用火山灰制备超细高纯ＳｉＯ２的方法技术

用火山灰制备超细高纯ＳｉＯ２的方法，步骤是：Ａ、取ＳｉＯ２重量含量≥５０％的１００份重的火山灰，粉碎至粒径≤１ｍｍ；Ｂ、将火山灰加入、分散到４０～９５℃的酸溶液中，搅拌１０～１８０分钟，过滤、水洗；Ｃ、将Ｂ步的化火山灰转入３００份重的３５～１００℃水中，搅拌加入与火山灰中的ＳｉＯ２等当量的ＮａＯＨ或ＫＯＨ形成均匀溶胶体系；再加０．５～５份重的疏水性物质，然后引入５００～１５００份重的与水不相溶的有机溶剂，高速搅拌，形成微乳液体系，再滴加酸性物质产生沉淀，过滤得沉淀，水洗、干燥，即得。该方法原料成本低，制备工艺简单，易于工业化，制得的超细高纯ＳｉＯ２粒径分布均匀，纯度高，可直接用作功能填料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超细高纯SiO2的制备方法。
技术介绍
超细高纯SiO2作为一种新型功能材料，由于具有高介电、高耐热、高耐湿、高填充 量、低膨胀、低应力、低杂质、低摩擦系数等优越性能，在电子、电器、化工等诸多领域具有广 阔的应用前景，是一种理想的电子、电器、化工产品的优质功能填料。自从StOber专利技术醇盐 水解工艺制备超细高纯SiO2以来，喷雾干燥、模板自组装等方法相继出现，超细高纯SiO2的 制备方法一直处于不断的完善与更新之中。目前，超细高纯SiO2的制备方法主要三类一、 以卤硅烷为原料的气相法，产品的原生粒径分布窄、分散度好，是制备超细高纯SiO2的主要 方法，但其原料卤硅烷的成本高，且是在高温的气化环境下进行反应，具有工艺复杂、对设 备要求苛刻，产物易流失，产率低等缺点。二、以水玻璃为基本原料的沉淀法，虽然该法原料 广泛、价格相对低廉，但是它直接由水玻璃与碱沉淀反应制备二氧化硅，水玻璃纯度得不到 保证，导致制备的SiO2纯度不高，由于是在普通的溶液中沉淀，沉淀过程时间长短不一，导 致粒径不均勻、形状难以控制。三、以金属醇盐为主要原料的溶胶_凝胶法，金属醇盐作为 前驱体，经水解缩聚逐渐凝胶化，然后经过陈化、超临界干燥后得Si02。其缺点是，正硅酸乙 脂(TEOS)等金属醇盐的原料成本高，且超临界干燥工艺需要用到高压釜，产率低，不易工 业化。而且，以上三类方法制得的超细高纯SiO2在作为功能填料之前，均需要进行表面疏 水性处理。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种超细高纯SiO2的制备方法，该方法原料成本低，制备 工艺简单，易于工业化，制得的超细高纯SiO2粒径分布均勻，纯度高，可直接用作功能填料。本专利技术实现其专利技术目的所采用的技术方案是，一种用火山灰制备超细高纯SiO2W 方法，由以下步骤组成A、称取SiO2重量含量彡50%的100份重的火山灰，将其粉碎至粒径彡Imm ；B、将火山灰加入、分散到温度为40 95°C的酸溶液中，搅拌10 180分钟，过滤、 水洗，得到纯化火山灰；C、将纯化火山灰转入300份重的水中，加热至35 100°C，搅拌加入与火山灰中 的SiO2等当量的NaOH或KOH形成均勻溶胶体系；另称取0. 5 5份重的疏水性物质，分散 于溶胶体系中；然后再在该体系中引入500 1500份重的非水性溶剂，以1000-3000r/min 的转速搅拌，形成微乳液体系，再滴加酸性物质产生沉淀，至不再产生沉淀止；过滤得沉淀， 水洗、干燥，即得。上述B步中的酸溶液是盐酸、硝酸或硫酸中的至少一种；上述C步中的疏水性物质是油溶性表面活性剂或硅烷偶联剂；上述微乳液沉淀法制备超细高纯SiO2的非水性溶剂是与水不相溶的任一有机溶剂。本专利技术的制备原理是火山灰中含有50%以上SiO2，其余组分是可酸溶解的Al203、Mg和CaO等金属氧化 物，在酸的作用下火山灰中的金属氧化物溶解，剩余部分即为高纯度的SiO2 ；SiO2可在热碱 作用下形成均勻的溶胶体系，溶胶体系是不稳定体系，在改变胶粒表面荷电的情况下产生 凝聚并继而沉淀。本专利技术通过热碱的作用将纯化的火山灰溶解形成均勻溶胶，在体系中引 入与水不相溶的第二相，再高速搅拌将均勻溶胶分散在第二相中形成微乳液，最后在微乳 液体系中引入酸性物质即改变了胶粒表面的荷电状态从而产生沉淀，而沉淀的产生是在微 乳液环境中，因此沉淀粒径的大小可通过微乳液进行控制从而实现SiO2粒径的控制；此外， 本专利技术在微乳液沉淀过程中引入疏水性物质，在沉淀形成的同时其吸附在沉淀的表面，因 此本专利技术制备的超细高纯SiO2不需要通过后续的表面处理可表现出疏水性，可作为功能填 料直接用于电子、电器及化工领域。