马口铁

气相二氧化硅(俗称气相法白炭黑)是出现最早、也是最早实现工业化的纳米粉体之一，它是一种白色、松散、无定形、无毒、无污染的无机非金属氧化物，其原生粒径介于7～40rim之间，比表面积一般大于100m2／g。由于其纳米效应，在材料中表现出卓越的补强、增稠、触变、绝缘、消光、防流挂等性质，因而广泛的应用于橡胶、塑料、涂料、胶粘剂、密封胶等高分子工业领域。本文介绍了气相二氧化硅的制备原理及生产状况，对其
在高分子工业中的应用进行了概述．
1 气相法白炭黑的制备原理及生产状况
1．1 制备原理
气相法白炭黑是以无机硅或有机硅的卤化物为原料，在氢氧火焰生成的水中进行高温水解制得。目前世界主要采用SiCl4、C Si 或二者的混合物为原料，其制备的化学反应式如下：
SiC1I+—-2 Si02+4HC1
C SiCk+2 +—’30 Si0 +3HCl+2 O+C02

 

SiCl4+2H2+O2→(高温水解)SiO2+4HCl
CH3SiCl3+2H2+3O2→(高温水解)SiO2+CO2+3HCl+2H2O
其中C SiCh是有机硅单体生产过程中的副产物。近年来，随着全世界有机硅单体工业产量的大幅提高，其生产过程中的副产物C SiCh的积压也越来越严重，制约有机硅工业的进一步发展，并给环境带来巨大的压力，将其用于制备气相二氧化硅不仅可以解决有机硅工业发展的瓶颈问题，而且燃烧后得到的HCl可以循环利用，用来制备有机硅单体，实现资源的综合有效利用。
1．2 生产状况
2 气相二氧化硅在高分子工业中的应用
2．1 在橡胶中的应用
未经补强的硅橡胶，其强度一般只有03MPa，几乎不能使用。要达到实际应用的水平，必须对其进行填充改性。在常见的无机粉体填料(碳酸钙、沉淀法二氧化硅等)中，效果最好的是气相二氧化硅。当添加气相二氧化硅之后其强度最高可提高40倍，屈服点模量可提高1O倍左右，伸长率、蠕变性能也能得到十分显著的改善 l。经气相二氧化硅填充后，材料的内部微观相互作用发生了很大的变化，除存在分子链间弱的范德华力所致大分子链间的缠结以及因机械力所致的机械缠结外，还存在气相二氧化硅聚集体间氢键的强的相互作用、二氧化硅与聚合物间强的吸附或键联作用、吸附在二氧化硅聚集体表面的聚合物大分于链间的强的相互缠结作用，使得界面粘结得到显著的改善，在硅橡胶内部形成了聚合物大分子链贯穿板碳黑网络的结构，从而赋予了材料优越的综合性能。
气相二氧化硅能大幅度提高胶料的物理机械性能、减少胶料滞后、降低轮胎的滚动阻力而又不损失抗湿滑性能而受到广泛关注，因此在硅橡胶外的其它有机橡胶中的应用也越来越广，其补强效果完全达到了炭黑的水平，且又克服了炭黑的黑色污染，可广泛用于彩色高档橡胶制品。
2．2 在密封胶和胶粘剂中的应用
