微细二氧化硅气凝胶的开发剖析(共9页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上毕业论文题 目： 微细二氧化硅气凝胶的开发 目 录专心-专注-专业微细二氧化硅气凝胶的开发摘 要:目前微细二氧化碳气凝胶的市场要求量大,我们只要从产品用途性能进行市场考查和开发,我们通过简单的流酸法直接制备.只要将水玻璃和硫酸分别稀释到一定的浓度后进行中和反应就形成了水凝胶,再经过老化,洗条，均质化、干燥、粉碎、过筛就可以制得高价值多用途的微细二氧硅气凝胶。关键词:水玻璃；硫酸；中和；水凝胶；微细一、硅原料的概述目前我国硅原料的生产就达200多种，其中硅化合物及硅酸盐最主要的原料及硅砂， 也有少部分以白土为原料，在诸多硅化和物及硅酸盐的制造中多以由硅砂为原料合成硅酸纳水玻璃为出发原料。其品种主要包括二氧化硅、硅胶、硅溶胶、硅酸盐、硅铝酸盐、碳化硅、氮气硅等,由于制造工艺不同,制出性能功能各异的繁多硅系列产品。二氧化硅按照制法的不同可分为气相二氧化硅和沉淀二氧化硅俗称的白碳黑。碳胶是用水玻璃经无机酸及解,再经一系列处理,达到适宜的孔结构而得,被广泛用于吸附剂，催化剂载体,干燥剂及分析中。硅溶胶是粒径数纳米至百纳米的超微白二氧化硅颗粒分散在水中的硅体溶液,系采用硅酸钠水溶液及离子交换除去电解质的方法制成的,目前制硅溶胶以此法为主。同内处均有采用电渗折法制硅溶胶的研究,未见工业化的报道.硅酸盐品种较多，由二氧化硅与金属氧化物摩尔比不同而有很多规格。工业化最早应用最广泛，产量最大的是水玻璃。硅铝酸盐包括结晶型硅铝酸盐和无定形硅铝盐酸盐，沸石分子筛是近年来迅速发展起来的结晶型硅碳铝酸盐类.因处已开发合成沸石分之筛数十种，广泛用于催化剂领域，尤其在石油化工方面催化应用更为广泛,另处合成沸石分子筛在合成洗涤剂中代替三聚磷酸钠处已于普遍化，日本和西方国家已有90%以沸石代替三聚磷酸钠,德国迪高沙公司开发的无定硅铝酸盐，是部分代替了钛白的新型颜料。碳化硅和氮化硅是一类新型的结构材料和功能材料，由于其相对密度均小于氧化铝和氧化钴,碳度，破坏性与氧化化铝和氧气锆基本相等，热传导性也远远高于氧气铝和氧化锆，耐热冲击去性也远远高于氧化铝和氧化锆,因此是高科技发展公司缺少的材料。现在我国硅胶，硅溶胶，沸石分子都筛都已形成一定生产能力，白炭黑主要用作橡胶工业的填料。新研制并工业化的超细二氧化硅主要用于塑料薄膜开口剂，涂料增调剂等。硅溶胶用于制造内处墙涂料收到好的效果，用于毛纺织行业可减少乙毛和断头率，提高产品质量和产量。在啤酒行业应用二氧化硅可改进啤酒的稳定性，我国硅胶生产发展较快。已开发生产出许多新的品种，主要用于食品，医药，石油化工等行业，并且大部分出口到西方国家，碳化硅氧化硅国内也有少量生产。我国硅砂质优而丰富，是开发更新更高质量硅化物产的有利条件。但我国的硅化物生产与发达国家相比，还有一定差距，在产品品种应用领城方面还有待开拓，今后还应朝着高附加值化高功能化拓深，以适应我国高科技的发展。二、硅产品的应用我们知道超细白炭黑属于硅系白色补强型粉体材料。是合或水合硅酸和硅酸盐的总称，包括沉淀二氧化硅、硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝等。由于他们具有与炭黑并美的性能和外观上为白色的特性，故统称为不白炭黑，通常讲的白炭黑太多是指SiO2由于生产方不同其产品性能和用途都不同。白炭黑又称水合硅酸。轻质二氧化硅表达式一般写成mSiO2。nH2O 。