东成公司内部培训教材

、定义硅胶（Silicagel;Silica）：化学分子式为SiO2·xH2O，属于无定形结构。其基本结构单位为大小不等的二氧化硅粒子在空间的堆积，并形成硅胶的骨架。堆积时粒子间的空洞即为硅胶的孔隙。硅胶中的水有吸附水和结构水，后者以羟基的形式和硅原子相连而覆盖于硅胶表面。硅胶根据其孔径的大小分为：特粗孔硅胶、粗孔硅胶、中孔硅胶、细孔硅胶，特细孔硅胶。名称平均半径/nm特粗孔硅胶10粗孔硅胶4~5中孔硅胶2~4细孔硅胶1~2特细孔硅胶0.2~0.252、分类一般来说，硅胶按其性质及组分可分为有机硅胶和无机硅胶两大类。（1）无机硅胶无机硅胶是一种高活性吸附材料，硅胶不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。各种型号的硅胶因其制造方法不同而形成不同的微孔结构。硅胶的化学组份和物理结构，决定了它具有许多其他同类材料难以取代得特点：吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。a、特点：硅胶根据其孔径的大小分为：大孔硅胶、粗孔硅胶、B型硅胶、细孔硅胶。由于孔隙结构的不同，因此它们的吸附性能各有特点。粗孔硅胶在相对湿度高的情况下有较高的吸附量，细孔硅胶则在相对湿度较低的情况下吸附量高于粗孔硅胶，而B型硅胶由于孔结构介于粗、细孔硅胶之间，其吸附量也介于粗、细孔之间。大孔硅胶一般用作催化剂载体、消光剂、牙膏磨料等。因此应根据不同的用途选择不同的品种。硅胶吸附水份后，可以用曝晒、烧焙、风干等方法再生。b、主要分类啤酒硅胶性状：啤酒硅胶是一种非晶态多微孔结构的固体粉末，孔径为8-16nm，化学分子式为mSiO2·nH2O，不溶于水和任何溶剂，除苛性碱和氢氟酸外，不与任何酸、碱、盐起反应，无毒、无味、不燃烧、不爆炸，具有强的热、冷稳定性，对人体无害。主要用于啤酒工业。功能：1.啤酒硅胶具有大的比表面和无数适宜的微孔结构,可能在几分钟内把造成啤酒浑浊的蛋白质吸附，经过滤除去，可延长啤酒贮藏期180-240天，防止啤酒出现冷浑浊。2.不影响啤酒泡沫和口味。啤酒硅胶的物化性质决定了它对啤酒泡沫和口味毫无影响，实践也证明了啤酒硅胶是世界啤酒行业公认的最安全的啤酒稳定剂。3.提高助滤效果。啤酒硅胶化学性质稳定，不含啤酒可溶物，其表面积和多微孔结构均大大优于硅藻土，是很好的助滤剂，辅助硅藻土过滤能使啤酒更明亮、更清澈。蓝色硅胶性状：蓝色硅胶分为蓝胶指示剂、变色硅胶和蓝胶，外观为蓝色或浅蓝色玻璃状颗粒，根据颗粒形状可分为球形和块状两种，具有硅胶吸附防潮的作用，并可随吸湿量的增加，自身颜色由蓝色变紫色，最后变成浅红色，既指示环境的湿度，也直观显示是否仍有防潮作用。用途：1.主要用于仪器、仪表、设备等在密闭条件下的吸潮防锈。2.与普通硅胶干燥剂配合使用，指示干燥剂的吸潮程度和判断环境的相对湿度。作为包装用硅胶干燥剂，广泛用于精密仪器、皮革、服装、食品、药品和家用电器等。硅溶胶性状：1.由于胶体粒子微细(10-20nm)，有相当大的比表面积，粒子本身无色透明，不影响被覆盖物的本色。2.粘度较低，水能渗透的地方都能渗透，因此和其它物质混合时分散性和渗透性都非常好。3.当硅溶胶水份蒸发时，胶体粒子牢固地附着在物体表面，粒子间形成硅氧结合，是很好的粘合剂。用途：1.用作各种耐火材料粘结剂，具有粘结力强、耐高温(1500-1600°C),等特点。2.用于涂料工业，能使涂料牢固，又能抗污防尘、耐老化、防火等功能。3.用于薄壳精密铸造，可使壳型强度大、铸造光洁度高。用其造型比水玻璃造型质量好，代替硅酸乙酯造型可降低成本和改善操作条件。4.硅溶胶有较高的比表面积，可用于催化剂制造及催化剂载体。5.用于造纸工业，可作为玻璃纸防粘剂、照相用纸前处理剂、水泥袋防滑剂等。6.用作纺织工业上浆剂，它与油剂并用处理羊毛、兔毛的可纺性，减少断头，防止飞花，提高成品率，增加经济效益。7.用作矽钢片处理剂、显像管分散剂、地板蜡抗滑等。