在硅酮密封胶和胶粘剂领域，气相二氧化硅可用作增稠剂和触变剂，可以增加粘结强度，保证自由流动，具有防止结块及在固化期间的流挂、塌散、凹陷，保持透明度，补强，抗剪切等作用。气相二氧化硅的增稠以及触变作用机理是当其在密封胶和胶粘剂中分散后，不同颗粒间通过其表面的硅醇基产生氢键作用，形成一个二氧化硅聚集体网络，使体系的流动性受到限制，粘度增加．起到增稠的作用；在受到剪切力的作用下二氧化硅网络受到破坏，导致体系粘度下降．发生触变效应，便于施工。一旦剪切力消除，这种网络结构可重新形成，有效防止了胶料在固化过程中的流挂。
2．3 在塑料中的应用
利用气相二氧化硅高强度、高流动性和小尺寸效应，可提高塑料制品的致密性、光洁度和耐磨性能。若通过适当的表面改性，则可以达到对塑料同时增强增韧的目的。将气相法白炭黑添加到聚乙烯中，通过特殊的方法，可使二氧化硅在基体中分散均匀，制得高耐磨、高硬度的聚乙烯复合材料。采用接枝聚合的方法对气相二氧化硅进行表面改性，利用聚合物大分子链来有效阻隔纳米粒子，减轻其团聚程度，进而用其填充聚丙烯，采用共混工艺制备了综合性能优异的气相纳米Si02／PP复合材料。在低添加量时，可使聚丙烯的韧性提高两倍左右。若向复合体系中加入适量的弹性体，则在保持聚丙烯刚性和拉伸强度的同时，使聚丙烯的抗缺口冲击能力提高3倍左右、分析认为气相二氧化硅和弹性体可以协同作用，达到增强增韧聚丙烯的目的。利用共混法将气相二氧化硅添加到PMMA中制备的纳米Si02／PMMA塑料，可大幅提高材料的性能。添加量4％时，可使PMMA的缺口冲击强度提高80％以上，并且制备的复合材料具有很好的光学透明性。在塑料与其它聚合物共混体系中。可加入气相二氧化硅改善两相的相容性。如向Ps和PP共混体系中，加入经苯乙烯或甲基氯硅烷改性的气相二氧化硅，可以降低相间界面张力，使浊点温度下降，改进二者的相容性。在环氧树脂中添加气相二氧化硅可明显改善其脆性，可以克服弹性体增韧而致的材料刚性和强度降低的缺陷，达到增强增韧的目的。当添加量为3wt％时，可使复合体系冲击强度提高40％，拉伸强度等提高21％。若通过偶联剂对纳米二氧化硅进行改性，则可使其冲击韧性提高124％，拉伸性能提高30％ ，另外，也使制品的硬度、耐磨、耐温和绝缘等性能得到提高。
2．4 在触变性聚酯和胶衣树脂中的应用
在触变性的聚酯树脂中，使用的特性Si02几乎全部都是气相二氧化硅，一方面它可以使制品厚度更加均匀、收缩小，更加符合设计的要求；另一方面，由于树脂具有了触变性，减少r树脂的流淌和滴落，减少了树脂的浪费。保护了．生产环境。在苯乙烯含量43．5％化的邻苯二甲酸型不饱和聚酯中，加入2％的气相二氧化硅即可达到4．8的触变指数，这个触变指数已经满足国内胶衣树脂的施工工艺。国家技术监督局规定，手糊成型玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂食品容器所用的胶衣层和富树脂层，除作触变剂用的气相二氧化硅外，不得加入其他无机填料。
2．5 在原子灰中的应用
