硅胶生产-硅胶生产工艺

硅胶生产工艺本节课学习硅胶的生产历史、方法、生产原理及工艺流程。中国硅胶：始于1955年，由青岛海洋化工厂开发成功。国内：青岛海洋化工厂、上海硅胶厂、南京无机化工厂、大连金光化工厂等。国外：美国、日本、苏联、西德、英国等。1、硅胶的生产历史气相法：原料硅烷卤化物，价格昂贵，操作复杂危险，成本高。溶胶-凝胶法：原料硅酸酯，成本高，操作周期长。微乳液法：价格昂贵，污染环境。化学沉淀法：原料硅酸钠和无机酸，廉价易得，操作简单，成本低，适合工业化生产。2、硅胶的生产方法硫酸与硅酸钠反应生成多硅酸与硫酸钠；硫酸钠经酸泡、水洗逐步除去；多硅酸在老化缩水、烘干过程中形成微孔结构。反应方程式为：

Na2SiO3+H2SO4→H2SiO3﹒nH2O+Na2SO4

└缩聚→SiO2﹒nH2O+（1-n）H2O3、硅胶的生产原理4.工艺流程本生产工艺流程分为原料配制、制胶、水洗、成品胶后处理及包装等工序。4、工艺流程（1）原料配制工序稀硫酸：带空气搅拌管道的防腐罐。先加自来水，开启空气搅拌和冷却水，再加浓硫酸。降温后取样分析，合格后放置备用。泡花碱：水玻璃，硅酸钠；Na2O﹒nSiO2，Na2SiO3，粘稠状的胶体溶液。稀硅酸钠：水泥池或钢铁贮存罐。先加浓硅酸钠，再加自来水，开启压缩空气进行搅拌。取样分析合格，放置备用。上层清液用于制备硅胶，下层残液经压滤后，清液用于再次配置。4、工艺流程中性：凝胶化速率最快；酸性或碱性：凝胶化速率均减慢。反应温度提高，凝胶化速率加快，相反则减慢。溶液浓度（即二氧化硅浓度）增加，凝胶化速率加快，反之减慢。4、工艺流程硫酸溶液硅酸钠溶液压缩空气①中和反应形成硅酸溶液；②硅酸溶液缩合形成半固体状的凝胶-硅酸水凝胶。（2）制胶工序硅酸溶胶形成硅酸水凝胶是一种缩合反应。在缩合过程中硅酸分子相互结合形成长链并且释放出水和氢氧根离子，目前比较常用的制胶方法概况起来有以下几种。

4、工艺流程①喷射制胶法通过压缩空气将硫酸溶液和硅酸钠溶液压出，并沿着连接管进入喷头进行强化反应，合成的硅酸溶液喷入老化槽保温老化（块状硅胶）或经接受器至老化带老化（球形硅胶）。目前最常用的方法。②烃类介质成球法将喷头与分配伞或其他分配容器连接，通过喷头强化反应生产的硅酸溶液流入分配伞浸入油中成形。微球形硅胶成球：硅酸溶液通过喷头直接喷入油中成球。

4、工艺流程③喷雾干燥制球法将硅酸溶液或经处理的硅酸溶液打浆，调节成一定浓度的浆状液，经压力容器，在一定压力下通过喷雾装置喷入高温气流中干燥成球。④黏合成球法将产品硅胶粉碎研磨成一定大小的颗粒，在专用成球设备中加入硅胶粉，喷入黏合剂，在转动过程中成球。4、工艺流程（3）水洗工序目的：用水洗去水凝胶中大量的硫酸钠及其他杂质（如钙、镁、铁的硫酸盐和微量酸等）。关键工序：决定了硅胶产品的内在质量水平。采用不同的水洗终点和后处理方式，可以制得不同品种的硅胶产品。水洗用水的各项指标对硅胶质量有重要影响：弱酸性水中：硅胶孔径较小；碱性水中：硅胶孔径较大。4、工艺流程（4）成品胶后处理及包装工序干燥过程：导致凝胶开裂的应力主要源于毛细管压力：凝胶收紧重排，体积收缩。4、工艺流程减少体积收缩、塌陷的措施：A.减少溶剂表面的张力溶剂替换，表面张力小的溶剂蒸发干燥时，附加压力减小，降低开裂。B.改善凝胶中孔洞的均匀性添加化学添加剂：产生均匀的凝胶孔结构，减少凝胶破裂，缩短干燥周期。C.凝胶的表面修饰调节和控制凝胶表面羟基的数量和表面电性，有憎水性，增大接触角，减小毛细管附加张力。4、工艺流程烘干过程中要调节升温程序或采取保护措施-即增设过饱和蒸汽或近饱和蒸汽装置，保护水凝胶干燥按最佳速率进行。目前，国内硅酸水凝胶主要的干燥方式有如下几种。4、工艺流程干燥方式：A.隧道热风干燥：将硅酸水凝胶脱水，装入搪瓷盘，放上烘干车，推入有热风的隧道内进行干燥。隧道内装有蒸汽散热片，横向或纵向循环热风装置。烘干车从低温段向高温段定期推进。B.网带式干燥：将水凝胶脱水后，通过加料仓进入烘干网带，在隧道内经预热段、干燥段、降温段缓慢向前移动。得到干燥产品。特点：自动化程度高。4、工艺流程C.微波干燥：水凝胶中的水分，在高频磁场作用下，极性取向随外电场的变化而变化，造成分子的运动相互摩擦效应，场能转化为热能，加热水分造成汽化，形成往外喷射的水蒸气压力。驱使吸附水向外运动，提高了水分排出率。优点：烘干速度快、节省能耗；缺点：烘干大于20%水分的水凝胶易出现炸裂、凝碎现象。4、工艺流程

筛分、分级、包装：包装一般分内包装和外包装两层。内包装：采用