（2）有机硅胶有机硅化合物，是指含有Si-C键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物，习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也当作有机硅化合物。其中，以硅氧键（-Si-O-Si-）为骨架组成的聚硅氧烷，是有机硅化合物中为数最多，研究最深、应用最广的一类，约占总用量的90%以上。a、结构:（1）Si原子上充足的甲基将高能量的聚硅氧烷主链屏蔽起来；（2）C-H无极性，使分子间相互作用力十分微弱；（3）Si-O键长较长，Si-O-Si键键角大；（4）Si-O键是具有50%离子键特征的共价键（共价键具有方向性，离子键无方向性）。b、主要分类1.按形态分可分为：硅烷偶联剂（有机硅化学试剂）、硅油（硅脂、硅乳液、硅表面活性剂）、高温硫化硅橡胶、液体硅橡胶、硅树脂、复合物等。2.按硫化方法分可分为：高温硫化（热硫化）硅橡胶和室温硫化（包括低温硫化）硅橡胶两大类。制备方法硅胶通常按照化工→胶凝→老化→洗涤→氨水浸泡→干燥→活化的流程制备。在这些过程中，变更操作或处理条件都会直接影响硅胶的孔结构和吸附性能。工艺特性：硅胶的生产经过凝胶、洗涤、干燥这一共性，但具体到某一类型胶，又有工艺各异，相互区别的个性。凝胶造粒过程凝胶造粒是硅胶生产的关键性步骤之一，是指一定浓度的稀泡花碱液和稀硫酸在一定条件充分反应形成溶凝胶溶液，达一定浓度后形成凝胶颗粒。凝胶颗粒的形状、大小等完全山用户的需求及工艺生产能力决定，关」几成胶方法，日前多采用空气造粒，粒度要求微细时，考虑到空气造粒的难度，则大多采用反应罐凝胶造粒，例微粉硅胶的生产。凝胶所用的酸碱比例、浓度、温度及凝胶造粒时间等是凝胶造粒过程的特定工艺参数。硅胶的特点硅胶由于它的化学组成及物理结构的特性，决定了它具有许多其它同类材料难的取代的特点，在应用中具有以下的优点：（1）硅胶无毒无味，化学性质稳定，不溶于其他任何溶剂和溶液，除氢氟酸（HF）和强碱外，不与任何物质发生反应。（2）硅胶热稳定性好，A型的细孔类硅胶可在300℃以内的温度下使用，而其他类型的硅胶则能够在500-600℃的高温条件下长期使用。（3）硅胶具有刚性的骨架结构，较高的机械强度，良好的耐磨性能。（4）硅胶非潮解、不腐蚀和不溶于水的特性，即使吸满水后，外观感觉还是干燥的。（5）硅胶具有稳定的质量，不会因为使用及外界环境的变化而变化。1、物理性能（1）耐高温性能：硅胶最显著的特性高温稳定性强，可在250℃-300℃的环境中长期使用。若选择适当的硅胶填充剂和硅胶高温添加剂，其使用温度可高达375℃，并可耐瞬间数千度的高温。据估计，硅胶在120℃下使用寿命可达20年，在150℃下可达5年，不易老化。（2）耐低温弹性：硅胶具有内在的低温弹性。天然橡胶或其它合成橡胶具有较低的脆化点，硅胶一般可在-50℃～-60℃低温下正常工作。（3）透气性：硅胶薄膜具有良好的透气性。室温下对空气，氮气，氧气，二氧化碳等气体的透气率比天然橡胶高30-50倍。（4）电性能：硅胶具有卓越的电性能。其突出的优点是介电强度，功率因数和绝缘性能受温度和频率的变化很小，在一个很宽的温度范围内；介电常数和介电損耗角正切值几乎不变。硅胶的耐电晕性和耐电弧性也非常好（5）优良的物理机械性能：虽然硅胶在常温下机械性能比通用橡胶低，但在150℃高温下，其机械性能远远优于通用橡胶，硅胶压缩永变性为7%-10%，机械性能无变化。（6）耐气候性：硅胶具有优良的耐氧，耐臭氧，耐紫外线照射性能长期在室外使用不发生龟裂（7）生理惰性：硅胶本身对人类是惰性的，它无臭，无味，无毒。此外，硅胶还具有低表面活性和低吸温性等异性能。（8）耐化学物质性能：一般来说硅胶具有良好的耐化学物质，耐燃料油及油类性能。