納米級(jí)二氧化硅的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體而言，涉及納米級(jí)二氧化硅的制備方法，包括：將含硅物質(zhì)和氟化物混合后進(jìn)行氟化反應(yīng)，得到氣相四氟化硅；將四氟化硅高溫水解得到納米級(jí)二氧化硅；對(duì)二氧化硅進(jìn)行驟冷結(jié)晶得到顆粒狀的二氧化硅；其中，含硅物質(zhì)包括：含硅金屬氧化物的礦物或含二氧化硅的廢料。本發(fā)明中采用的反應(yīng)物為含硅金屬氧化物的礦物或含二氧化硅的廢料的含硅物質(zhì)，這種原料比比皆是，來源廣，取材方便，成本較低，又因?yàn)楣铻橛H氟物質(zhì)，與氟接觸優(yōu)先反應(yīng)生成氣相的四氟化硅，四氟化硅通過高溫水解，發(fā)生分子間反應(yīng)則得到納米級(jí)二氧化硅，隨后經(jīng)過驟冷結(jié)晶進(jìn)行團(tuán)聚形成顆粒狀二氧化硅，供收集。
【專利說明】納米級(jí)二氧化硅的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體而言，涉及納米級(jí)二氧化硅的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二氧化硅(SiO2)粉末作為一種多功能添加劑，是一種真正工業(yè)化應(yīng)用的納米材料。其具有質(zhì)量輕、比重小和熔點(diǎn)高的特點(diǎn)，以及優(yōu)異的穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性、增稠性和觸變性等性質(zhì)，廣泛應(yīng)用于硅橡膠、綠色輪胎、密封膠及膠粘劑、塑料、不飽和聚酯、涂料和造紙等行業(yè)領(lǐng)域。
[0003]SiO2粉末的相關(guān)制備方法有很多，其中一種為氣相沉積法，它將硅的氯化物四氯化硅或三氯一甲基硅烷在空氣和氫氣混合氣流中進(jìn)行高溫水解，得到一種無定型的SiO2粉末。產(chǎn)品純度高、分散性好、粒徑小且呈球形，表面羥基少，具有較好的補(bǔ)強(qiáng)性能，缺點(diǎn)是由于原料貴、能耗高而加大了制備成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供納米級(jí)二氧化硅的制備方法，以解決上述的問題。
[0005]在本發(fā)明實(shí)施例提供了一種納米級(jí)二氧化硅的制備方法，包括:
[0006]將含硅物質(zhì)和氟化物混合后進(jìn)行氟化反應(yīng)，得到氣相四氟化硅；
[0007]將所述四氟化硅高溫水解得到納米級(jí)二氧化硅；
[0008]對(duì)所述二氧化硅進(jìn)行驟冷結(jié)晶得到顆粒狀的所述二氧化硅；
[0009]其中，所述含硅物質(zhì)包括`以下任一種或多種:含硅金屬氧化物的礦物或含二氧化硅的廢料。
[0010]在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，所述四氟化硅高溫水解中所述四氟化硅和水蒸氣的體積比為:1:10~1:100。
[0011]在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，所述四氟化硅高溫水解的水解溫度為810~1500°C。
[0012]在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，所述驟冷結(jié)晶的冷卻速度為50~200°C /min ;冷卻后溫度處于100~200°C之間。
[0013]在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，在所述對(duì)所述二氧化硅進(jìn)行驟冷結(jié)晶得到顆粒狀的所述二氧化硅之后，所述二氧化硅的制備方法還包括:
[0014]對(duì)顆粒狀的所述二氧化硅依次進(jìn)行聚集、分離、脫酸處理，得到粉末狀二氧化硅。
[0015]在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，在所述含硅物質(zhì)和所述氟化物混合中，所述氟化物的質(zhì)量百分含量為10~90%，所述含硅物質(zhì)和所述氟化物的粒徑均小于等于7毫米。
[0016]在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，當(dāng)所述氟化物為固態(tài)時(shí)，所述氟化反應(yīng)為煅燒，煅燒溫度為600~1300°C ;當(dāng)所述氟化物為氫氟酸時(shí)，所述氟化反應(yīng)的溫度為100-200°C ；
[0017]氟化反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為I~12小時(shí)。
[0018]在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，所述二氧化硅的粒徑為5~95納米。
[0019]在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，所述含硅物質(zhì)還包括=SiO2粗顆粒；[0020]所述含硅金屬氧化物的礦物包括以下一種或多種:鋁礬土、煤矸石、鐵礦石；
[0021]所述氟化物包括以下一種或多種:似?、順|、氫氟酸、順4冊(cè)23迅、0&5。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例提供的納米級(jí)二氧化硅的制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在本發(fā)明中采用的反應(yīng)物為含硅金屬氧化物的礦物或含二氧化硅的廢料的含硅物質(zhì)，這種原料比比皆是，來源廣，取材方便，成本較低，又因?yàn)楣铻橛H氟物質(zhì)，與氟接觸優(yōu)先反應(yīng)生成氣相的四氟化硅，四氟化硅通過高溫水解，發(fā)生分子間反應(yīng)則得到納米級(jí)二氧化硅，隨后經(jīng)過驟冷結(jié)晶進(jìn)行團(tuán)聚形成顆粒狀二氧化硅，供收集。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面通過具體的實(shí)施例子對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0024]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種納米級(jí)二氧化硅的制備方法，包括:
