沉淀法制備白炭黑的理論基礎(chǔ)

1、四,沉淀法制備白炭黑的理論基礎(chǔ)來(lái)源:世界化工網(wǎng) HYPERLINK 全文請(qǐng)?jiān)L問: HYPERLINK /%e7%9d%a1%e8%bf%87%e7%ab%99%e4%ba%86 /睡過站了沉淀法自卑白炭黑的主要原料是工業(yè)水玻璃,它是水溶性的硅酸鹽,在所有硅酸鹽中,堿金屬的硅酸鹽可溶于水,重金屬的硅酸鹽不溶于水.市售的工業(yè)水玻璃通常為粘稠狀的水溶液,屬膠體溶液.一般工業(yè)水玻璃中的Na2O和Si02的物質(zhì)的量比為1:3.3左右故水玻璃時(shí)間上是多聚硅酸鹽.現(xiàn)代科技表明,溶液中SiO2的聚合度并不等于它們的物質(zhì)的量比;物質(zhì)的量比越大,聚合度越大見表:22SiOj/NajOfteBMIt合度SiOj/N

2、a2O誦舍臥烘券Q計(jì))%11*0!701.12*03150Z53,323255.4生9+006.乩09.7硅酸鹽是很若的酸其電離常數(shù)很小數(shù)量級(jí)為K1叫-8),K2叫-14).1010硅酸在水中的溶解度也極小，大約為100mg/kg.因此,硅酸很容易從硅酸鹽的水溶液中唄其他酸置換出來(lái),即使很弱的酸,如碳酸,醋酸等.硅酸在水中的溶解度雖小,當(dāng)在較稀的水玻璃溶液中加入某種酸時(shí),肯定有大量的硅酸生成,然而實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)并不立即有沉淀出來(lái).這是因?yàn)槌跎膯畏肿庸杷崾侨苡谒?隨著時(shí)間的推移單硅酸聚合成低聚硅酸,在聚合成高聚硅酸然后在水溶液ph=710且無(wú)鹽存在時(shí)可以進(jìn)一步聚合為硅溶膠;而在pH2)配位數(shù)位4;

3、而在酸性溶液總(ph2)則配位數(shù)為6,即6配位的水合硅酸(H2O)2Si(OH)4和水合硅酸正離子(H2O)3Si(OH)J+存在于酸性溶液只能怪.硅酸溶液的酸堿度直接影響硅酸的聚合機(jī)制,致使聚硅酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同.如把酸加入硅酸鈉中可獲得堿性范圍內(nèi)的硅酸;若把硅酸鈉加入酸中則可獲得酸性范圍內(nèi)的硅酸.兩者的聚合產(chǎn)物是不同的.關(guān)于硅酸的自聚合作用機(jī)制已研究100多年,始終未有滿意的結(jié)果,尤其難以全面概括硅酸聚合的重要性.70年代后期,南京大學(xué)戴安邦教授等人提出了一種聚合機(jī)制,并為實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證,對(duì)解釋硅酸的自聚合作用于大量事實(shí)較為一致.可惜的是這一機(jī)理也不完善,只能解釋線性聚合,油漆不能解釋強(qiáng)堿條件

4、下的聚合.戴安邦等人的研究成果認(rèn)為:硅酸濃度在超過溶解度以后,聚合作用就發(fā)生了.硅酸在酸性,中性及微堿性溶液中,存在著兩種不容的聚合機(jī)理.這主要是由于硅酸根離子在不同的ph范圍內(nèi)以不用的聚合狀態(tài)存在,而這些不同狀態(tài)的硅酸根離子間的聚合反應(yīng)類型也不同.他們認(rèn)為,自微堿性溶液中單硅酸離子的存在形式為r0_rr0_r2rohi1OH1r1:HOSiOH二1HOStHH1HOSiOH1_-o-JLojJ-OH（）HriHOOHl/SiZlHOOHL-SiO-SiOH+0HOHOHOH溶液中存在著的不同聚合度的硅酸分子和硅酸負(fù)離子祥按同禪的機(jī)理不斷地進(jìn)行聚合反應(yīng)，直至最終形成凝膠，其通式可以寫眸fHA；

5、+HA,=HJA.+OH*(2在酸性溶液中”聚合反應(yīng)主要是通過硅酸的中性分子和一價(jià)正離子閭植短鍵合界作用r.onriiHO-SiOH+i1SiOHiOH-11OHJ2HOHZOOH/SiSi/I/HOOH-OH01OH0H_0H?/生成的二聚體正離子的一部分可能會(huì)發(fā)生電離OHCH2O)(HO)3SiSi(OH)z(OHt0H/(H2O)(HO)3SiSi(OH)3,(7)式反復(fù)進(jìn)行直至最終發(fā)生凝膠4其通氏可以寫作：+H九H3Ai+2HaO上述機(jī)理說明,硅酸有兩種類型的聚合機(jī)理.在酸性溶液中,硅酸的聚合按(8)式進(jìn)行反應(yīng)反應(yīng)的進(jìn)行會(huì)使溶液的ph值略有降低而在微堿性或中性的溶液中，硅酸的聚合按式進(jìn)行,結(jié)果有少量的OH負(fù)離子釋放出來(lái)使體系的ph略有升高.根據(jù)這個(gè)機(jī)制,還可以導(dǎo)出硅酸聚合動(dòng)力學(xué)定量關(guān)系式,成為硅酸聚合作用理論.它不僅能說明硅酸聚合作用于溶