原子灰是以不饱和聚酯为主体树脂的腻子，具有固化时间短、抗溶剂性、耐久性好、不开裂、强度高等一系列优点，广泛用于汽车及其它机械行业。目前我国高档的原子灰仍依赖进口，国产的产品在生产技术和质量上仍远落后于发达国家。原子灰在生产中存在着物理的不稳定性，即沉降稳定性，为了改善体系的沉降稳定性，应加入防沉剂。在常见的防沉剂中，气相二氧化硅的效果较好。表2给出了不同防沉剂的防沉效果。通过对比可以看出气相二氧化硅具有很好的防沉效果和极佳的触变性。
表2 防沉剂对原子灰体系的影响
2．6 在涂料中的应用
我国是涂料生产和消费大国，但当前涂料普遍存在悬浮稳定性、触变性、耐候性、耐洗刷性等性能较差的问题，致使每年要进口大量的高档涂料。在涂料中加入少许气相法白炭黑，可提供防结块、防流挂、乳化性、消光性、悬浮、增稠和触变等功能。在铜系复合导电体系中，导电粒子悬浮并分散于基料树脂中，由于二者相对质量的差异(铜为8．9，树脂为
1．1)、表面性质的差异，使导电粒子常趋于沉淀状态。特别是在存储的期间，金属粒子往往会絮凝而沉积在容器的底部产生沉淀，严重时团聚成难以分散的硬块，导致产品的报废。因此必须加入防沉剂存放。表3给出了气相二氧化硅对铜系复合导电涂料沉降性的影响。由表看出气相二氧化硅能在铜系复合导电体系中起到很好的防沉作用，其添加量达到1．5％时即可大大限制导电粉的沉降。
表3 气相二氧化硅对铜系复合导电涂料沉降性的影响涂料中的消光剂是能改变涂膜表面光学性能的助剂，这种助剂能在薄膜的表面产生预期的微粗糙度，使涂膜的光泽性降低。气相二氧化硅是最主要的无机消光剂，在木器涂料、高固份涂料、酸催化涂料、建筑涂
料、电沉积涂料、织物涂料、军器涂料、乙烯涂料、墙纸涂料中有广泛的应用。在光纤涂层加入气相二氧化硅，能保护光纤表面不受水分的侵蚀，有效的提高光纤耐疲劳性能和老化性能。这主要因为气相二氧化硅具有很大的比表面积，能够吸附过扩散进入涂层的任何活性基团，使光纤表面活性基团的浓度降低起到保护光纤的作用。当向紫外光(try)固化的光纤涂料中加入2％的气相二氧化硅时，可显著的降低光纤的吸水率，较好地改善光纤的疲劳与老化性能，增加光纤涂料的触变性，提高涂覆光纤的表面性能。气相纳米sj 对紫外光的屏蔽作用能保护涂膜，减缓涂膜的老化。表4给出了苯丙涂料中，纳米si 含量
500小时人工老化(主要为紫外老化)前后其变色差大小(△E值)。可以看出：在苯丙涂料中加入纳米Si 在添加量0．5～2％时，△E值比空白小，涂膜(乳液树脂)老化明显减缓，说明气相纳米Si 对紫外光的屏蔽作用，能保护涂膜。表4 纳米SiO2含量对变色差大小(AE值)的影响采用微胶囊的形式，将硬的气相二氧化硅粒子包埋于软的有机聚硅氧烷中改变了粒子表面的极性，降低了体系的粘度。用于生产抗刮擦丙烯酸涂料。这种涂料的抗刮擦性能特别好。其耐磨性是传统丙烯酸体系的十倍，容易施工，而且是环境友好型的辐射固化和无溶剂体系。
总之，随着我国气相二氧化硅生产企业的技术水平和生产能力的提高，其在高分于领域的应用研究也将得到进一步深入和拓宽，以气相二氧化硅等纳米粒子为主导的超微粉体产业势必为传统高分子工业产品的升级换代打下良好的基础。

