फ्यूम्ड सिलिका उत्पाद: तकनीकी विश्लेषण, अनुप्रयोग और गुणवत्ता नियंत्रण - सटीक सतह संशोधन और फैलाव स्थिरता के माध्यम से प्रदर्शन को बढ़ाना - नेटएज़

创建于02.27

धुँआदार सिलिका उत्पादों का तकनीकी विश्लेषण

I. मूल विशेषताएं और तैयारी प्रक्रिया

फ्यूम्ड सिलिका (सीएएस नं.112945-52-5) एक नैनोस्केल पाउडर पदार्थ है जो हाइड्रोजन-ऑक्सीजन लौ में सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड या मिथाइलट्राइक्लोरोसिलेन के उच्च तापमान हाइड्रोलिसिस (1800 डिग्री सेल्सियस पर) द्वारा उत्पन्न होता है। विशिष्ट भौतिक पैरामीटर इस प्रकार हैं:

प्राथमिक कण आकार: 7-40nm (लेजर कण आकार विश्लेषक द्वारा मापा गया)
विशिष्ट सतह क्षेत्र: 50-380m²/g (बीईटी विधि द्वारा मापा गया)
थोक घनत्व: 30-60 ग्राम/एल
शुद्धता: SiO₂≥99.8% (XRF द्वारा पता लगाया गया)

इसकी त्रि-आयामी वृक्षाकार संरचना हाइड्रोजन बॉन्डिंग के माध्यम से पिघले हुए प्राथमिक कणों (प्राइमरी पार्टिकल्स) के समुच्चयों (एग्रीगेट्स) द्वारा बनाई जाती है, और आगे भौतिक अधिशोषण (चित्र 1) के माध्यम से एक फ्लोकुलेंट नेटवर्क बनाती है।

II. तकनीकी वर्गीकरण मानक

जीबी/टी 32678-2016 के अनुसार, इसे निम्न प्रकार वर्गीकृत किया गया है:

हाइड्रोफिलिक प्रकार (टाइप ए)

• सतह हाइड्रॉक्सिल समूहों का घनत्व: 2.5-3.5 प्रति एनएम² (अम्ल-क्षार अनुमापन द्वारा मापा गया)

• पीएच मान: 3.6-4.3 (10% जलीय फैलाव)

• तेल अवशोषण मान: 2.5-3.5g/100g (ASTM D281)

हाइड्रोफोबिक प्रकार (टाइप बी)

• सतह उपचार एजेंट: हेक्सामेथिलडिसिलाज़ेन/डाइमेथिलडिक्लोरोसिलेन

• संपर्क कोण: ≥120° (गतिशील गीलाकरण विधि)

• कार्बन सामग्री: 0.5-5.0% (तत्व विश्लेषण)

III. प्रमुख कार्यात्मक विशेषताएँ

प्रबलन प्रभाव

सिलिकॉन रबर में, 15phr फ्यूम्ड सिलिका मिलाने से तन्य शक्ति 0.5MPa से 12MPa (GB/T 528) तक बढ़ सकती है। सुदृढ़ीकरण तंत्र में शामिल हैं:

भौतिक उलझन: त्रि-आयामी नेटवर्क संरचना श्रृंखला खंडों की गति को प्रतिबंधित करती है।
रासायनिक अधिशोषण: सतह सिलानॉल समूह बहुलक के साथ हाइड्रोजन बंध बनाते हैं।

थिक्सोट्रोपिक गुण

कोटिंग्स में, 0.5-2.0% की अतिरिक्त मात्रा के साथ, यह प्राप्त कर सकता है:

थिक्सोट्रोपिक सूचकांक (टीआई): 2.5-5.0 (घूर्णन विस्कोमीटर द्वारा मापा गया)
एंटी-सैग मान: ≥250μm (ASTM D4402)

अवशोषण विशेषताएँ

विशिष्ट सतह क्षेत्र और अवशोषण क्षमता के बीच एक रैखिक संबंध है:

जब S = 380m²/g, DBP अवशोषण मान 320g/100g (ASTM D2414) तक पहुँच जाता है।

IV. विशिष्ट अनुप्रयोग तकनीकी पैरामीटर

सिलिकॉन रबर का सुदृढ़ीकरण

अतिरिक्त मात्रा: 8-20wt%
सुदृढ़ीकरण प्रभाव: विदारक शक्ति 5-8 गुना बढ़ जाती है (ASTM D624)

कोटिंग्स का अवसादन-रोधी

अनुशंसित अतिरिक्त मात्रा: 0.3-1.5%
भंडारण स्थिरता: ≥12 महीने (कठोर अवसादन के बिना)

भोजन में एंटी-केकिंग

स्वीकार्य अतिरिक्त राशि: ≤2% (जीबी 2760)
विश्राम कोण: ≤35° (तरलता में सुधार करने के लिए)

V. सतह संशोधन प्रौद्योगिकी

इन-सीटू संशोधन

संश्लेषण चरण में सिलेन युग्मन एजेंट (जैसे KH-550) का परिचय दें:

संशोधन तापमान: 800-1000℃
ग्राफ्टिंग दर: 70-85% (TGA द्वारा मापा गया)

उपचार के बाद संशोधन

गीली प्रक्रिया के पैरामीटर:

विलायक: इथेनॉल/जल (आयतन अनुपात 7:3)
प्रतिक्रिया तापमान: 60-80℃
संशोधन समय: 4-6 घंटे

VI. गुणवत्ता नियंत्रण के मुख्य बिंदु

इग्निशन हानि: ≤2.0% (105℃×2h)

छलनी पर अवशेष (45μm): ≤0.04% (गीली छलनी विधि)

क्लोराइड सामग्री: ≤100ppm (पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन विधि)

कुल भारी धातु सामग्री: ≤50ppm (ICP-OES)

(डेटा स्रोत: GB/T 20020-2013, ISO 18473-3:2018, कैबोट उत्पाद तकनीकी श्वेत पत्र)

यह सामग्री विशिष्ट सतह क्षेत्र (चित्र 2), सतह समूहों के प्रकार और एकत्रीकरण की डिग्री को समायोजित करके विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों की रियोलॉजिकल आवश्यकताओं को सटीक रूप से पूरा कर सकती है। वर्तमान तकनीकी विकास सटीक सतह संशोधन और फैलाव स्थिरता के सुधार पर केंद्रित है, जो नए ऊर्जा बैटरी विभाजकों और 3 डी प्रिंटिंग सामग्री के लिए कोटिंग जैसे उभरते क्षेत्रों में इसके अनुप्रयोग विस्तार को बढ़ावा देता है।

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