中國粉體網(wǎng)訊  氣相二氧化硅(俗稱氣相法白炭黑)是采用有機(jī)或無機(jī)氯硅烷在氫氧焰中通過高溫燃燒水解制得的一種白色、蓬松、潔凈、無定形的粉體，1941年由德國德固賽公司(現(xiàn)贏創(chuàng)公司)率先開發(fā)成功，是最早規(guī)�；瘧�(yīng)用的納米粉體材料之一。

氣相二氧化硅是神奇的納米材料，其具有不尋常的顆料特性。氣相二氧化硅初級(jí)顆粒粒徑介于7~40nm，顆粒間通過高溫熔接成鏈狀結(jié)構(gòu)，鏈狀聚集體尺寸為200~500nm。氣相二氧化硅表面富含羥基，且這些羥基大多孤立存在，在基材中可以通過氫鍵形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而賦予材料更高強(qiáng)度、觸變性能和防沉降性能，因此其在硅橡膠、涂料、油墨、密封膠等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。同時(shí)，氣相二氧化硅具有接近真空的熱阻和電絕緣性能，也用于絕熱材料和電子電氣領(lǐng)域。

盡管氣相二氧化硅的粒徑小、比表面積大，填充硫化膠的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和耐磨性均較高，但它與烴類橡膠的相容性較差，大量填充膠料的粘度較大，加工性能隨貯存時(shí)間的延長而變差，貯存后膠料存在硬化、擠出困難以及成型粘性差等問題。這是由于氣相二氧化硅表面存在的活性硅羥基、吸附水及制備工藝導(dǎo)致其表面出現(xiàn)的酸性，使氣相二氧化硅呈親水性，在有機(jī)相中難以浸潤和分散，從面降低了硫化效率和補(bǔ)強(qiáng)性能，使其在某些有特殊要求的領(lǐng)域無法使用。

改性后的氣相法二氧化硅可有效減少Si—0H，并由親水性表面轉(zhuǎn)變成憎水性表面，從而達(dá)到兼提高氣相法二氧化硅在生膠中的分散性(浸潤性)及減少或避免膠料發(fā)生結(jié)構(gòu)化的目的。改善了其在有機(jī)相中的分散性和相容性，從而大大拓寬了產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，提高了氣相二氧化硅的附加值。

疏水型氣相二氧化硅
（圖片來源：匯富）

氣相二氧化硅的比表面積很大，不能通過有機(jī)物簡單地覆蓋或吸附在其表面。國外常用的改性工藝有：干燥的氣相法二氧化硅與有機(jī)物的蒸汽接觸并反應(yīng)的蒸汽法(常稱為干法)；氣相法二氧化硅與改性劑一起加熱使改性劑沸騰回流的回流法(常稱為濕法)；在高壓釜中進(jìn)行高溫高壓反應(yīng)的壓熱反應(yīng)法等。

早期的改性研究多采用濕法，但隨著超微細(xì)粒子流態(tài)化技術(shù)的發(fā)展，流化床反應(yīng)器的操作控制已獲得較多的成功經(jīng)驗(yàn)，用干法同樣可以達(dá)到濕法的物料接觸狀況，而且干法改性裝置可以直接連在氣相法二氧化硅生產(chǎn)裝置脫酸工序之前，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。相比之下，濕法所采用的溶劑如苯、甲苯等是有毒物質(zhì)，產(chǎn)品的分離、提純困難，成本高、污染嚴(yán)重。

改性的氣相二氧化硅幾乎繼承了普通氣相法二氧化硅的所有優(yōu)越性能，又由于其特殊的疏水性，應(yīng)用領(lǐng)域極大擴(kuò)展。高品質(zhì)的疏水二氧化硅具有防止物料結(jié)塊的傾向、改善粉體物料流動(dòng)性等特點(diǎn)，可用于塑料粉、消防滅火粉、過氧化物、美容粉、粉末涂料等領(lǐng)域，以改進(jìn)產(chǎn)品加工性、應(yīng)用性和儲(chǔ)存性。

采用不同的改性劑和特定的工藝，可生產(chǎn)一系列各種牌號(hào)的疏水型二氧化硅產(chǎn)品。目前世界上只有美國、德國、日本、中國等少數(shù)幾個(gè)國家和地區(qū)的企業(yè)能生產(chǎn)氣相法二氧化硅及其改性產(chǎn)品。我國廣州吉必盛科技實(shí)業(yè)有限公司和宜昌匯富硅材料有限公司經(jīng)過十幾年的實(shí)踐摸索，成功實(shí)現(xiàn)氣相二氧化硅年產(chǎn)五千噸級(jí)規(guī)模制備技術(shù)；特別是公司開發(fā)的完全具備獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的在線表面處理疏水工藝，實(shí)現(xiàn)了納米粉體表面改性技術(shù)的突破，形成具有國際競爭力的產(chǎn)品。

2021年7月2日，中國粉體網(wǎng)旗下粉體公開課平臺(tái)將舉辦“2021第二屆粉體表面改性及包覆技術(shù)網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)”，屆時(shí)來自廣州匯富研究院有限公司的段先健高級(jí)工程師將作《氣相二氧化硅的改性》報(bào)告，詳細(xì)介紹氣相二氧化硅制備工藝、產(chǎn)品特性、產(chǎn)品表面改性技術(shù)及產(chǎn)品應(yīng)用。

專家簡介：

段先健，工學(xué)博士，高級(jí)工程師，廣州匯富研究院有限公司副總經(jīng)理。長期從事氣相法納米粉體制備、表面改性及應(yīng)用研究，在超細(xì)粉體的制備及應(yīng)用方面申請(qǐng)國家發(fā)明專利20余項(xiàng)，申請(qǐng)國際專利3項(xiàng)，獲得國家專利優(yōu)秀獎(jiǎng)2項(xiàng)。參與多項(xiàng)國際、國家及團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作；參與10余項(xiàng)國家、省、市科技項(xiàng)目的研究，榮獲中石化聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、廣東省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)等榮譽(yù)。

參考來源：

吳春蕾、段先健、王躍林：氣相二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展及解析

于秀梅，等：改性氣相法二氧化硅的發(fā)展及應(yīng)用

中國標(biāo)準(zhǔn)化：我國主持制定的氣相二氧化硅ISO國際標(biāo)準(zhǔn)成功發(fā)布

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

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