气相二氧化硅---主要成分都是SiO2,为何气相二氧化硅却最受宠?

我们知道,二氧化硅(SiO2)在自然界的含量是非常丰富的。沙子、水晶、石英砂、硅微粉、硅藻土等,主要成分都是SiO2;合成二氧化硅中,沉淀法二氧化硅(又名白炭黑),气相法二氧化硅(又名白炭黑)等,其主要成分也是SiO2。像沙粒,硅微粉和硅藻土等,这些是天然的产品,它们有些是未经加工直接应用,有些则经过加工后进入市场,但是产品的应用领域都非常有限;沉淀法白炭黑和气相法白炭黑是应用最广的化学制备的二氧化硅产品,沉淀法白炭黑虽然用量比较大,但是气相法白炭黑的应用领域却更广。在市场上,气相法白炭黑产品的售价也最高(作为饰品和收藏的水晶除外),所涉及的应用领域也最广。为什么气相二氧化硅价格这么高,却还是成为市场的宠儿呢?这主要是跟气相二氧化硅独特的合成工艺和产品优异的性能有关。

那气相二氧化硅具体是怎么合成的呢?又为何具有如此多的独特的性能呢?


(气相法白炭黑合成反应的示意图)


在整个气相法白炭黑的生产工艺方面,具有如下特点:

(1)在原料方面,合成气相法白炭黑的原料非常简单,一类是卤硅烷(SiCl4和CH3SiCl3)和可燃气体(氢气和氧气(空气)),可有效防止其他物质带入产品。

(2)在工艺方面,卤硅烷是先汽化后进入反应器,水解反应的温度也在2000℃左右,然后聚集,分离,脱酸等工艺都在高温下完成,整个流程是在一个连续、密封的系统完成,保证产品不受外界影响和污染。

(3)整个生产装置各个关键环节都采用耐高温、耐酸碱腐蚀材料,可避免在生产过程中其他污染源进入产品。

由于气相法白炭黑生产的原材料、生产工艺的特点,使得气相法白炭黑产品具有粒径小(原生粒径7-40nm)、比表面积大(100-400m2/g)、表面活性高(表面含有高活性Si-OH基团);在这种特殊的工艺下制备的气相法白炭黑产品也具有特殊三位枝状结构,产品孔隙率高。在外观上,气相法白炭黑表现为“烟雾”状的蓬松的白色超细粉末,所以具有fumed silica这一英文名字。


(汇富硅材料生产的比表面积200的亲水型气相二氧化硅)


此外,气相法白炭黑是无定形的,产品纯度高(SiO2%≥99.8%);而且,由于表面活性硅羟基的存在,以及气相法白炭黑堆积密度低,流动性好的特点,为气相法白炭黑实现干法表面改性成为可能,可以在不破坏气相法白炭黑特殊结构的情况下实现表面改性,通过选择不同结构和功能的表面改性剂对其改性,可以获得不同功能产品,从而实现气相法白炭黑的功能化。正是由于气相法白炭黑这一系列独特结构和性能,使得它在实际应用中体现出优异的补强、增稠、触变、防沉、抗流挂、吸附、隔热等功能,在橡胶、塑料、涂胶、胶粘剂、工业催化、食品、医药、CMP、隔热保温材料等几十个领域有着广泛的应用,使气相法白炭黑真正成为二氧化硅中的“白富美”和市场的“宠儿”。


(宜昌汇富硅材料生产亲水型和疏水型气相二氧化硅)


(气相二氧化硅在各行业的应用)


( 经过表面改性后的气相法白炭黑表面结构示意图)

(宜昌汇富硅材料有限公司生产的亲水型和疏水型气相二氧化硅型号)

关键字:气相二氧化硅 气相法白炭黑 白炭黑 有机硅 汇富硅材料
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