本發(fā)明涉及納米材料制備領域，具體是一種超微孔納米SiO2的制法。
背景技術：
著名科學家錢學森曾預言：“納米科技是21世紀發(fā)展的重點，會是一次技術革命，而且還是一次產業(yè)革命”。從上世紀開始，納米材料這門前瞻性、戰(zhàn)略性、基礎性科學，已引起世界各國眾多學者、專家、科學家、企業(yè)家、高層領導的廣泛關注與重視。我國在上世紀80年代將納米科學列入國家863計劃和國家自然基金項目，投資上億元用于項目研究，但我國的納米技術與歐美等國差距很大。各種資料顯示人們驚嘆于納米材料的神奇，各國科學家和技術人才也積極投入研究行列，尤其是SiO2材料的超純超細納米化的研究更是熱門課題。
到目前為止國際上使用的傳統(tǒng)技術主要是沉淀法和氣相法。沉淀法是當前國內外生產該產品的普遍方法，但此方法占地面積大，建廠周期長，具體是將石英砂和堿高溫熔融合成固體硅酸鈉，利用金屬鹽或堿的溶解度，調節(jié)溶液酸度、溫度、溶劑，使其產生沉淀，然后對沉淀物進行洗滌、干燥、熱處理制成超細粉體；該方法制得的產品純度低，比表面積小，分布范圍寬，粒徑大，產品原始粒徑為33-47μm，經機械粉碎后產品粒徑為10-15μm，孔隙率低，比表面積為190m2/g，不能滿足作為橡膠制品填料的要求。另一種傳統(tǒng)方法是氣相法，具體以四氯化硅為原料，經熱裂燃燒分解、聚集、脫酸等工藝得到產品；氣相法生產的產品雖然顆粒很細，但產量很低，原料昂貴，設備要求高，生產流程長，能耗大，在反應中產生大量有毒氣體，嚴重污染環(huán)境，不適合工業(yè)化生產。其他納米SiO2粉體的制備方法還有很多，包括機械粉碎法、溶膠凝膠法、超重力法、微乳液法等，但是這些方法都存在著一定的缺陷。
現有專利CN1048956C報道了二次結晶超細白炭黑的制法，采用二次結晶方法，其中一次結晶是指由催化劑無機酸與硅溶膠凝聚而成的硅溶膠結晶體，二次結晶是指以上述一次結晶所形成的分散海綿狀硅溶膠結晶體作為晶種，與硅酸鈉、霧化無機酸和水，在控制溫度、加速度、攪拌速度和pH值下，進行中和、水解形成作為二次結晶體的白炭黑，再經快速冷卻洗滌、干燥得超細白炭黑產品。但此發(fā)明方法設備成本過高，占地面積大，反應速度慢，消耗大量水資源及燃氣燃料能源，且燃氣燃燒會產生大量二氧化碳，造成溫室效應，產品中納米級材料也僅有50％。
技術實現要素：
本發(fā)明解決上述所有技術問題中的不足，降低生產成本，節(jié)省資源，節(jié)約能源，保護環(huán)境，提高產品質量，提供了一種工藝更簡單，生產成本更低廉，具有優(yōu)良活性度和吸附率、分散性能好、比表面積大、內部孔隙多、用途更加廣泛的超微孔納米SiO2制造方法。
為實現本發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種超微孔納米SiO2的制法，包括以下步驟：
a)將10000升15-20％無機酸溶液投入15000升含40-45％二氧化硅的硅溶膠中，攪拌至硅溶膠均勻分散于無機酸溶液中，得溶膠溶液；
b)將所述溶膠溶液投入微通道反應器中，并向所述微通道反應器中通入30-50％硅酸鈉溶液和20-40％無機酸溶液，調節(jié)上述微通道反應器加熱控溫80-120℃進行微通道反應；
c)待所述微通道反應完全，均勻放料并以旋轉噴霧方式輸送至高溫噴霧干燥塔中進行分裂干燥，此時上述微通道反應產物霧化后經高溫接觸分裂干燥，瞬間即形成超微孔顆粒；
d)將所述超微孔顆粒旋風分級，收塵，即得超微孔納米SiO2。
進一步地，所述無機酸是鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸中一種或多種按比例混合。
進一步地，在所述a)步驟中攪拌為機械攪拌，轉速為1000-2000轉/分，其中1500轉/分為最佳轉速。
進一步地，在所述b)步驟中30-50％硅酸鈉溶液和20-40％無機酸溶液輸入量根據pH值調整，所述微通道反應控制pH值為5-9，其中最佳pH值為6.5-7；所述微通道反應時間為1-10min，最佳反應時間為1-2min；所述微通道反應器最佳加熱溫度為100℃；所述無機酸溶液用酸泵無極調速控制流量，在所述微通道反應器中實現自動化控制。
進一步地，在所述c)步驟中噴霧干燥塔控溫500-1200℃，其中最佳溫度為800℃。
進一步地，在所述c)步驟中旋轉速度控速3000-5000轉/分，其中最佳轉速為4000轉/分。
本發(fā)明與現有技術相比具有突出顯著優(yōu)點：
1、本發(fā)明原料低廉，反應速率快，生產周期短，簡單易行。
