氧化硅在工业上的应用

1、硅和硅和二氧化硅二氧化硅硅的分布与存在o存在：没有游离态，只有化合态存在：没有游离态，只有化合态o分布：自然界中分布广泛，在地壳中居第二分布：自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅次于氧。是构成矿物和岩石的主要成位，仅次于氧。是构成矿物和岩石的主要成分。分。硅单质硅的物理性质o硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。色、有金属光泽、硬而脆的固体。o硅的结构类似于金刚石，熔点和沸点都很高，硅的结构类似于金刚石，熔点和沸点都很高，硬度大。硬度大。o导电性介于导体和绝缘体之间。导电性介于导体和绝缘体之间。硅的化学性质 常温下，化学性质

2、不活泼，除氟气、氢氟酸常温下，化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质（如氧气、氯气、和强碱外，硅不跟其他物质（如氧气、氯气、硫酸、硝酸等）起反应。在加热条件下，能跟硫酸、硝酸等）起反应。在加热条件下，能跟一些非金属反应。一些非金属反应。si o2 sio2si 2h2 sih4（不稳定）（不稳定）高温si2naoh h2o na2sio3 2h2si 4hf sif4 2h2 硅的工业制法高温在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方法制得粗硅。法制得粗硅。 sio2 2c si（粗硅）（粗硅）2co与氯反应：与氯反应：si 2cl2 sicl

3、4(温度为温度为400500)生成的生成的sicl4液体通过蒸馏，除去其中的硼、砷液体通过蒸馏，除去其中的硼、砷等杂质。然后用氢气还原：等杂质。然后用氢气还原：sicl4 2h2 si 4hcl高温硅的用途o硅是一种重要的非金属单质，它的用途非硅是一种重要的非金属单质，它的用途非常广泛。作为良好的半导体材料，硅可用常广泛。作为良好的半导体材料，硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。成有良好导磁性、耐酸性的合金。大规模集成电路太阳能电池玛瑙玛瑙二氧化硅的物

4、理性质和用途o物理性质：硬度大、熔点高、难溶于水物理性质：硬度大、熔点高、难溶于水o用途：制光导纤维、电子工业重要部件、光用途：制光导纤维、电子工业重要部件、光学仪器、耐高温化学仪器、。利用石英晶体学仪器、耐高温化学仪器、。利用石英晶体制造石英电子表、石英钟等。制造石英电子表、石英钟等。石英及制品石石 英英 制制 品品硅矿山硅矿山硅石硅石水晶及制品水晶及制品水水 晶晶 制制 品品玛玛 瑙瑙玛玛 瑙瑙装饰品装饰品石英坩埚石英坩埚光导纤维光导纤维石英手表石英手表光学仪器光学仪器精密仪器轴承精密仪器轴承耐磨器皿耐磨器皿sio2二氧化硅的用途二氧化硅的用途o 纳米二氧化硅具有强的电子、电性能，可使材料

5、性能出现大的改观。o 纳米二氧化硅能较大地提高环氧树脂的拉伸强度、冲击强度、断裂伸长率、热稳定性等性能，保持透明度。 纳米二氧化硅的改性o 称取4g的纳米sio2粉体装入烧杯，加入100ml去离子水，同时搅拌；再向烧杯中加入 15mlh2o2和 15ml无水乙醇溶液，超声分散30min，使用培养皿封 口，放入阴凉处静置24h。 o 将上述混合悬浮液加入三颈烧瓶，使用油浴锅加热至60c，同时进行机械搅拌，搅拌速度为400rmin。取 120ml乙酸乙酯溶液加入三颈烧瓶。o o 使用01moll氨水把反应环境的ph值调节到89，再取05ml-(甲基丙烯酰氧)丙基 三甲氧基硅烷加入三颈烧瓶，反应8h

6、(以改性后的亲油性粉体 完全进入有机相为准)。o 待反应结束，静置6h使水相、油相分 层，然后用分液漏斗分离有机相，加热有机相至80进行蒸 馏，使乙酸乙酯蒸发，并冷凝回收，粉体在60干燥 12h得到 亲油性纳米sio2粉体。硅烷偶联剂改性二氧化硅改性二氧化硅增韧环氧树脂o1、耐热性： o 由于纳米二氧化硅粒子比表面积很大，与环氧基体的界面粘接作用强，吸收大量冲击能，还增加了基体的刚性，因此纳米二氧化硅粒子在一定范围内增强增韧环氧树脂，同时还提高了材料的耐热性。o2、 增强增韧作用o 由于纳米二氧化硅粒子的加入，环氧树脂复合材料的冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率等性能在一定范围内有较大提高，这说明

7、纳米二氧化硅粒子起到了增强增韧作用。 o 它突出了纳米级二氧化硅优良的填充特性，使材料性能得到了较大的提高。o制备方法： 在搅拌状态下把经烘干脱水的纳米二氧化硅加入到溶有偶联剂的溶剂中，然后用碾磨、高速剪切、球磨、砂磨、超声波等处理几十分钟。o 在搅拌状态下，将上述溶液和环氧树脂混合均匀，脱除溶剂，升温至130 ，使偶联剂与环氧树脂反应1 h冷却后，加入化学计量的固化剂，混合均匀，抽空脱气后浇入涂有脱膜剂并预热好的钢模中，经程序升温固化完全后冷却脱膜。o 添加量：环氧树脂与纳米二氧化硅质量之比100：5。o纳米二氧化硅的分散: 由于纳米粒子尺寸小，表面活性高，容易团聚而失去应有的对聚合物增强增

8、韧的作用，因此制备纳米粒子填充复合材料时，纳米粒子应充分分散碾磨、高速剪切、球磨、砂磨、超声波等处理将有助于纳米粒子在树脂中的分散。o 由于纳米粒子的表面能高，吸附作用强，容易集聚， 难以均匀、稳定地分散，用碾磨、高速剪切、球磨、砂磨、超声波等方法和偶联剂处理的方法促进纳米二氧化硅在环氧树脂中的均匀分散。o 各种材料配方均以ep100g为标准，基体配方为m(ep)：m(固化剂)：m(稀释剂)：m(偶联剂)=100：42：12：2，将纳米sio2按不同掺混量和环氧树脂以及稀释剂先在高速研磨机中研磨(研磨料直径为2mm锆珠)30min后，经真空捏合机搅拌10min后倒出a组分，静置3d后和b组分(固化剂和偶联剂)按比例混合，制成各种试件测试其7天的各种性能。 o 随着纳米sio2掺混量的增大，环氧树脂从牛顿流体向触变性流体转变。当纳米sio2的掺混量为5%和10%时，结构胶的触变指数为1.8和5.8。o 纳米sio2对结构胶有较好的增韧作用；当纳米sio2的掺混量为5%时，钢-钢剪切强度21.3 mpa，提高23.8%；当纳米sio2的掺混量为3%时，结构胶的冲击强度为5.3 kj/m2，提高23.5%。o 在低掺混量范围内，纳米sio2对环氧树脂结构胶的拉伸强度没有明显影响，其掺混量增大结构胶的拉伸强度呈下降趋势，但弹性模量