專(zhuān)利名稱(chēng)：一種銨穩(wěn)定型硅溶膠及其制造方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅溶膠及其制造方法和用途，尤其是一種銨穩(wěn)定型硅溶膠及其制造方法和用途。
背景技術(shù)：
硅溶膠是二氧化硅在水中的膠體溶液，其膠粒粒徑在1-100nm，工業(yè)上用得最多的是粒徑在8-20nm的硅溶膠。硅溶膠可廣泛用于建筑涂料、精密鑄造、催化劑載體、耐火材料等行業(yè)。制備硅溶膠的主要方法有離子交換法、單質(zhì)硅溶解法和電滲析法等。
目前國(guó)內(nèi)硅溶膠主要品種有堿性鈉型硅溶膠和酸性硅溶膠。如化學(xué)工業(yè)出版社1996年1月出版的《無(wú)機(jī)鹽工業(yè)手冊(cè)》下冊(cè)第40頁(yè)引用化工部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，介紹了4種堿性鈉型硅溶膠和3種酸性無(wú)穩(wěn)定劑型硅溶膠產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有提及銨穩(wěn)定型硅溶膠產(chǎn)品品種。成都科技大學(xué)出版社1994年5月出版的《硅化合物的生產(chǎn)與應(yīng)用》第170頁(yè)提及可用氫氧化鈉水溶液、氨水作硅溶膠穩(wěn)定劑。上述二篇文獻(xiàn)均有國(guó)外硅溶膠品種介紹，其中介紹了美國(guó)杜邦公司Ludox硅溶膠AS-40、AS-30品種為用NH3作穩(wěn)定劑的硅溶膠，但其中沒(méi)有提及其穩(wěn)定劑物質(zhì)含量，也沒(méi)有相應(yīng)制備工藝和用途介紹。
《無(wú)機(jī)鹽工業(yè)》1995年第1期31-33頁(yè)介紹了一種制備堿性硅溶膠的方法，該方法通過(guò)用銨型樹(shù)脂置換泡花堿水溶液中的Na+，再經(jīng)蒸發(fā)濃縮、加氫氧化鈉穩(wěn)定得到堿性硅溶膠，這種硅溶膠以氧化鈉為穩(wěn)定劑(含量為0.25％)，氧化鈉含量仍然較高。
但當(dāng)硅溶膠用作高溫粘結(jié)劑和制備硅酸鋁多晶莫來(lái)石耐火纖維時(shí)，其中較高含量氧化鈉的存在會(huì)在高溫下生成低熔點(diǎn)物，影響其耐高溫性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明擬解決的問(wèn)題是提供一種低氧化鈉含量、銨穩(wěn)定的硅溶膠及其制造方法和用途，以避免在高溫下生成低熔點(diǎn)物，影響其耐高溫性能的問(wèn)題。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種銨穩(wěn)定型硅溶膠，它含有二氧化硅10-36％、氧化鈉0.01-0.2％和氨0.05-0.5％，其PH值為8.0-10.0；所述二氧化硅以膠體顆粒存在于水中，所述膠體顆粒的平均粒徑為8-20納米，所述氧化鈉以Na+存在于膠體溶液中，所述氨以NH3·H2O和NH4+平衡態(tài)共存于膠體溶液中。
上述銨穩(wěn)定型硅溶膠的氧化鈉含量最好是0.01-0.1，氨含量最好是0.05-0.2，PH值最好為8.5-9.2。
前述銨穩(wěn)定型硅溶膠的制造方法，它以堿性鈉型硅溶膠為原料，與預(yù)先用氨水或碳酸氫銨溶液處理過(guò)的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行離子交換反應(yīng)，得到銨穩(wěn)定型硅溶膠。
所述堿性鈉型硅溶膠的二氧化硅含量為10-36.5％，氧化鈉含量為0.3-0.5％，其PH值為8.5-10.5，其膠粒粒徑為8-20納米。所述氨水或碳酸氫銨溶液濃度為3-8％。所述陽(yáng)離子交換樹(shù)脂是強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，如001×7型樹(shù)脂。所述離子交換反應(yīng)是采用靜態(tài)法或離子交換柱法實(shí)現(xiàn)的。所述離子交換反應(yīng)后，還可通過(guò)補(bǔ)加氨水提高溶液中氨的含量。
上述銨穩(wěn)定型硅溶膠的用途，它用于制備多晶莫來(lái)石耐火纖維。