2、選擇目前國際上微通道反應新型設備，更替了占地面積大的大型搪玻璃反應釜，廢棄了燃煤、燃氣的大型鍋爐，投資設備費用降低了三分之一，大大降低了生產成本。
3、節(jié)省水資源，本發(fā)明方法省略了洗滌過程，不再耗費大量水資源。
4、節(jié)約能源，不用鍋爐，不需要燃煤、燃氣，不需要蒸氣進行熱交換。
5、整個生產工藝流程中無廢水、廢氣、廢渣排放，環(huán)境友好無污染，更適合工業(yè)化生產。
6、產品性能優(yōu)異，不溶于水和酸，化學性質穩(wěn)定，耐高溫，電絕緣性能良好，具有優(yōu)良的活性度和吸附率，分散性能好，光學性能和機械性能更加優(yōu)良，產品原始粒徑可達0.1-1μm，比表面積可達600m2/g，內部孔隙多，拉伸強度可達到320Mpa，產品中納米級材料比重不小于85％。
7、本發(fā)明超微孔納米SiO2與各種橡膠都有極強親和力，超微孔納米SiO2表面的硅醇基在橡膠硫化過程中起到交聯(lián)作用，產生突出補強效果，例如添加在輪胎中作為輪胎補強劑、填充劑和耐磨劑，能使輪胎壽命提高6-8倍，保證行駛安全。
8、應用范圍廣，本發(fā)明超微孔納米SiO2廣泛用于催化劑載體、高分子復合材料、電子封裝材料、精密陶瓷材料、橡膠、造紙、塑料、油漆、油墨、造紙、玻璃鋼、粘結劑、高檔填料、密封膠、涂料、光導纖維、精密鑄造等諸多行業(yè)產品中，具有特殊優(yōu)良效果。
附圖說明
圖1是本發(fā)明工藝流程方塊圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
實施例1，結合附圖1，一種超微孔納米SiO2的制法，包括以下步驟：
a)將10000升20％無機酸溶液投入15000升含40％二氧化硅的硅溶膠中，攪拌至硅溶膠均勻分散于無機酸溶液中，得溶膠溶液；
b)將所述溶膠溶液投入微通道反應器中，并向所述微通道反應器中通入40％硅酸鈉溶液和28％無機酸溶液，調節(jié)上述微通道反應器加熱控溫100℃進行微通道反應；
c)待所述微通道反應完全，均勻放料并以旋轉噴霧方式輸送至高溫噴霧干燥塔中進行分裂干燥，此時上述微通道反應產物霧化后經高溫接觸分裂干燥，瞬間即形成超微孔顆粒；
d)將所述超微孔顆粒旋風分級，收塵，即得超微孔納米SiO2。
所述無機酸是硫酸。在所述a)步驟中攪拌為機械攪拌，轉速為1500r/min。在所述b)步驟中40％硅酸鈉溶液和20％無機酸溶液輸入量根據pH值調整；所述微通道反應控制pH值為6.5-7；所述微通道反應時間為1-2min；所述無機酸溶液用酸泵無極調速控制流量，在所述微通道反應器中實現自動化控制。在所述c)步驟中噴霧干燥塔控溫800℃。在所述c)步驟中旋轉速度控速4000r/min。
實施例2，結合附圖1，一種超微孔納米SiO2的制法，包括以下步驟：
a)將10000升18％無機酸溶液投入15000升含45％二氧化硅的硅溶膠中，攪拌至硅溶膠均勻分散于無機酸溶液中，得溶膠溶液；
b)將所述溶膠溶液投入微通道反應器中，并向所述微通道反應器中通入45％硅酸鈉溶液和25％無機酸溶液，調節(jié)上述微通道反應器加熱控溫110℃進行微通道反應；
c)待所述微通道反應完全，均勻放料并以旋轉噴霧方式輸送至高溫噴霧干燥塔中進行分裂干燥，此時上述微通道反應產物霧化后經高溫接觸分裂干燥，瞬間即形成超微孔顆粒；
d)將所述超微孔顆粒旋風分級，收塵，即得超微孔納米SiO2。
所述無機酸是硫酸。在所述a)步驟中攪拌為機械攪拌，轉速為1500r/min。在所述b)步驟中40％硅酸鈉溶液和20％無機酸溶液輸入量根據pH值調整；所述微通道反應控制pH值為6.5-7；所述微通道反應時間為1-2min；所述無機酸溶液用酸泵無極調速控制流量，在所述微通道反應器中實現自動化控制。在所述c)步驟中噴霧干燥塔控溫1000℃。在所述c)步驟中旋轉速度控速4000r/min。
本發(fā)明方法所制得的超微孔納米SiO2技術指標如下：
本實施例發(fā)明的產品符合國家標準GB10517-89中A類產品技術要求和化工行標HG/T2197-91技術條件，全部指標達到標準，且優(yōu)于標準。
本發(fā)明項目產品最終結果遠遠超過國家標準及國際標準，到目前為止是世界上超微孔納米SiO2最好的產品。
當然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不限于上述舉例，本技術領域的普通技術人員，在本發(fā)明的實質范圍內，作出的變化、改變、添加或替換，都應屬于本發(fā)明的保護范圍。