随着条行业的发展人们对色彩的需要和能源的限制。我们生产的微细二氧化硅又叫亚超细二氧化硅，它的应用不断在发展。广泛用作涂料工业的增调剂，消光剂，塑料薄膜的抗粘剂，是晒图纸预涂液的主要成分以及食品医药的防结块剂和液相载体。在涂料油黑中的应用，微细二氧化硅具有触交性能，在涂料中加入适量的微细二氧化硅能消除液滴的沉降现象，在不饱和聚酸涂料中加入一定量的微细二氧化硅，能使涂层重复叠加时不产生液滴沉降和琢皱，在颜料中加一定量的微向二氧化硅，能防止颜料沉淀，提高颜料的吸附性，在印刷油墨中加入一定量的微向二氧化硅印刷结果好。可消除分散油墨渗透的影响，及进印刷材料的耐洗性增加颜色的光泽度。所以在涂料中也有消光粉之称。 在塑料中的应用。微向二氧化硅在聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、 环氧树脂等塑料中都可以作填充材料，可以提高塑料的弹性强度和耐磨性以及硬度和热稳定新能。用于电缆可以提高电缆的电绝缘性。如加气相微细二氧化硅的甲基乙烯硅橡胶就可以用作高压线的材料。 在造纸工业中的应用，用微向二氧化硅作为纸张的上胶剂，可以提高纸张的百度和不透明度，改进印刷新，耐油性，手工感及光泽度。用于晒图纸，可使纸表面质量好。油黑稳定背面无裂纹；用以叠氮纸，可生产优质蓝图纸，用以铜版纸，可以代替钛白，特别是用于新闻纸，可块纸张减轻10%左右，这样不仅纸薄而且提高了强度，防止油黑渗透，使印刷文字清晰还可以增加透明度。在橡胶中的应用，气相微细二氧化硅属于高补强填充材料，由于其成本较高除特殊场合如硅橡胶补及呈处，一般不采用。在医药方面的户用。增加的微细二氧化硅的材材料稳定、坚硬、无毒有一定润滑功能。是人体的人造骨格的工能性首先材料具有很高的价值。三、微细二氧化硅气凝胶市场分析硅元素是地壳中含量排第二位的,在我国资源方面含量丰富易得的,可目前利用部分还不到3%.所以对于硅原料的品种繁多的形势，也是要科学地开发和利用。目前我们的硅只要是用在玻璃和陶瓷的应用,这是最普偏的，用量大概就占了成品的质量70%80%,这是资源的需求表现.对于高科技领域，硅功能性才材料正在开拓发展中，所以对于硅的新产品的旦生和应用试在必行的了.而我们对生产微细二氧化硅气凝胶的生产也是高科技的产业。具有关人事透露微细二氧化硅只要是用在涂料，其他方面有军事，催化剂，医药，陶瓷，玻璃等方面的应用。就涂料就占有主要地位.因为本产品无毒,对漆面有光滑平整,细腻，无皱的现象，能很好地消除漆面的慢反谢现象。很好地满足当今人们的迫求，所以对于微细二氧化硅的开发生产利用是充满活力的,会有较好市场前境。在涂料应用方面来说我国涂料行业发展水已平达到国际领先水平，对于涂料原料要求要有更好的产品,其中微细二氧化硅就是较好的选择,本产品的的生产全过程是有绿色之称，产品从原料到生产出来的产品都是无毒的，而原料价格低，工艺污染少,产品价值高, 操作简单等特点。对高投入项目的资本就节省了开资，预计会有很好的市场效果。现在生产微细二氧化硅这个产品的企业并不多。一般企业的生产都是自己用，很少出售的，其中单涂料应用就占涂料成品5%20%的质量分，在军事方面用在炸药的就占了1%2%的质量。用在催化剂的应用就更大了。可见目前的企业供应微细二氧化硅回有稳固的市场状态。未来微细二氧化硅气凝胶的要求将会在更多产品上得到证实。目前我国化工行业的快速发展状态下，涂料工业就是较好的例子。在我国一家民营企业看来，生产销量就达到150吨/月的供求量。