Productos de sílice pirogénica: análisis técnico, aplicaciones y control de calidad - Mejora del rendimiento mediante la modificación precisa de la superficie y la estabilidad de la dispersión - NetEase

Análisis técnico de productos de sílice pirogénica

I. Características básicas y proceso de preparación

La sílice pirogénica (N.º CAS 112945-52-5) es un material en polvo a escala nanométrica generado por hidrólisis a alta temperatura (a 1800 ℃) de tetracloruro de silicio o metiltriclorosilano en una llama de hidrógeno y oxígeno. Los parámetros físicos típicos son los siguientes:

Su estructura dendrítica tridimensional está formada por los agregados (Aggregates) de partículas primarias fundidas (Primary particle) a través de enlaces de hidrógeno, y además forma una red floculante a través de adsorción física (Figura 1).

II. Normas de clasificación técnica

Según GB/T 32678-2016, se clasifica en:

Tipo hidrofílico (Tipo A)

• Densidad de los grupos hidroxilo superficiales: 2,5-3,5 por nm² (medida mediante titulación ácido-base)

• Valor de pH: 3,6-4,3 (dispersión acuosa al 10%)

• Valor de absorción de aceite: 2,5-3,5 g/100 g (ASTM D281)

Tipo hidrofóbico (Tipo B)

• Agente de tratamiento de superficies: Hexametildisilazano/Dimetildiclorosilano

• Ángulo de contacto: ≥120° (método de humectación dinámica)

• Contenido de carbono: 0,5-5,0% (análisis elemental)

III. Características funcionales clave

Efecto de refuerzo

En el caucho de silicona, la adición de 15 phr de sílice pirogénica puede aumentar la resistencia a la tracción de 0,5 MPa a 12 MPa (GB/T 528). El mecanismo de refuerzo implica:

Propiedad tixotrópica

En recubrimientos, con una cantidad de adición de 0,5-2,0%, se puede conseguir:

Características de adsorción

Existe una relación lineal entre la superficie específica y la capacidad de adsorción:

Cuando S = 380m²/g, el valor de absorción de DBP alcanza 320g/100g (ASTM D2414).

IV. Parámetros técnicos de aplicación típica

Refuerzo de caucho de silicona

Antisedimentación de recubrimientos

Antiaglomerante en alimentos

V. Tecnología de modificación de superficies

Modificación in situ

Introducir agentes de acoplamiento de silano (como KH-550) en la etapa de síntesis:

Modificación post-tratamiento

Parámetros del proceso húmedo:

VI. Puntos clave del control de calidad

Pérdida de ignición: ≤2,0 % (105 ℃ × 2 h)

Residuo en el tamiz (45 μm): ≤0,04 % (método de tamizado húmedo)

Contenido de cloruro: ≤100 ppm (método de titulación potenciométrica)

Contenido total de metales pesados: ≤50 ppm (ICP-OES)

(Fuentes de datos: GB/T 20020-2013, ISO 18473-3:2018, documento técnico de productos Cabot)

Este material puede cumplir con precisión los requisitos reológicos de diferentes escenarios de aplicación mediante el ajuste del área superficial específica (Figura 2), el tipo de grupos de superficies y el grado de aglomeración. El desarrollo tecnológico actual se centra en la modificación precisa de la superficie y la mejora de la estabilidad de la dispersión, lo que promueve la expansión de su aplicación en campos emergentes como el recubrimiento para separadores de baterías de nueva energía y materiales de impresión 3D.