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硅膠
硅膠是一種粒狀多孔的二氧化硅水合物，由硅酸鈉加酸后洗滌干燥制得，主要成分是二氧化硅，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不燃燒。雖名稱(chēng)為“膠”，它實(shí)際上是一種固體，外表呈透明或乳白色。具有開(kāi)放的多孔結(jié)構(gòu)，吸附性強(qiáng)，能吸附多種物質(zhì)。
由于具有強(qiáng)力吸附性，能迅速有效地吸附密封包裝內(nèi)的水分、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)毒無(wú)害，硅膠已被大量用于藥物提純、DNA分離、食品干燥、高精電子、化妝品、污水凈化、啤酒提純、涂料以及樹(shù)脂生產(chǎn)或保存等方面。
硅膠 - 基本信息
名稱(chēng)：硅膠 　　 


別名：硅橡膠；氧化硅膠或硅酸凝膠 　　 


英文名稱(chēng)：Silicagel; Silica 　　 


分子式：xSiO2·yH2O 　　 


分子量：60.08 　　 


登錄號(hào)：# 112926-00-8 　　 


EINECS 登錄號(hào)：231-545-4[1]
硅膠 - 發(fā)明
硅膠是由美國(guó)約翰·霍普金斯大學(xué)的化學(xué)Walter A. Patrick在1919年發(fā)明的。次大戰(zhàn)時(shí)曾被用作防毒面具中的吸收劑。
硅膠 - 制造
在堿金屬硅酸鹽（如硅酸鈉）溶液中加酸，使之酸化，再加入一定量的電解質(zhì)進(jìn)行攪拌，即生成硅酸凝膠；或者在較濃的硅酸鈉溶液中加酸或銨鹽也能生成硅酸凝膠。將硅酸凝膠靜置幾小時(shí)使之老化，然后用熱水洗去可溶性鹽類(lèi)，在60～70℃下烘干并在約300℃時(shí)活化，即可得硅膠。
硅膠 - 性質(zhì)
硅膠屬非晶態(tài)物質(zhì)。不溶于水和任何，無(wú)毒無(wú)味，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，除強(qiáng)堿、外不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。各種型號(hào)的硅膠因其制造方法不同而形成不同的微孔結(jié)構(gòu)。硅膠的化學(xué)組分和物理結(jié)構(gòu)，決定了它具有許多其他同類(lèi)材料難以取代的特點(diǎn)：吸附性能高、熱穩(wěn)定性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、有較高的機(jī)械強(qiáng)度等。 　
將硅酸凝膠浸泡在鈷（CoCl2）或氯鈷酸銨（(NH4)2CoCl4）溶液中，再經(jīng)干燥活化就可以得到變色硅膠，可用于指示硅膠吸水的程度。這是因?yàn)闊o(wú)水鈷（CoCl2）呈藍(lán)色，而六水合鈷（CoCl2·6H2O）為紅色。 


日常生活中經(jīng)常遇到硅膠裝在某些紙袋或由半透膜樹(shù)脂制成的袋子中，用于吸水，控制濕度，防止某些物品的變質(zhì)。硅膠袋上一般注明“請(qǐng)勿食用”。它會(huì)對(duì)呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、皮膚和眼部產(chǎn)生刺激，[2] 而且有些變色硅膠中還含有鈷等濕度指示劑，而鈷是有毒物質(zhì)，屬于IARC第二類(lèi)致癌物質(zhì)，有可能導(dǎo)致。
硅膠 - 分類(lèi)
一、硅膠按其性質(zhì)及組分可分為有機(jī)硅膠和無(wú)機(jī)硅膠兩大類(lèi)。 　　
二、硅膠、粗孔硅膠、B型硅膠、細(xì)孔硅膠。由于孔隙結(jié)構(gòu)的不同，它們的吸附性能各有特點(diǎn)。粗孔硅膠在相對(duì)濕度高的情況下有較高的吸附量，細(xì)孔硅膠則在相對(duì)濕度較低的情況下吸咐量高于粗孔硅膠，而B(niǎo)型硅膠由于孔結(jié)構(gòu)介于粗、細(xì)孔之間，其吸附量也介于粗、細(xì)孔之間。大孔硅膠一般用作催化劑載體、消光劑、牙膏磨料等。因此應(yīng)根據(jù)不同的用途選擇不同的品種。
硅膠 - 再生


