氣相二氧化硅及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

 

納米氣相二氧化硅（國(guó)內(nèi)俗稱氣相法白炭黑，以下簡(jiǎn)稱氣相SiO2）是利用鹵硅烷經(jīng)氫氧焰高溫水解制得的一種精細(xì)、特殊的無(wú)定形二氧化硅產(chǎn)品，該產(chǎn)品的原生粒徑在7-40nm之間，比表面積一般在100m2/g～400m2/g范圍內(nèi)，產(chǎn)品純度高，SiO2含量不小于99.8%，是一種極其重要的無(wú)機(jī)納米粉體材料。由于其優(yōu)越的穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性、增稠性和觸變性而在橡膠、塑料、電子、涂料、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和CMP等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。氣相SiO2一般有親水型和疏水型兩種產(chǎn)品，其中疏水型產(chǎn)品是利用親水型產(chǎn)品通過表面化學(xué)處理而獲得。自1941年德國(guó)Degussa公司成功開發(fā)出氣相SiO2的生產(chǎn)技術(shù)以來(lái)，目前全世界的氣相SiO2年總產(chǎn)量已超過15萬(wàn)噸，而且生產(chǎn)技術(shù)高度集中，主要由德國(guó)Degussa，Wacker，美國(guó)Cabot及日本Tokuyama等少數(shù)幾家公司控制全球市場(chǎng)，技術(shù)也控制的非常嚴(yán)密。世界上氣相SiO2發(fā)展的一個(gè)基本模式是生產(chǎn)企業(yè)與有機(jī)硅單體和后加工企業(yè)關(guān)系密切，氣相SiO2生產(chǎn)廠家利用有機(jī)硅單體廠生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物為主要原料制備氣相SiO2，而在氣相SiO2生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的副產(chǎn)物HCl則返回有機(jī)硅單體廠用于有機(jī)硅的合成，此外氣相SiO2產(chǎn)品出來(lái)之后又大量用于有機(jī)硅產(chǎn)品的后加工，這樣形成一個(gè)資源利用、相互促進(jìn)發(fā)展的良性循環(huán)。所以在全球最大的有機(jī)硅企業(yè)Dowcorning和GE公司單體工廠附近有最大的氣相SiO2生產(chǎn)企業(yè)Cabot和Degussa公司，而Wacker公司則本身是兩大類產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)。

 

國(guó)內(nèi)氣相SiO2早期主要用于軍工領(lǐng)域，但現(xiàn)在大量用于民用工業(yè)，如有機(jī)硅材料、電器、電子、膠粘劑、原子灰、涂料、油墨、造紙、潤(rùn)滑油等領(lǐng)域，為傳統(tǒng)產(chǎn)品的升級(jí)換代提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前氣相SiO2的總用量已經(jīng)超過3500噸/年，并以極快的速度增長(zhǎng)，估計(jì)到2005年用量將達(dá)到5000噸/年。目前我國(guó)僅有沈陽(yáng)化工股份有限公司、上海氯堿化工股份有限公司和廣州吉必時(shí)科技實(shí)業(yè)有限公司三家公司生產(chǎn)氣相SiO2產(chǎn)品。其中沈陽(yáng)化工股份有限公司60年代開始生產(chǎn)，目前的生產(chǎn)能力為800噸/年左右，上海氯堿化工有限公司為80-100噸/年左右，它們所用原料均為四氯化硅。廣州吉必時(shí)科技實(shí)業(yè)有限公司在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)利用有機(jī)硅副產(chǎn)物甲基三氯硅烷生產(chǎn)氣相SiO2，目前的生產(chǎn)能力為500噸/年，公司的二期工程目前正在進(jìn)行中，預(yù)計(jì)2004年將達(dá)到2500噸/年，公司計(jì)劃在5年內(nèi)生產(chǎn)能力達(dá)到5000噸/年。目前國(guó)內(nèi)氣相SiO2還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需求，大部分要依賴于進(jìn)口，尤其是疏水型產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外差距比較大，產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，牌號(hào)少，產(chǎn)品幾乎全部依賴于進(jìn)口。因此在1997年12月29日國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)執(zhí)行的《當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》中列入了“5000噸/年氣相法白炭黑項(xiàng)目”。在2001年發(fā)布的新目錄中也列入了氣相SiO2產(chǎn)品 。

 

2 納米氣相SiO2的標(biāo)準(zhǔn)

 

2.1 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

氣相SiO2工業(yè)雖然經(jīng)歷了六十多年的發(fā)展，國(guó)際上目前只有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO3262-20:2000（E）《涂料和添加劑——說(shuō)明及一般方法 第二十部分：氣相二氧化硅》規(guī)定了氣相SiO2的一般技術(shù)指標(biāo)和試驗(yàn)方法，但對(duì)一些關(guān)鍵指標(biāo)如比表面積則尚未規(guī)定，具體指標(biāo)和試驗(yàn)方法見表1。

 

2.2 國(guó)外企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

在德國(guó)Degussa、Wacker、美國(guó)Cabot和日本Tokuyama四大公司都是根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),而且各有差異。他們的非處理型氣相SiO2的主要指標(biāo)見表2

 

2.3 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

在中國(guó)，目前還沒有國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，沈陽(yáng)化工股份有限公司使用的是國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 1966-94，廣州吉必時(shí)科技實(shí)業(yè)有限公司使用的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/(GZ)GBS 01-2002是修改采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO3262-20：2000（E），同時(shí)增加了產(chǎn)品的比表面積等重要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)定內(nèi)容和要求。

 

目前廣州吉必時(shí)科技實(shí)業(yè)有限公司正與有關(guān)歸口單位合作，申請(qǐng)?jiān)贗SO3262-20：2000（E）標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上制定氣相SiO2的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定，將統(tǒng)一我國(guó)氣相SiO2的技術(shù)要求，規(guī)范市場(chǎng)，提高我國(guó)氣相二氧化硅的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，必將促進(jìn)我國(guó)氣相二氧化硅的發(fā)展。

 

由于氣相SiO2在我國(guó)是生產(chǎn)和使用比較成熟的納米粉體材料，制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間比較合適，又有ISO標(biāo)準(zhǔn)作為采標(biāo)對(duì)象，國(guó)標(biāo)的順利完成有很好的基礎(chǔ)，對(duì)推動(dòng)其他納米材料國(guó)標(biāo)的制定將發(fā)揮示范作用。因此氣相SiO2國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定必將推動(dòng)我國(guó)納米材料標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)和行業(yè)的發(fā)展，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。