[0025]將含硅物質(zhì)和氟化物混合后進(jìn)行氟化反應(yīng)，得到氣相四氟化硅；
[0026]將所述四氟化硅高溫水解得到納米級(jí)二氧化硅；
[0027]對(duì)所述二氧化硅進(jìn)行驟冷結(jié)晶得到顆粒狀的所述二氧化硅；
[0028]其中，所述含硅物質(zhì)包括以下任一種或多種:含硅金屬氧化物的礦物或含二氧化硅的廢料。
[0029]在本發(fā)明中采用的反應(yīng)物為含硅金屬氧化物的礦物或含二氧化硅的廢料的含硅物質(zhì)，這種原料比比皆是，來源廣，取材方便，成本較低，又因?yàn)楣铻橛H氟物質(zhì)，與氟接觸優(yōu)先反應(yīng)生成氣相的四氟化硅，四氟化硅通過高溫水解，發(fā)生分子間反應(yīng)則得到納米級(jí)二氧化硅，隨后經(jīng)過驟冷結(jié)晶進(jìn)行團(tuán)聚形成顆粒狀二氧化硅，供收集。
[0030]接下來，本發(fā)明將通過一個(gè)具體實(shí)施例來對(duì)該制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0031 ] 步驟101，將含硅物質(zhì)(MxOy.nSi02)和氟化物(AFz)混合，得到混合物；
[0032]該混合中，為了提高煅燒的充分性，提高最后產(chǎn)品的產(chǎn)量，氟化物占混合物的質(zhì)量百分比為10~90%。含硅物質(zhì)的粒徑小于等于7毫米，原則上來說，粒徑越小反應(yīng)越充分。
[0033]該含硅物質(zhì)包括:含硅金屬氧化物的礦物或含二氧化硅的廢料或SiO2粗顆粒。含硅金屬氧化物的礦物包括以下任一種:鋁礬土、煤矸石、鐵礦石。這些含硅物質(zhì)來源廣，成本低，從而降低了制備納米級(jí)SiO2的成本。
[0034]氟化物包括以下一種或多種:NaF、NH4F、氫氟酸、NH4HF2、A1F3、CaF2。
[0035]在不同實(shí)施例中，含硅金屬氧化物和氟化物的選擇見下表1:
[0036]表1
[0037]
【權(quán)利要求】
1.一種納米級(jí)二氧化硅的制備方法，其特征在于，包括: 將含硅物質(zhì)和氟化物混合后進(jìn)行氟化反應(yīng)，得到氣相四氟化硅； 將所述四氟化硅高溫水解得到納米級(jí)二氧化硅； 對(duì)所述二氧化硅進(jìn)行驟冷結(jié)晶得到顆粒狀的所述二氧化硅； 其中，所述含硅物質(zhì)包括:含硅金屬氧化物的礦物或含二氧化硅的廢料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米級(jí)二氧化硅的制備方法，其特征在于， 所述四氟化硅高溫水解中所述四氟化硅和水蒸氣的體積比為:1:10~1:100。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米級(jí)二氧化硅的制備方法，其特征在于，所述四氟化硅高溫水解的水解溫度為810~1500°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米級(jí)二氧化硅的制備方法，其特征在于， 所述驟冷結(jié)晶的冷卻速度為50~200°C /min ;冷卻后溫度處于100~200°C之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米級(jí)二氧化硅的制備方法，其特征在于，在所述對(duì)所述二氧化硅進(jìn)行驟冷結(jié)晶得到顆粒狀的所述二氧化硅之后，所述二氧化硅的制備方法還包括: 對(duì)顆粒狀的所述二氧化硅依次進(jìn)行聚集、分離、脫酸處理，得到粉末狀二氧化硅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米級(jí)二氧化硅的制備方法，其特征在于，在所述含硅物質(zhì)和所述氟化物 混合物中，所述氟化物的質(zhì)量百分含量為10~90%，所述含硅物質(zhì)和所述氟化物的粒徑均小于等于7毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的納米級(jí)二氧化硅的制備方法，其特征在于， 當(dāng)所述氟化物為固態(tài)時(shí)，所述氟化反應(yīng)為煅燒，煅燒溫度為600~1300°C ;當(dāng)所述氟化物為氫氟酸時(shí)，所述氟化反應(yīng)的溫度為100-200°C ； 氟化反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為I~12小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的納米級(jí)二氧化硅的制備方法，其特征在于，所述二氧化硅的粒徑為5~95納米。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的納米級(jí)二氧化硅的制備方法，其特征在于， 所述含娃物質(zhì)還包括=SiO2粗顆粒； 所述含硅金屬氧化物的礦物包括以下一種或多種:鋁礬土、煤矸石、鐵礦石； 所述氟化物包括以下一種或多種:NaF、NH4F、氫氟酸、NH4HF2、AlF3、CaF2。
【文檔編號(hào)】B82Y30/00GK103626191SQ201310711576
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】李丹陽, 楊先金, 章林, 劉瑞, 龔亞云, 林樂洪 申請(qǐng)人:貴州萬方鋁化科技開發(fā)有限公司