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氣相二氧化硅的制備及其在硅橡膠中的應(yīng)用
日期：2025-04-03 12:49
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摘要：
氣相二氧化硅的制備方法
氣相二氧化硅是由鹵硅烷(如四氯化硅、四氟化硅、甲基三氯化硅等)在氫、氧火焰中高溫水解，生成二氧化硅粒子，然后驟冷，顆粒經(jīng)過聚集、分離、脫酸等后處 理工藝而獲得產(chǎn)品。在二十世紀(jì)六十一七十年代，氣相二氧化硅主要是以四氯化硅為原料，生產(chǎn)工藝容易控制，但生產(chǎn)成本較高。隨著有機(jī)硅單體工業(yè)的發(fā)展，其副 產(chǎn)物一甲基三氯硅烷等的處理問題成了束縛其發(fā)展的瓶頸。一般，它們被用于硅樹脂和防水涂料制造，但是用量有限。因此，急需找到新的出路。到八十年代，已經(jīng) 開發(fā)出以有機(jī)硅單體副產(chǎn)物或這種副產(chǎn)物和四氯化硅混合物為原料，制備氣相二氧化硅的工藝，這種生產(chǎn)工藝成本較低，經(jīng)濟(jì)效益較好。氣相二氧化硅的制備原理如 下式:
SiCl4+2H2+O2__燃燒__Si02+H2O+4HCI
CH3SiCl3+2H2+302___燃燒__Si02+3HCI+CO2+2H2O
氣相二氧化硅新工藝的出現(xiàn)，改變了氣相二氧化硅工業(yè)的發(fā)展模式，使得氣相二氧化硅工業(yè)和有機(jī)硅單體工業(yè)之間的關(guān)系更加密切，它解決了有機(jī)硅單體工業(yè)副產(chǎn)物 的處理問題，在氣相二氧化硅生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物(鹽酸)可返回有機(jī)硅單體合成車間，用于單體的合成，而生產(chǎn)的氣相白炭黑產(chǎn)品則大部分用于有機(jī)硅產(chǎn)品的后加 工，這樣形成了資源的循環(huán)利用。因此，氣相二氧化硅生產(chǎn)企業(yè)大多選擇在大型有機(jī)硅單體公司附近設(shè)廠，二者密切合作，相互促進(jìn)發(fā)展。圖1是氣相二氧化硅工業(yè) 和有機(jī)硅工業(yè)資源循環(huán)利用示意圖，圖1是相互密切關(guān)聯(lián)的有機(jī)硅公司和氣相二氧化硅公司，它們都是相互在附近設(shè)廠，相互促進(jìn)發(fā)展，取得了極好的社會經(jīng)濟(jì)效 益。
氣相白炭黑在室溫硫化(RTV)硅橡膠中的應(yīng)用
室溫硫化(RTV)硅橡膠，在產(chǎn)品形態(tài)上分為單組分(RTV一l)和雙組分(RTV一2)兩大類;從硫化機(jī)理上又可分為縮合型和加成型兩個體系。不同形態(tài) 的室溫硫化硅橡膠都需要用填料補(bǔ)強(qiáng)才具有實用價值。目前，氣相白炭黑是使用*多，也*有效的RTV硅橡膠補(bǔ)強(qiáng)填料。由于RTv硅橡膠一般可作為澆注、嵌 縫、涂復(fù)等密封材料，為了保持硫化前的粘度和流動性，氣相白炭黑的添加量一般比高溫硫化硅橡膠少得多，并且經(jīng)常與其它補(bǔ)強(qiáng)和半補(bǔ)強(qiáng)填料一起使用，以便于施 工操作。
氣相白炭黑對RTv硅橡膠力學(xué)性能的影響
氣相白炭黑是RTv硅橡膠非常有效的補(bǔ)強(qiáng)填料，可以顯著提高其強(qiáng)度。一方面，是由于氣相二氧化硅粒子的小尺寸效應(yīng)和大的比表面積;另一方面是因為其表面含 有很多硅輕基，粒子可以通過氫鍵和范德華力的作用形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時二氧化硅粒子還會與聚硅氧烷分子產(chǎn)生強(qiáng)烈的相互作用，改善了界面狀況。圖4是氣相白炭 黑用量對RTV硅橡膠拉伸強(qiáng)度和邵爾A硬度的影響(氣相二氧化硅的比表面積為153m2/g)，圖5是氣相二氧化硅的比表面積對RTv硅橡膠剝離強(qiáng)度的影 響，圖6是氣相白炭黑的用量對RTv硅橡膠的撕裂強(qiáng)度的影響。
