中國粉體網訊  氣相二氧化硅(俗稱氣相法白炭黑)是采用有機或無機氯硅烷在氫氧焰中通過高溫燃燒水解制得的一種白色、蓬松、潔凈、無定形的粉體，1941年由德國德固賽公司(現贏創公司)率先開發成功，是最早規模化應用的納米粉體材料之一。

氣相二氧化硅是神奇的納米材料，其具有不尋常的顆料特性。氣相二氧化硅初級顆粒粒徑介于7~40nm，顆粒間通過高溫熔接成鏈狀結構，鏈狀聚集體尺寸為200~500nm。氣相二氧化硅表面富含羥基，且這些羥基大多孤立存在，在基材中可以通過氫鍵形成網狀結構，從而賦予材料更高強度、觸變性能和防沉降性能，因此其在硅橡膠、涂料、油墨、密封膠等領域有著廣泛應用。同時，氣相二氧化硅具有接近真空的熱阻和電絕緣性能，也用于絕熱材料和電子電氣領域。

盡管氣相二氧化硅的粒徑小、比表面積大，填充硫化膠的拉伸強度、撕裂強度和耐磨性均較高，但它與烴類橡膠的相容性較差，大量填充膠料的粘度較大，加工性能隨貯存時間的延長而變差，貯存后膠料存在硬化、擠出困難以及成型粘性差等問題。這是由于氣相二氧化硅表面存在的活性硅羥基、吸附水及制備工藝導致其表面出現的酸性，使氣相二氧化硅呈親水性，在有機相中難以浸潤和分散，從面降低了硫化效率和補強性能，使其在某些有特殊要求的領域無法使用。

改性后的氣相法二氧化硅可有效減少Si—0H，并由親水性表面轉變成憎水性表面，從而達到兼提高氣相法二氧化硅在生膠中的分散性(浸潤性)及減少或避免膠料發生結構化的目的。改善了其在有機相中的分散性和相容性，從而大大拓寬了產品的應用領域，提高了氣相二氧化硅的附加值。

疏水型氣相二氧化硅
（圖片來源：匯富）

氣相二氧化硅的比表面積很大，不能通過有機物簡單地覆蓋或吸附在其表面。國外常用的改性工藝有：干燥的氣相法二氧化硅與有機物的蒸汽接觸并反應的蒸汽法(常稱為干法)；氣相法二氧化硅與改性劑一起加熱使改性劑沸騰回流的回流法(常稱為濕法)；在高壓釜中進行高溫高壓反應的壓熱反應法等。

早期的改性研究多采用濕法，但隨著超微細粒子流態化技術的發展，流化床反應器的操作控制已獲得較多的成功經驗，用干法同樣可以達到濕法的物料接觸狀況，而且干法改性裝置可以直接連在氣相法二氧化硅生產裝置脫酸工序之前，既經濟又實用。相比之下，濕法所采用的溶劑如苯、甲苯等是有毒物質，產品的分離、提純困難，成本高、污染嚴重。

改性的氣相二氧化硅幾乎繼承了普通氣相法二氧化硅的所有優越性能，又由于其特殊的疏水性，應用領域極大擴展。高品質的疏水二氧化硅具有防止物料結塊的傾向、改善粉體物料流動性等特點，可用于塑料粉、消防滅火粉、過氧化物、美容粉、粉末涂料等領域，以改進產品加工性、應用性和儲存性。

采用不同的改性劑和特定的工藝，可生產一系列各種牌號的疏水型二氧化硅產品。目前世界上只有美國、德國、日本、中國等少數幾個國家和地區的企業能生產氣相法二氧化硅及其改性產品。我國廣州吉必盛科技實業有限公司和宜昌匯富硅材料有限公司經過十幾年的實踐摸索，成功實現氣相二氧化硅年產五千噸級規模制備技術；特別是公司開發的完全具備獨立知識產權的在線表面處理疏水工藝，實現了納米粉體表面改性技術的突破，形成具有國際競爭力的產品。

2021年7月2日，中國粉體網旗下粉體公開課平臺將舉辦“2021第二屆粉體表面改性及包覆技術網絡研討會”，屆時來自廣州匯富研究院有限公司的段先健高級工程師將作《氣相二氧化硅的改性》報告，詳細介紹氣相二氧化硅制備工藝、產品特性、產品表面改性技術及產品應用。

專家簡介：

段先健，工學博士，高級工程師，廣州匯富研究院有限公司副總經理。長期從事氣相法納米粉體制備、表面改性及應用研究，在超細粉體的制備及應用方面申請國家發明專利20余項，申請國際專利3項，獲得國家專利優秀獎2項。參與多項國際、國家及團體標準的制修訂工作；參與10余項國家、省、市科技項目的研究，榮獲中石化聯合會科技進步一等獎、廣東省科技進步三等獎等榮譽。

參考來源：

吳春蕾、段先健、王躍林：氣相二氧化硅標準發展及解析

于秀梅，等：改性氣相法二氧化硅的發展及應用

中國標準化：我國主持制定的氣相二氧化硅ISO國際標準成功發布

（中國粉體網編輯整理/平安）

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