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二氧化硅消光剂调研报告
涂料中的消光剂有两大类：一类是有机消光剂，如聚乙烯石蜡、氢化蓖麻油蜡状物；另一类是无机消光剂，如超细二氧化硅、滑石粉、高岭土、硅藻土等。二氧化硅在工业中又被称为白炭黑，广泛应用于橡胶、涂料工业。二氧化硅是目前涂料中应用最多的无机消光剂，在塑料涂料、建筑涂料、木器涂料、织物涂料、军器涂料、墙面涂料中有广泛的应用[1]。 1．二氧化硅消光剂的生产工艺
二氧化硅消光剂的制备，有沉淀法、凝胶法、气相法三大类。气相法的产品尽管透明性优异，但是由于生产中使用了四氯化硅和需要高温条件，生产成本高，其市场售价通常是沉淀法产品的2-3 倍；凝胶法制的产品特性类似于干法产品，价格又比气相法产品便宜但工艺较沉淀法复杂，成本亦高，该法应用也比较少；沉淀法二氧化硅的原材料和生产工艺成本较低，获得市场的普遍认可，是当前最主流的二氧化硅生产工艺[2,3]。
沉淀法[4]又叫硅酸钠酸化法，是目前采用的比较普遍的生产方式。工业一般采用水玻璃溶液与无机酸反应，经沉淀、过滤、洗涤、干燥而得到。目前沉淀二氧化硅的制法大多数是采用硫酸或盐酸溶液与硅酸钠溶液进行化学反应(见方程式1)，此法所制得的沉淀二氧化硅的性能比较优良，成本也比较低廉。调整工艺参数如水玻璃浓度、硫酸浓度、水玻璃和硫酸的配比、反应温度和添加剂加入等，控制产品二氧化硅原级颗粒大小、孔隙率、吸油值等技术指标。有研究者以乙酸乙酯做为潜伏酸试剂，通过水解使体系pH降低从而使硅酸钠发生反应，这种方法可以使整个体系的碱度均匀的降低，得到的二氧化硅的比表面积最高可达 500m2/g，可以用非金属矿物或废弃物为硅原料制备二氧化硅。沉淀法二氧化硅粒子呈球形，表面带有不同类型的羟基。该法原料易得，生产流程简单，能耗低，投资少。
mNa2SiO3+2nH+→mSiO2·nH2O↓+2mNa++(m-n)H2O (1) 在二氧化硅生产过程中，选择不同的改性剂[5]和调整改性工艺来生产出具有不同特性的产品满足不同的应用领域。二氧化硅消光剂的消光特性的主要特征如吸油值、孔隙率、产品粒径等直接受添加剂种类和加入量的影响。用有机化合物
涂覆物(主要是高分子蜡)进行表面处理得到的二氧化硅消光剂容易分散，涂料漆膜干燥后手感滑爽，抗损伤性好等。但经蜡处理的二氧化硅消光性略差，而且根据二氧化硅消光剂pH值的不同，适用范围也不同。表1是目前世界上比较有代表性生产供应商，各公司采用的改性剂和典型工艺 ：
表1 国外二氧化硅生产商及其工艺
生产商 GE
改性剂
生产工艺
常温下将白炭黑用 D4 和NH3理，再于130 ℃下用
HMDZ 处理。300～600 ℃下，白炭黑以流化态与混合改性剂接触。混合改性剂由 DMDC、水或盐酸气、一种
表面活性级剂共同组成。
八甲基环四硅氧烷（D4）、 六甲基二硅氮（HMDZ） 3,3’-二甲基- 4,4’-二氨基-二环己基甲烷
Cabot HMDZ Dow Corning HMDZ
N,N'-间苯撑双马来酰亚胺（PDM）
W.R.Grace 直链醇、庚醇、辛
醇、十二醇等 TMEO 二甲基硅氧烷（PDMS） 环状：D3、D4
Rhne-Poulenc 线型：六甲基二硅
氧烷（MM）， MD2M 环状：D3、
D4， Wacker
使用特殊设计的流化床，可防止反应过程中“结垢”。 改性剂与硅氧烷混合物、催化剂共同处理白炭黑。白炭
黑PDM 在 23 ℃下搅拌 16 h。 首先与 50％的 H2SO4生成酸性硅胶，经处理后于 135～
