四氯化硅SiCl4制备纳米二氧化硅SiO2及其在课件.ppt

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1、SiCl4制备纳米SiO2及其在混凝土上的应用王宇湖苏州纳迪微电子有限公司2010-4-14,苏州纳迪微电子有限公司,作为留学生企业于2006年注册,2007年10月开始规模化生产高纯度硅溶胶开发出并产业化各种高纯度纳米氧化硅、氧化铝、氧化锆分散液及其下游产品在中国，美国申请了多项发明专利主要产品:超高纯度硅溶胶,半导体硅片、锗片、LED基片等抛光液，纳米陶瓷涂料，二氧化硅微球粉，混凝土密封固化剂，特种耐高温耐酸胶泥等,产品之一:超高纯硅溶胶,纯度：99.9999%,产品之二：高纯度SiO2微球,纯度：99.99%以上，单一颗粒尺寸分布,SiCl4的特性,非极性液体，与CCl4,苯类等溶剂互溶

2、低沸点（57C)，容易精馏提纯，高纯度Si原料高反应性：室温遇水、醇、碱等马上反应释放HCl高污染，高危险性化学物质,四氯化硅的下游出路,SiCl4,高温 H2+O2,SiO2+HCl（气相白炭黑）,室温,SiO2+HCl（二氧化硅胶体沉淀物）,H2+O2,H2O,SiO2+HCl(高纯二氧化硅玻璃）,高温,四氯化硅的其他下游,SiCl4,Si3N4(高纯度）+HCl,醇,NH3,有机硅（硅酸乙脂等）+HCl,SiC+HCl,CH4,SiCl4下游产品的市场,气相白炭黑SiCl4 目前的最主要下游产品,售价数万RMB/ton全球10万吨左右石英玻璃光通信，微电子行业中国市场数千吨级规模有机硅硅

3、酸甲脂，硅酸乙脂等，售价1000015000 RMB/ton全球市场23万吨氮化硅,碳化硅百吨级，高附加价值沉淀SiO2市场不小，附加价值低,已知的下游产品无法完全消耗现有的SiCl4,进一步消耗SiCl4几点思考,下游产品应有大的市场规模低的制造成本简单的工艺下游产品具有不可取代的应用效果高附加价值气相白炭黑，氮化硅为代表，具有不可取代性烷氧基硅烷，沉淀白炭黑等具有可取代性无二次污染，副产品HCl可控方便在各多晶硅企业附近设厂减少运输风险,将SiCl4转化成液态活性纳米SiO2材料,SiCl4,气相白炭黑等,新型活性纳米SiO2,惰性SiO2,降低SiCl4的活性与排除Cl,水解反应是降低S

4、iCl4活性的最有效方法,SiCl4+H2O,SiCl3(OH)+.Si(OH)4+HCl,Si(OH)4,SiO2(胶体）+H2O,H+,Si(OH)4,超小颗粒纳米SiO2,OH-,降低SiCl4的活性，但最终产品仍需要一定的活性核心是如何及时地排除HCl并使最终产品有一定的稳定性及触变性,+H2O,纳米SiO2的活性,反应活性,稳定性,低浓度，易团聚，比表面高，颗粒大小5 nm，活性高,高浓度，不易团聚，低比表面，颗粒100 nm,活性低,SiO2,SiO2,SiO2,SiO2,SiO2,SiO2,SiO2,SiO2,SiO2,SiO2,SiO2,SiO2,SiO2,O-,OH,O-,O

5、-,O-,OH,OH,OH,纳米SiO2颗粒的微观结构,纳米SiO2颗粒的活性可以通过有机基团进行控制,烷氧基羧基 etc,SiCl4转换纳米SiO2,SiCl4,HCl,水溶液反应物,纳米SiO2分散液，5nm,可以实现连续化生产，具有非常低的原料成本与生产成本！,已申请国家专利,新液体纳米SiO2材料,SiO2固体含量60%以上，纯无机物液体反应活性介于SiCl4与普通硅溶胶之间平均颗粒5nm，颗粒大小，反应活性可调可控pH 68低粘度，低表面张力，高渗透性在触变剂作用下可在室温下快速固化成坚硬的SiO2块状物,液体纳米SiO2与气相白炭黑的比较,液态纳米SiO2与其他类似产品比较,活性，

6、触变性,高,低,低,建材：纳米氧化硅材料的新天地,中国是世界上最大的水泥、混凝土、砖瓦市场大宗建材是一高能耗、高污染行业、低附加值行业中国的房屋平均使用寿命30年，发达国家100年纳米SiO2 在建材行业可以大有作为针对高端建材，高端应用，特种应用,SiCl4用于建材是否一种浪费？,普通建材对纯度没有高要求，建材是种复合材料自觉不自觉地，SiCl4已经间接地用于建筑上纳米SiO2必须有突出的性能必须有一定的不可取代性作为少量添加剂使用,使建材性能有大的改善“好钢用在刀刃上”，尽量应用于建材的表面或材料的interface用于需要高活性SiO2的地方只要展现不可取代的性能，则不是浪费,关于混凝土