 

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我国虽然有众多的干燥设备厂,但干燥设备水平与先进国家相比仍有很大的距离,这是业内人士的一致看法。如何尽快提高我国干燥技术水平,应对入世后来自各方面的竞争,是当前干燥行业最应该思考的问题。结合多位专家的观点,对我国干燥行业的现状提出如下建议.
　　1.加强基础研究工作
　　多年来,国内干燥设备主要以仿制为主,设备缺少自己的特色,在国际市场上竞争力较差。干燥设备水平首先取决于干燥技术,我国目前的状态是制造干燥设备的厂家很多,但研究、开发干燥技术的人员却较少。而国外有些干燥设备公司里,从事干燥技术开发的人数甚至超过制造人员的数量,始终以高新技术争取市场。若想在国内外有一定的竞争能力,必须建立一支具有较高专业水平、完备实验手段的开发基地。其中的有效途径是建立科研生产一体化机构,以科研武装生产,同时又以生产支持科研,以提高干燥企业的技术水平,增强产品的技术含量和生产后劲。在技术开发过程中主要注意以下内容:
　　（1）加强基础理论研究
　　基础理论研究是开发新技术的基础,只有加强干燥领域的基础研究,干燥技术才能不断发展,干燥技术的发展才能推动干燥设备的进步。应在我国的大专院校和科研单位建立控制手段齐备的基础研究实验设备,建成干燥基础研究基地。深入研究干燥机理,为技术开发奠定理论基础,这样才使我国的干燥设备逐步走自我创新的道路。
　　（2）物料物性的研究干燥离不开物料,被干燥物料在干燥过程中所反应出来的特性和对产品的要求各不相同。由于物料性质的差异,也就构成了干燥设备的复杂性和干燥机结构的多样化。对于已经工业化的干燥设备,干燥机理和设备结构并不难掌握,较困难的是针对具体物料调整设备结构以适应被干燥物料的要求。干燥设备厂的技术人员多以学机械设备专业为主,他们常把干燥设备视为纯机械产品。专业的局限使其对物料的物性比较轻视,对物料性质掌握的缺陷导致设备不理想。所以一台设计成功的干燥机,首先是对物料正确的认识,然后才是合理的机械设计。所以干燥设备设计量人员应该注重物料物性的研究。
　　（3）自动化控制的研究国产的干燥设备自动化水平低、控制手段落后是普遍存在的问题。就目前国内的自动化水平,解决干燥设备中的控制问题并不困难,但最缺乏的是自控专业与干燥设备合理结合的问题。前面曾提到,物料不同对干燥机的要求也不同。同样,物料不同对控制手段的要求也有较大区别。自动控制在干燥机中的作用众所周知,但它一次性投资也是人们最关心的问题,有时控制设备的投资甚至超过干燥机机械部分的价格。如果方案不合理,或达不到工艺要求,或造成投资的浪费,这些都是投资方关心的。应真对干燥机、干燥工艺要求最合理确定控制手段,针对具体干燥工程确定恰当的控制手段,也是目前应开展研究的课题。
　　（4）高附加值特殊物料干燥的研究近年来,各种新型材料相继开发成功,覆盖着国民生产的各个方面。许多新型材料具有产品质量稳定、干燥过程控制严格、工艺性强、材料附加值高的特点。新材料出现的同时给干燥技术也提出了新的挑战。如超微细粉体、料液粘度较大时制成粉体、纳米材料的干燥、微胶囊粉体的制备等,都是干燥专业急需解决的问题。
　　（5）放大效应的研究<干燥设备的放大过程并不是简单的几何放大,涉及到流体力学、机械、热力学、传热学、物料学、除尘防腐、电器控制等学科。在放大过程中很可能出现一些问题。因此,干燥设备的放大决不是简单的几何放大。在此方面,很大程度上取决于工业化经验、对物料物性的掌握和对干燥设备的认识。在放大过程中可能出现的现象应有理智、客观的预测,并能提出相应的方案。所谓研究放大效应,就是在掌握干燥理论、干燥技术的同时,注意积累实践经验,总结出设备的放大规律,为工程积累经验。
　　2、提高用户对干燥设备的鉴别能力
　　我国干燥设备厂如此之多,而且都能在市场上占有一席之地。应该说在众多的干燥设备厂中,所生产的设备不论是技术还是产品质量都有一定差异,但为什么都能生存下来,这与国内用户群体设别能力有很大关系。干燥设备与其他通用型设备不同,除机械质量等外表可见的因素外,其中的技术含量、使用效果并不能被用户所发现。由于用户对干燥机的鉴别能力较差,客观上给一些水平较低的干燥设备厂提供了生存的空间。培养市场,普及干燥知识,对净化、整合市场能起到积极作用。只有这样,才能通过市场的优胜劣汰,使具有发展潜力的厂家得以生存和发展。虽然干燥设备是一种特殊产品,但并不是不能鉴别其优劣,用户在选择干燥设备时应对干燥设备厂应作如下调查工作。
　　（1）考察工厂首先应考察设备厂,了解该厂有无实验设备,对本物料有无实验数据,实验结果如何。认真听取工厂的实验现象汇报。了解有无所需机型的制造能力,工厂的加工手段是否能满要求,听取工厂对该机型的加工方法陈述。
　　（2）工作业绩工厂的水平在一定程度上取决于它的工作业绩,一般情况下,工作业绩越多设备制造能力越强。因为通过制造设备会使技术不断完善。如果是第一台制造该机型时用户一定要谨慎,对技术的成熟性更应认真论证。
　　（3）工厂信誉干燥设备要经常维护,而且在使用过程中有时会出现用户难以解决的问题。有些易损件无通用性,工厂能否永久为用户提供技术咨询、零部件供应,在选择干燥设备厂家时是用户必须考虑的问题。应对该厂其他用户进行访问以了解企业信誉。
　　（4）考察相同机型前面曾提到,干燥设备在放大过程中也会出现这样或那样的问题。要考察工厂是否有制造用户要求的同机型、同规格的经验。如果积累了这方面的经验,设备成功率就相对较高。
　　（5）考察相同或相似物料的干燥效果如果进一步考察,最好设备厂能提供相同物料的干燥经历。这样就更能增加此工程的可信性。尽管如此,干燥是专业性很强的学科,非专业人员很难在短时间内掌握。如果可能,最好在项目的考察中聘请干燥专家为其把关,更能提高选择设备厂的可靠性。

