專利名稱：一種沉淀二氧化硅的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沉淀二氧化硅的制備方法。
背景技術(shù)：
沉淀二氧化硅是疏松的、細(xì)分散的絮狀結(jié)構(gòu)的二氧化硅，它是一種應(yīng)用廣泛的無機(jī)精細(xì)化工材料。目前，以堿金屬的硅酸鹽溶液為原料制備沉淀二氧化硅的方法主要有以下三種1、酸沉淀法，即分階段加酸酸化堿金屬的硅酸鹽溶液，沉淀出二氧化硅，如中國(guó)專利號(hào)為94117058.6、96109937.2和德國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朌E-A1467019所公開的技術(shù)方案；2、溶膠法，它是以硅溶膠為原料，通過加入某些物質(zhì)使硅溶膠凝聚的方式來制備沉淀二氧化硅，如中國(guó)專利號(hào)為96104972.3所公開的技術(shù)方案；3、凝膠法，它是以含水硅凝膠為原料來制備沉淀二氧化硅，如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?2151276.0所公開的技術(shù)方案。
用上述的酸沉淀法、溶膠法和凝膠法制備沉淀二氧化硅，其共同的弊端是由于酸堿反應(yīng)的過程中無法避免酸的局部過濃現(xiàn)象，無法有效地消除或減弱導(dǎo)致沉淀二氧化硅制備過程中凝膠成分生成的誘導(dǎo)因素，即硅酸分子之間的直接接觸而通過氫鍵迅速聚集，因而無法避免硅酸聚集作用的發(fā)生，而防止凝膠成分的生成又是制備超細(xì)級(jí)、分散崩解性能好的沉淀二氧化硅的關(guān)鍵。因此，用酸沉淀法、溶膠法和凝膠法是很難制備出分散崩解性能良好的超細(xì)沉淀二氧化硅。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種超細(xì)、分散崩解性能良好的沉淀二氧化硅的制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，所提供的沉淀二氧化硅的制備方法，包括以下的步驟A、將堿金屬的硅酸鹽加水溶解，配制成含有二氧化硅濃度為0.1mol/l-1.5mol/l的鹽溶液a；B、將濃度為0.2mol/l-1.5mol/l(以金屬離子計(jì))的2價(jià)或高于2價(jià)的金屬離子的可溶性鹽用作阻聚劑，加水配制成濃度不低于0.1mol/l(以金屬離子計(jì))的鹽溶液b；C、用鹽溶液a和鹽溶液b在溫度為10℃-80℃的條件下進(jìn)行反應(yīng)，得到反應(yīng)混合物c；D、將反應(yīng)混合物c加熱到60℃-95℃后，加入酸化劑進(jìn)行酸化、并調(diào)節(jié)pH值為1-5，得到反應(yīng)混合物d1，然后保溫熟化3分鐘-100分鐘，制得反應(yīng)混合物d2，酸化劑選用強(qiáng)酸溶液，包括硫酸、硝酸、鹽酸、甲酸、乙酸或草酸，其濃度為15％-25％(wt)；E、將反應(yīng)混合物d2進(jìn)行過濾、洗滌、干燥，制得沉淀二氧化硅。
下面對(duì)上述的步驟作更加具體的說明。
作為原料的堿金屬的硅酸鹽是硅酸鈉、硅酸鉀、硅酸鋰中的任意一種、任意兩種的混合物或全部三種的混合物，最好為硅酸鈉，也就是水玻璃，其摩爾模數(shù)(SiO2/Na2O)為2-3.6、比重為1.0-1.4、波美度為30-40、二氧化硅的重量百分含量為20-28％。
鹽溶液a中二氧化硅濃度的大小主要是根據(jù)對(duì)將要制備的沉淀二氧化硅的性能參數(shù)的要求而定，為了得到一次粒徑較小的二氧化硅，鹽溶液a中二氧化硅的濃度為0.2-0.6mol/l。
