CN102502669B - 一种纳米二氧化硅的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米二氧化硅的制备方法，该方法是向氟硅酸铵溶液中加入十二烷基硫酸钠作为表面活性剂，通入氨水溶液，氟硅酸铵溶液进行氨化反应，氨水的加入量为理论量的110%～150%；反应为常温，严格控制搅拌速度、氨水的加入速度和反应时间，陈化时间控制在60min～150min之间，加入聚丙烯溶液作为助滤剂，搅拌后，进行固液分离；二氧化硅沉淀洗涤、干燥后进行煅烧处理，得到中粒径38～55nm之间的二氧化硅粉体。本发明用氟硅酸铵和氨水为原料制备纳米二氧化硅，以十二烷基硫酸钠作为表面活性剂，提高了二氧化硅的表面活性，严格控制反应条件，制备出性能优异的二氧化硅产品，保证了二氧化硅粉体结晶的完整性。

Description

一种纳米二氧化硅的制备方法
技术领域
本发明涉及无机化工材料制备方法领域，具体来说涉及一种纳米二氧化硅的制备方法。 
背景技术
二氧化硅俗称白炭黑，分子式为SiO2，二氧化硅不溶于水和酸（氢氟酸除外），吸收水分后聚集成细粒。加热时能溶于氢氧化钠和氢氟酸，对其它化学药品稳定。二氧化硅耐高温、不燃烧、具有很好的电绝缘性。
国内外二氧化硅的生产方法主要分为气相法和沉淀法。气相法是以四氯化硅、氧气（或空气）和氢气为原料，在高温下反应制备。气相法所得产品的品质好，但制备工艺复杂，价格昂贵，对自动控制的要求高，国际上主要为德国Degussa公司和美国Cabot公司所垄断，国内沈阳化工股份有限公司、上海氯碱化工股份有限公司、广州吉必盛科技实业有限公司也有采用气相法的生产装置，但技术水平、生产规模和产品性能上与国外还有较大差距。沉淀法采用水玻璃溶液与酸反应，经沉淀、过滤、洗涤、干燥和煅烧而得到二氧化硅。该方法工艺简单，但由于常规搅拌式反应器内反应物的混合效率低，沉淀反应不能得到均匀、有效的控制，产品存在颗粒粗大、粒径分布宽、团聚和包裹严重等品质问题，不能满足高端应用的要求，附加值低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述沉淀法制备二氧化硅的缺点，提供了操作简单、成本低廉和能满足较高质量要求的纳米二氧化硅的制备方法。
本发明提供一种纳米二氧化硅的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）向质量百分浓度为10%～50%氟硅酸铵溶液中加入0.02g～0.1g十二烷基硫酸钠作为表面活性剂；
（2）待十二烷基硫酸钠溶解后，向（1）步骤中溶液通入质量百分浓度10%～28%的氨水溶液，对氟硅酸铵溶液进行氨化反应，氨水的加入量为理论量的110%～150%；
（3）上述（2）步骤的反应温度控制在常温，搅拌速度控制在100r/min～400r/min之间，氨水的加入速度控制在24ml/min～192ml/min之间，反应时间控制在60min～130min之间，陈化时间控制在60min～150min之间；
（4）待上述（3）陈化步骤结束后，向（3）步骤中加入0.1g～0.5g质量百分浓度为1‰的聚丙烯溶液作为助滤剂，搅拌2～10min后，进行固液分离；
（5）二氧化硅沉淀经多次洗涤后，于110℃～138℃之间进行干燥处理，并于500℃到800℃之间进行煅烧处理，得到中粒径38～55nm之间的二氧化硅粉体。
与现有技术相比，本发明用氟硅酸铵和氨水为原料制备纳米二氧化硅，氟硅酸铵的氨化过程中，以十二烷基硫酸钠作为表面活性剂，避免二氧化硅团聚的同时，提高了二氧化硅的表面活性，在氨化过程中，严格控制反应条件，在提高二氧化硅收率的同时，制备出性能优异的二氧化硅产品，在二氧化硅固液分离阶段，采用聚丙烯酰胺作为助滤剂，提高了二氧化硅的过滤强度，于高温条件对二氧化硅粉体进行煅烧处理，保证了二氧化硅粉体结晶的完整性。
以下通过具体实施方式，来进一步说明本发明的过程。
具体实施方式
实施例1
