Prodotti in silice pirogenica: analisi tecnica, applicazioni e controllo qualità - Miglioramento delle prestazioni tramite modifica della superficie di precisione e stabilità della dispersione - NetEase

Analisi tecnica dei prodotti in silice pirogenica

I. Caratteristiche di base e processo di preparazione

La silice pirogenica (CAS n. 112945-52-5) è un materiale in polvere su scala nanometrica generato dall'idrolisi ad alta temperatura (a 1800℃) di tetracloruro di silicio o metiltriclorosilano in una fiamma idrogeno-ossigeno. I parametri fisici tipici sono i seguenti:

La sua struttura dendritica tridimensionale è formata dagli aggregati (Aggregati) di particelle primarie fuse (Particelle primarie) attraverso legami idrogeno e forma ulteriormente una rete flocculante attraverso l'adsorbimento fisico (Figura 1).

II. Norme di classificazione tecnica

Secondo GB/T 32678-2016, è classificato in:

Tipo idrofilo (tipo A)

• Densità dei gruppi idrossilici superficiali: 2,5-3,5 per nm² (misurata mediante titolazione acido-base)

• Valore pH: 3,6-4,3 (dispersione acquosa al 10%)

• Valore di assorbimento dell'olio: 2,5-3,5 g/100 g (ASTM D281)

Tipo idrofobico (tipo B)

• Agente di trattamento superficiale: Esametildisilazano/Dimetildiclorosilano

• Angolo di contatto: ≥120° (metodo di bagnatura dinamica)

• Contenuto di carbonio: 0,5-5,0% (analisi elementare)

III. Caratteristiche funzionali chiave

Effetto di rinforzo

Nella gomma siliconica, l'aggiunta di 15phr di silice pirogenica può aumentare la resistenza alla trazione da 0,5 MPa a 12 MPa (GB/T 528). Il meccanismo di rinforzo comporta:

Proprietà tissotropica

Nei rivestimenti, con una quantità di aggiunta dello 0,5-2,0%, si può ottenere:

Caratteristiche di adsorbimento

Esiste una relazione lineare tra l'area superficiale specifica e la capacità di adsorbimento:

Quando S = 380m²/g, il valore di assorbimento DBP raggiunge 320g/100g (ASTM D2414).

IV. Parametri tecnici tipici dell'applicazione

Rinforzo della gomma siliconica

Antisedimentazione dei rivestimenti

Antiagglomerante negli alimenti

V. Tecnologia di modifica della superficie

Modifica in situ

Introdurre agenti accoppianti silanici (come KH-550) nella fase di sintesi:

Modifica post-trattamento

Parametri del processo a umido:

VI. Punti chiave del controllo di qualità

Perdita di accensione: ≤2,0% (105℃×2h)

Residuo sul setaccio (45μm): ≤0,04% (metodo di setacciatura a umido)

Contenuto di cloruro: ≤100ppm (metodo di titolazione potenziometrica)

Contenuto totale di metalli pesanti: ≤50 ppm (ICP-OES)

(Fonti dei dati: GB/T 20020-2013, ISO 18473-3:2018, white paper tecnico sui prodotti Cabot)

Questo materiale può soddisfare con precisione i requisiti reologici di diversi scenari applicativi regolando l'area superficiale specifica (Figura 2), il tipo di gruppi superficiali e il grado di agglomerazione. L'attuale sviluppo tecnologico si concentra sulla modifica precisa della superficie e sul miglioramento della stabilità della dispersione, promuovendo l'espansione della sua applicazione in campi emergenti come il rivestimento per i nuovi separatori di batterie energetiche e i materiali di stampa 3D.