Dióxido de silicio SiO2A menudo tiene un impacto decisivo en el rendimiento de los sistemas, ya sea caucho de silicona, películas delgadas o materiales de embalaje electrónicos.
Aunque la fórmula química es SiO2, su morfología y valor varían mucho debido a los diferentes procesos de producción. Los más comunes en ingeniería incluyen:
1. Polvo de sílice gaseoso
Cómo surgió: Los halogenuros de silicio (como el tetracloruro de silicio) se queman a más de 1000 grados Celsius en una llama de hidrógeno y oxígeno.
Morfología microscópica: Extremadamente esponjosas, no bolas redondas, sino sustancias floculantes unidas entre sí como ramas de árboles (ramas en cadena tridimensionales), con una superficie específica enorme.
Características: Extremadamente ligero, extremadamente fino (nivel nanométrico), extremadamente fácil de volar, precio elevado
Característica esencial: Relleno de estructura dominante.
2. Sílice de precipitación
Fuente: El silicato de sodio (vidrio soluble) y el ácido sufren una reacción química y precipitan en una solución acuosa.
Características: Bajo costo, gran capacidad de ajuste.
Característica esencial: Relleno funcional rentable
3. Micropolvo esférico de sílice fundida (ampliamente utilizado en la industria de semiconductores)
Fuente: Fusión de polvo de cuarzo de alta pureza a través de una llama de alta temperatura, utilizando la tensión superficial para transformarlo en una esfera perfecta y luego enfriándolo.
Características: Excelente fluidez, coeficiente de expansión térmica (CTE) extremadamente bajo y aislamiento eléctrico extremadamente aterrador.
Característica esencial: relleno de alta gama impulsado por la morfología
La diferencia entre la sílice en fase gaseosa y la sílice precipitada en términos de aplicación radica en sus diferentes mecanismos para regular el rendimiento del sistema: la sílice en fase gaseosa sobresale en la construcción de estructuras de red tridimensionales inteligentes para lograr control reológico como espesamiento y tixotropía; El método de precipitación de la sílice se centra en proporcionar rellenos funcionales como refuerzo y soporte a través de su estructura porosa y actividad superficial.
A continuación, comparé sus datos clave de rendimiento en diferentes campos de aplicación, con la esperanza de demostrar de manera más intuitiva sus respectivas ventajas.
| Solicitud | efecto comparativo |
Sílice en fase gaseosa |
sílice precipitada |
| Refuerzo de caucho de silicona |
Efecto refuerzo |
Extremadamente fuerte, puede aumentar la resistencia del caucho de silicona de 5 a 10 veces |
El efecto de refuerzo es bueno, pero normalmente menor que el de los productos en fase gaseosa. |
| Control reológico de recubrimientos. |
Engrosamiento y tixotropía |
Excelente, con la adición del 2%, la viscosidad de bajo cizallamiento puede elevarse de 460 cP a 12600 cP y el valor de tixotropía puede alcanzar hasta 4,53. |
Tiene un efecto espesante, pero sus propiedades de tixotropía y anti-flacidez suelen ser inferiores a las de los métodos en fase gaseosa. |
| Neumáticos y caucho |
resistencia a la rodadura |
Excelente rendimiento de refuerzo |
Significativamente reducido, el índice de resistencia a la rodadura de los neumáticos que utilizan el método de sedimentación de alto rendimiento se puede reducir entre un 20 y un 30 % en comparación con el negro de humo común. |
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resistencia al desgaste |
Puede mejorar significativamente la resistencia al desgaste |
Significativamente mejorado, puede reducir la tasa de desgaste de los neumáticos entre un 15 y un 20 %. |
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Agarre de humedales |
Puede mejorar significativamente el agarre de los humedales |
Una mejora eficaz puede aumentar la ocupación de los humedales en más de un 9% |
| Aplicaciones funcionales especiales |
Portador de líquido a polvo |
Capacidad de transporte de aceite extremadamente alta, capaz de adsorber fármacos líquidos hasta 1,5 veces su propio peso, con mejor fluidez del polvo y propiedades de llenado. |
La capacidad de carga de aceite es relativamente baja y la fluidez del polvo solidificado no es tan buena como la del método en fase gaseosa. |
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Agente de fricción de pasta de dientes |
Muy raramente usado |
La aplicación central, con un valor de fricción RDA moderado (100-150) y absorción de agua (>50 ml/20 g), puede limpiar eficazmente los dientes sin dañar el esmalte. |
Las diferencias en estos datos están determinadas por los diferentes "antecedentes" de dos materiales:
La sílice gaseosa es un "maestro de la reología": su tamaño de partícula primaria es extremadamente pequeño (en el rango de los nanómetros), su pureza es extremadamente alta y sus propiedades superficiales le permiten formar rápidamente una fuerte red de enlaces de hidrógeno en sistemas no polares. Por lo tanto, en escenarios que requieren un control preciso del comportamiento de los fluidos, como pintura de alta gama antideslizamiento, adhesivos antisedimentación, refuerzo de caucho de silicona, etc., es una opción insustituible.
La sílice del método de precipitación es el "rey de los rellenos funcionales": tiene una alta relación costo-rendimiento (aproximadamente 1/5 a 1/3 del costo del método en fase gaseosa) y al ajustar el proceso de síntesis, su área de superficie específica, valor de absorción de aceite, tamaño de poro y otros parámetros se pueden cambiar de manera flexible para satisfacer diferentes necesidades. Por lo tanto, en la demanda diversificada y sensible a los costos de productos industriales a granel como neumáticos, suelas de zapatos, pasta de dientes, piensos, etc., ocupa más del 90% de la cuota de mercado.