取质量百分浓度10%的氟硅酸铵溶液500g，加入0.02g十二烷基硫酸钠，调节搅拌机转速为100r/min；待十二烷基硫酸钠溶解后，向氟硅酸铵溶液中通入10%氨水487g（理论量的110%），氨水的加入速度为24ml/min，控制反应温度为室温，反应时间60min，陈化时间60min，加入0.1g质量百分浓度1‰的聚丙烯溶液，搅拌时间2min，对固液分离得到二氧化硅滤饼进行洗涤处理，洗涤至中性，滤饼于110℃下进行干燥处理，于500℃下进行煅烧处理，得到中粒径为38nm的二氧化硅粉体。
实施例2
取质量百分浓度20%的氟硅酸铵溶液500g，加入0.04g十二烷基硫酸钠，调节搅拌机转速为200r/min；待十二烷基硫酸钠溶解后，向氟硅酸铵溶液中通入14%氨水759.49g（理论量的120%），氨水的加入速度为45ml/min，控制反应温度为室温，反应时间80min，陈化时间70min，加入0.2g质量百分浓度1‰的聚丙烯溶液，搅拌时间4min，对固液分离得到二氧化硅滤饼进行洗涤处理，洗涤至中性，滤饼于120℃下进行干燥处理，于600℃下进行煅烧处理，得到中粒径为43nm的二氧化硅粉体。
实施例3
取质量百分浓度40%的氟硅酸铵溶液500g，加入0.09g十二烷基硫酸钠，调节搅拌机转速为350r/min；待十二烷基硫酸钠溶解后，向氟硅酸铵溶液中通入23%氨水1001.65g（理论量的130%），氨水的加入速度为85ml/min，控制反应温度为室温，反应时间80min，陈化时间100min，加入0.3g质量百分浓度1‰的聚丙烯溶液，搅拌时间5min，对固液分离得到二氧化硅滤饼进行洗涤处理，洗涤至中性，滤饼于120℃下进行干燥处理，于620℃下进行煅烧处理，得到中粒径为43nm的二氧化硅粉体。
实施例4  
取质量百分浓度30%的氟硅酸铵溶液500g，加入0.09g十二烷基硫酸钠，调节搅拌机转速为350r/min；待十二烷基硫酸钠溶解后，向氟硅酸铵溶液中通入23%氨水809.03g（理论量的140%），氨水的加入速度为153ml/min，控制反应温度为室温，反应时间110min，陈化时间130min，加入0.4g质量百分浓度1‰的聚丙烯溶液，搅拌时间8min，对固液分离得到二氧化硅滤饼进行洗涤处理，洗涤至中性，滤饼于130℃下进行干燥处理，于700℃下进行煅烧处理，得到中粒径为49nm的二氧化硅粉体。
实施例5  
取质量百分浓度50%的氟硅酸铵溶液200g，加入0.1g十二烷基硫酸钠，调节搅拌机转速为400r/min；待十二烷基硫酸钠溶解后，向氟硅酸铵溶液中通入28%氨水474.68g（理论量的150%），氨水的加入速度为192ml/min，控制反应温度为室温，反应时间130min，陈化时间150min，加入0.5g质量百分浓度1‰的聚丙烯溶液，搅拌时间10min，对固液分离得到二氧化硅滤饼进行洗涤处理，洗涤至中性，滤饼于138℃下进行干燥处理，于800℃下进行煅烧处理，得到中粒径为55nm的二氧化硅粉体。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种纳米二氧化硅的制备方法，其特征是该方法包括以下步骤：
（1）向质量百分浓度为10%～40%氟硅酸铵溶液500g中加入0.02g～0.09g十二烷基硫酸钠作为表面活性剂；
（2）待十二烷基硫酸钠溶解后，向（1）步骤中溶液通入质量百分浓度10%～23%的氨水溶液，对氟硅酸铵溶液进行氨化反应，氨水的加入量为理论量的110%～140%；
（3）上述（2）步骤的反应温度控制在常温，搅拌速度控制在100r/min～350r/min之间，氨水的加入速度控制在24ml/min～153ml/min之间，反应时间控制在60min～110min之间，陈化时间控制在60min～130min之间；
（4）待上述（3）陈化步骤结束后，加入0.1g～0.4g质量百分浓度为1‰的聚丙烯溶液作为助滤剂，搅拌2～8min，进行固液分离；
（5）二氧化硅沉淀经多次洗涤至中性，于110℃～130℃进行干燥处理，并于500℃到700℃进行煅烧处理，得到中粒径为38nm～49 nm的二氧化硅粉体。
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