气相二氧化硅及其相关标准

 

纳米气相二氧化硅（国内俗称气相法白炭黑，以下简称气相SiO2）是利用卤硅烷经氢氧焰高温水解制得的一种精细、特殊的无定形二氧化硅产品，该产品的原生粒径在7-40nm之间，比表面积一般在100m2/g～400m2/g范围内，产品纯度高，SiO2含量不小于99.8%，是一种极其重要的无机纳米粉体材料。由于其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性而在橡胶、塑料、电子、涂料、医药、农业和CMP等领域得到广泛的应用。气相SiO2一般有亲水型和疏水型两种产品，其中疏水型产品是利用亲水型产品通过表面化学处理而获得。自1941年德国Degussa公司成功开发出气相SiO2的生产技术以来，目前全世界的气相SiO2年总产量已超过15万吨，而且生产技术高度集中，主要由德国Degussa，Wacker，美国Cabot及日本Tokuyama等少数几家公司控制全球市场，技术也控制的非常严密。世界上气相SiO2发展的一个基本模式是生产企业与有机硅单体和后加工企业关系密切，气相SiO2生产厂家利用有机硅单体厂生产过程中的副产物为主要原料制备气相SiO2，而在气相SiO2生产过程中所产生的副产物HCl则返回有机硅单体厂用于有机硅的合成，此外气相SiO2产品出来之后又大量用于有机硅产品的后加工，这样形成一个资源利用、相互促进发展的良性循环。所以在全球最大的有机硅企业Dowcorning和GE公司单体工厂附近有最大的气相SiO2生产企业Cabot和Degussa公司，而Wacker公司则本身是两大类产品的生产企业。

 

国内气相SiO2早期主要用于军工领域，但现在大量用于民用工业，如有机硅材料、电器、电子、胶粘剂、原子灰、涂料、油墨、造纸、润滑油等领域，为传统产品的升级换代提供了坚实的基础。据初步统计，我国目前气相SiO2的总用量已经超过3500吨/年，并以极快的速度增长，估计到2005年用量将达到5000吨/年。目前我国仅有沈阳化工股份有限公司、上海氯碱化工股份有限公司和广州吉必时科技实业有限公司三家公司生产气相SiO2产品。其中沈阳化工股份有限公司60年代开始生产，目前的生产能力为800吨/年左右，上海氯碱化工有限公司为80-100吨/年左右，它们所用原料均为四氯化硅。广州吉必时科技实业有限公司在国内首次实现利用有机硅副产物甲基三氯硅烷生产气相SiO2，目前的生产能力为500吨/年，公司的二期工程目前正在进行中，预计2004年将达到2500吨/年，公司计划在5年内生产能力达到5000吨/年。目前国内气相SiO2还远远不能满足市场需求，大部分要依赖于进口，尤其是疏水型产品，国内产品与国外差距比较大，产品性能不稳定，牌号少，产品几乎全部依赖于进口。因此在1997年12月29日国务院批准执行的《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》中列入了“5000吨/年气相法白炭黑项目”。在2001年发布的新目录中也列入了气相SiO2产品 。

 

2 纳米气相SiO2的标准

 

2.1 国际标准

气相SiO2工业虽然经历了六十多年的发展，国际上目前只有国际标准ISO3262-20:2000（E）《涂料和添加剂——说明及一般方法 第二十部分：气相二氧化硅》规定了气相SiO2的一般技术指标和试验方法，但对一些关键指标如比表面积则尚未规定，具体指标和试验方法见表1。

 

2.2 国外企业标准

在德国Degussa、Wacker、美国Cabot和日本Tokuyama四大公司都是根据企业的实际情况制定企业标准,而且各有差异。他们的非处理型气相SiO2的主要指标见表2

 

2.3 国内标准

在中国，目前还没有国家和行业标准，沈阳化工股份有限公司使用的是国家军用标准GJB 1966-94，广州吉必时科技实业有限公司使用的企业标准Q/(GZ)GBS 01-2002是修改采用国际标准ISO3262-20：2000（E），同时增加了产品的比表面积等重要技术指标的测定内容和要求。

 

目前广州吉必时科技实业有限公司正与有关归口单位合作，申请在ISO3262-20：2000（E）标准的基础上制定气相SiO2的国家标准。该国家标准的制定，将统一我国气相SiO2的技术要求，规范市场，提高我国气相二氧化硅的市场竞争力，必将促进我国气相二氧化硅的发展。

 

由于气相SiO2在我国是生产和使用比较成熟的纳米粉体材料，制定国家标准的时间比较合适，又有ISO标准作为采标对象，国标的顺利完成有很好的基础，对推动其他纳米材料国标的制定将发挥示范作用。因此气相SiO2国家标准的制定必将推动我国纳米材料标准化体系建设和行业的发展，社会经济效益十分显著。