气相二氧化硅的结构和性能介绍以及在粉体行业中的应用

⽓相⼆氧化硅结构和性能介绍以及在粉体⾏业中的应⽤
⽓相⼆氧化硅是通过卤硅烷在氢氧焰中⾼温⽔解缩合⽽得到的⼀种超细粉体材料(图1是⽓相⼆氧化硅合成原理⽰意图)。由于其独特的制备⼯艺,使得它具有与其他⼆氧化硅产品不同的结构和独特的性能。
图1 ⽓相⼆氧化硅合成原理⽰意图
那么⽓相⼆氧化硅到底有哪些独特的结构和性能呢?
1
独特的“三维枝状”结构
由于⽓相⼆氧化硅在⽣产过程中,⾸先是卤硅烷⽔解缩合成单个的⼆氧化硅微粒,然后逐渐长⼤成7-40纳⽶的球形颗粒,该颗粒称作⼆氧化硅的“原⽣粒⼦”(Primary Particle)。
“原⽣粒⼦”在反应炉内随着⽕焰⽅向继续向前运动,粒⼦之间相互碰撞,此时由于反应炉内温度还⽐较⾼,粒⼦还接近于熔融状态,粒⼦碰撞后熔接在⼀起,形成由多个球状粒⼦熔接在⼀起的三维枝状结构的粒⼦,称为⼆氧化硅的“聚集体”(Aggregate Particle)。由于聚集体中的粒⼦是相互熔接在⼀起的,因此是稳定的结构,⼏乎不可能分开的。二钼酸铵>环保染料
⼆氧化硅“聚集体”在管道内随着⽓流继续向前运动、碰撞,然后相互连接在⼀起,形成絮状的蓬松的粉体,称作⼆氧化硅的“附聚体”(Agglomerate Particle)。由于此时管道内的温度较低,“聚集体”之间的连接只是通过物理吸附连接在⼀起,是⼀种不稳定的结构,在⼀定的机械⼒下,是可分开的(可分散的)。
图2是⽓相⼆氧化硅的透射电镜照⽚;图3是沉淀法⼆氧化硅的透射电镜照⽚。从照⽚中可以看出⼆者之间的分散状态时有明显的区别,正是由于⽓相⼆氧化硅在体系中分散后,可以形成“近乎完美”的纳⽶粒⼦三维⽹络结构,使得它具有优异的补强、增稠、触变、防沉降、放流挂等性能。
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2
表⾯活性⾼
⽓相⼆氧化硅在⾼温⽔解缩合过程中,表⾯还残留有部分硅羟基(Si-OH),表⾯硅羟基的存在,使得⽓相⼆氧化硅的表⾯极性较强,表⾯活性较⾼。图4是⽓相⼆氧化硅表⾯结构⽰意图
图4 ⽓相⼆氧化硅表⾯结构⽰意图
从图中可以看出,⽓相⼆氧化硅表⾯存在“硅氧基”和“硅羟基”,其中的硅羟基具有较⾼的活性,可以形成氢键,或者与其它基团反应,这也保证了⼆氧化硅粒⼦之间能形成稳定的⽹络,同时与其它介质之间具有良好地相互作⽤,使得⼆氧化硅呈现出良好的增强、增韧;增稠触变以及防沉降等性能。
另外,硅羟基的存在,也为⽓相⼆氧化硅的表⾯修饰提供可能,选择不同结构的表⾯改性剂与硅羟基进⾏反应,把⼀些功能性基团接枝到⽓相⼆氧化硅表⾯,从⽽使得⽓相⼆氧化硅的功能更加多样化。
3
粒径⼩,⽐表⾯积⼤
⽓相⼆氧化硅的“原⽣粒径”为7-40nm,这是⼀个什么概念呢?我们可以从下⾯这个表中的数据对⽐来理解。如果我们把⼀个⽓相⼆氧化硅粒⼦放⼤到⼀个标准⾜球那么⼤,需要放⼤3千万倍左右;如果按等⽐例,把⾜球放⼤3千万倍左右,那它将变得跟⽕星差不多⼤。
由于⽓相⼆氧化硅的粒径⼩,使得它的⽐表⾯积⾮常⼤,通常⽓相⼆氧化硅的⽐表⾯为100-400m2/g。通常我们⼀套
由于⽓相⼆氧化硅的粒径⼩,使得它的⽐表⾯积⾮常⼤,通常⽓相⼆氧化硅的⽐表⾯为100-400m2/g。通常我们⼀套150m2的房⼦,其室内⾯积也就120m2左右,即使⽤⽬前市场通⽤最低⽐表⾯积的⽓相⼆氧化硅产品(如HL-150),不到1g,其⽐表⾯积就可以覆盖整个房⼦室内⾯积!⽽如果像⽐表⾯积⾼的产品(如HL-380),仅18.8g产品,其⽐表⾯积就相当于⼀个标准⾜球场的⾯积那么⼤!
正是由于⽓相⼆氧化硅粒径⼩、⽐表⾯积⼤的特性,使得它具有良好的吸附性能,可⼴泛应⽤于催化
剂、⾷品、医药、保温材料等领域,起着吸附、防结块、隔热等功能。
⽽在粉体⾏业领域,⽓相⼆氧化硅主要是作为抗结块剂被⼴泛使⽤。
前⾯我们说到,⽓相⼆氧化硅本⾝具有粒径⼩、⽐表⾯积⼤的特性,这样的特性使它具有良好的吸附性能,⽓相⼆氧化硅在粉体⾏业中能够被⼴泛使⽤,也是得益于此。如下分析:
•拥有较⼤的⽐表⾯积。此特性使它能包裹在粉体物质表⾯,对粉体颗粒之间起到间隔的作⽤,从⽽防⽌粘连促进粉体的⾃由流动。
检修口盖板•拥有较强的吸附性能。⽓相⼆氧化硅的独特结构可以促进它吸收粉体表⾯的油脂和⽔分,从⽽降低粉体之间的粘连。
•在粉末体系中,由于⽩炭⿊的⼩粒径和⾼表⾯能,他们可以吸附在粉末粒⼦的表⾯,从⽽在表⾯形成⼀个表层,提⾼粉体的流动性,从⽽⼤⼤提⾼粉末体系在⽣产、运输过程中的效率。同时,在诸如环境友好的⾼固含量油漆和粉末涂料等体系中,⽓相⼆氧化硅还可以作为分散剂使⽤。
数据存储安全检测因此,⽓相⼆氧化硅也成为粉体⾏业中使⽤最⼴泛的添加剂之⼀,应⽤于粉末⾷品(奶粉、咖啡、调味料)、粉末涂料、农药、饲料等粉体产品中。
另外,⽓相⼆氧化硅还具有堆积密度⼩、孔隙率⾼等⼀系列独特性能,这都与⽓相⼆氧化硅独特的⽣产⼯艺分不开;⽽这些独特的结构和性能,也为⽓相⼆氧化硅带来与其他⼆氧化硅不同的独特应⽤性能。
-----发稿单位“宜昌汇富硅材料有限公司”
⽓相法⽩炭⿊专家
气相法白炭黑
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本文发布于:2024-09-21 08:37:00,感谢您对本站的认可!

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标签:氧化硅   粉体   结构
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