根據(jù)不同的制備目的，可以先在鹽溶液a中加入不同種類的表面活性劑，攪拌使其混合均勻，表面活性劑包括陰離子表面活性劑、陽(yáng)離子表面活性劑、兩性表面活性劑或非離子表面活性劑，表面活性劑的用量為鹽溶液a重量的0.2～5％，優(yōu)選0.25～3％。選擇表面活性劑的標(biāo)準(zhǔn)要依據(jù)用來阻聚的陽(yáng)離子的種類和C步驟中的工藝過程來確定。
根據(jù)對(duì)所要制備的沉淀二氧化硅的要求，用作阻聚劑的金屬離子包括Mg2+、Ca2+、Zn2+、Al3+、Cu2+、Ba2+、Sr2+、Pb2+或Ni2+，優(yōu)選Mg2+、Ca2+、Zn2+或Al3+金屬離子，在保證與上述金屬離子形成的相應(yīng)的鹽可溶于水的前提下，選用的陰離子包括SO42-、NO32-或Cl-，所配制的鹽溶液b的濃度在0.1mol/l-飽和溶液的范圍中選擇，優(yōu)選0.2-1.5mol/l。
用于反應(yīng)的鹽溶液a和鹽溶液b配制好之后，進(jìn)入C步驟，該步驟中所發(fā)生的反應(yīng)往往是Mg2+、Ca2+、Zn2+、Al3+、Cu2+、Ba2+、Sr2+、Pb2+或Ni2+多價(jià)金屬離子、尤其是Mg2+、Ca2+、Zn2+或Al3+金屬離子與堿金屬的硅酸鹽溶液發(fā)生沉淀反應(yīng)，從而生成不溶性的硅酸鹽沉淀物的過程。
在C步驟中鹽溶液a和鹽溶液b發(fā)生反應(yīng)的過程有三種選擇方式第一種選擇方式是在攪拌條件下將鹽溶液b加入到鹽溶液a中，直至反應(yīng)混合物c的pH值為7-9，優(yōu)選7.5-8，比較好的做法是在加入前，先用酸調(diào)節(jié)鹽溶液b的pH值為3-6后，再加入到鹽溶液a中；
同時(shí)可以先在鹽溶液a中加入鹽溶液a重量的0.2％-5％的陰離子表面活性劑，攪拌均勻，然后再加入已經(jīng)酸化的鹽溶液b；還可以在鹽溶液a中先加入陽(yáng)離子表面活性劑、兩性表面活性劑或非離子表面活性劑，表面活性劑的用量為鹽溶液a重量的0.2-5％，攪拌均勻后，再加入濃度為15％-20％(wt)的稀酸至pH值為8-11，最后加入鹽溶液b，直至反應(yīng)混合物c的pH值為7-8。
第二種選擇方式是將鹽溶液a加入到鹽溶液b中，直至反應(yīng)混合物c的pH為7-9，比較好的做法是先用酸調(diào)節(jié)鹽溶液b的pH值為3-6，然后加入鹽溶液a；反應(yīng)結(jié)束后可以向反應(yīng)混合液中加入陰離子表面活性劑、兩性表面活性劑或非離子表面活性劑，攪拌均勻，表面活性劑的用量為反應(yīng)混合液總重量的0.2-5％，優(yōu)選0.25-3％。
第三種選擇方式是將鹽溶液a和鹽溶液b同時(shí)加入到pH值為4-6的強(qiáng)酸稀溶液中，直至反應(yīng)混合物c的pH值為7-10；可以預(yù)先在鹽溶液a中加入陽(yáng)離子表面活性劑、兩性表面活性劑或非離子表面活性劑，表面活性劑的用量為鹽溶液a重量的0.2-5％，優(yōu)選0.25-3％。
第C步驟的反應(yīng)溫度優(yōu)選50℃-70℃。
C步驟中制備的反應(yīng)混合物c，可以先在與該步驟的反應(yīng)溫度相同的溫度下保溫熟化5分鐘-60分鐘，再進(jìn)行D步驟，也可以比該步驟的反應(yīng)溫度高出10℃-20℃的溫度下保溫熟化10分鐘-30分鐘，再進(jìn)行D步驟。
D步驟中得到的反應(yīng)混合物d1，保溫熟化的時(shí)間優(yōu)選20分鐘-60分鐘。
