Produits à base de silice pyrogénée : analyse technique, applications et contrôle qualité - Amélioration des performances grâce à une modification de surface précise et à la stabilité de la dispersion - NetEase

Analyse technique des produits à base de silice pyrogénée

I. Caractéristiques de base et processus de préparation

La silice pyrogénée (CAS n° 112945-52-5) est un matériau en poudre à l'échelle nanométrique généré par l'hydrolyse à haute température (à 1800 °C) du tétrachlorure de silicium ou du méthyltrichlorosilane dans une flamme hydrogène-oxygène. Les paramètres physiques typiques sont les suivants :

Sa structure dendritique tridimensionnelle est formée par les agrégats (agrégats) de particules primaires fondues (particules primaires) par liaison hydrogène, et forme en outre un réseau floculant par adsorption physique (figure 1).

II. Normes de classification technique

Selon la norme GB/T 32678-2016, il est classé en :

Type hydrophile (type A)

• Densité des groupes hydroxyles de surface : 2,5-3,5 par nm² (mesurée par titrage acide-base)

• Valeur pH : 3,6-4,3 (dispersion aqueuse à 10 %)

• Valeur d'absorption d'huile : 2,5-3,5 g/100 g (ASTM D281)

Type hydrophobe (type B)

• Agent de traitement de surface : Hexaméthyldisilazane/Diméthyldichlorosilane

• Angle de contact : ≥120° (méthode de mouillage dynamique)

• Teneur en carbone : 0,5-5,0 % (analyse élémentaire)

III. Principales caractéristiques fonctionnelles

Effet de renforcement

Dans le caoutchouc de silicone, l'ajout de 15 phr de silice pyrogénée peut augmenter la résistance à la traction de 0,5 MPa à 12 MPa (GB/T 528). Le mécanisme de renforcement implique :

Propriété thixotrope

Dans les revêtements, avec une quantité ajoutée de 0,5 à 2,0 %, il peut atteindre :

Caractéristiques d'adsorption

Il existe une relation linéaire entre la surface spécifique et la capacité d'adsorption :

Lorsque S = 380 m²/g, la valeur d'absorption DBP atteint 320 g/100 g (ASTM D2414).

IV. Paramètres techniques d'application typiques

Renforcement du caoutchouc de silicone

Anti-sédimentation des revêtements

Antiagglomérants dans les aliments

V. Technologie de modification de surface

Modification in situ

Introduire des agents de couplage au silane (tels que le KH-550) au stade de la synthèse :

Modification post-traitement

Paramètres du procédé humide :

VI. Points clés du contrôle qualité

Perte d'allumage : ≤ 2,0 % (105 ℃ × 2 h)

Résidu sur tamis (45 μm) : ≤ 0,04 % (méthode de tamisage humide)

Teneur en chlorure : ≤100 ppm (méthode de titrage potentiométrique)

Teneur totale en métaux lourds : ≤ 50 ppm (ICP-OES)

(Sources des données : GB/T 20020-2013, ISO 18473-3:2018, livre blanc technique sur les produits Cabot)

Ce matériau peut répondre précisément aux exigences rhéologiques de différents scénarios d'application en ajustant la surface spécifique (Figure 2), le type de groupes de surface et le degré d'agglomération. Le développement technologique actuel se concentre sur la modification précise de la surface et l'amélioration de la stabilité de la dispersion, favorisant l'expansion de son application dans des domaines émergents tels que le revêtement pour les séparateurs de batteries à énergie nouvelle et les matériaux d'impression 3D.