硅膠
硅膠吸附水份后，可通過(guò)熱脫附方式將水份除去，加熱的方式有多種，如電熱爐、煙道余熱加熱及熱風(fēng)干燥等。脫附加熱的溫度控制在120—180℃為宜，對(duì)于藍(lán)膠指示劑、變色硅膠、DL型藍(lán)色硅膠則控制在100—120℃為宜。各種工業(yè)硅膠再生時(shí)的溫度不應(yīng)超過(guò)以下限度：


粗孔硅膠不得高于600℃；
細(xì)孔硅膠不得高于200℃；
藍(lán)膠指標(biāo)劑（或變色硅膠）不得高于120℃；
膠不得高于350℃。
再生后的硅膠，其水份一般控制在2%以下即可重新投入使用。
硅膠 - 硅膠生產(chǎn)工藝
    硅膠的生產(chǎn)雖然大都經(jīng)過(guò)凝膠、洗滌、干燥這一共性，但具體到某一類(lèi)型膠，又有工藝各異，相
互區(qū)別的個(gè)性。
    凝膠造粒過(guò)程
    凝膠造粒是硅膠生產(chǎn)的關(guān)鍵性步驟之一，是指一定濃度的稀泡花堿液和稀在一定條件卜充反應(yīng)形成溶凝膠溶液，達(dá)一定濃度后形成凝膠顆粒。凝膠顆粒的形狀、大小等完全山用戶(hù)的需求工藝生產(chǎn)能力決定，關(guān)」幾成膠方法，日前多采用空氣造粒，粒度要求微細(xì)時(shí)，考慮到空氣造粒的度，則大多采用反應(yīng)罐凝膠造粒，例微粉硅膠的生產(chǎn)。凝膠所用的酸堿比例、濃度、溫度及凝膠造粒時(shí)間等是凝膠造粒過(guò)程的特定工藝參數(shù)。
    酸性成膠(酸堿比例問(wèn)題)時(shí)，一次凝膠粒r(相當(dāng)少初級(jí)粒向小，時(shí)易形成細(xì)孔結(jié)構(gòu)的硅膠;堿性成膠時(shí)，一次凝膠粒r大，時(shí)易形成粗孔性的硅膠。這就是粗孔膠的生產(chǎn)堿性成膠，細(xì)孔膠生產(chǎn)則酸性成膠的道理。
   酸堿濃度要適中。酸堿濃度過(guò)高，一次凝膠粒r較大，時(shí)成為較粗孔徑的硅膠，Ifn凝膠溶液中一次粒濃度也大，即凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的緊密度增大，時(shí)又易成為細(xì)孔，一者有相互抵消的傾向。再者，酸堿濃度過(guò)高，凝膠溶液的粘度增大，給造粒帶來(lái)一定的難度，另外，酸堿濃度的大小還要受到凝膠粒度、結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)設(shè)計(jì)能力等的限制。
    酸堿溫度過(guò)高.酸堿反應(yīng)的速度過(guò)快.酸堿反應(yīng)木身又是放熱反應(yīng).一次粒r時(shí)又要放熱.因此.使得一次粒r任曾大”.造粒速度減慢.勢(shì)必超出工藝要求范圍.對(duì)造粒不利;酸堿溫度過(guò)低.一次粒r減小.易形成細(xì)孔.但山」幾凝膠溶液溫度太低、粘度增加.同樣也對(duì)造粒不利。因此酸堿溫度也要適中。
   凝膠造粒時(shí)間是凝膠造粒過(guò)程中又一至關(guān)重要的工藝參數(shù)。是指從酸堿混合反應(yīng)開(kāi)始到粒度凝膠形成為止所經(jīng)歷的時(shí)間.包括凝膠時(shí)間與造粒時(shí)間。凝膠造粒時(shí)間短.則可能使凝膠溶液反應(yīng)不充分或均勻度不夠.使得一次粒r的濃度分布不勻.形成局部凝膠或局部緊密堆積.這就產(chǎn)生造粒過(guò)程中的汽泡膠.碎膠或膠球強(qiáng)度不夠等現(xiàn)象。同時(shí)這也是造成膠球顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)紊亂.孔分布范圍大的一個(gè)主要原因。因此.在生產(chǎn)實(shí)踐中.對(duì)幾空氣造粒.在工藝允許范圍內(nèi).顆粒大的膠.時(shí)間要盡量長(zhǎng).顆粒小的膠.時(shí)間則可適當(dāng)短些。在反應(yīng)釜罐中凝膠造粒的特細(xì)微球硅膠時(shí)間則要更長(zhǎng)要加攪拌。
   洗膠過(guò)程