第E步驟中，如果使用噴霧干燥，可以直接得到粉狀或粒狀的沉淀二氧化硅。為了得到改性產(chǎn)品，另一種做法是在過濾、洗滌之后，先將濾餅打漿，然后加入陽(yáng)離子表面活性劑、兩性表面活性劑或者非離子表面活性劑進(jìn)行改性，最后再進(jìn)行干燥，表面活性劑的加入量為漿料中沉淀二氧化硅凈重量的0.1％-3％，優(yōu)選0.2％-1％。
如果要求產(chǎn)品中外加的金屬離子的量比較小，洗滌時(shí)先用稀酸溶液洗滌，然后再用水洗，為了減少雜質(zhì)成分，稀酸溶液所選用的酸的種類要和D步驟中酸化浸出金屬離子時(shí)所使用的強(qiáng)酸的種類相同。
為了加強(qiáng)表面活性劑的使用效果，在鹽溶液a中加入有機(jī)溶劑，有機(jī)溶劑包括醇類、酮類、醚類、環(huán)己烴或胺類有機(jī)物，其中醇類優(yōu)選乙醇，酮類優(yōu)選丙酮，醚類優(yōu)選乙醚，有機(jī)溶劑的加入量為鹽溶液a體積的5％-60％。
當(dāng)然，在不使用表面活性劑的情況下，為了增強(qiáng)所制備的沉淀二氧化硅的分散效果，在鹽溶液a或者反應(yīng)混合物d1中加入有機(jī)物分散劑，有機(jī)物分散劑包括醇類分散劑或胺類分散劑，其加入量為鹽溶液體積的0.2％-10％。
上述相關(guān)使用酸的工藝中，所使用的酸是無機(jī)酸或有機(jī)酸，無機(jī)酸包括硫酸、鹽酸或硝酸，有機(jī)酸包括甲酸、乙酸或草酸，優(yōu)選硫酸或鹽酸。
用本發(fā)明所述的方法制備沉淀二氧化硅，其突出優(yōu)點(diǎn)是能有效阻止硅酸迅速聚集、避免生成凝膠，Mg2+、Ca2+、Zn2+、Al3+等這些金屬離子和堿金屬的硅酸鹽溶液反應(yīng)時(shí)生成不溶性的硅酸鹽沉淀。Mg2+、Ca2+、Zn2+、Al3+等這些金屬離子在堿性條件下和硅酸作用，有效封閉位于聚硅酸核粒表面的硅氧四面體的游離頂硅羥，由于硅酸分子之間的聚集是通過硅氧四面體的游離頂硅羥之間的氫鍵完成的，所以，Mg2+、Ca2+、Zn2+、Al3+等這些金屬離子封閉位于聚硅酸核粒表面的硅氧四面體的游離頂硅羥之后，可以有效阻止硅酸的凝聚，起到分散作用。同時(shí)，在酸化劑酸化溶出這些金屬離子的過程中，也能起到類似的作用。在一定的酸堿度下，這些金屬離子的存在，可以改變二氧化硅的表面電性，使其能與陰離子表面活性劑作用，從而使一些陰離子表面活性劑在沉淀二氧化硅的制備過程中，起到對(duì)沉淀二氧化硅進(jìn)行表面改性的作用，并在一定程度上屏蔽聚硅酸核粒表面的硅氧四面體的硅羥基，防止硅酸分子凝聚作用的發(fā)生。
特別是，本方法所使用的金屬離子為多價(jià)金屬，在沉淀凝聚的過程中，往往可以同時(shí)和多個(gè)硅酸分子作用而沉淀，這樣當(dāng)其被酸溶出之后，在原來金屬離子存在的位置上就會(huì)留下空穴，因此就能起到造孔的作用，擴(kuò)大沉淀二氧化硅微粒內(nèi)部的孔容，從而能制備出一些特殊性能的沉淀二氧化硅，這些特殊性能的沉淀二氧化硅，在諸如橡膠等各種彈性體材料中，應(yīng)用效果很好。同時(shí)，用本發(fā)明的方法也可以制備出各種性能參數(shù)的沉淀二氧化硅，廣泛應(yīng)用于塑料、涂料、油漆、日用化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥等領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式
例1配制0.5mol/l的硫酸鎂溶液，使用25％的硫酸溶液調(diào)節(jié)其pH值為3.5。
