Siliciumdioxid SiO2har ofte en afgørende indflydelse på systemernes ydeevne, hvad enten det er silikonegummi, tynde film eller elektroniske emballagematerialer.
Selvom den kemiske formel er SiO2, varierer dens morfologi og værdi meget på grund af forskellige produktionsprocesser. De almindelige inden for teknik inkluderer:
1. Gasformigt silicapulver
Hvordan opstod det: Siliciumhalogenider (såsom siliciumtetrachlorid) brændes ud ved over 1000 grader Celsius i en brintiltflamme.
Mikroskopisk morfologi: Ekstremt luftige, ikke runde kugler, men flokkulente stoffer forbundet som trægrene (tredimensionelle kædegrene), med et enormt specifikt overfladeareal.
Egenskaber: Ekstremt let, ekstremt fint (nanometerniveau), ekstremt let at flyve, høj pris
Væsentlige egenskaber: Struktur dominerende fyldstof
2. Præcipitation af silica
Kilde: Natriumsilikat (vandglas) og syre gennemgår kemisk reaktion og udfældes i vandig opløsning
Funktioner: Lav pris, stærk justerbarhed
Væsentlig egenskab: Omkostningseffektivt drevet funktionelt spartelmasse
3. Sfærisk smeltet silica mikropulver (udbredt i halvlederindustrien)
Kilde: Smeltning af højrent kvartspulver gennem en højtemperaturflamme ved at bruge overfladespænding til at omdanne det til en perfekt kugle og derefter køle det ned
Egenskaber: Fremragende fluiditet, ekstrem lav termisk udvidelseskoefficient (CTE) og ekstremt skræmmende elektrisk isolering.
Væsentlig egenskab: morfologidrevet high-end fyldstof
Forskellen mellem gasfasesilica og udfældet silica med hensyn til anvendelse ligger i deres forskellige mekanismer til regulering af systemets ydeevne: gasfasesilica udmærker sig ved at konstruere intelligente tredimensionelle netværksstrukturer for at opnå rheologisk kontrol såsom fortykkelse og thixotropi; Udfældningsmetoden for silica fokuserer på at give funktionelle fyldstoffer såsom forstærkning og støtte gennem sin porøse struktur og overfladeaktivitet.
Nedenfor har jeg sammenlignet deres nøgleydelsesdata i forskellige applikationsområder i håb om mere intuitivt at demonstrere deres respektive fordele.
| Anvendelse | sammenlignende effekt |
Gasfase silica |
Udfældet silica |
| Silikonegummi forstærkning |
Forstærkende effekt |
Ekstremt stærk, kan øge styrken af silikonegummi med 5-10 gange |
Forstærkningseffekten er god, men normalt lavere end for gasfaseprodukter |
| Rheologisk kontrol af belægninger |
Fortykkelse og tiksotropi |
Fremragende, med tilsætning af 2% kan den lave forskydningsviskositet stige fra 460 cP til 12600 cP, og tiksotropiværdien kan nå op til 4,53 |
Det har en fortykkende effekt, men dets thixotropi og anti-sagningsegenskaber er normalt ringere end gasfasemetoderne. |
| Dæk og gummi |
rullemodstand |
Fremragende forstærkningsydelse |
Væsentligt reduceret, rullemodstandsindekset for dæk ved brug af højtydende sedimenteringsmetode kan reduceres med 20-30 % sammenlignet med almindelig kønrøg |
|
|
slidstyrke |
Kan forbedre slidstyrken markant |
Betydeligt forbedret, kan reducere dækslid med 15-20 % |
|
|
Vådområde greb |
Kan forbedre vådlandsgrebet markant |
Effektiv forbedring, kan øge vådområdets greb med mere end 9 % |
| Særlige funktionelle applikationer |
Væske til pulverbærer |
Ekstremt høj oliebærende kapacitet, i stand til at adsorbere flydende lægemidler op til 1,5 gange sin egen vægt, med bedre pulverflydeevne og fyldeegenskaber |
Oliebelastningskapaciteten er relativt lav, og flydeevnen af det størknede pulver er ikke så god som for gasfasemetoden |
|
|
Tandpasta friktionsmiddel |
Meget sjældent brugt |
Kernepåføring, med moderat RDA-friktionsværdi (100-150) og vandabsorption (>50ml/20g), kan effektivt rense tænderne uden at beskadige emaljen |
Forskellene i disse data er bestemt af de forskellige "baggrunde" af to materialer:
Gasformig silica er en "mester i rheologi": dens primære partikelstørrelse er ekstremt lille (i nanometerområdet), dens renhed er ekstrem høj, og dens overfladeegenskaber gør det muligt hurtigt at danne et stærkt hydrogenbindingsnetværk i ikke-polære systemer. Derfor er det et uerstatteligt valg i scenarier, der kræver præcis kontrol af væskeadfærd, såsom high-end maling, anti-nedbøjning, klæbende anti-sætning, silikonegummiforstærkning.
Udfældningsmetoden silica er "kongen af funktionelle fyldstoffer": den har en høj omkostningsydelsesforhold (ca. 1/5 til 1/3 af prisen på gasfasemetoden), og ved at justere synteseprocessen kan dens specifikke overfladeareal, olieabsorptionsværdi, porestørrelse og andre parametre ændres fleksibelt for at imødekomme forskellige behov. Derfor, i omkostningsfølsomme og diversificerede efterspørgsel bulk industrielle produkter såsom dæk, skosåler, tandpasta, foder osv., optager det over 90% af markedsandelen.
