Auf dem weiten Gebiet der Materialwissenschaften Kolloidales Siliciumdioxid mit niedrigem Natriumgehalt spielt aufgrund seiner einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften in vielen Branchen wie Beschichtungen, Guss und Textilien eine wichtige Rolle. In diesem Artikel wird der Herstellungsprozess dieses Hochleistungsmaterials untersucht und der Umwandlungsprozess vom Rohmaterial zum fertigen Produkt vorgestellt.

Der erste Schritt bei der Herstellung von kolloidalem Siliziumdioxid mit niedrigem Natriumgehalt besteht in der Auswahl geeigneter Rohstoffe. Die Hauptrohstoffe sind Siliziumtetrachlorid (SiCl₄), Wasser (H₂O) sowie Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) als Katalysatoren. Diese Rohstoffe müssen einer strengen Qualitätskontrolle unterzogen werden, um die Reinheit und Leistung des Endprodukts sicherzustellen. In der Vorbehandlungsstufe müssen die Rohstoffe meist gereinigt werden, um Verunreinigungen zu entfernen. Insbesondere Siliziumtetrachlorid muss aufgrund seiner hohen Reaktivität und potenziellen Toxizität unter geschlossenen und sicheren Bedingungen betrieben werden, um Produktionssicherheit und Umweltfreundlichkeit zu gewährleisten. Der Kernschritt bei der Herstellung von kolloidalem Siliciumdioxid mit niedrigem Natriumgehalt ist die Gasphasenhydrolysereaktion, die normalerweise in einem speziellen Reaktor durchgeführt wird, der Parameter wie Temperatur, Druck und Gasfluss genau steuern kann. Im Reaktor wird Siliziumtetrachloridgas in einem bestimmten Verhältnis mit Wasserstoff und Sauerstoff vermischt und unter Hochtemperaturbedingungen einer Hydrolysereaktion unterzogen. Die Reaktionsgleichung kann grob ausgedrückt werden als: SiCl₄ 2H₂O → SiO₂ 4HCl. In der tatsächlichen industriellen Produktion sind die Reaktionsbedingungen komplizierter und umfassen mehrere Schritte und Zwischenprodukte. Durch die genaue Steuerung der Reaktionsbedingungen wie Temperatur, Druck und Gaszusammensetzung können Siliciumdioxidpartikel mit gleichmäßiger Partikelgröße und guter Dispersion erzeugt werden. Um natriumarme Produkte zu erhalten, müssen während der Reaktion bestimmte Zusatzstoffe zugesetzt oder spezielle Nachbehandlungsprozesse eingesetzt werden, um den Natriumgehalt im Endprodukt zu reduzieren. Nachdem die Reaktion abgeschlossen ist, muss die resultierende Mischung Trenn- und Reinigungsschritte durchlaufen, um kolloidales Siliciumdioxid zu extrahieren, was normalerweise Filtrieren, Waschen, Trocknen und andere Schritte umfasst. Während des Filtrationsprozesses werden die Silica-Partikel durch ein geeignetes Filtermedium von den nicht umgesetzten Rohstoffen und Nebenprodukten getrennt und anschließend werden die Silica-Partikel mehrmals gewaschen, um restliche Verunreinigungen und Salz zu entfernen. Abschließend werden die gewaschenen Partikel getrocknet, um das natriumarme kolloidale Siliciumdioxidprodukt zu erhalten.

Der Herstellungsprozess von kolloidalem Siliciumdioxid mit niedrigem Natriumgehalt ist ein komplexer und heikler Prozess, der mehrere Schritte und die Kontrolle wichtiger Parameter umfasst. Durch die kontinuierliche Optimierung des Herstellungsprozesses und die Verbesserung des Produktionstechnologieniveaus können kolloidale Kieselsäureprodukte mit höherer Qualität und niedrigerem Natriumgehalt hergestellt werden, um der wachsenden Marktnachfrage gerecht zu werden.