將模數(shù)(SiO2/Na2O)為3.2、二氧化硅含量為27％、比重為1.357的硅酸鈉稀釋制成二氧化硅含量為0.1mol/l的硅酸鈉溶液，向1升0.1mol/l的硅酸鈉溶液中加入50ml濃度為0.2mol/l的十二烷基苯磺酸鈉，充分?jǐn)嚢杈鶆颍瑢⒓邮榛交撬徕c的有硅酸鈉溶液升溫到70℃，在攪拌下，逐漸把經(jīng)過酸化的0.5mol/l的硫酸鎂溶液加入其中，維持溫度不變，有白色沉淀物生成，直到反應(yīng)混合物的pH值達(dá)到8.0，攪拌保溫30分鐘進(jìn)行熟化，向懸濁液中加入1mol/l硫酸，調(diào)節(jié)pH值到2，在溫度為70℃下保溫熟化60分鐘，抽濾漿料，并用水洗滌，得到的濾餅在溫度為120℃的烘箱內(nèi)干燥4小時(shí)，即得白色塊狀的沉淀二氧化硅，質(zhì)地疏松，十分容易粉化得到粉狀沉淀二氧化硅。使用日本島津SA-CP3離心沉降式粒度分布儀測(cè)試超聲崩解之后的平均粒度d50在1um，幾個(gè)常見的物理化學(xué)指標(biāo)為SiO2含量≥90％BET比表面積 320m2/g吸油值DBP3.71cm3/g加熱減量 5.68％灼燒減量 3.85％。
例2配制1mol/l的硫酸鎂溶液。
將模數(shù)(SiO2/Na2O)為3.2、二氧化硅含量為27％、比重為1.357的硅酸鈉稀釋制成二氧化硅含量為0.5mol/l的硅酸鈉溶液，向1升該硅酸鈉溶液中加入硅酸鈉溶液重量0.6％的十八烷基三甲基氯化銨，使用1mol/l的鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值為10.5，升溫到70℃，在攪拌下，把1mol/l的硫酸鎂溶液緩慢加入，并保持溫度不變，直到溶液的pH值達(dá)到8.0，此過程中有白色沉淀物生成，混合完全之后得到白色懸濁液，向懸濁液中加入1mol/l硫酸，調(diào)節(jié)pH值到4，在溫度為80℃下保溫熟化60分鐘，抽濾漿料，得到的濾餅用0.5mol/l的硫酸溶液洗滌兩次，然后用水洗，濾餅在溫度為120℃的烘箱內(nèi)干燥4小時(shí)，即得白色塊狀的沉淀二氧化硅，使用日本島津SA-CP3離心沉降式粒度分布儀測(cè)試超聲崩解之后的平均粒度d50在1.4um，幾個(gè)常見的物理化學(xué)指標(biāo)為SiO2含量 ≥90％BET比表面積 179m2/g吸油值DBP 2.67cm3/g加熱減量4.56％灼燒減量3.25％。
例3配制1mol/l的硫酸鎂溶液。
將模數(shù)(SiO2/Na2O)為3.2、二氧化硅含量為27％、比重為1.357的硅酸鉀溶液稀釋制成二氧化硅含量為1.3mol/l的硅酸鉀溶液，在攪拌下，將該溶液緩慢加入到1升溫度為70℃的1mol/l的硫酸鎂溶液中，并保持溫度不變，直到溶液的pH值達(dá)到8.0，此過程中有白色沉淀物生成，混合完全之后得到白色懸濁液，向懸濁液中加入1mol/l硫酸，調(diào)節(jié)pH值到4，在溫度為80℃下保溫熟化60分鐘，按硅酸鉀溶液重量的1.5％加入Span-80，攪拌10分鐘，抽濾漿料，得到的濾餅用0.5mol/l的硫酸溶液洗滌兩次，然后用水洗。濾餅在溫度為120℃的烘箱內(nèi)干燥4小時(shí)，即得白色塊狀的沉淀二氧化硅，使用日本島津SA-CP3離心沉降式粒度分布儀測(cè)試超聲崩解之后的平均粒度d50在2.5um，幾個(gè)常見的物理化學(xué)指標(biāo)為SiO2含量≥90％BET比表面積 192m2/g吸油值DBP2.53cm3/g加熱減量 4.52％灼燒減量 3.20％。
例4配制20℃的氯化鈣飽和溶液。