其中自主消耗就达到三分只一，而投入的原料99%水玻璃价格在800/吨98%硫酸价格就在600元/吨2%0氨水价格在650元/吨。其最后要到微细二氧化硅产品就在2000元/吨的价格出售。这是在当今市场竟争中赢得利润的效果，也证明了我们的微细二氧化硅产品的市场这益是惊人直得推广的产品。我生产微细二氧化硅气凝胶用到主要原料就是水玻璃和硫酸，这都工业中易得的原料，为了更能体现我们市场的效果。我们可以从生产水玻璃这里开始就能获得我们要得硫酸原料。因为生产水玻璃的方法有硫酸钠，法天然碱法都有生产成有SO2和S这些物质，只要再加以利用就能达到我们想要的浓度的硫酸。应用到我们生产微细二氧化硅气凝胶的产品中，这是我们生产微细二氧化硅气凝胶的保贵原料，这样不仅降低里原料成本，有增加了生产的产品，同时又保护环境是我们当今社会努力推广的绿色精细化工特点具有更大的发展空间。就国内的市场要求正在不断的扩大。而且国外市场的要求也在增多，生产微细的二氧化硅气凝胶的市场未来会更加大，原料的利润会更加大，所以相信未来市场前境，要有雄厚实力企业才能支撑着整个市场供求的要求。才能平衡市场供求价格。 四、微细二氧化硅气凝胶的生产过程4.1 生产原理 将硅酸钠与流酸按一定的比例用水稀释发生酸碱中和反应得到硅的水凝胶,再加入缓冲溶液控制老化过程,就得到二氧化硅气凝胶,再在高温下经过干燥和粉碎就能的到微细二氧化硅气凝胶.4.2 生产过程 我将水玻璃与水按照1：1.4的比例混合加搪瓷反应釜中，用200目的滤布过滤,搅拌升温在30c左右向反按应釜内滴加30%硫酸直到有较多的凝胶出现继续滴加流酸直到PH=2升温到60C时，保温1小时讯速加入20%氨水调节PH=8，再升温度90c停止搅拌保温1小时，最后开动搅拌再加30%流酸调节PH=2，冷却到室温进行压滤得到的微细二氧化硅气凝胶的粗产品。再洗涤直到产品PH=7。将得到的粗产品与分散剂和水按照35:1:5的比例混合，进行快速分散均匀,再抽到压滤机中进行压滤，到饼状的物料送到干燥器中控温在125c的温度进行搅拌干燥,气流粉碎到25微米的粒径之间为合格的产品进行包装并，检测产品存在干燥避光处保存。4.3 生产工艺流程原料反应压滤洗涤压滤均质化压滤干燥粉碎过筛包装4.4 产品参照标准表4.1 产品参照标准产品原数指标项目TMS-100TMS-100PTMS-110TMS-120TMS-200TMS-210TMS-220二氧化硅（干基）/%99.4099.4099.4099.4099.4099.4099.40平均粒位/微米1-21-22-32-31-31-31-2此表面积/(/g)350-400200-250250-300200-250300-350300-350300.-350孔容(m/g)1.600.501.000.401.601.401.60吸油值/(/ mg)300280250200300270300白度（Hunter）92929292929292PH值(5%水空液6-76-76-76-76-76-76-7挥发损失（105c2h）3-53-52-42-43-53-53-5烤损失(950c.2h)4414143344.5 原料的标准表4.2 先用的硅酸钠技术指标 型号级别指标项目液-2优先品一等品合格品铁(Fe)含量1%<0.02<0.05水不容物含量1%<0.02<0.04<0.50容度(20c)/(g/cm)1.368-1.394氧化钠含量/%8.2二氧气硅含量/%26.0模数(M)3.1-3.4表4.3 硫酸与氨水的指标指标品名含量灰分/%还原高温酸钾物质/%透明度/mm硫酸30%<0.01<0.0004350氨水20%<0.01<0.00043404.6 