7、,钢筋、水泥、砂子、石子、碱水剂等的一个复合材料，使用量最大的建材混凝土的抗压强度从十几MPa到一百多MPa抗压强度不等，使用寿命从几年到100年以上不等混凝土性能的好坏与使用的水泥标号，用水量的多少，砂子石子的质量，养护的好坏，施工的天气等紧密相关混凝土为一强碱性材料，空隙中的水pH12,不耐酸性物质侵蚀混凝土为一多孔性材料，容易受到外来气体，液体的渗透与浸泡。,硅酸盐水泥的化学成分,矿物成分：硅酸三钙 C3S 66,硅酸二钙C2S:1537,铝酸三钙C3A:715,铁铝酸四钙C4AF:1018,纳米SiO2与混凝土,混凝土基本原理,CaO-SiO2（普通水泥）+H2O,各种水合硅酸钙+Ca

8、(OH)2,已有研究与实践证明：在混凝土拌制过程中添加5-10%的纳米SiO2（硅微粉 silica fume），具有很好的早强及最终增强效果 气相白炭黑具有同等效果，但无竞争力 便宜的冶金行业的副产品硅微粉具有更强的竞争力,为什么SiO2能使混凝土地面增硬？,大理石 vs 花岗岩花岗岩含有60%的SiO2,大理石主要为CaCO3,MgCO3花岗岩耐磨、硬度高、加工难、耐一定的酸、不易风化、有放射性，适合室外及室内特种地面装修大理石颜色丰富多彩、不耐磨、硬度低、不耐酸、易风化、需要维护，适合室内装修,中国大量的混凝土地面,各种车间，停车场，飞机跑道，大型超市，体育中心，码头，仓库，高速公路，地

9、铁站，4S店等地面混凝土的要求高于墙面混凝土要求能承受各种车载，摩擦，各种机械与化学作用混凝土地面的破损原因空气中酸性物质太多，与地面起化学反应汽车等运输工具超载混凝土施工时偷工减料使用水泥标号不够，养护不到位后果破损从表面开始起尘起砂，需要不断地修补，越补越坏，最后只有推倒重来,混凝土地面的增硬耐磨技术,耐磨地坪混凝土地面初凝的时候，洒盖耐磨粉料：金刚砂、钢渣粉、硅微粉、高标号水泥等的混合物，再进行压光收光只能施工新地面，随时间仍会起尘起砂，使用寿命有限技术成熟，市场滑坡，价格战国家标准数年前出台覆盖型地坪环氧地坪（目前的主流），聚氨脂地坪等高分子材料容易脱壳，不耐磨，使用寿命短渗透型地坪有

10、25年以上的使用寿命，新旧地面都可以施工在国外已施工多年，总面积可围绕地球赤道绕7，8圈（1米宽道路换算），在中国刚推广不到10年，新兴市场，正在热起材料与设备都重要，3分材料，7分施工国家标准还待制定,渗透型混凝土地面增硬技术,渗透型氟硅酸盐型起硬快，有毒，不环保，基本淘汰水玻璃型最成熟技术，已施工面积最大，应用工程最多，50年以上历史硬度不够，起硬时间长，地面容易泛碱，不耐酸，施工麻烦乳液型起硬速度快，渗透性不好，使用寿命短，30年历史硅烷型渗透性，挥发性太大，不环保，有可燃性，不易施工，实际施工案例少新活性纳米SiO2高渗透型高浓度液体,混凝土固化剂处理地面过程,活性SiO2+助剂,骨料

11、,活性SiO2+Ca(OH)2+CaO+CaCO3 等,Ca-Si-O-H（水化硅酸钙）,约10 mm,石子骨料,空隙,纳米SiO2渗入混凝土的毛细孔中，并与（Ca(OH)2 等反应产生胶体，使混凝土多Ca结构转化为成多SiO2结构。,水泥/石子过渡层：最弱的地方,液体纳米SiO2增强混凝土地面,液体纳米硅,减少Ca(OH2),增加硅胶体,降低毛细孔率,低渗透性,更高新能混凝土表面,更高强度,减少水，液体的残留,苏州纳迪牌新型混凝土表面硬化增强剂：ND-CHS-2,高浓度纳米SiO2 60 wt%,颗粒大小 100度（根据地面的平整度）普通混凝土的表面强度可增加3倍以上施工后的地面的抗酸性、抗油渗透性、耐磨性等大大提高价格低于进口产品,ND-CHS-2与其它品牌在混凝土地面增强增硬效果的比较,混凝土密封硬化剂处理地面,混凝土密封硬化剂处理后的水泥地面,液态纳米SiO2在其他建材上的应用,原理：利用液体纳米SiO2的高活性、触变性，作为一种无机粘结材料，与其他无机粉体材料（氧化物，非氧化物）复合后作特种涂料使用应用：新型耐酸抗紫外耐磨耐磨水泥用于特种防腐池，耐酸地面耐高温水泥，特种高温干锅涂层用于烟囱防腐耐酸墙面隔热防火材料用于高压电线绝缘，抗紫外,谢 谢!,