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流化床干燥机的分类适用的物料

  随着流化床干燥设备应用技术的不断发展，其类型及适应的物料也越来越多，在化工、轻工、医药、食品等工业中已广泛应用。由于不同物料及产品对干燥的不同要求，也就出现了不同形式的流化床干燥机。现根据其类型，分述如下。

1．            单层流化床干燥机

  单层流化床干燥机是最简单的一种机型，可分为连续、间歇两种操作方法。连续操作停留时间分布较广，因而多应用于比较容易干燥的产品或对干燥指标要求不是很严格的产品。间歇操作可用于含水率较高的物料的干燥对于一些颗粒度不均匀并有一定粘性的物料，多采用在床层内装有搅拌器的低床层操作。 

  该设备操作简单，检修方便，床层温度平稳，干燥效果好，但运转周期长。

  本机适用于硫酸铵、氯化铵、无水亚硫酸钠、聚四氟乙烯、葡萄糖酸钙、碱性青莲染料、催化剂颗粒、酐酪素、椰蓉、食盐等物料的干燥。

2．            多层流化床干燥机

多层流化床干燥机由于停留时间分布均匀，所以实际需要的干燥时间比单层流化床短。可以改善干燥产品含水的均匀性，易于控制产品的干燥质量。但是，多层流化床干燥机因层数增加，各层之间又要保证形成稳定的流化状态增加了设备结构的年复杂性。对于除去结合水分的物料，采用多层流化床是恰当的。

多层流化床干燥机适用于涤纶切片、水杨酸钠、氨基匹林、土霉素、金霉素、四环素、片剂淀粉颗粒、糖粉、饲料、塑料、粮食等粉粒状物料的干燥

3．            卧式多室流化床干燥机

   卧式多室流化床干燥机克服了多层流化床结构复杂、层床阻力等缺点湿料由加料机连续加入干燥器的第一室，由于物料处于流化状态，所以可自由地由前一室向后一室。干燥后的物料由最后干燥室卸料口卸出，可干燥各种难于干燥的粒状物料和热敏性物料，并逐渐推广到粉状物料。

    这类干燥机适用于聚氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、尼龙1010、邻氯苯甲酸、四环素、土霉素、氯霉素、肝粉、糖粉、柠檬酸、草酸、氯化橡胶等物料的干燥。