將模數(shù)(SiO2/Na2O)為3.2、二氧化硅含量為27％、比重為1.357的硅酸鈉稀釋制成二氧化硅含量為0.5mol/l的硅酸鈉溶液，在攪拌下，將該溶液加入到1升飽和氯化鈣溶液中，直到溶液的pH值為7.5，有白色的沉淀物生成，升溫到65℃，攪拌保溫熟化30分鐘后，得到白色的懸濁液，升溫到80℃后，加入1mol/l的鹽酸溶液，調(diào)節(jié)pH值等于3，攪拌保溫熟化50分鐘后，靜置到溫度至室溫時(shí)加入35ml乙二醇，攪拌10分鐘，過濾，濾餅用1mol/l的鹽酸溶液洗滌兩次，然后用水洗，過濾后濾餅在溫度為120℃烘箱內(nèi)干燥4小時(shí)，即得白色塊狀的沉淀二氧化硅，十分疏松，易粉化，使用日本島津SA-CP3離心沉降式粒度分布儀測(cè)試超聲崩解之后的平均粒度d50在3.0um，幾個(gè)常見的物理化學(xué)指標(biāo)為SiO2含量 ≥90％
BET比表面積 210m2/g吸油值DBP3.20cm3/g加熱減量 4.53％灼燒減量 3.21％。
例5配制1mol/l的氯化鈣溶液。
將模數(shù)(SiO2/Na2O)為3.2、二氧化硅含量為27％、比重為1.357的硅酸鈉稀釋制成二氧化硅含量為0.5mol/l的硅酸鈉溶液，在攪拌下，將溫度為20℃的該溶液加入到1升濃度為1mol/l、溫度為20℃的氯化鈣溶液中，直到溶液的pH值為7.5，有白色的沉淀物生成，升溫到65℃，攪拌保溫熟化30分鐘后，得到白色的懸濁液，升溫到90℃，加入1mol/l的鹽酸溶液，調(diào)節(jié)pH值等于3，攪拌保溫熟化50分鐘后過濾，濾餅用1mol/l的鹽酸溶液洗滌兩次，然后用水洗，過濾后濾餅在溫度為120℃的烘箱內(nèi)干燥4小時(shí)，即得白色塊狀的沉淀二氧化硅，十分疏松，易粉化，使用日本島津SA-CP3離心沉降式粒度分布儀測(cè)試超聲崩解之后的平均粒度d50在3.3um，幾個(gè)常見的物理化學(xué)指標(biāo)為SiO2含量 ≥90％BET比表面積 192m2/g吸油值DBP 2.71cm3/g加熱減量 4.51％
灼燒減量3.25％。
例6配制0.5mol/l的氯化鋇溶液。
將模數(shù)(SiO2/Na2O)為3.2、SiO2含量為27％、比重為1.357的硅酸鈉稀釋制成二氧化硅含量為0.2mol/l的硅酸鈉溶液，向1升該溶液中加入50ml的丙三醇，充分?jǐn)嚢杈鶆?，在攪拌下，將加有丙三醇的硅酸鈉溶液和適量的0.5mol/l的氯化鋇溶液同時(shí)加入到200ml、pH值為6的硫酸溶液中，生成白色的沉淀物，直到懸濁液的pH值達(dá)到8.5，反應(yīng)完全之后得到白色懸濁液，向懸濁液中加入1mol/l鹽酸，調(diào)節(jié)pH值到2，在溫度80℃下保溫熟化60分鐘，抽濾漿料，并用0.5mol/l的鹽酸溶液洗滌兩次，然后用水洗，濾餅在溫度為120℃烘箱內(nèi)干燥4小時(shí)，即得白色的沉淀二氧化硅，使用日本島津SA-CP3離心沉降式粒度分布儀測(cè)試超聲崩解之后的平均粒度d50在0.38um，幾個(gè)常見的物理化學(xué)指標(biāo)為SiO2含量 ≥90％BET比表面積365m2/g吸油值DBP 3.77cm3/g加熱減量 5.26％灼燒減量 4.23％。
例7配制0.5mol/l的氯化鋇溶液。