    洗膠是硅膠生產(chǎn)中不可少的工藝過(guò)程.是為了將粒狀凝膠所形成的NazSO}洗掉,7{將各陰陽(yáng)離r(主要為H十、N擴(kuò),SO呈一、Si0穿iY}r等)控制到工藝要求范圍內(nèi)。同時(shí).它也是一個(gè)調(diào)整顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)(即老化)的過(guò)程。
   交換吸附(即Na十與H十的交換)現(xiàn)象是洗膠過(guò)程的木質(zhì)特性之一。酸泡過(guò)程是交換吸附的主要過(guò)程.1} a與H十的交換多在這一過(guò)程完成。水洗過(guò)程的交換遠(yuǎn)未停止只不過(guò)是交換量越來(lái)越小。酸泡濃度、洗水介質(zhì)、水洗溫度是洗膠過(guò)程的主要工藝參數(shù)，影響交換速度、數(shù)量等。
   成品硅膠的孔特性好大一部分是山洗膠過(guò)程的老化決定的，而這一過(guò)程的老化程度取決洗膠介質(zhì)、溫度。洗膠介質(zhì)、溫度則是控制一次粒子增長(zhǎng)幅度”的主要因素，即通過(guò)調(diào)整一次粒子的增幅”達(dá)到調(diào)整孔結(jié)構(gòu)的目的。
    細(xì)孔膠的洗滌要求抑制老化，因此，在凝膠造粒形成后即進(jìn)行必要而短促的老化后就進(jìn)酸泡，洗膠介質(zhì)自始至終必須顯酸性，因?yàn)樗嵝越橘|(zhì)能有效的抑制一次粒子的‘長(zhǎng)大”，酸量的大即決定了抑制老化程度的大小。同時(shí)，洗膠溫度應(yīng)低些，因?yàn)槔匣莻€(gè)吸收能量的過(guò)程，溫度低、供能少，老化程度自然也小。即細(xì)孔膠的洗滌是通過(guò)抑制一次粒子的‘長(zhǎng)大”，達(dá)到調(diào)整孔結(jié)構(gòu)的目的。特對(duì)孔結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)整(即孔分布范圍小)目_堆密度又要求在一定范圍的細(xì)孔膠的生產(chǎn)，例如對(duì)于變壓吸附COz細(xì)孔膠的生產(chǎn)。洗膠時(shí)洗水的含酸量、溫度均要做出嚴(yán)格的要求。細(xì)孔膠的洗滌溫度低，交換速度慢，所以洗滌時(shí)間要長(zhǎng)些，但不能太大，時(shí)間太長(zhǎng)，特別是臨近終從時(shí)，反而加速老化。
    粗孔膠的生產(chǎn)則要求促進(jìn)老化。遵循堿性介質(zhì)、高溫?zé)崴龠M(jìn)老化的原則，采取在酸泡前加入高溫?zé)崴縚設(shè)法使其顯堿性，提高水洗過(guò)程中的溫度，結(jié)束時(shí)，加入一定濃度的以增加0 H-離子的濃度等措施，促使一次粒子‘長(zhǎng)大”，擴(kuò)大孔徑，達(dá)到老化的目的。不難看出，在整個(gè)水洗過(guò)中，老化程度呈上升的趨勢(shì)。水洗溫度高，不但顆粒內(nèi)部一次粒子長(zhǎng)大，顆粒間特別是膠粉粒子間亦有‘長(zhǎng)大”的趨向，這就是水洗溫度高時(shí)，膠粉處容易結(jié)塊，膠球表而粘粉的
又一主要原因。
    對(duì)于較粗孔徑即介于粗細(xì)孔膠間如T3型膠的生產(chǎn)，適中老化即可，有時(shí)為緩沖干燥過(guò)程中的液體表而張力作用，水洗終了進(jìn)行表而處理。溫度過(guò)高，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，處理液的存在會(huì)使膠球變化，因此處理液的應(yīng)用要受干燥工藝條件的限制。
    干燥過(guò)程
    干燥是在液體表而張力作用卜，使膠球顆粒水分蒸發(fā)體積收縮,使一次粒子再度聚”長(zhǎng)大”，達(dá)到深度老化的目的。細(xì)孔膠為了抑制老化程度，經(jīng)常是通過(guò)控制進(jìn)干燥時(shí)膠球中的含酸量達(dá)到日的。在生產(chǎn)實(shí)踐中，粗細(xì)孔膠多在一般的高溫條件卜干燥。干燥溫度越高，一次粒r聚7{的速度越大，孔徑越大。焙燒擴(kuò)孔就是這個(gè)道理。為制得孔烴收縮不大，甚至不縮孔的硅膠，常常采用降低液體表而張力的方法達(dá)到日的。
