Produtos de sílica pirogênica: análise técnica, aplicações e controle de qualidade - Melhorando o desempenho por meio da modificação de superfície de precisão e estabilidade de dispersão - NetEase

Análise Técnica de Produtos de Sílica Fumada

I. Características básicas e processo de preparação

A sílica pirogênica (CAS No. 112945-52-5) é um material em pó em nanoescala gerado pela hidrólise em alta temperatura (a 1800℃) de tetracloreto de silício ou metiltriclorossilano em uma chama de hidrogênio-oxigênio. Os parâmetros físicos típicos são os seguintes:

Sua estrutura dendrítica tridimensional é formada pelos agregados (Aggregates) de partículas primárias fundidas (Primary particles) através de ligações de hidrogênio, e ainda forma uma rede floculante através de adsorção física (Figura 1).

II. Normas de Classificação Técnica

De acordo com GB/T 32678-2016, é classificado em:

Tipo hidrofílico (Tipo A)

• Densidade dos grupos hidroxila da superfície: 2,5-3,5 por nm² (medida por titulação ácido-base)

• Valor de pH: 3,6-4,3 (dispersão aquosa a 10%)

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

Tipo hidrofóbico (Tipo B)

• Agente de tratamento de superfície: Hexametildisilazano/Dimetildiclorosilano

• Ângulo de contato: ≥120° (método de molhagem dinâmica)

• Teor de carbono: 0,5-5,0% (análise elementar)

III. Principais características funcionais

Efeito de reforço

Na borracha de silicone, adicionar 15phr de sílica pirogênica pode aumentar a resistência à tração de 0,5 MPa para 12 MPa (GB/T 528). O mecanismo de reforço envolve:

Propriedade tixotrópica

Em revestimentos, com uma quantidade de adição de 0,5-2,0%, pode-se obter:

Características de adsorção

Existe uma relação linear entre a área de superfície específica e a capacidade de adsorção:

Quando S = 380m²/g, o valor de absorção do DBP atinge 320g/100g (ASTM D2414).

IV. Parâmetros técnicos típicos de aplicação

Reforço de borracha de silicone

Anti-sedimentação de Revestimentos

Antiaglomerante em alimentos

V. Tecnologia de modificação de superfície

Modificação in situ

Introduzir agentes de acoplamento de silano (como KH-550) na fase de síntese:

Modificação pós-tratamento

Parâmetros do processo úmido:

VI. Pontos-chave do controle de qualidade

Perda de ignição: ≤2,0% (105℃×2h)

Resíduo na peneira (45μm): ≤0,04% (método de peneiramento úmido)

Teor de cloreto: ≤100ppm (método de titulação potenciométrica)

Conteúdo total de metais pesados: ≤50ppm (ICP-OES)

(Fontes de dados: GB/T 20020-2013, ISO 18473-3:2018, white paper técnico do produto Cabot)

Este material pode atender precisamente aos requisitos reológicos de diferentes cenários de aplicação ajustando a área de superfície específica (Figura 2), o tipo de grupos de superfície e o grau de aglomeração. O desenvolvimento tecnológico atual se concentra na modificação precisa da superfície e na melhoria da estabilidade da dispersão, promovendo sua expansão de aplicação em campos emergentes, como revestimento para novos separadores de bateria de energia e materiais de impressão 3D.