將模數(shù)(SiO2/Na2O)為3.2、SiO2含量為27％、比重為1.357的硅酸鈉稀釋制成二氧化硅含量為0.2mol/l的硅酸鈉溶液，向1升該溶液中加入50ml的丙三醇，充分?jǐn)嚢杈鶆?，然后加入硅酸鈉溶液重量的0.2％的十六烷基三甲基氯化銨。在攪拌下，將加有丙三醇、十六烷基三甲基氯化銨的硅酸鈉溶液和適量的0.5mol/L的氯化鋇溶液同時(shí)加入到200ml、pH值為6的硫酸溶液中，生成白色的沉淀物，直到懸濁液的pH值達(dá)到8.5，反應(yīng)完全之后得到白色懸濁液，向懸濁液中加入1mol/l鹽酸，調(diào)節(jié)pH值到2，在溫度為80℃下保溫熟化60分鐘，抽濾漿料，并用0.5mol/l的鹽酸溶液洗滌兩次，然后用水洗，濾餅在溫度為120℃烘箱內(nèi)干燥4小時(shí)，即得白色的沉淀二氧化硅，使用日本島津SA-CP3離心沉降式粒度分布儀測(cè)試超聲崩解之后的平均粒度d50在0.50um，幾個(gè)常見的物理化學(xué)指標(biāo)為SiO2含量 ≥90％BET比表面積358m2/g吸油值DBP 3.25cm3/g加熱減量 5.70％灼燒減量 4.16％。
例8配制0.1mol/l的氯化鋁溶液。
將模數(shù)(SiO2/Na2O)為3.2、SiO2含量為27％、比重為1.357的硅酸鈉稀釋制成二氧化硅含量為0.2mol/l的硅酸鈉溶液，向1升該溶液中加入50ml的正丁醇，充分?jǐn)嚢杈鶆?，在攪拌下，將濃度?.1mol/l的氯化鋁溶液緩慢加入到加有正丁醇的、溫度為80℃的硅酸鈉溶液中，加入過程中保持溫度不變，隨著氯化鋁溶液的加入，生成白色的沉淀物，直到反應(yīng)底液的pH值為7.8，氯化鋁溶液加入結(jié)束之后，得到白色懸濁液，繼續(xù)在溫度為80℃下保溫30分鐘，向懸濁液中加入1mol/l鹽酸，調(diào)節(jié)pH值到2，在溫度為80℃下保溫熟化60分鐘，抽濾漿料并洗滌，濾餅在溫度為120℃的烘箱內(nèi)干燥4小時(shí)，即得白色的沉淀二氧化硅，使用日本島津SA-CP3離心沉降式粒度分布儀測(cè)試超聲崩解之后的平均粒度d50在3um，幾個(gè)常見的物理化學(xué)指標(biāo)為SiO2含量 ≥90％BET比表面積145m2/g吸油值DBP 3.21cm3/g加熱減量 4.37％灼燒減量 3..43％。
例9配制1mol/l的氯化鈣溶液。
將模數(shù)(SiO2/Na2O)為3.2、SiO2含量為27％、比重為1.357的硅酸鈉稀釋制成二氧化硅含量為0.5mol/l的硅酸鈉溶液，在攪拌下，將溶液加入到1升濃度為1mol/l的氯化鈣溶液中，有白色的沉淀物生成，直到懸濁液的pH值到8.5，攪拌10分鐘，得到白色懸濁液，再加入1mol/l的鹽酸溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH值等于3，升溫到80℃，保溫?cái)嚢?0分鐘后過濾，濾餅用1mol/l的鹽酸溶液洗滌兩次，然后用水洗掉雜質(zhì)離子，濾餅用500ml的水打漿，然后加入含有1.2g陽(yáng)離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨的水溶液，混合均勻，加熱到30℃，在此溫度下持續(xù)攪拌1小時(shí)-2小時(shí)，進(jìn)行表面改性，抽濾漿料并洗滌，濾餅在溫度為120℃的烘箱內(nèi)干燥4小時(shí)，即得經(jīng)過表面改性的沉淀二氧化硅，使用日本島津SA-CP3離心沉降式粒度分布儀測(cè)試超聲崩解之后的平均粒度d50在1um。
權(quán)利要求
