水合硅石

水合硅石是一种超细微具有活性二氧化硅粒子。化学名称为胶体二氧化硅或水合二氧化硅，分子式为SiO2~nH2O，是一种白色、无毒、无定形微细粉状物，具有多孔性、高分散性、质轻、化学稳定性好、耐高温、不燃烧、电绝缘性好等优异性能的重要无机硅化合物。其相对密度为2.319~2.653，熔点为1750℃。吸潮后形成聚合细颗粒，有很高的绝缘性，不溶于水和酸，溶于苛性钠和氢氟酸，高温下不分解，对基质和活性成分及添加剂显示出化学惰性。对维生素、激素、氟化物抗生素、酶制剂及化妆品中常用的许多活性成分具有良好的相溶性。

（1）将硅酸钠和水按质量比1:4.0加至反应罐中，升温至50℃，搅拌分散，得到液体水玻璃；

（2）向50℃的液体水玻璃体系中滴加浓度为98wt%的浓硫酸，至体系pH为8.0，搅拌并保温反应60min；向体系中加入过硫酸钾，然后将体系升温至80℃，向体系中加入N-异丙基丙烯酰胺，再向体系中滴加浓度为98wt%的浓硫酸，至体系pH为5.5，搅拌并保温反应15min；硅酸钠、过硫酸钾和N-异丙基丙烯酰胺的质量比为100:0.2:5；再将体系降温至室温，向体系中滴加三乙胺，至体系pH为9.2，搅拌反应10min，滤纸过滤取滤饼，水洗滤饼3次，将滤饼置于45℃下鼓风干燥至水分低于5wt%；取干燥后的滤饼，按滤饼和溶剂质量比为1:1.5的比例加入乙醇，搅拌混合15min，滤纸过滤取滤液，滤液于60℃下旋转蒸发除尽溶剂，得到水合硅石。

目前，世界沉淀法水合硅石产量超过120万吨/年，气相法水合硅石产量超过20万吨/年，文献显示，世界市场供需基本平衡。橡胶补强应用是水合硅石最大的市场，年需求超过60万t，接下来是食品、塑料和其它应用。以上所有业务正以年均6%~8%的速度增长。水合硅石在橡胶上的应用主要分为三部分，硅橡胶用7万t左右，轮胎用25万t，运动鞋25万t。随着社会环保意识和节能意识的不断增强，对低滚动阻力节能环保型绿色轮胎的需求逐步增加，使得全球橡胶行业对水合硅石的需求以每年3%~5%的速度增长。世界气相法水合硅石近5年的年均消费增长率在5%左右，且随着新品种的开发、新应用领域的扩展及相关行业的发展，需求量今后仍有较大幅度的增长。水合硅石产业存在极大的发展空间。

国内以沉淀法水合硅石为主，于1958年实现沉淀法水合硅石的工业化生产，但产量小，发展较慢。1987年产量还仅有2687吨，1994年增长至2.81万吨，比1987年增长9.4倍；1997年我国水合硅石产量达到了8万吨左右；2004年上升到近30万吨。可见近十几年来我国水合硅石产量是突飞猛进。目前国内一共有几十家水合硅石生产企业，总产能在50万吨/年左右。自上世纪80年代江西引进首套水合硅石生产装置以来，国内沉淀法水合硅石技术有了很大的提高，以高浓度硫酸法取代了过去的溶胶法或晶种法，不仅提高了热效率，而且有利于采用大型反应釜和DCS计算机控制，从而为稳定工艺和扩大装置规模创造了条件。大型压滤机和喷雾干燥机的制造成功，使万吨级生产线的兴建得以实现。国内市场水合硅石主要消费构成是：用于胶鞋生产占45%，用于轮胎生产占16%，用于其它浅色橡胶制品生产占6%，用于牙膏生产占9%，用于涂料、造纸领域占8%。

水合硅石广泛应用于橡胶，塑料，医药，涂料，日用化工，催化剂载体，高分子复合材料，电子封装材料，精密陶瓷材料等许多行业，特别是近年来，水合硅石在军事、通讯、电子、激光技术等领域有了越来越广泛的作用。而纳米水合硅石具有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应和特殊光、电特性、高磁阻现象、非线性电阻现象以及其在高温下仍具有的高强、高韧、稳定性好等奇异特性，使纳米水合硅石可广泛应用各个领域，具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。