溶剂对硅胶的作用主要是澎涨和软化，而一旦溶剂挥发后硅胶的大多数原始性能又恢复硅胶性能表编号名称性能1邵氏硬度30度到80度2扯断强度4.0-8.0Mpa3扯断伸长率≥200%4撕裂强度15-KN/M，6长期耐温-70℃-250℃短期耐温300℃10小时7体积电阻率≥1014Ωcm8表面电阻率1014Ω9tgδ≤1%10击穿电压≥22(kv/mm)11扯断强度14Mpa(min)12耐压范围6~12Mpa13温度范围-100~280℃14扯断伸长率300%(min)15阻然性FV-152、安全性能（1）硅胶本身没有毒性，但有的硅胶里掺有对人体有害的添加剂。硅胶主要成分是二氧化硅，化学性质稳定，不燃烧。硅胶是一种非晶态二氧化硅，应控制车间粉尘含量不大于10毫克/立方米，需加强排风，操作时戴口罩。（2）硅胶有很强的吸附能力，对人的皮肤能产生干燥作用，因此，操作时应穿戴好工作服。若硅胶进入眼中，需用大量的水冲洗，并尽快找医生治疗。（3）蓝色硅胶由于含有少量的氯化钴，有毒，应避免和食品接触和吸入口中，如发生中毒事件应立即找医生治疗。（4）硅胶在使用过程中因吸附了介质中的水蒸汽或其他有机物质，吸附能力下降，可通过再生后重复使用。硅胶表面结构在色谱和工业水处理领域中，无定形硅胶已得到了广泛的应用，它具有多孔的无定形结构，不产生任何x射线衍射[1,4]。硅胶的表面存在着硅醇基团(si-oh)和暴露的硅氧烷键(si-o-si)。硅醇基团是强吸附的极性基团，而硅氧烷键是疏水基团。硅氧烷键上的δ键被dπ-pπ作用而加强，氧原子上的孤对电子参与π作用，不能参与给体与受体间的相互作用，不能形成氢键。scott和kucera证实硅氧烷基团几乎不吸附极性溶剂分子。然而，由于硅氧烷键的疏水作用性，可以吸附某些非极性溶剂分子。硅胶吸附1、性质：指用硅胶从硝酸溶液中吸附233pa。酸度低时硅胶吸附镁是离子交换过程，在硝酸浓度大于2mol/L时中性配合物也被吸附。233pa在硅胶上的吸附速度随硝酸浓度增加而增加。硝酸浓度对233pa的吸附率影响不大，但它随硝酸盐浓度增加而下降。通常吸附是在6mol/L硝酸介质中进行。硅胶的吸附性能与硅胶的制备方法及质量有关，在使用前要用酸洗处理。2、原理硅胶为一多孔性物质，分子中具有硅氧烷的交链结构，同时在颗粒表面又有很多硅醇基。硅胶吸附作用的强弱与硅醇基的含量多少有关。硅醇基能够通过氢键的形成而吸附水分，因此硅胶的吸附力随吸着的水分增加而降低。若吸水量超过17％，吸附力极弱不能用作为吸附剂，但可作为分配层析中的支持剂。对硅胶的活化，当硅胶加热至100～110℃时，硅胶表面因氢键所吸附的水分即能被除去。当温度升高至500℃时，硅胶表面的硅醇基也能脱水缩台转变为硅氧烷键，从而丧失了因氢键吸附水分的活往，就不再有吸附剂的性质，虽用水处理亦不能恢复其吸附活性。所以硅胶的活化不宜在较高温度进行（一般在170cC以上即有少量结合水失去）。硅胶是一种酸性吸附剂，适用于中性或酸性条件。同时硅胶又是一种弱酸性阳离子交换剂，其表面上的硅醇基能释放弱酸性的氢离子，当遇到较强的碱注化台物，则可因离子交换反应而吸附碱性化合物。功能与用途主要用于仪器、仪表、设备等在密闭条件下的吸潮防锈。与普通硅胶干燥剂配合使用，指示干燥剂的吸潮程度和判断环境的相对湿度。作为包装用硅胶干燥剂，广泛用于精密仪器、皮革、服装、食品、药品和家用电器等。硅胶干燥剂硅胶因为其食品级用途可以用来做婴儿奶嘴等与人体直接接触的物品。婴儿奶嘴婴儿奶嘴喂药器硅胶套硅胶套的应用非常广泛，常用于Mp3/Mp4播放器，iPod,PDA,手机,PSP,数码相机,GPS等比较普遍的个人消费电子产品上；保护套材质较软，有弹性，保护设备，根据硅胶套的厚薄程度，具有一定的缓冲作用，如果厚度足够,加上结构设计合理，可使被保护的产品具有防摔功能。优点是:环保、手感好、易清洗、防水、耐热等。2011年11月附近，丰田化工公司推出硅胶的新用途——食品保鲜用硅胶。产品特点：1.采用100%的硅胶原材料，绿色环保；2.无色，无味，无毒，防尘，抗氧化，防腐蚀；3.防水，抗高温，抗温范围在-40度到230度；4.不易折断或拉坏，不易变形，易于清洗，可直接用水清洗，重复利用；5.产品表面可丝印，凹