1.一種沉淀二氧化硅的制備方法，其特征是包括以下的步驟A、將堿金屬的硅酸鹽加水溶解，配制成含有二氧化硅濃度為0.1mol/l-1.5mol/l的鹽溶液a；B、將濃度為0.2mol/l-1.5mol/l(以金屬離子計(jì))的2價(jià)或高于2價(jià)的金屬離子的可溶性鹽用作阻聚劑，加水配制成濃度不低于0.1mol/l(以金屬離子計(jì))的鹽溶液b；C、用鹽溶液a和鹽溶液b在溫度為10℃-80℃的條件下進(jìn)行反應(yīng)，得到反應(yīng)混合物c；D、將反應(yīng)混合物c加熱到60℃-95℃后，加入酸化劑進(jìn)行酸化、并調(diào)節(jié)pH值為1-5，得到反應(yīng)混合物d1，然后保溫熟化3分鐘-100分鐘，制得反應(yīng)混合物d2，酸化劑選用強(qiáng)酸溶液，包括硫酸、硝酸、鹽酸、甲酸、乙酸或草酸，其濃度為15％-25％(wt)；E、將反應(yīng)混合物d2進(jìn)行過濾、洗滌、干燥，制得沉淀二氧化硅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征是堿金屬的硅酸鹽是硅酸鈉、硅酸鉀、硅酸鋰中的任意一種、任意兩種的混合物或全部三種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征是堿金屬的硅酸鹽是硅酸鈉，其摩爾模數(shù)(SiO2/Na2O)為2-3.6、比重為1.0-1.4、波美度為30-40、二氧化硅的重量百分含量為20-28％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征是先在鹽溶液a中加入不同種類的表面活性劑，攪拌使其混合均勻，表面活性劑包括陰離子表面活性劑、陽(yáng)離子表面活性劑、兩性表面活性劑或非離子表面活性劑，表面活性劑的用量為鹽溶液a重量的0.2-5％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征是用作阻聚劑的金屬離子包括Mg2+、Ca2+、Zn2+、Al3+、Cu2+、Ba2+、Sr2+、Pb2+或Ni2+。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征是用作阻聚劑的金屬離子是Mg2+、Ca2+、Zn2+或Al3+。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征是在C步驟中，在攪拌條件下將鹽溶液b加入到鹽溶液a中，直至反應(yīng)混合物c的pH值為7-9。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征是先用酸調(diào)節(jié)鹽溶液b的pH值為3-6后，再加入到鹽溶液a中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征是先在鹽溶液a中加入鹽溶液a重量的0.2％-5％的陰離子表面活性劑，攪拌均勻，然后再加入已經(jīng)酸化的鹽溶液b。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征是在鹽溶液a中先加入陽(yáng)離子表面活性劑、兩性表面活性劑或非離子表面活性劑，表面活性劑的用量為鹽溶液a重量的0.2-5％，攪拌均勻后，再加入濃度為15％～20％(wt)的稀酸至pH值為8-11，最后加入鹽溶液b，直至反應(yīng)混合物c的pH值為7-8。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征是在C步驟中，將鹽溶液a加入到鹽溶液b中，直至反應(yīng)混合物c的pH為7-9。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征是先用酸調(diào)節(jié)鹽溶液b的pH值為3-6，然后加入鹽溶液a。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征是反應(yīng)結(jié)束后向反應(yīng)混合液中加入陰離子表面活性劑、兩性表面活性劑或非離子表面活性劑，攪拌均勻，表面活性劑的用量為反應(yīng)混合液總重量的0.2～5％。