氣相二氧化硅是由鹵硅烷(如四氯化硅、四氟化硅、甲基三氯化硅等)在氫、氧火焰中高溫水解，生成二氧化硅粒子，然后驟冷，顆粒經(jīng)過聚集、分離、脫酸等后處 理工藝而獲得產(chǎn)品。在二十世紀(jì)六十一七十年代，氣相二氧化硅主要是以四氯化硅為原料，生產(chǎn)工藝容易控制，但生產(chǎn)成本較高。隨著有機(jī)硅單體工業(yè)的發(fā)展，其副 產(chǎn)物一甲基三氯硅烷等的處理問題成了束縛其發(fā)展的瓶頸。一般，它們被用于硅樹脂和防水涂料制造，但是用量有限。因此，急需找到新的出路。到八十年代，已經(jīng) 開發(fā)出以有機(jī)硅單體副產(chǎn)物或這種副產(chǎn)物和四氯化硅混合物為原料，制備氣相二氧化硅的工藝，這種生產(chǎn)工藝成本較低，經(jīng)濟(jì)效益較好。氣相二氧化硅的制備原理如 下式:
SiCl4+2H2+O2__燃燒__Si02+H2O+4HCI
CH3SiCl3+2H2+302___燃燒__Si02+3HCI+CO2+2H2O
氣相二氧化硅新工藝的出現(xiàn)，改變了氣相二氧化硅工業(yè)的發(fā)展模式，使得氣相二氧化硅工業(yè)和有機(jī)硅單體工業(yè)之間的關(guān)系更加密切，它解決了有機(jī)硅單體工業(yè)副產(chǎn)物 的處理問題，在氣相二氧化硅生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物(鹽酸)可返回有機(jī)硅單體合成車間，用于單體的合成，而生產(chǎn)的氣相白炭黑產(chǎn)品則大部分用于有機(jī)硅產(chǎn)品的后加 工，這樣形成了資源的循環(huán)利用。因此，氣相二氧化硅生產(chǎn)企業(yè)大多選擇在大型有機(jī)硅單體公司附近設(shè)廠，二者密切合作，相互促進(jìn)發(fā)展。圖1是氣相二氧化硅工業(yè) 和有機(jī)硅工業(yè)資源循環(huán)利用示意圖，圖1是相互密切關(guān)聯(lián)的有機(jī)硅公司和氣相二氧化硅公司，它們都是相互在附近設(shè)廠，相互促進(jìn)發(fā)展，取得了極好的社會經(jīng)濟(jì)效 益。
氣相白炭黑在室溫硫化(RTV)硅橡膠中的應(yīng)用
室溫硫化(RTV)硅橡膠，在產(chǎn)品形態(tài)上分為單組分(RTV一l)和雙組分(RTV一2)兩大類;從硫化機(jī)理上又可分為縮合型和加成型兩個體系。不同形態(tài) 的室溫硫化硅橡膠都需要用填料補(bǔ)強(qiáng)才具有實用價值。目前，氣相白炭黑是使用*多，也*有效的RTV硅橡膠補(bǔ)強(qiáng)填料。由于RTv硅橡膠一般可作為澆注、嵌 縫、涂復(fù)等密封材料，為了保持硫化前的粘度和流動性，氣相白炭黑的添加量一般比高溫硫化硅橡膠少得多，并且經(jīng)常與其它補(bǔ)強(qiáng)和半補(bǔ)強(qiáng)填料一起使用，以便于施 工操作。
氣相白炭黑對RTv硅橡膠力學(xué)性能的影響
氣相白炭黑是RTv硅橡膠非常有效的補(bǔ)強(qiáng)填料，可以顯著提高其強(qiáng)度。一方面，是由于氣相二氧化硅粒子的小尺寸效應(yīng)和大的比表面積;另一方面是因為其表面含 有很多硅輕基，粒子可以通過氫鍵和范德華力的作用形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時二氧化硅粒子還會與聚硅氧烷分子產(chǎn)生強(qiáng)烈的相互作用，改善了界面狀況。圖4是氣相白炭 黑用量對RTV硅橡膠拉伸強(qiáng)度和邵爾A硬度的影響(氣相二氧化硅的比表面積為153m2/g)，圖5是氣相二氧化硅的比表面積對RTv硅橡膠剝離強(qiáng)度的影 響，圖6是氣相白炭黑的用量對RTv硅橡膠的撕裂強(qiáng)度的影響。
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