   成品膠質(zhì)量參數(shù)指標(biāo)與硅膠工藝特性的關(guān)系硅膠的工藝特性決定了成品膠的質(zhì)量參數(shù)指標(biāo)，反過(guò)來(lái)成品膠的質(zhì)量參數(shù)指標(biāo)又要求一定的工藝特性控制?，F(xiàn)就成品膠堆密度為例剖析一者的關(guān)系。堆密度是硅膠成品分析中的重要質(zhì)量參數(shù)之一，能直觀Ifn簡(jiǎn)便的反應(yīng)硅膠顆粒內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)的物理參數(shù)。硅膠是一種多孔性的固體顆粒，它的表觀體積V u}實(shí)際山二部分組成，部分是硅膠顆粒內(nèi)部實(shí)際的孔所，片的體積以V a}表示。部分是堆積時(shí)顆粒之間的孔隙，以V },}表示。第二部分是硅膠腎架所具有的體積，以Vi。表示。這樣V u}-= V },}+ V a}+ V t,=，設(shè)n，為硅膠的質(zhì)量，即得Pug-= m/V },}+ V}}+ V i,=(有別」幾硅膠密度Porgy=mlVa}+ Vi,=)。
   同等條件卜，一定孔體積的硅膠，對(duì)應(yīng)一定的堆密度，A,T3,C二種類(lèi)型膠的孔徑、孔容依次增大，V u}則依次減小，這就是堆密度變成為區(qū)別A,T3,C二種類(lèi)型膠的依據(jù)，即便是同一類(lèi)型膠，堆密度的大小會(huì)粗略的判斷硅膠顆粒內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)。
   一般情況卜，酸性成膠時(shí)，一次粒r小，成的凝膠顆粒的孔徑小，同等條件卜，形成成品硅膠的孔徑亦小，一定體積硅膠的Va:就小，堆積密度自然大，堿性成膠，堆密度則小?？諝庠炝r(shí)，若形成氣泡膠，結(jié)構(gòu)疏松，或因其它原因造成凝膠一次粒r濃度降低等均會(huì)使成品膠的V a}增大，
從Ifn使Par減小。
   洗膠條件影響成品膠的堆密度，例生產(chǎn)A型膠時(shí)，洗膠介質(zhì)一直為酸性，溫度低，一次粒r‘長(zhǎng)大”的幅度小，即老化程度小，成品膠的V a}小，Pir自然大，含酸量不同，抑制老化的程度亦不同，Pir也就不同。這就是洗膠過(guò)程中通過(guò)分階段取樣檢測(cè)堆密度來(lái)分析各階段老化程度的一個(gè)主要依據(jù)。對(duì)孔膠的生產(chǎn)采取了酸泡前用堿性熱水老化一段時(shí)間，高溫?zé)崴礈?，有時(shí)還用處理終l從膠等措施，因Ifn使得老化程度大，成品膠的孔體積增大，Pir則小。
主要方法
1、焙燒法
對(duì)于粗孔硅膠，可放在焙燒爐內(nèi)逐漸升溫至500—600℃，約經(jīng)6—8小時(shí)至膠粒呈白色或黃褐色即可。對(duì)細(xì)孔硅膠，焙燒溫度不能超過(guò)200℃。
2、漂洗法
將硅膠在飽和水蒸汽中吸附達(dá)到飽和后放熱水中浸泡漂洗，并可結(jié)合使用洗滌劑以除去廢油或其他有機(jī)雜質(zhì)，再經(jīng)凈水洗滌后烘干脫水。
3、沖洗法
根據(jù)硅膠吸附有機(jī)物種類(lèi)，選用適當(dāng)?shù)膶⑽皆诠枘z內(nèi)的有機(jī)物溶出，然后將硅膠加熱以脫除。
硅膠再生應(yīng)注意的問(wèn)題
1、烘干再生時(shí)應(yīng)注意掌握逐漸提高溫度，以免劇烈干燥引起膠粒炸裂，降低回收率。
2、對(duì)硅膠焙燒再生時(shí)，溫度過(guò)高會(huì)引起硅膠孔結(jié)構(gòu)的變化而明顯降低其吸附效果，影響使用價(jià)值。對(duì)于藍(lán)膠指示劑或變色硅膠，脫附再生的溫度應(yīng)不超過(guò)120℃，否則會(huì)因顯色劑逐步氧化而失去顯色作用。
3、經(jīng)再生后的硅膠一般應(yīng)過(guò)篩除去微細(xì)顆粒，以使顆粒均勻。
硅膠 - 主要用途