220 ℃下用直链醇改性
白炭黑用改性剂处理后，再用水蒸汽、HCl、胺蒸汽处理,后者作为凝聚催化剂。白炭黑用改性剂处理之后，再用有机硅氧烷、有机硅胺烷作辅助处理。白炭黑在高
溫下用卤化锡预处理，再用改性剂处理。
白炭黑和 N2 由连续流化床的顶部加入，改性剂蒸汽由
底部加入，在 100～500 ℃连续反应。
2.二氧化硅消光剂的市场情况
2014年我国二氧化硅行业产量约148.3万吨，其中沉淀法二氧化硅约142万吨，气相法二氧化硅产量约6.3万吨，近几年我国二氧化硅行业产量如表2所示：
表2 2008-2014年我国二氧化硅的产量（单位：万吨）
年份 沉淀法产量 气相法产量 合计 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
67.9 75.0 85.6 97.2 99.5 120.0 142.0
1.5 2.3 2.9 3.6 4.4 5.5 6.3
69.4 77.3 88.5 100.8 103.9 125.5 148.3
中国产业信息网发布的《2015-2020年中国二氧化硅市场深度调研与投资战略研究报告》指出：2014年我国二氧化硅行业产量约148.3万吨，进口量约6.9万吨，出口约34.5万吨，国内表现消费量约120.7万吨，国内销售市场规模约81.79亿元，近几年我国二氧化硅行业市场规模情况如图1所示：
1008060402002008年2009年2010年2011年2012年2013年2014年25.6229.8441.948.3655.1863.1381.79 图1 2008年至2014年我国二氧化硅的市场规模 （单位：亿元）
从供需平衡上看，二氧化硅整体上是供大于求。我国生产的二氧化硅主要是中低端产品，中低端产品的产量比较大，但附加值低，此类产品供大于求。但同时应看到，我国高端二氧化硅产品主要需要进口。表3为2008年至2014年我国二氧化硅的供需情况。
表3 2008-2014年中国二氧化硅行业供需平衡（单位：万吨）
年份 产量 需求量 进口量 出口量 2008
2009 2010 2011 2012 2013 2014
69.4 77.3 88.5 100.8 103.9 125.5 148.3
49.4 55.2 61.2 64.4 73.5 92.7 120.7
7.5 8.1 10.1 8.1 7.4 7.4 6.9
27.5 30.2 37.4 44.5 37.8 40.2 34.5
3.结论及建议
根据上面的调研情况看以看出：
二氧化硅市场竞争激烈，供大于求。因此，投资进入二氧化硅市场具有一定的风险,需要谨慎进入该市场；若选择二氧化硅项目，应选择附加值较高的高端产品。
参考文献
[1]孙烨.二氧化硅消光剂对涂料漆膜光泽的影响及在生产中的应用研究[D].天津大学，2013:1-7.
[2]张忆，张周赫，李春山. UV 涂料用二氧化硅消光剂的研究[J].上海涂料，2014,52(2): 4-7.
[3] 朱春雨，王惠玲，徐世增，等. 二氧化硅消光剂研究进展[J].无机盐工业，2005,37(6): 14-17.
[4]朱海清.沉淀法白炭黑深加工技术及其应用[J].有机硅材料，2006，20(6): 307-308.
[5]陈云华,林安,甘复兴.纳米颗粒的团聚机理与改性分散[A].第五届全国表面工程学术会议论文集[C].2004:560-565 .
[6]周良玉.白炭黑的制备、表面改性及应用研究进展[J].材料导报,2003，11:105-110.