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征是將鹽溶液a和鹽溶液b同時(shí)加入到pH值為4～6的強(qiáng)酸稀溶液中，直至反應(yīng)混合物c的pH值為7-10。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征是預(yù)先在鹽溶液a中加入陽(yáng)離子表面活性劑、兩性表面活性劑或非離子表面活性劑，表面活性劑的用量為鹽溶液a重量的0.2～5％。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征是E步驟中，在過濾、洗滌之后，先將濾餅打漿，然后加入陽(yáng)離子表面活性劑、兩性表面活性劑或者非離子表面活性劑進(jìn)行改性，最后再進(jìn)行干燥，表面活性劑的加入量為漿料中沉淀二氧化硅凈重量的0.1％-3％。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征是E步驟中，洗滌時(shí)先用稀酸溶液洗滌，然后再用水洗。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征是在鹽溶液a中加入有機(jī)溶劑，有機(jī)溶劑包括醇類、酮類、醚類、環(huán)己烴或胺類有機(jī)物，有機(jī)溶劑的加入量為鹽溶液a體積的5％～60％。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征是在鹽溶液a或者反應(yīng)混合物d1中加入有機(jī)物分散劑，有機(jī)物分散劑包括醇類分散劑或胺類分散劑，其加入量為鹽溶液體積的0.2％-10％。
20.根據(jù)權(quán)利要求8、10、12、14或17所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征是所使用的酸是無機(jī)酸或有機(jī)酸，無機(jī)酸包括硫酸、鹽酸或硝酸，有機(jī)酸包括甲酸、乙酸或草酸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種沉淀二氧化硅的制備方法，包括將堿金屬的硅酸鹽加水溶解配制成鹽溶液a，將2價(jià)或高于2價(jià)的金屬離子的可溶性鹽用作阻聚劑，加水配制成鹽溶液b，用鹽溶液a和鹽溶液b在溫度為10℃－80℃的條件下進(jìn)行反應(yīng)，得到反應(yīng)混合物c，將反應(yīng)混合物c加熱到60℃－95℃后，加入酸化劑進(jìn)行酸化、并調(diào)節(jié)pH值為1－5，得到反應(yīng)混合物d1，然后保溫熟化3分鐘－100分鐘，制得反應(yīng)混合物d2，將反應(yīng)混合物d2進(jìn)行過濾、洗滌、干燥，制得超細(xì)沉淀二氧化硅。這種沉淀二氧化硅，分散崩解性能良好，廣泛應(yīng)用于塑料、涂料、油漆、日用化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C01B33/00GK1669922SQ20051004248
公開日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2005年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月22日
發(fā)明者劉建路, 潘振興, 傅賢君 申請(qǐng)人:山東海化集團(tuán)有限公司