本发明涉及有机物制备领域，具体涉及一种高结构高耐磨水合二氧化硅的制备方法。
背景技术：
水合二氧化硅，又名轻质二氧化硅，主要成分是二氧化硅，白色无定形粉末，质轻而松散，能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸（氢氟酸除外）。耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。其性能与炭黑相似，但呈白色。分子式和结构式可用sio2·nh2o表示，其中nh2o是以表面羟基的形式存在。其宏观结构类似于炭黑，粒子呈球状，单子粒子之间以面相接触，呈链状联结结构（二次结构）。链枝结构又以氢键力相作用，形成一团团的聚集体。水合二氧化硅微粒表面存在羟基，主要有隔离羟基、相邻羟基、硅氧基三种。其中相邻羟基对极性物质的吸附非常重要，这些基团的存在使其表面有很强的亲水性，表面积和分散能力都较大，机械强度和抗撕指标均很高。高温不分解，绝缘性高，具有粒子小，比表面积大，结构性高等特点。然而，目前的生产中，水合二氧化硅难以做到高结构性。
技术实现要素：
为解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种高结构高耐磨水合二氧化硅的制备方法。
即，本发明提供一种高结构高耐磨水合二氧化硅的制备方法，其包括下述步骤：
（1）将石英砂与纯碱以1:1.2-1.4的摩尔比在1420-1450℃下煅烧1小时后，得固态硅酸钠；
（2）将固态硅酸钠在浓度为3-5mol/l的碳酸钠中溶解，得到硅酸钠溶液，过滤去除杂质；
（3）向硅酸钠溶液中加入分散剂，在搅拌条件下，向硅酸钠溶液中滴加4-6mol/l的硫酸溶液，有沉淀析出；
（4）将沉淀洗涤、干燥得水合二氧化硅。
其中，所述分散剂为木质素磺酸钠。
此外，所述硅酸钠、碳酸钠、分散剂、硫酸的摩尔比为1:1.2-1.5:0.2-0.5:1.2-1.5。
此外，硫酸溶液的滴加速度以硫酸计为5mol/h。
木质素磺酸钠是一种天然高分子聚合物，阴离子型表面活性剂，其具有很强的分散能力，适于将固体分散在水介质中。由于分子量和官能团的不同而具有不同程度的分散性，能吸附在各种固体质点的表面上，可进行金属离子交换作用，也因为其组织结构上存在各种活性基，因而能产生缩合作用或与其他化合物发生氢键作用。在工业上，木质素磺酸钠广泛地用作分散剂和润湿剂。
本发明通过以木质素磺酸钠为分散剂，并通过控制硫酸滴速，能够制备高结构的水合二氧化硅，并发现该水合二氧化硅具有高耐磨性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详述，但本发明并不受实施例限制，常规技术手段的替换均属于本发明范畴。
实施例1
（1）将5mol石英砂与6mol纯碱在1420℃下煅烧1小时后，得固态硅酸钠；
（2）将4.5mol固态硅酸钠在1.8l浓度为3mol/l的碳酸钠中溶解，得到硅酸钠溶液，过滤去除杂质；
（3）向硅酸钠溶液中加入0.9mol分散剂，在搅拌条件下，向硅酸钠溶液中滴加6mol/l的硫酸溶液共1.125l，滴加速度为5mol/l，有沉淀析出；
（4）将沉淀洗涤、干燥得水合二氧化硅。
实施例2
（1）将5mol石英砂与7mol纯碱在1450℃下煅烧1小时后，得固态硅酸钠；
（2）将4.5mol固态硅酸钠在1.35l浓度为5mol/l的碳酸钠中溶解，得到硅酸钠溶液，过滤去除杂质；
（3）向硅酸钠溶液中加入2.25mol分散剂，在搅拌条件下，向硅酸钠溶液中滴加4mol/l的硫酸溶液共1.35l，滴加速度为5mol/h，有沉淀析出；
（4）将沉淀洗涤、干燥得水合二氧化硅。
实施例3
（1）将5mol石英砂与6.5mol纯碱在1450℃下煅烧1小时后，得固态硅酸钠；
（2）将4.5mol固态硅酸钠在1.575l浓度为4mol/l的碳酸钠中溶解，得到硅酸钠溶液，过滤去除杂质；
（3）向硅酸钠溶液中加入1.35mol分散剂，在搅拌条件下，向硅酸钠溶液中滴加5mol/l的硫酸溶液共1.26l，滴加速度为5mol/h，有沉淀析出；
（4）将沉淀洗涤、干燥得水合二氧化硅。
对实施例1-3中所得到的水合二氧化硅进行结构分析，硅上的邻羟基的比例占70-90%，可谓一种高结构的水合二氧化硅。
按照hg/t2404-2008《水合二氧化硅在丁苯胶中的鉴定》进行橡胶加工。按照gb/t531测定邵氏硬度、按照gb/t529测定撕裂强度。市售水合二氧化硅为比较例。以实施例1-3及比较例中的水合二氧化硅为填料，与丁苯橡胶及促进剂、偶联剂等按混炼成轮胎胎面胶，然后高温硫化成型。测定treadwear指数，结果如下表所示。
表1
由表1可知，本发明制得的水合二氧化硅在高结构的同时具有高耐磨性。