介绍沉淀二氧化硅

沉淀二氧化硅

　　(一) 性质

　　沉淀二氧化硅是水合无定型硅酸的白色粉末，主要成分为二氧化硅，其组成可用SiO2·nHO2表示。沉淀二氧化硅不溶于水和酸，在空气中吸收水分后成为聚集的细粒。加热室，能溶于氢氧化钠和氢氟酸，对其他化学药品稳定，耐高温、不燃烧，具有良好的电绝缘性，多孔性，在橡胶中有良好的分散性。但由于制造方法或条件不同，产品的化学成分及其物理结构、物化性能均有很大的差异。

　　结晶二氧化硅是三维晶体结构，沉淀二氧化硅是无规则二元线性结构。沉淀二氧化硅内部存在着硅酸钠形式的硅酸分子骨架

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　　─Si─O─Si─，这种长分子的缩和，分子间排列较为疏松，且有

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　　较多的二维结构，因此会出现毛细现象。沉淀二氧化硅的宏观结构象炭黑，其粒子成球形，单个粒子之间以相面接触成链枝结构，，这叫二次结构，不同品种的沉淀二氧化硅的二次结构发达程度是不同的，它是在成产过程中由于相互碰撞而形成的，在使用混合过程中，在高剪切力的作用下，有一定程度的破坏，这种破坏是不可逆的。

　　国内外多以性能优良的得比表面积的大小来分类、分级或作为标志。粒子小的，比表面积大，性能比较好;粒子大的，比表面积小，性能比较差。性能优良的沉淀二氧化硅的BET比表面积一般在200m2/g左右。如一切分散体系一样，沉淀二氧化硅的粒子大小并不是均一的。它具有不同程度的分散性质。品种不同，分散程度也不一样。粒子分散程度与其比表面积有关，即比表面积大的，分布窄;比表面积小的，分布宽。

　　沉淀二氧化硅表面存在着-OH基团。这些羟基以三种类型存在：相邻羟基存在于沉淀二氧化硅中，这些羟基邻近，以氢键形式相结合。相邻羟基对极性物质的吸附是十分重要的，它是比隔离羟基更有效的吸附点;隔离羟基主要存在于脱水表面，这种羟基本身没有发生氢键,故氢原子的正电性较强，很容易和负电性的原子如氧、氮等发生氢键吸附，它不易升温脱除，沉淀二氧化硅的隔离羟基比气相二氧化硅多;沉淀二氧化硅表面硅醇基的密度大约是5个 Si-OH/(nm)2。沉淀二氧化硅的表面化学反应能力直接与表面硅醇基的存在有关，硅醇基与有机醇的羟基相似，可以发生化学反应，如它可以与一个羟基的化合物发生脱水的缩和反应：

　　Si-OH+HO-R→Si-O-R+H2O

　　该反应是用于硅烷或醇类物质对白炭黑表面进行化学处理的基础。

　　沉淀二氧化硅表面的隔离羟基和相邻羟基，在存放过程中，接触水蒸气就会改变浓度。其中隔离羟基不变化，说明在生产过程中产生的隔离羟基是稳定的，而相邻羟基会逐渐增多，这种现象也可用杨格的机理来解释，即在高温下形成了某些含有 “内应力”的硅-氧-硅键，它可吸水打开而形成更多的相邻羟基。沉淀二氧化硅在常温~700℃温度范围内加热不会改变其无定型结构，但大于700℃后比表面积逐渐减小，这表明结构发生了变化，表面熔结，吸附能力相应减小。

　　沉淀二氧化硅的表面有极强的化学吸附性，这与其表面羟基的存在有关，它的表面羟即刻和分子以氢键的形式结合而形成多分子吸附层。而且水二氧化硅表面羟基密度的增加，被吸附的水分量也增加，吸附量与二氧化硅的比表面积成正比。二氧化硅表面羟基还可与许多小分子物质发生吸附作用。因此，沉淀二氧化硅作为橡胶补强添充剂应用时，其表面羟基极易对含不成对电子的硫化促进剂发生强烈的化学吸附，从而减慢了促进剂的分解，它会对橡胶的硫化作用起迟延阻凝作用。为了防止这种现象的发生，就需要在橡胶混炼时，配一定量的对沉淀二氧化硅羟基可优先吸附的物质，如甘油等醇类或三乙醇胺类活化剂。

　　沉淀二氧化硅因工艺、生产方法、要求等各异，其酸碱性也有差别：一般多近中性，但也有微酸性或微碱性。