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纤维状Si02的制备原理与技术
发表日期:2019/3/12       点击:383

纤维状Si02的制备原理与技术

研究了纤蛇纹石石棉制备纤维状纳米Si03的原理,并对试验产物进行了分析。纤蛇纹石具有卷管 状结构,化学键特点决定了其具有很好的化学活性和可改造性,为制备纤维状纳米Si〇2粉体材料萸定 了基础。纤蛇纹石石棉纤维经酸处理后,MgO等组分被浸取出来转变为硫酸盐,而残留下非晶质纳米 Si02纤维残骸;经后处理即可获得纤维状Si02纳米材料。

上海11选5走势图 (一) 基本原理

纤蛇纹石石棉制备纤维状纳米Si02粉体的原理主要依据如下4个方面①卷管状纤蛇纹石石棉原 纤维;②石棉原纤维中卨含量的Si02组分;③石棉原纤维中!WgO等组分的酸可溶性及与Si02组分的 惰性;④非晶质Si()2纤维残骸的稳定性。

其中①、②基制备纤维状纳米Si:粉体的物质和结构基础;③、④是制备纤维状纳米SiO:粉体 的工艺技术原理基础。其中上海11选5走势图③的工艺原理可由如下化学反应方程式表示:

Mg, [Si,05] (0H)4+3H,S04-+2Si0, • n.H,0 1 +3MgS04+5H20 (1)

由反应式1)获得的非晶质Si:纤维残骸经加热与后处理可获得纤维状Si02纳米粉体材料c

Si02 • nH20-»Si02上海11选5走势图 +/iH,0 (2)

(二) 实验及结果分析

根据上述制备纤维状纳米粉体的基本原理,可将制备纤维状纳米SiO:的实验步骤分为5个 环节:

1) 石棉原纤维的物理分散与化学分散。采用机械搅拌和添加活性剂的方法,使石棉纤维分散成为 胶体,目的是将石棉纤维束分散成趋向于单一纤维的石棉凝胶。

2) 酸浸取反应与固液分离采用硫酸处理石棉纤维,目的是将石棉中Mg、Fe等其他非Si02组分 通过与硫酸反应形成硫酸盐.达到与非晶质&02纤维分离,并洗涤除去硫酸盐组分

3) 非晶质SiO:纤维的均一化处理与分散。通过添加表面修饰剂的方法,使非晶质&02纤维的表 面得到修饰,并趋向均一化。

4)  表面包覆与干燥。采用偶联剂对非晶质Si02纤维进行包覆处理,并干燥形成分散性良好的粉体。

5)  加热处理。加热非晶质Si02纤维使其脱去胶体水转化为纤维状Si02纳米粉体。

对经物理与化学分散后的石棉原纤维进行扫描电镜分析,对非晶质Si02纤维样品进行X射线衍射 分析。

结果表明,①石棉纤维分散较均匀,纤维直径在20 -30 mn。尚有未完全分散的纤维束,直径小 100 mn,纤维弯曲有韧性。②经酸和加热处理后所获得的产物为非晶质结构,与气相法等方法制备 的纳米Si02的结构相似。③纤维状SiO:成棒状、针状,纤维的细度一般在30 ~60 rnn,长度在800 ~ 1600 mn,甚至更长。纤维状粉体呈松散状态时,纤维之间相互交织在一起。

三、 结论

丨)纤蛇纹石石棉是天然产出的纳米管状材料,其内管直径在3.5 ~24nm之间,多数小于11 nm 外管直径在丨6 ~56 nm之间,绝大多数在20 ~5 mn之间。

2)纯净的纤蛇纹石石棉样品的化学成分主要为Si02、1\^0和比0+;其中,Si02*42%左右,MgO也为42%左右,结构^0 +为13%左右,Fe203、FeO和A120,等含量在2%~4%之间。

3) 纤蛇纹石具有卷管状结构,化学键特点决定了其具有很好的化学和可改造性,加上化学成分和 形态特点,这为制备纤维状Si〇2纳米粉体材料奠定了基础。

 纤蛇纹石石棉纤维经酸处理后,MgO、Fe203、A120,等组分被浸取出来转变为硫酸盐,而残留 下非晶质纳米Si02纤维残骸。非晶质纳米Si02纤维残骸经后处理后可获得纤维状Si02纳米粉体材料。

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