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"不锈钢"一词不仅仅是单纯指一种不锈钢，而是表示一百多种工业不锈钢，所开发的每种不锈钢都在其特定的应用领域具有良好的性能。成功的关键首先是要弄清用途，然后再确定正确的钢种。有关不锈钢的进一步详细情况可参见由NiDI编制的"不锈钢指南"软盘。
　　幸而和建筑构造应用领域有关的钢种通常只有六种。它们都含有17～22％的铬，较好的钢种还含有镍。添加钼可进一步改善大气腐蚀性，特别是耐含氯化物大气的腐蚀。

经验表明，大气的腐蚀程度因地域而异。为便于说明，建议把地域分成四类，即：乡村，城市，工业区和沿海地区。
　　乡村是基本上无污染的区域。该区人口密度低，只有无污染的工业。
　　城市为典型的居住、商业和轻工业区，该区内有轻度污染，例如交通污染。
　　工业区为重工业造成大气污染的区域。污染可能是由于燃油所形成的气体，例如硫和氮的氧化物，或者是化工厂或加工厂释放的其它气体。空气中悬游的颗粒，像钢铁生产过程中产生的灰尘或氧化铁的沉积也会使腐蚀增加。
　　沿海地区通常指的是距海边一英里以内的区域。但是，海洋大气可以向内陆纵深蔓延，在海岛上更是如此，盛行风来自海洋，而且气候恶劣。例如，英国气候条件就是如此，所以整个国家都属于沿海区域。如果风中夹杂着海洋雾气，特别是由于蒸发造成盐沉积集聚，再加上雨水少，不经常被雨水冲刷，沿海区域的条件就更加不利。如果还有工业污染的话，腐蚀性就更大。
　　美国、英国、法国、意大利、瑞典和澳大利亚所进行的研究工作已经确定了这些区域对各种不锈钢耐大气腐蚀的影响。有关内容在NiIDI出版的《建筑师便览》中作了简单介绍，该书中的表可以帮助设计人员为各种区域选择成本效益最好的不锈钢。
　　在进行选择时，重要的是确定是否还有当地的因素影响使用现场环境。例如，不锈钢用在工厂烟囱的下方，用在空调排气挡板附近或废钢场附近，会存在非一般的条件。

200 系列—铬-镍-锰 奥氏体不锈钢
　　300 系列—铬-镍 奥氏体不锈钢
　　301—延展性好，用于成型产品。也可通过机械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。
　　302—耐腐蚀性同304，由于含碳相对要高因而强度更好。
　　303—通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。
　　304—通用型号；即18/8不锈钢。GB牌号为0Cr18Ni9。
　　309—较之304有更好的耐温性。
　　316—继304之後，第二个得到最广泛应用的钢种，主要用于食品工业和外科手术器材，添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。SS316则通常用于核燃料回收装置。18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。[1]
　　型号 321—除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外其他性能类似304。
　　400 系列—铁素体和马氏体不锈钢
　　408—耐热性好，弱抗腐蚀性，11%的Cr，8%的Ni。
　　409—最廉价的型号（英美），通常用作汽车排气管，属铁素体不锈钢（铬钢）。
　　410—马氏体（高强度铬钢），耐磨性好，抗腐蚀性较差。
　　416—添加了硫改善了材料的加工性能。
　　420—“刃具级”马氏体钢，类似布氏高铬钢这种最早的不锈钢。也用于外科手术刀具，可以做的非常光亮。
　　430—铁素体不锈钢，装饰用，例如用于汽车饰品。良好的成型性，但耐温性和抗腐蚀性要差。
　　440—高强度刃具钢，含碳稍高，经过适当的热处理後可以获得较高屈服强度，硬度可以达到58HRC，属于最硬的不锈钢之列。最常见的应用例子就是“剃须刀片”。常用型号有 三种：440A、440B、440C，另外还有440F（易加工型）。
　　500 系列—耐热铬合金钢。
　　600 系列—马氏体沉淀硬化不锈钢。
　　630—最常用的沉淀硬化不锈钢型号，通常也叫17-4；17%Cr，4%Ni。