采用本發(fā)明方法，通過(guò)離子交換方法，用NH4+取代大部分Na+，大大降低了膠體溶液中氧化鈉含量，避免了當(dāng)硅溶膠用作高溫粘結(jié)劑和制備硅酸鋁多晶莫來(lái)石耐火纖維時(shí)，在高溫下生成低熔點(diǎn)物，影響其耐高溫性能的問(wèn)題。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明主要通過(guò)離子交換方法實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的。離子交換反應(yīng)是溶液和離子交換劑之間交換離子的反應(yīng)，離子交換劑中應(yīng)用最廣的是離子交換樹(shù)脂，它是一種具有交鏈結(jié)構(gòu)的立體多孔狀高聚物，其母體由高分子鏈構(gòu)成，鏈上有固定的離子交換基團(tuán)和電荷相反的可解離的離子。根據(jù)固定基團(tuán)的電性不同，離子交換樹(shù)脂可分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂。原則上，所有陽(yáng)離子交換樹(shù)脂都能應(yīng)用于本發(fā)明。考慮交換容量和穩(wěn)定性等因素，本發(fā)明選用強(qiáng)酸性苯乙烯系001×7型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。樹(shù)脂在使用前需用含NH4+的氨水或碳酸氫銨溶液處理，氨水和碳酸氫銨溶液的濃度以3-8％為宜。處理后用蒸餾水或去離子水洗凈便可用于離子交換反應(yīng)。與硅溶膠反應(yīng)后，交換樹(shù)脂需重新洗凈并進(jìn)行再生處理，備下次重復(fù)使用。關(guān)于這方面的相關(guān)內(nèi)容可參閱《無(wú)機(jī)鹽工業(yè)手冊(cè)》第167-179頁(yè)內(nèi)容或其它介紹鍋爐水處理方法關(guān)于交換樹(shù)脂使用方法方面文獻(xiàn)資料，為節(jié)約篇幅，本發(fā)明實(shí)施方式中不再詳細(xì)介紹這方面操作。
實(shí)施例1取含SiO2為10％，Na2O為0.3％，PH值為8.5，膠粒粒徑為8nm的堿性硅溶膠1000g，加入已用3％氨水處理并已洗凈的001×7型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂300g，攪拌，約1小時(shí)后用濾布過(guò)濾，濾液中再加入上述同種001×7型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂300g，攪拌，約1小時(shí)后用濾布過(guò)濾，可得到濾液920g，其產(chǎn)品理化指標(biāo)為SiO2為10％，Na2O為0.01％，NH4+以NH3計(jì)為0.15％，PH值為8.0，膠粒粒徑為8nm。
實(shí)施例2取含SiO2為20％，Na2O為0.33％，PH值為9.0，膠粒粒徑為8nm的堿性硅溶膠1000g，加入已用4％氨水處理并已洗凈的001×7型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂200g，攪拌，約1小時(shí)后用濾布過(guò)濾，可得到濾液950g，其產(chǎn)品理化指標(biāo)為SiO2為20％，Na2O為0.2％，NH4+以NH3計(jì)為0.05％，PH值為8.5，膠粒粒徑為10nm。
實(shí)施例3取用5％氨水處理并已洗凈的001×7型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂1000g，裝入交換柱中。取含SiO2為25％，Na2O為0.35％，PH值為9.5，膠粒粒徑為13nm的堿性硅溶膠500g，使其通過(guò)離子交換柱。從交換柱出口可得到銨穩(wěn)定型硅溶膠950g，其產(chǎn)品理化指標(biāo)為SiO2為25％，Na2O為0.08％，NH4+以NH3計(jì)為0.1％，PH值為9.0，膠粒粒徑為13nm。
實(shí)施例4取用6％氨水處理并已洗凈的001×7型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂1000g，裝入交換柱中。取含SiO2為30％，Na2O為0.4％，PH值為10.0，膠粒粒徑為15nm的堿性硅溶膠1000g，使其通過(guò)離子交換柱。從交換柱出口可得到銨穩(wěn)定型硅溶膠950g，其產(chǎn)品理化指標(biāo)為SiO2為30％，Na2O為0.03％，NH4+以NH3計(jì)為0.2％，PH值為9.2，膠粒粒徑為15nm。
實(shí)施例5取含SiO2為36.5％，Na2O為0.5％左右，PH值為10.5，膠粒粒徑為20nm的堿性硅溶膠1000g，加入已用8％氨水處理并已洗凈的001×7型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂400g，攪拌，約1小時(shí)后用濾布過(guò)濾，可得到濾液950g，滴加含NH325％的氨水12g，即得到銨穩(wěn)定型硅溶膠，其產(chǎn)品理化指標(biāo)為SiO2為36％，Na2O為0.1％，NH4+以NH3計(jì)為0.5％，PH值為10.0，膠粒粒徑為20nm。
