制品的致密性、光洁度和耐磨性能。若通过适当的表面改性，则可以达到对塑料同时增强增韧的目的。具有对抗紫外线的光学性能，能提高其他材料抗老化、强度和耐化学性能，用途非常广泛。

二氧化硅的用途分非常广泛，一般添加重量在0.5—2%，个别产品体系可到10%以上。对产品性能体现的关键是：充分分散到体系当中。使用时根据不同的体系，预先将纳米二氧化硅分散在水、丙酮、醇类或其他溶剂中，对于油性体系，可辅之以助剂做预处理。

超细二氧化硅的物质用途

当二氧化硅结晶完美时就是水晶；二氧化硅胶化脱水后就是玛瑙；二氧化硅含水的胶体凝固后就成为蛋白石；二氧化硅晶粒小于几微米时，就组成玉髓、燧石、次生石英岩。物理性质和化学性质均十分稳定的矿产资源。

晶体属三方晶系的氧化物矿物，即低温石英（α-石英），是石英族矿物中分布最广的一个矿物种。广义的石英还包括高温石英（β-石英）。石英块又名硅石，主要是生产石英砂(又称硅砂)的原料，也是石英耐火材料和烧制硅铁的原料。

以上内容参考：百度百科-二氧化硅#6

郑水林 王光玉 李杨 姜中强 杜高翔 杨红彩 刘福来 王艳玲等

（中国矿业大学（北京） 化学与环境工程学院，北京 100083）

一、内容简介

以低品位硅藻土为原料，采用物理提纯、超细和表面处理、化学法（碱溶、酸析）和粒子阻隔技术制备超细和纳米二氧化硅，产品主要技术指标如下：①物理法超微细二氧化硅：SiO2含量（干基）≥90%，pH＝6.5～7.5，比表面积50～100 m2/g，孔体积0.2～0.6 mL/g；细度d97≤2～3μm（平均粒度≤1μm），吸油值（150±50） mL/100 g。②化学法超细二氧化硅SiO2含量（干基）≥99%，pH＝5.5～7.0，比表面积300～450 m2/g，孔体积0.6～2.0 mL/g，白度≥92；细度平均粒径（离心沉降） 1～3μm，吸油值（280±50）mL/100 g。③纳米二氧化硅：SiO2含量（干基）≥99%，pH＝5.5～7.0，比表面积400～700 m2/g，孔体积0.4～1.5 mL/g，白度≥92；粒径（透射电镜） 10～60nm，吸油值（310±50） mL/100 g。

项目在实验室细致的制备条件及试验的基础上进行了扩大试验，从实验室小型综合试验到扩大试验放大800倍，结果总体上好于实验室小型试验。在扩大试验过程中，虽然对比表面积指标有目的地通过沉析工艺和粒子阻隔剂进行了调节，但样品白度、纯度指标基本稳定。

二、推广应用

3×104t/a超微细二氧化硅生产线正在吉林省临江市建设并已部分投产（吉林省第二批东北老工业基地调整改造国债项目）。

本项目物理法超细二氧化硅的主要目标市场为胶鞋和除轮胎外的其他浅色橡胶制品；化学法超细二氧化硅的主要目标市场为“绿色轮胎”、油漆涂料和油墨（增稠剂和消光剂）、功能塑料、硅橡胶等；纳米二氧化硅的主要目标市场为彩喷纸、硅橡胶、油漆涂料和油墨（消光剂）、化纤填料等。这些领域与现代高技术和新材料产业密切相关，发展速度快，市场前景好。这些材料的应用对于资源综合利用和环境保护具有重要意义。

三、鉴定、获奖、专利情况

该成果于2004年6月28日通过吉林省科技厅组织的技术成果鉴定。

该项目的核心技术已通过国家知识产权局的实质审查，获得授权（专利号：ZL 02156764.6；授权公告日2005年7月27日）。

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