納米氣相二氧化硅（國內(nèi)俗稱氣相法白炭黑，以下簡稱氣相SiO2）是利用鹵硅烷經(jīng)氫氧焰高溫水解制得的一種精細(xì)、特殊的無定形二氧化硅產(chǎn)品，該產(chǎn)品的原生粒徑在7-40nm之間，比表面積一般在100m2/g～400m2/g范圍內(nèi)，產(chǎn)品純度高，SiO2含量不小于99.8%，是一種極其重要的無機(jī)納米粉體材料。由于其優(yōu)越的穩(wěn)定性、補強性、增稠性和觸變性而在橡膠、塑料、電子、涂料、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和CMP等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。氣相SiO2一般有親水型和疏水型兩種產(chǎn)品，其中疏水型產(chǎn)品是利用親水型產(chǎn)品通過表面化學(xué)處理而獲得。自1941年德國Degussa公司成功開發(fā)出氣相SiO2的生產(chǎn)技術(shù)以來，目前全世界的氣相SiO2年總產(chǎn)量已超過15萬噸，而且生產(chǎn)技術(shù)高度集中，主要由德國Degussa，Wacker，美國Cabot及日本Tokuyama等少數(shù)幾家公司控制全球市場，技術(shù)也控制的非常嚴(yán)密。世界上氣相SiO2發(fā)展的一個基本模式是生產(chǎn)企業(yè)與有機(jī)硅單體和后加工企業(yè)關(guān)系密切，氣相SiO2生產(chǎn)廠家利用有機(jī)硅單體廠生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物為主要原料制備氣相SiO2，而在氣相SiO2生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的副產(chǎn)物HCl則返回有機(jī)硅單體廠用于有機(jī)硅的合成，此外氣相SiO2產(chǎn)品出來之后又大量用于有機(jī)硅產(chǎn)品的后加工，這樣形成一個資源利用、相互促進(jìn)發(fā)展的良性循環(huán)。所以在全球最大的有機(jī)硅企業(yè)Dowcorning和GE公司單體工廠附近有最大的氣相SiO2生產(chǎn)企業(yè)Cabot和Degussa公司，而Wacker公司則本身是兩大類產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)。

 

國內(nèi)氣相SiO2早期主要用于軍工領(lǐng)域，但現(xiàn)在大量用于民用工業(yè)，如有機(jī)硅材料、電器、電子、膠粘劑、原子灰、涂料、油墨、造紙、潤滑油等領(lǐng)域，為傳統(tǒng)產(chǎn)品的升級換代提供了堅實的基礎(chǔ)。據(jù)初步統(tǒng)計，我國目前氣相SiO2的總用量已經(jīng)超過3500噸/年，并以極快的速度增長，估計到2005年用量將達(dá)到5000噸/年。目前我國僅有沈陽化工股份有限公司、上海氯堿化工股份有限公司和廣州吉必時科技實業(yè)有限公司三家公司生產(chǎn)氣相SiO2產(chǎn)品。其中沈陽化工股份有限公司60年代開始生產(chǎn)，目前的生產(chǎn)能力為800噸/年左右，上海氯堿化工有限公司為80-100噸/年左右，它們所用原料均為四氯化硅。廣州吉必時科技實業(yè)有限公司在國內(nèi)首次實現(xiàn)利用有機(jī)硅副產(chǎn)物甲基三氯硅烷生產(chǎn)氣相SiO2，目前的生產(chǎn)能力為500噸/年，公司的二期工程目前正在進(jìn)行中，預(yù)計2004年將達(dá)到2500噸/年，公司計劃在5年內(nèi)生產(chǎn)能力達(dá)到5000噸/年。目前國內(nèi)氣相SiO2還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場需求，大部分要依賴于進(jìn)口，尤其是疏水型產(chǎn)品，國內(nèi)產(chǎn)品與國外差距比較大，產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，牌號少，產(chǎn)品幾乎全部依賴于進(jìn)口。因此在1997年12月29日國務(wù)院批準(zhǔn)執(zhí)行的《當(dāng)前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》中列入了“5000噸/年氣相法白炭黑項目”。在2001年發(fā)布的新目錄中也列入了氣相SiO2產(chǎn)品 。

 

2 納米氣相SiO2的標(biāo)準(zhǔn)

 

2.1 國際標(biāo)準(zhǔn)

氣相SiO2工業(yè)雖然經(jīng)歷了六十多年的發(fā)展，國際上目前只有國際標(biāo)準(zhǔn)ISO3262-20:2000（E）《涂料和添加劑——說明及一般方法 第二十部分：氣相二氧化硅》規(guī)定了氣相SiO2的一般技術(shù)指標(biāo)和試驗方法，但對一些關(guān)鍵指標(biāo)如比表面積則尚未規(guī)定，具體指標(biāo)和試驗方法見表1。

 

2.2 國外企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

在德國Degussa、Wacker、美國Cabot和日本Tokuyama四大公司都是根據(jù)企業(yè)的實際情況制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),而且各有差異。他們的非處理型氣相SiO2的主要指標(biāo)見表2

 

2.3 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

在中國，目前還沒有國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，沈陽化工股份有限公司使用的是國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 1966-94，廣州吉必時科技實業(yè)有限公司使用的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/(GZ)GBS 01-2002是修改采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO3262-20：2000（E），同時增加了產(chǎn)品的比表面積等重要技術(shù)指標(biāo)的測定內(nèi)容和要求。

 

目前廣州吉必時科技實業(yè)有限公司正與有關(guān)歸口單位合作，申請在ISO3262-20：2000（E）標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上制定氣相SiO2的國家標(biāo)準(zhǔn)。該國家標(biāo)準(zhǔn)的制定，將統(tǒng)一我國氣相SiO2的技術(shù)要求，規(guī)范市場，提高我國氣相二氧化硅的市場競爭力，必將促進(jìn)我國氣相二氧化硅的發(fā)展。

 

由于氣相SiO2在我國是生產(chǎn)和使用比較成熟的納米粉體材料，制定國家標(biāo)準(zhǔn)的時間比較合適，又有ISO標(biāo)準(zhǔn)作為采標(biāo)對象，國標(biāo)的順利完成有很好的基礎(chǔ)，對推動其他納米材料國標(biāo)的制定將發(fā)揮示范作用。因此氣相SiO2國家標(biāo)準(zhǔn)的制定必將推動我國納米材料標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)和行業(yè)的發(fā)展，社會經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。