上述實(shí)施例1-5中，用碳酸氫銨(NH4HCO3)溶液代替氨水，其它程序不變，同樣可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。
實(shí)施例6取本發(fā)明實(shí)施例3所述的銨穩(wěn)定型硅溶膠10Kg，加乳酸酸化，得溶液A。由鋁粉和結(jié)晶氯化鋁水溶液反應(yīng)生成堿式氯化鋁溶液，取含氧化鋁6.5Kg的這種溶液與溶液A混合，濃縮，制得硅酸鋁膠體溶液，再用高速離心甩絲吹噴成線(xiàn)，經(jīng)干燥、熱處理及煅燒可制得約9Kg多晶莫來(lái)石耐火纖維。該纖維含低溶點(diǎn)氧化物不高于0.1％，產(chǎn)品經(jīng)1000℃500小時(shí)加熱試驗(yàn)穩(wěn)定性良好，符合硅酸鋁纖維產(chǎn)品使用要求。
權(quán)利要求
1.一種銨穩(wěn)定型硅溶膠，其特征在于它含有二氧化硅10-36％、氧化鈉0.01-0.2％和氨0.05-0.5％，其PH值為8.0-10.0；所述二氧化硅以膠體顆粒存在于水中，所述膠體顆粒的平均粒徑為8-20納米，所述氧化鈉以Na+存在于膠體溶液中，所述氨以NH3·H2O和NH4+平衡態(tài)共存于膠體溶液中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銨穩(wěn)定型硅溶膠，其特征在于所述溶液的氧化鈉含量是0.03-0.1，氨含量是0.05-0.2，溶液PH值為8.5-9.2。
3.一種銨穩(wěn)定型硅溶膠的制造方法，其特征在于它以堿性鈉型硅溶膠為原料，與預(yù)先用氨水或碳酸氫銨溶液處理過(guò)的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行離子交換反應(yīng)，得到銨穩(wěn)定型硅溶膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述銨穩(wěn)定型硅溶膠的制造方法，其特征在于所述堿性鈉型硅溶膠的二氧化硅含量為10-36.5％，氧化鈉含量為0.3-0.5％，其PH值為8.5-10.5，其膠粒粒徑為8-20納米。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述銨穩(wěn)定型硅溶膠的制造方法，其特征在于所述氨水和碳酸氫銨溶液濃度為3-8％。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述銨穩(wěn)定型硅溶膠的制造方法，其特征在于所述陽(yáng)離子交換樹(shù)脂是強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述銨穩(wěn)定型硅溶膠的制造方法，其特征在于所述強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂為001×7型樹(shù)脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述銨穩(wěn)定型硅溶膠的制造方法，其特征在于所述離子交換反應(yīng)采用靜態(tài)法或離子交換柱法。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述銨穩(wěn)定型硅溶膠的制造方法，其特征在于所述離子交換反應(yīng)后，還通過(guò)補(bǔ)加氨水提高溶液中氨的含量。
10.一種銨穩(wěn)定型硅溶膠的用途，其特征在于它用于制備多晶莫來(lái)石耐火纖維。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種銨穩(wěn)定型硅溶膠，它含有二氧化硅10－36％、氧化鈉0.01－0.2％和氨0.05－0.5％，其pH值為8.0－10.0；所述二氧化硅以膠體顆粒存在于水中，膠體顆粒的平均粒徑為8－20納米，所述氧化鈉以Na
文檔編號(hào)C01B33/00GK1644499SQ20041009340
公開(kāi)日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2004年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月16日
發(fā)明者章浩龍 申請(qǐng)人:章浩龍