◆ 在塑料中的应用
塑料中添加白炭黑 , 可提高材料的强度、韧性 , 明显提高防水性和耐老化性 。在工程塑料中 , 利用共混法将气相法白炭黑添加到不饱和聚酯中 , 当SiO2的质量分数达到5%时 , 试样的耐磨性提高2倍 , 拉伸强度提高1倍以上 , 莫氏硬度为2
9 , 硬度接近大理石 , 冲击强度也大大提高 。在环氧树脂中添加质量分数为3%的气相法白炭黑 , 材料的抗冲击强度提高40% , 拉伸强度提高21% 。若用硅烷偶联剂对气相法白炭黑进行改性后 , 冲击强度可以提高124% , 拉伸强度提高30% 。用纳米级白炭黑改性聚酰亚胺(PI) , 拉伸强度可提高15倍 , 断裂伸长率提高3倍 。在通用塑料中 , 利用气相法白炭黑的高强度、高流动性和小尺寸效应 , 可提高塑料的致密性、光洁度和耐磨性能 。若通过适当的表面改性 , 则可在增强塑料的同时 , 对塑料增韧 。将气相法白炭黑添加到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中制成的SiO2/PMMA复合材料 , 缺口冲击强度提高80%以上 , 且光学性能良好 。
小结
目前世界上只有美国、德国、日本、乌克兰、中国等少数几个国家的少数企业可以生产气相法白炭黑产品 , 而大规模的生产技术被Degussa、Carbot等几个大公司垄断 , 我国自己生产的白炭黑打破了西方国家多年来对我国的技术封锁 , 但我国的白炭黑工业也存在生产规模小、品种牌号单一、科技开发落后、产品应用技术开发和市场开发工作不够等不足 , 而我国白炭黑的需求增长很快 , 市场潜力巨大 , 所以熟悉掌握大规模生产白炭黑的技术已成为当务之急 , 此外 , 抓住当前的有利时机加强有机硅单体、气相法白炭黑和有机硅后加工企业紧密合作 , 提高技术水平 , 也是发展的重点问题
2.氯氢化制备三氯氢硅技术(最理想技术)
SiCl4氢化新工艺,是将粉末状镍触媒与硅粉按一定比例混合,装入反应器中,在氢气氛中和430℃温度下对其进行4小时活化处理后,即可通入SiCl4与H2的混合气体,进行氢化反应,反应温度为400-500℃,压力10-20Kg/cm2.在触媒的寿命有效期内,不必添加,氢化反应可连续进行.$这种新工艺,操作简单,SiCl4一次转化率高、能耗较低.
一种将气体SiCl↓〔4〕与氢气混合后 , 通过含有一定比例触媒的硅粉层进行氢化反应而生成SiHCl↓〔3〕的方法 , 其特征在于所选用的触媒为粉末状镍触媒 , 该触媒一次加入反应器中 , 经活化处理 , 氢化反应可连续进行 , 反应温度为400~500℃、压力10~20kg/cm↑〔2〕 。
SiCl-〔4〕氢化新工艺 , 是将粉末状镍触媒与硅粉按一定比例混合 , 装入反应器中.在氢气氛中和430℃温度下对其进行4小时活化处理后 , 即可通入SiCl-〔4〕与H-〔2〕的混合气体 , 进行氢化反应 , 反应温度为400-500℃ , 压力10-20Kg/cm+〔2〕.在触媒的寿命有效期内 , 不必添加 , 氢化反应可连续进行.这种新工艺 , 操作简单 , SiCl-〔4〕一次转化率高、能耗较低.
一种将气体SiCl↓〔4〕与氢气混合后 , 通过含有一定比例触媒的硅粉层进行氢化反应而生成SiHCl↓〔3〕的方法 , 其特征在于所选用的触媒为粉末状镍触媒 , 该触媒一次加入反应器中 , 经活化处理 , 氢化反应可连续进行 , 反应温度为400~500℃、压力10~20kg/cm↑〔2〕 。
四氯化硅还原制取多晶硅少不了原料精制这一关键环节 。
精制提纯方法主要有:精馏法、吸附法、部分水解法、络合法 。根据原料的组成 , 可以单独使用 , 也可组合使用 。
1、精馏法
使用两级筛板塔(每塔100块塔板)即可得到较高纯度的四氯化硅 。但对于完全除去硼、磷的氯化物 , 还可以结合吸附法进行 。
为避免精馏过程的污染 , 精馏设备一般可选用石英玻璃、聚四氟乙烯、高纯不锈钢等 。
流程:原料经蒸发器蒸发后进入第一精馏塔的顶部 , 塔顶连续排放低沸物 , 釜液连续进入第二塔的塔釜 , 第二塔塔釜连续排放高沸物 , 纯四氯化硅由第二塔塔顶连续派出 。第一塔只有提留段 , 主要分离低沸物 , 第二塔只有精馏段 , 主要分离高沸物 。