CN1089573A

CN1089573A - 硅胶的生产工艺方法及其硅胶产品

Info

Publication number: CN1089573A
Application number: CN 93110232
Authority: CN
Inventors: 王宁华; 宋彦文
Original assignee: HAIYANG CHEMICAL PLANT QINGDAO
Current assignee: HAIYANG CHEMICAL PLANT QINGDAO
Priority date: 1993-01-04
Filing date: 1993-01-04
Publication date: 1994-07-20
Anticipated expiration: 2013-01-04
Also published as: CN1031749C

Abstract

本发明公开了一种B型硅胶的生产工艺及其产品。该工艺采用旋转混合式球形硅胶造粒装置制成球状水凝硅胶之后采用一系列老化、酸化、水洗、活化，干燥等处理工艺，使硅胶的平均孔径在0.004— 0.007μ，比表面积在400—700m²/g，平均粒度在1— 8mm。该硅胶更适合于作为香味硅胶的原料，并且具有遇水不炸裂的优点。

Description

本发明公开了一种硅胶生产工艺，尤其是一种B型硅胶的生产工艺方法及其硅胶产品，其属于无机化工技术领域。

市售的硅胶，按其孔隙分类，有粗孔硅胶和细孔硅胶。这两类硅胶有的可以作为干燥剂，吸湿剂，吸附剂使用，有的可以作为各种反应用催化剂载体，有的可以用作色谱柱填充材料。这些硅胶由于其凝胶骨架的结构不同，粒度不同，孔隙几何结构不同，而表现出较大的性能上的差别。然而这些硅胶都有一个共同的缺陷-遇水炸裂的缺点。这其中原因，就是硅胶的内部骨架强度不够，内部孔隙的孔径过大（0.008～0.01μ）或过小（0.001～0.004μ）都影响骨架强度。有一种色谱柱用填充剂的细孔硅胶，其制造方法，如日本公开特许公报 62-278113所披露的：“在硅溶胶生成硅胶过程中，其凝胶化反应是在有机溶剂和非离子表面活性剂构成的分散剂中进行的”。其“凝胶化结束后”的后处理是“经过过滤、洗净、干燥最终制成硅胶。”这就是说，其硅胶是在分散剂***中凝胶化的，即乳化-凝胶化-成型造粒的。其中分散剂***的有机溶剂和表面活性剂所起的作用是“提高攪拌效果”“乳化尔后凝胶化”这种动态处理，不利于硅胶骨架结构成长壮固，因此其硅胶的平均孔径在：2～30A°（0.002～0.003μ）。

本发明的目的是要提供一种骨架结构强壮的B型硅胶及其制造工艺方法。该工艺方法通过喷射造粒装置制成球形水凝硅胶，再进行一系列后处理工艺，制成B型硅胶。使其骨架强度提高，遇水不炸裂，控制其孔径在：0.004～0.007μ，比表面积在400～700m²/g，平均粒度在1～8mm，相对湿度90%状况下吸附量为（60～80）%。

本发明的任务是如下方案实现的：首先采用传统的制胶工艺。这就是由硅酸钠水溶液与稀硫酸溶液，经过专利CN872128547号所披露的旋转混合式球形硅胶造粒装置中的反应混旋室，反应生成正硅酸。该正硅酸进一步缩聚并在旋混室，喷咀、喷孔中造粒构成：粒度在1～12mm的水凝硅胶。其中正硅酸缩聚而成硅溶胶的反应式表示为：（HO）₃Si OH+H OSi（OH）₃→（HO）₃Si-O-Si（OH）₃+H₂O硅溶胶粒子的聚合体愈聚愈大，便形成了硅的水凝胶。本发明的B型硅胶就是在该造粒装置中形成，其中工作压力为0.1～0.4MPa，反应温度在10～40℃。

本发明的关键所在是：对制成的水凝硅胶（亦称原胶，以下简称原胶）进行一系列后处理工艺，才能制得本发明目的所规定的B型硅胶。这些后处理工艺有：

（一）老化处理：将造粒成型的原胶诸多粒置入碱性溶液中，浸泡诸原胶粒1～10小时，控制碱液PH值8～12，温度30～80℃。该工艺掌握住PH值和温度尤为重要。在PH值8～12范围内，由于OH基的作用，使原胶内部的SiO₄四面体结构形成的三维网状结构通达孔隙，孔容适中。这是由于OH基可使较细微孔隙扩张，强化 Si-O-Si

键壁的孔隙几何结构，使原胶的三维网状孔隙适中。

（二）酸化处理：将上述诸原胶粒，再置入酸性溶液浸泡1～8小时。该酸性溶液的配制浓度应在1.5～3.5%（W/V）。该工艺，第一步目的是终止OH基的作用，第二步目的是进而用H⁺作用原胶内外表面，从而取代吸附在其面上的Na⁺等金属离子。由于H⁺离子的作用使原胶内部的几何孔隙结构定形。根据前道工序处理的PH值，温度，时间，相应确定本酸化处理的工艺条件，使这道工序产生综合互补效应，以保持孔隙几何结构中等程度。