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果1、本专利技术以火山灰为硅源制备超细高纯SiO2,克服了现有SiO2制备中选择SiCl4、 水玻璃、正硅酸乙酯成本高的局限，火山灰储量丰富，价格低廉，从而大大降低超细高纯 SiO2的制备成本。2、火山灰在与碱沉淀反应前先与酸反应进行纯化处理去除了其中的碱性杂质，使 得制备的超细高纯SiO2纯度得到保证，其纯度在99%以上。3、本专利技术的制备方法为微乳液沉淀法，沉淀是在微乳液中被油分割的微水区域中 产生，使其制备的超细高纯SiO2粒径细小、分布均勻。通过调整疏水性物质的种类、用量及 搅拌速度，可控制超细高纯SiO2粒径大小及分布，克服了传统SiO2制备方法中粒径难以控 制的难题。4、本专利技术在微乳液沉淀法制备过程中已引入了疏水性物质，制备的超细高纯的 SiO2本身就具有疏水性，作为功能性填料可直接用于电子、电器和化工等领域，克服了传统 方法制备的SiO2其应用前还需要作表面处理的局限。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的详细说明。附图说明图1是本专利技术方法制备的超细高纯SiO2的扫描电镜图。具体实施例方式实施例1一种用火山灰制备超细高纯SiO2的方法，由以下步骤组成A、称取SiO2重量含量彡50%的100份重的火山灰，将其粉碎至粒径彡1mm。B、将火山灰加入、分散到60°C的盐酸中，搅拌90分钟，过滤、水洗，得到纯化火山 灰；C、将纯化火山灰转入300份重的水中，加热至70°C，搅拌加入与火山灰中的SiO2 等当量的NaOH形成均勻溶胶体系；另称取3份重的疏水性物质，分散于溶胶体系中；然后再在该体系中引入500份重的非水性溶剂，以1500r/min的转速搅拌，形成微乳液体系，再 滴加酸性物质产生沉淀，至不再产生沉淀止；过滤得沉淀，水洗、干燥，即得。经测试，本例制得的超细高纯SiO2的粒径为90士 15nm。实施例2-24实施例2-24的制备超细高纯Si02的方法均与实施例1的方法相同，不同的仅仅 是各实施例选用的原料种类、配比和具体工艺参数更换为下表中所列的相应原料种类、配 比和具体工艺参数。表中的非水性物质是指与水不相溶的有机溶剂。实施例1-24选用的原料种类、配比、工艺参数及其制得物SiO2粒径表权利要求一种用火山灰制备超细高纯SiO2的方法，由以下步骤组成A、备料称取SiO2重量含量≥50％的100份重的火山灰，将其粉碎至粒径≤1mm；B、将火山灰加入、分散到温度为40～95℃的酸溶液中，搅拌10～180分钟，过滤、水洗，得到纯化火山灰；C、将纯化火山灰转入300份重的水中，加热至35～100℃，搅拌加入与火山灰中的SiO2等当量的NaOH或KOH形成均匀溶胶体系；另称取0.5～5份重的疏水性物质，分散于溶胶体系中；然后再在该体系中引入500～1500份重的与水不相溶的有机溶剂，以1000 3000r/min的转速搅拌，形成微乳液体系，再滴加酸性物质产生沉淀，至不再产生沉淀止；过滤得沉淀，水洗、干燥，即得。2.如权利要求1所述的一种用火山灰制备超细高纯SiO2的方法，其特征在于所述B 步中的酸溶液是盐酸、硝酸或硫酸中的至少一种；3.如权利要求1所述的一种用火山灰制备超细高纯SiO2的方法，其特征在于所述C 步中的疏水性物质是油溶性表面活性剂或硅烷偶联剂。全文摘要用火山灰制备超细高纯SiO2的方法，步骤是A、取SiO2重量含量≥50％的100份重的火山灰，粉碎至粒径≤1mm；B、将火山灰加入、分散到40～95本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用火山灰制备超细高纯ＳｉＯ↓［２］的方法，由以下步骤组成：　　Ａ、备料：称取ＳｉＯ↓［２］重量含量≥５０％的１００份重的火山灰，将其粉碎至粒径≤１ｍｍ；　　Ｂ、将火山灰加入、分散到温度为４０～９５℃的酸溶液中，搅拌１０～１８０分钟，过滤、水洗，得到纯化火山灰；　　Ｃ、将纯化火山灰转入３００份重的水中，加热至３５～１００℃，搅拌加入与火山灰中的ＳｉＯ↓［２］等当量的ＮａＯＨ或ＫＯＨ形成均匀溶胶体系；另称取０．５～５份重的疏水性物质，分散于溶胶体系中；然后再在该体系中引入５００～１５００份重的与水不相溶的有机溶剂，以１０００－３０００ｒ／ｍｉｎ的转速搅拌，形成微乳液体系，再滴加酸性物质产生沉淀，至不再产生沉淀止；过滤得沉淀，水洗、干燥，即得。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：楚珑晟，魏川，吴浩，
申请(专利权)人：西藏大为建筑环保工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：54[中国|西藏]