设备的介绍表4.4 保证每月生产150吨的的产量所用的设备设备名 规格数量/台容量工作压力规格塘瓷反应备215000L带搅拌 换热夹套 搪瓷材质板式压 机6700kg1315MPa工作在1315MPa简体式干燥器1500kg30MPa塔式通风可控温粉碎包装机2100kg30MPa气流粉碎包装隔膜泵60.20.7MP工作压力0.20.7MP空压机11301315MPa工作压力加15MP4.7 原料的校算 目前一般民营企业的能达到96%的收率,我们安原料产品每吨来计算如表4.5。表4.5 原料的校算原料规格投入数据密度与含量市场价格水玻璃 99%41Kg1.132800元/tH2SO4 98%7.6kg30%600元/t氧水 22%1kg20%650元/t二氧化硅 94%1t99.4%2400元t/4.8 解决的问题由于以上数据的考证微细二氧化硅的市场是个很好的开发项目，会有很高的利润价值，但我们要解决的问题也很多。目前的生产自动化情况并不理想，面对这种粉体的生产难有高的连贯性自动化的生产模式，我们都是用间歇的操作生产，缺点就在对没反应的资源做不到回收于利用，对于操作的浪费很多这都是不好把握的因素，我们要改这一状况的生产就是要提高工艺流程的自动化程度。才跟得上当今市场前进的步伐才会有更好的利润。这种生产工艺对于工业用水是很大的，平均每生产一吨的产品要用15吨的水。这样对于工业的废水污染来说就加大了，这也会使用的产品成本和人工的升高，为生产带来很多的不便，和浪费，造成价格的不稳定大打折扣，可以考虑回收处理废水资源，来改善生产的工艺，从中增加收入。其次对于产品质量的把关要达到微细的等级，是要有较高的技术，产品达到不到就大大将底了产品的价值和使用的范围，对于粒径我们都把关在5微米以下的基础的范围才能保证产品的质量和产品性能。为了让微细二氧化硅产品有更好的发展空间，我们从原料设备投入的基础来法算才能有好的收益。 五、总结硅是我国资原丰富的,能很好利用现在的资源为人类造福这是一件很好的事情, 目前硅产品的数量以不只200多种了,对于硅产品没有一个能单独代替得了全部的产品，也就是说硅的产品是在不断增加,对于更多硅产品的特殊性能还有待开发和研究,对微细二氧化硅气凝胶 只是用在涂料中的一种很好的原料,对于其他的领成的应用还不是很突出,所以微细二氧化硅的产品,未来会更加需要。对以专一性能强的才料是很受市场和人们使用特点,一个品种就是一种用途附助用途不多,它的性能就被人所用，开发这种资源是拍在眉睫的了,要有想有更好的未来前境，还要不断研究开发更多的新品种,使硅资源的到充分的发挥利用价值更高,微细二氧化硅气凝胶的生产开发.是一种高料技的产业,对于这种产品的利用会有更大的市场潜力,从它的生产工艺过程就能看出,这个简单的工艺技对技术的含量是让人难以想像的,从一个简单的中和反应开始,就能生产出微米般大小的产品,这种简单也就成了它获得高利润的中心了.这种工艺只要五步就能完成,这就直接影响到总收率的因素，因为每一个步的生产的收率都会有损扶,一步完成一个产品生产过程是一个很好的路线,能让产品会有很高的价值。参考文献1 司徒杰生主编.化工产品手册.无机化工产品(第四版) .北京： 化学业出片社,2004.2 丁志平主编.精细化工概论.北京 ：化学工为出版社,2005 .3 谵誊兴主编.精细化工新产品.北京：科学技术文献出版社,2007.4 陈长明主编.精细化学品各手册. 北京：企业学理出版社,2004.