Oxid křemičitý SiO2má často rozhodující vliv na výkon systémů, ať už se jedná o silikonovou pryž, tenké fólie nebo elektronické obalové materiály.
Přestože chemický vzorec je SiO2, jeho morfologie a hodnota se značně liší v důsledku různých výrobních procesů. Mezi běžné ve strojírenství patří:
1. Plynný prášek oxidu křemičitého
Jak k tomu došlo: Halogenidy křemíku (jako je chlorid křemičitý) se vypalují při více než 1000 stupních Celsia v plameni vodíku a kyslíku.
Mikroskopická morfologie: Extrémně nadýchané, nikoli kulaté kuličky, ale vločkovité látky spojené dohromady jako větve stromů (trojrozměrné řetězové větve), s obrovským specifickým povrchem.
Vlastnosti: Extrémně lehký, extrémně jemný (úroveň nanometrů), extrémně snadné létání, vysoká cena
Základní vlastnost: Struktura dominantní výplň
2. Srážecí oxid křemičitý
Zdroj: Křemičitan sodný (vodní sklo) a kyselina podléhají chemické reakci a vysrážejí se ve vodném roztoku
Vlastnosti: Nízká cena, silná nastavitelnost
Základní vlastnost: Cenově výhodná funkční výplň
3. Sférický mikroprášek z taveného oxidu křemičitého (široce používaný v polovodičovém průmyslu)
Zdroj: Tavení vysoce čistého křemenného prášku vysokoteplotním plamenem s využitím povrchového napětí k jeho přeměně na dokonalou kouli a následné ochlazení
Vlastnosti: Vynikající tekutost, extrémně nízký koeficient tepelné roztažnosti (CTE) a extrémně děsivá elektrická izolace.
Základní vlastnost: špičková výplň řízená morfologií
Rozdíl mezi oxidem křemičitým v plynné fázi a sráženým oxidem křemičitým z hlediska použití spočívá v jejich různých mechanismech pro regulaci výkonu systému: oxid křemičitý v plynné fázi vyniká v konstrukci inteligentních trojrozměrných síťových struktur pro dosažení reologické kontroly, jako je zahušťování a tixotropie; Precipitační metoda oxidu křemičitého se zaměřuje na poskytování funkčních plniv, jako je vyztužení a podpora prostřednictvím jeho porézní struktury a povrchové aktivity.
Níže jsem porovnal jejich klíčové údaje o výkonu v různých aplikačních oblastech a doufal jsem, že intuitivněji demonstruji jejich příslušné výhody.
| Aplikace | srovnávací efekt |
Oxid křemičitý v plynné fázi |
Srážený oxid křemičitý |
| Výztuha ze silikonové pryže |
Efekt zesílení |
Extrémně silný, může zvýšit pevnost silikonového kaučuku 5-10krát |
Účinek zesílení je dobrý, ale obvykle nižší než u produktů v plynné fázi |
| Reologická kontrola nátěrů |
Zahušťování a tixotropie |
Vynikající, s přidáním 2% může viskozita při nízkém smyku stoupat z 460 cP na 12 600 cP a hodnota tixotropie může dosáhnout až 4,53 |
Má zahušťující účinek, ale jeho tixotropní vlastnosti a vlastnosti proti stékání jsou obvykle horší než u metod v plynné fázi. |
| Pneumatiky a gumy |
valivý odpor |
Vynikající výkon zesílení |
Výrazně snížený, index valivého odporu pneumatik pomocí vysoce výkonné sedimentační metody může být snížen o 20-30% ve srovnání s běžnými sazemi |
|
|
odolnost proti opotřebení |
Může výrazně zlepšit odolnost proti opotřebení |
Výrazně lepší, může snížit míru opotřebení pneumatik o 15-20% |
|
|
Přilnavost mokřadu |
Může výrazně zlepšit přilnavost mokřadů |
Efektivní zlepšení, může zvýšit přilnavost mokřadů o více než 9 % |
| Speciální funkční aplikace |
Nosič kapalina až prášek |
Extrémně vysoká nosnost oleje, schopná adsorbovat kapalná léčiva až do 1,5násobku své vlastní hmotnosti, s lepší tekutostí prášku a plnícími vlastnostmi |
Kapacita zatížení oleje je relativně nízká a tekutost ztuhlého prášku není tak dobrá jako u metody v plynné fázi |
|
|
Třecí činidlo zubní pasty |
Velmi zřídka používané |
Základní aplikace se střední hodnotou tření RDA (100-150) a absorpcí vody (>50ml/20g) může účinně čistit zuby bez poškození skloviny |
Rozdíly v těchto datech jsou určeny odlišným „pozadí“ dvou materiálů:
Plynný oxid křemičitý je „mistr reologie“: jeho primární velikost částic je extrémně malá (v rozsahu nanometrů), jeho čistota je extrémně vysoká a jeho povrchové vlastnosti mu umožňují rychle vytvořit silnou síť vodíkových vazeb v nepolárních systémech. Proto ve scénářích, které vyžadují přesnou kontrolu chování kapalin, jako je špičková barva proti stékání, lepidlo proti usazování, vyztužení silikonovou pryží atd., je nenahraditelnou volbou.
Metoda srážení oxidu křemičitého je „králem funkčních plniv“: má vysoký poměr ceny a výkonu (asi 1/5 až 1/3 ceny metody v plynné fázi) a úpravou procesu syntézy lze jeho specifický povrch, hodnotu absorpce oleje, velikost pórů a další parametry flexibilně měnit tak, aby vyhovovaly různým potřebám. V případě nákladově citlivých a diverzifikovaných poptávek po velkoobjemových průmyslových výrobcích, jako jsou pneumatiky, podrážky bot, zubní pasty, krmiva atd., zaujímá více než 90 % podílu na trhu.
