tr硅灰石制備穩定硅溶膠試驗研究

摘  要

    對以tr硅灰石制備硅溶膠進行了研究，通過實驗，確定其{zj0}工藝條件為：加水量為硅灰石的13倍，反應溫度3℃、反應時間15min pH=35工藝流程簡單，易于工業化。                                                                     

    一、前言 

    硅溶膠亦稱硅酸溶膠，或稱硅酸水溶膠，它是高分子二氧化硅粒子分散在水中的膠體溶液硅溶膠是具有發展前途的無機高分子材料之一，廣泛應用于精密鑄造、紡緦造紙涂料、粘結劑、陶瓷、耐火材料、化工等各個領域，國外硅溶膠產量比較大，一些工業發達國家硅溶膠年消費量在5- 10kt而日本經過近三十年的努力使硅溶膠年產量達20k t/a左右：

    我國硅溶膠的工業生產始于五十年代，主要采用離子交換硅酸鈉法進行生產，這種方法也是目前世界各國最常用的生產方法由于硅酸鈉生產能耗高，增加了硅溶膠的生產成本，而其它各種方法又各有利弊，我們借鑒國外利用水合硅灰石為主要原料制備硅溶膠的方法，對以tr硅灰石為主要原料制備穩定的硅溶膠進行了探索該法成本低，設備簡單，有利于工業化生產。

我國近年來發現了幾處較大型的優質tr硅灰石礦，并有高品位礦粉供應市場，為該法提供了充足的原料為此，我們進行了初步研究，并且得到了較滿意的結果。

二、制備原理

    本方法以tr硅灰石為主要原料，采用化學凝聚法制備穩定的硅溶膠， 經過陽、陰離子交換樹脂后得到的H2SO3水溶液基本不含有陽、陰離子，排除了硅溶膠易凝固的一個最主要因素凈化后的H2SO3水溶液接近中性，這種條件下硅溶膠不穩定硅溶膠的穩定性與pH值有密切關系，因而要求在硅溶膠制備過程中要嚴格控制pH值，以保證硅膠不產生凝固化現象。

硅溶膠在pH=8 5以上才達到穩定狀態，而剛剛凈化后的溶液處于中性，因此必須向其中加入穩定劑，我們選擇了N aOH作穩定劑，使得稀膠的pH值達到8 5以保證當時以及濃縮過程中不至凝固而處于穩定狀態。

上述的硅溶膠可以保持穩定的狀態，但硅溶膠濃度很低，必須經過濃縮才能得到有一定濃度穩定的硅溶膠，稀硅溶膠在濃縮時，在SD2含量低于22l/o的過程中，S 1J2膠粒的大小幾乎沒有變化，也就是說低濃度、低分子量的SD2聚合程度不大，與單純的去水濃縮過程相似，這個過程稱為濃縮過程：在SO2含量高于22%以后，由于單位體積內SO2的密度增大，導致膠粒間發生明顯的聚合反應，該過程與高分子的聚合反應相似，稱為聚合過程；因此，在濃縮過程中，可采用較快的蒸發速率，而在聚合過程中，必須采用較緩的蒸發速率，以保證SO2顆粒之間不高度聚合麗產生凝腕我們要制備18- 20%穩定的硅溶膠，所以在整個濃縮過程中，可以采用較快的蒸發速率，以盡快達到所要求的濃度。

三主要原料及實驗流程和酸性侵入體的接觸帶中，是鈣質矽卡巖中的主要礦物，共生礦物以方解石、石榴石、透輝石為主，有時還有少量方柱石的石英等偏硅酸鈣或硅灰石有兩種變態：a-硅灰石（假硅灰石）與β-硅灰石，前者能與硫酸作用，而后者卻不能因此，以選a-灰石品位高的礦為{zj0}。

幾年前，我國在吉林大頂山與遼寧法庫已發現較大型的優質硅灰石礦，現已供應市場。

    三種硅灰石的主要成分基本相同，但是，合成硅灰石中基本上都是a-硅灰石，而tr硅灰石卻含有一定量的β-硅灰石，這對制備硅溶膠有一定的影響其它原料：

    硫酸：96- 98%

    鹽酸：36- 38%

    燒堿：NaOH（固體）

陽離子交換樹脂：強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂，001X 7(732)

陰離子交換樹脂：弱堿性苯乙烯型陰離子交換樹脂，201X7(717)

    3實驗操作

    把2L的三口瓶放在恒溫水浴鍋中，裝好攪拌器和溫度計，并升溫將一定量的150目硅灰石粉和一定量的去離子水加入當水浴鍋溫達到所要求的溫度時，控制恒溫，開動攪拌，使轉速達到1300 -1600rpm,加入一定量的硫酸，控制轉速，保持激烈攪拌狀態，以保證反應中放出的熱及時散發，從而也保證反應溫度的相對穩定，反應一定時間后，關閉電源，停止攪伴，此時其pH值在2 .5-3. 5

    反應混合物經過減壓過濾器進行分離，得到硅酸水溶液，冷卻至室溫，經阻陽離子交換樹脂進行凈化，使pH值分別達到l 5-2 0和6-7

    凈化后的硅酸水溶液，在有攪拌情況下，加入一定量的NaOH（0 1N)穩定劑，使pH值達到8 5左右，然后再過濾，{zh1}在常壓下，采用快速加熱進行濃縮，使比重達到1 12g/cm3左右，便得到硅溶膠。

四、{zj0}工藝條件的選擇

    l試驗因素與水平的確定

    (1)酸用量

    當加入l00g硅灰石粉和l000fnL水，溫度恒定300℃加入濃硫酸450和453mL時，反應的pH值穩定在3 5和2 5左右，過濾得到稀硅溶膠，從而得知，每l00g硅石粉需98%硫酸450- 453mL左右。

    (2)水用量

    將去離子水量改為900m,L而其它條件不變，則反應未至終點，物料產生凝固現象，無法過濾與分離，故水的加入量至少在10倍于硅灰石，才能順利進行反應和分離。

    (3)溫度與時間

    當物料在30℃以下時，反應很慢，30℃以上時，則反應很快，大約5:nirl pH開始明顯上升，在12- 18min時，pH達穩定，直至終點而溫度高于60℃時，由于受CaSO4性質影響，對凈化不利。故反應溫度定在30-60℃之間，時間定在12- l8min。

合成咪唑胺的新工藝

    摘  要

    本文研究了由硝基胍與乙二胺直接合成咪唑胺的新工藝設計了一組四因子三水平的正交實驗，優化了反應條件，使得咪唑胺含量≥95%，收率≥72%。