（三）水洗处理：将上述诸原胶粒，用洁净的自来水，保持一定的温度：20～70℃，冲洗2～10次，每次冲洗3小时。该工艺利用温水将原胶中Na⁺等金属离子、H⁺离子、SO^＝ ₄离子等冲洗除去，洗至洗水PH值7为止，为下一步活化工艺打好基础。

（四）表面活性剂处理：将上述诸原胶粒，再置入含量在1～8%（W/V）的非离子表面活性剂溶液中，浸泡处理1～12小时。该工艺的关键在于，采用静置浸泡，使活性剂分子由表及里地渗入原胶孔隙内外表面，从而可以降低了原胶孔隙表面的张力。这样在下道工序“干燥”时，由于水分的遇热急骤蒸发，而会发生原胶内外孔隙表面预应力急增现象，这时由于表面活性剂的屏蔽作用而可减缓预应力的增加，从而保护硅胶的相对坚实骨架结构。经过活化处理硅胶，在制备香味硅胶，当把硅胶置入香料溶液中时，该硅胶不致遇水急促而炸裂，因此该硅胶可以作为香味硅胶的原料。

本发明所选用非离子型表面活性剂可以是：辛烷基酚聚氧乙烯醚（TX-9），脂肪醇聚氧乙烯硅烷醚（WA），脂肪醇聚氧乙烯硫醚，脂肪酸酰胺聚氧乙烯，泡丝剂M，色浆绿FB，聚乙醇等。这些非离子表面活性剂中的一种或几种可选用于制配1-8%的溶液。

（五）干燥处理：将上述四步工艺处理的原胶粒，装入托盘中，在烘干室内，经热风80～150℃下烘干48小时，最后经筛选分级，包装成品。

由于对原胶进行上述工艺处理，各处理工艺条件相互补充协同作用，使得本发明生产工艺方法的产品达到了：平均孔径在0.004～0.007μ，平均比表面积在400～700m²/g，平均粒度在1～8mm，在相对湿度90%状况下硅胶的吸附量在（60～80）%。

本发明的实施例如下，本发明的保护范围不仅限于实施例中。

实验中，配制硅酸钠溶液达24.5Be°与配制成的20%硫酸溶液在CN872128547号专利设备中经喷咀制成原胶，其反应式：

Na₂SiO₃+H₂SO₄→Na₂SO₄+H₂SiO₃其中造粒设备的工作压力为：0.28～0.3MPa，反应温度为25±5℃，制成原胶粒若干，每批号取10公斤原胶进行后处理实验，具体实验条件如表1：

表1

干燥处理的工艺条件：上述各批次号的原胶，经装盘摊平30mm厚层在烘室（箱）内，热风烘干温度为120℃±5℃，烘干至硅胶含水量≤2%。分析化验见表2。

表2：

Claims

1、一种B型硅胶的生产工艺方法，其首先由硅酸钠水溶液与稀硫酸溶液在旋转混合式球形硅胶造粒装置中反应生成正硅酸，进而在逐级混旋室内、喷咀中缩聚造粒成水凝硅胶(以下简称：原胶)，其该装置工作压力为：0.1～0.4Mpa，反应温度在：10～40℃；其次，其特征在于：对诸原胶粒的后处理工艺是，

(一)老化处理：将造粒成型的诸多原胶粒，置入碱性溶液中，浸泡1～10小时，控制碱液PH值8～12，温度30～80℃；

(二)酸化处理：将上述诸原胶粒，再置入酸性溶液中，浸泡1～8小时，其中酸性溶液的配制浓度在1.5～3.5%(W/V)；

(三)水洗处理：用洁净的自来水冲洗上述诸原胶粒，保持水温在20～70℃，冲洗2～10次，每次冲洗3小时，洗至PH值7为止。

(四)表面活性剂处理：将上述诸原胶粒，再置入含量在1～8%(W/V)的非离子型表面活性剂溶液中，浸泡处理1～12小时；

(五)干燥处理：将上述四步处理的诸原胶粒，经热风烘干室热风烘干48小时，其中热风温度在80～150℃。

2、根据权利要求1所述的生产工艺方法，其特征在于：所述的非离子活性剂可以选用：辛烷基酚聚氧乙烯醚，脂肪醇聚氧乙烯硅烷醚，脂肪醇聚氧乙烯硫醚，脂肪酸酰胺聚氧乙烯，泡丝剂M，色浆绿FB，聚乙二醇，其中可选一种或几种制配溶液使用之。

3、根据权利要求1所述的生产工艺方法而制成的B型硅胶产品，其特征在于：该硅胶的平均孔径在0.004～0.007μ，平均比表面积在400～700m²/g，相对湿度90%状况下，其吸附量在（70～80）%。