深圳硅膠制品知識之生產(chǎn)工藝硅膠
來(lái)源:深圳市澳佛特橡膠制品有限公司 發(fā)布日期:2017-09-04 瀏覽次數:1414
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硫酸在一定條件卜充反應形成溶凝膠溶液,達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,粒度要求微細時(shí),考慮到空氣造粒的度,則大多采用反應罐凝膠造粒,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。
酸性成膠(酸堿比例問(wèn)題)時(shí),一次凝膠粒r(相當少初級粒向小,聚集時(shí)易形成細孔結構的硅膠;堿性成膠時(shí),一次凝膠粒r大,聚集時(shí)易形成粗孔性的硅膠。這就是粗孔膠的生產(chǎn)優(yōu)選堿性成膠,細孔膠生產(chǎn)則優(yōu)選酸性成膠的道理。
酸堿濃度要適中。酸堿濃度過(guò)高,一次凝膠粒r較大,聚集時(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)狀結構的緊密度增大,聚集時(shí)又易成為細孔,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、結構及生產(chǎn)設計能力等的限制。
酸堿溫度過(guò)高.酸堿反應的速度過(guò)快.酸堿反應木身又是放熱反應.一次粒r聚集時(shí)又要放熱.因此.使得一次粒r任曾大”.造粒速度減慢.勢必超出工藝要求范圍.對造粒不利;酸堿溫度過(guò)低.一次粒r減小.易形成細孔.但山」幾凝膠溶液溫度太低、粘度增加.同樣也對造粒不利。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。是指從酸堿混合反應開(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.碎膠或膠球強度不夠等現象。同時(shí)這也是造成膠球顆粒內部結構紊亂.孔分布范圍大的一個(gè)主要原因。因此.在生產(chǎn)實(shí)踐中.對幾空氣造粒.在工藝允許范圍內.顆粒大的膠.時(shí)間要盡量長(cháng).顆粒小的膠.時(shí)間則可適當短些。在反應釜罐中凝膠造粒的特細微球硅膠時(shí)間則要更長(cháng)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,SO呈一、Si0穿iY}r等)控制到工藝要求范圍內。同時(shí).它也是一個(gè)調整顆粒內部結構(即老化)的過(guò)程。
交換吸附(即Na十與H十的交換)現象是洗膠過(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,影響交換速度、數量等。
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(cháng)幅度”的主要因素,即通過(guò)調整一次粒子的增幅”達到調整孔結構的目的。
細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,因為酸性介質(zhì)能有效的抑制一次粒子的‘長(cháng)大”,酸量的大即決定了抑制老化程度的大小。同時(shí),洗膠溫度應低些,因為老化是個(gè)吸收能量的過(guò)程,溫度低、供能少,老化程度自然也小。即細孔膠的洗滌是通過(guò)抑制一次粒子的‘長(cháng)大”,達到調整孔結構的目的。特對孔結構要求嚴整(即孔分布范圍小)目_堆密度又要求在一定范圍的細孔膠的生產(chǎn),例如對于變壓吸附COz專(zhuān)用細孔膠的生產(chǎn)。洗膠時(shí)洗水的含酸量、溫度均要做出嚴格的要求。細孔膠的洗滌溫度低,交換速度慢,所以洗滌時(shí)間要長(cháng)些,但不能太大,時(shí)間太長(cháng),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)、高溫熱水促進(jìn)老化的原則,采取在酸泡前加入高溫熱水,目_設法使其顯堿性,提高水洗過(guò)程中的溫度,結束時(shí),加入一定濃度的氨水以增加0 H-離子的濃度等措施,促使一次粒子‘長(cháng)大”,擴大孔徑,達到老化的目的。不難看出,在整個(gè)水洗過(guò)中,老化程度呈上升的趨勢。水洗溫度高,不但顆粒內部一次粒子長(cháng)大,顆粒間特別是膠粉粒子間亦有‘長(cháng)大”的趨向,這就是水洗溫度高時(shí),膠粉聚集處容易結塊,膠球表而粘粉的
又一主要原因。
對于較粗孔徑即介于粗細孔膠間如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(cháng),處理液的存在會(huì )使膠球變化,因此處理液的應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(cháng)大”,達到深度老化的目的。細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)膠球中的含酸量達到日的。在生產(chǎn)實(shí)踐中,粗細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到日的。
成品膠質(zhì)量參數指標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)量參數指標,反過(guò)來(lái)成品膠的質(zhì)量參數指標又要求一定的工藝特性控制?,F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)量參數之一,能直觀(guān)Ifn簡(jiǎn)便的反應硅膠顆粒內部孔結構的物理參數。硅膠是一種多孔性的固體顆粒,它的表觀(guān)體積V u}實(shí)際山二部分組成,第一部分是硅膠顆粒內部實(shí)際的孔所,片的體積以V a}表示。第一部分是堆積時(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,對應一定的堆密度,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別A,T3,C二種類(lèi)型膠的依據,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部的孔結構。
一般情況卜,酸性成膠時(shí),一次粒r小,聚集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,結構疏松,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(cháng)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)分階段取樣檢測堆密度來(lái)分析各階段老化程度的一個(gè)主要依據。對孔膠的生產(chǎn)采取了酸泡前用堿性熱水老化一段時(shí)間,高溫熱水洗滌,有時(shí)還用氨水處理終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
對于粗孔硅膠,可放在焙燒爐內逐漸升溫至500—600℃,約經(jīng)6—8小時(shí)至膠粒呈白色或黃褐色即可。對細孔硅膠,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到飽和后放熱水中浸泡漂洗,并可結合使用洗滌劑以除去廢油或其他有機雜質(zhì),再經(jīng)凈水洗滌后烘干脫水。
3、溶劑沖洗法
根據硅膠吸附有機物種類(lèi),選用適當的溶劑將吸附在硅膠內的有機物溶出,然后將硅膠加熱以脫除溶劑。
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