水合二氧化硅，英文名稱Hydrated Silica；Silicondioxidehydrate，又名白炭黑（White carbon black），主要成分是二氧化硅， 它質(zhì)輕而松散，能溶于苛性堿和氫氟酸，不溶于水、有機(jī)溶劑和酸（氫氟酸除外）。水合二氧化硅具有耐高溫、不燃、無味、無嗅和很好的電絕緣性，其性能與炭黑相似，該物質(zhì)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中主要用作橡膠工業(yè)優(yōu)良的淺色補(bǔ)強(qiáng)劑，潤滑劑、絕緣材料等。

圖1 水合二氧化硅的性狀圖

化學(xué)性質(zhì)

水合二氧化硅為非晶態(tài)的二氧化硅，其化學(xué)性質(zhì)較晶態(tài)二氧化硅活潑，用為具有較大的表面積，特別是表面結(jié)合的OH根，增到了非晶態(tài)二氧化硅的化學(xué)活性。例如水合二氧化硅可在常溫下與苛性堿反應(yīng)生成硅酸鹽;與氫氟酸反應(yīng)生成氟硅酸。

制備方法

水合二氧化硅（即沉淀法白炭黑）在合成二氧化硅中的重要性居首位。該產(chǎn)品最早于1939年出現(xiàn)在美國市場，是為滿足橡膠工業(yè)需求而生產(chǎn)，商品名稱為“Silene”。中國最早于1958年開始研制開發(fā)水合二氧化硅，由廣州人民化工廠以“WC—5801”品牌生產(chǎn)；目前國內(nèi)有幾十家生產(chǎn)廠主要采用沉淀法生產(chǎn)水合二氧化硅。水合二氧化硅的SiO?含量約為90%，市場需求量大，主要用作橡膠補(bǔ)強(qiáng)填料。該生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備簡單，但產(chǎn)品活性不高、顆粒不易控制、親和力差、補(bǔ)強(qiáng)性能低，且顆粒表面親水性基團(tuán)鍵合嚴(yán)重，削弱了產(chǎn)品的結(jié)合力。為解決這些問題，在沉淀法生產(chǎn)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展了二次結(jié)晶生產(chǎn)超細(xì)水合二氧化硅的改良技術(shù)，通過二次晶種處理，可實現(xiàn)全自動控制的工業(yè)化生產(chǎn)。該產(chǎn)品SiO?含量達(dá)94%以上，比表面積為269～320 m2/g，最大粒徑為1000目，最細(xì)可達(dá)納米級。水合二氧化硅廣泛用作橡膠、塑料的填充補(bǔ)強(qiáng)劑，合成樹脂（聚酯樹脂、彈性聚氨酯）的添加劑，聚丙烯及無毒聚氯乙烯塑料薄膜的開口劑，以及電子電氣工業(yè)中的絕緣絕熱填料等。

化學(xué)應(yīng)用

水合二氧化硅是極其重要的高科技超微細(xì)無機(jī)新材料之一。由于其粒徑很小，水合二氧化硅因此具有比表面積大、表面吸附力強(qiáng)、表面能大等特點，并在化學(xué)純度高、穩(wěn)定性、分散性能好、熱阻、電阻等方面表現(xiàn)出特異的性能。水合二氧化硅可作為添加劑、催化劑載體，并廣泛應(yīng)用于石油化工、脫色劑、消光劑、橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑、塑料充填劑、油墨增稠劑、金屬軟性磨光劑、絕緣絕熱填充劑、電子封裝材料、樹脂復(fù)合材料、高級日用化妝品填料及噴涂材料、醫(yī)藥、環(huán)保等各種領(lǐng)域。

改善顏料性能

通過液相化學(xué)沉淀法采用水合二氧化硅對TiO?進(jìn)行了表面包覆，并系統(tǒng)研究了包覆過程中的溫度、pH值以及包覆量對產(chǎn)品顏料性能的影響，同時對其機(jī)理進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，水合二氧化硅的沉積量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）隨溫度的升高而增加，膜層形態(tài)也發(fā)生變化，且在堿性環(huán)境下的沉積量明顯高于酸性環(huán)境。水合二氧化硅適宜的沉積條件為：pH=9.5、溫度80 °C、沉積量為2%-3%，在此條件下沉積率可達(dá)77%，產(chǎn)品的綜合顏料性能較好。[1]

安全性說明

水合二氧化硅本身無毒，且合成的水合二氧化硅為無定形物質(zhì)，通常不會導(dǎo)致矽肺病。其粉末可作為防結(jié)塊劑添加于食品和藥品中。有報道稱，水合二氧化硅的粉末可能刺激皮膚及粘膜，因此生產(chǎn)過程中必須嚴(yán)格采取防塵措施。此外，其生產(chǎn)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的廢水和廢棄物對環(huán)境具有潛在危害，需予以嚴(yán)格治理。

參考文獻(xiàn)

[1] 李潔,孫體昌,王勇,等.水合二氧化硅在TiO2上的沉積及顏料性能影響[J].化學(xué)工程, 2010, 38(6):53-56.