硅膠可以用來(lái)做嬰兒奶嘴
1、主要用于儀器、儀表、設(shè)備等在密閉條件下的吸潮防銹。特別是精密光學(xué)儀器、電子電器的干燥防霉包裝；  


2、與普通硅膠干燥劑配合使用，指示干燥劑的吸潮程度和判斷環(huán)境的相對(duì)濕度。作為包裝用硅膠干燥劑，廣泛用于皮革、服裝、食品、藥品等。放置于皮衣、皮袋、皮鞋內(nèi)起到干燥保質(zhì)的作用；放在餅干及油炸類(lèi)食品中，以保證食品松脆；放于藥瓶?jī)?nèi)，確保藥品延長(zhǎng)保存期；也常用在賓館用物品類(lèi)，如放置在衣柜中，鞋中和床下，吸附各種異味，保持空氣干爽清新。另外，運(yùn)輸?shù)募b箱在不同緯度上會(huì)形成箱里的“內(nèi)雨”，如果使用硅膠干燥劑，它能吸附相當(dāng)于自身重量的水份，在遠(yuǎn)洋運(yùn)輸長(zhǎng)達(dá)50天的過(guò)程中，可以有效地降低露點(diǎn)而使集裝箱的凝水現(xiàn)象得到控制。  


3、硅膠因?yàn)槠涫称芳?jí)用途可以用來(lái)做嬰兒奶嘴等與人體直接接觸的用品，也可用于美容整形。另外，硅膠也可用來(lái)生產(chǎn)。[2]


硅膠 - 貯存與包裝
硅膠具有強(qiáng)的吸濕能力，因此應(yīng)貯存在干燥地方，包裝物與地面之間要有擱架。包裝物有鋼桶、紙桶、紙箱、塑料瓶、聚乙烯塑料復(fù)合袋、柔性集裝袋等。運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)避免雨淋、受潮和曝曬。
硅膠 - 安全信息
RTECS號(hào)：VV7565000
危險(xiǎn)品標(biāo)志：Xi:刺激性物質(zhì)‖T
風(fēng)險(xiǎn)術(shù)語(yǔ)：R20:吸入有害‖R37
安全術(shù)語(yǔ)：S22:不要吸入粉塵‖S45
毒性：無(wú)毒


硅膠通常對(duì)水是不危害的，但是如果沒(méi)有許可，勿將材料排入周?chē)h(huán)境。

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