Um artigo leva você a uma compreensão mais profunda das cargas de polímero - sílica (SiO2)

Dióxido de silício SiO2muitas vezes tem um impacto decisivo no desempenho dos sistemas, sejam eles borracha de silicone, filmes finos ou materiais de embalagem eletrônica.

Embora a fórmula química seja SiO2, sua morfologia e valor variam muito devido aos diferentes processos de produção. Os mais comuns em engenharia incluem:

1. Pó de sílica gasosa

Como isso aconteceu: Halogenetos de silício (como o tetracloreto de silício) são queimados a mais de 1.000 graus Celsius em uma chama de hidrogênio e oxigênio.

Morfologia microscópica: Extremamente fofo, não bolas redondas, mas substâncias floculentas conectadas entre si como galhos de árvores (galhos de cadeia tridimensionais), com uma enorme área de superfície específica.

Características: Extremamente leve, extremamente fino (nível nanométrico), extremamente fácil de voar, preço alto

Característica essencial: preenchimento dominante da estrutura

2. Sílica de precipitação

Fonte: Silicato de sódio (vidro solúvel) e ácido sofrem reação química e precipitam em solução aquosa

Morfologia microscópica: granular ou agregada, com grande área superficial específica, mas a estrutura não é tão exagerada quanto o método em fase gasosa. O teor de água é superior ao do método em fase gasosa.

Características: Baixo custo, forte ajustabilidade

Recurso essencial: preenchimento funcional econômico

3. Micro pó esférico de sílica fundida (amplamente utilizado na indústria de semicondutores)

Fonte: Derretimento do pó de quartzo de alta pureza através de uma chama de alta temperatura, utilizando a tensão superficial para transformá-lo em uma esfera perfeita e, em seguida, resfriá-lo

Estrutura: Esferas extremamente redondas de tamanho micro/sub mícron com uma superfície extremamente lisa.

Características: Excelente fluidez, coeficiente de expansão térmica (CTE) extremamente baixo e isolamento elétrico extremamente assustador.

Recurso essencial: enchimento de alta qualidade orientado pela morfologia

A diferença entre a sílica em fase gasosa e a sílica precipitada em termos de aplicação reside nos seus diferentes mecanismos de regulação do desempenho do sistema: a sílica em fase gasosa se destaca na construção de estruturas de rede tridimensionais inteligentes para obter controle reológico, como espessamento e tixotropia; O método de precipitação da sílica concentra-se em fornecer cargas funcionais, como reforço e suporte, através de sua estrutura porosa e atividade superficial.

Abaixo, comparei seus principais dados de desempenho em diferentes campos de aplicação, na esperança de demonstrar de forma mais intuitiva suas respectivas vantagens.

Aplicativo	efeito comparativo	Sílica em fase gasosa	Sílica precipitada
Reforço de borracha de silicone	Efeito de reforço	Extremamente forte, pode aumentar a resistência da borracha de silicone em 5 a 10 vezes	O efeito de reforço é bom, mas geralmente inferior ao dos produtos em fase gasosa
Controle reológico de revestimentos	Espessamento e tixotropia	Excelente, com a adição de 2%, a viscosidade de baixo cisalhamento pode subir de 460 cP para 12.600 cP, e o valor de tixotropia pode chegar até 4,53	Tem efeito espessante, mas suas propriedades de tixotropia e anti-flacidez são geralmente inferiores às dos métodos em fase gasosa
Pneus e borracha	resistência ao rolamento	Excelente desempenho de reforço	Significativamente reduzido, o índice de resistência ao rolamento dos pneus que utilizam o método de sedimentação de alto desempenho pode ser reduzido em 20-30% em comparação com o negro de fumo comum
	resistência ao desgaste	Pode melhorar significativamente a resistência ao desgaste	Significativamente melhorado, pode reduzir a taxa de desgaste dos pneus em 15-20%
	Aderência em zonas húmidas	Pode melhorar significativamente a aderência em zonas húmidas	Melhoria eficaz, pode aumentar a aderência em zonas húmidas em mais de 9%
Aplicações funcionais especiais	Transportador de líquido para pó	Capacidade de transporte de óleo extremamente elevada, capaz de adsorver medicamentos líquidos até 1,5 vezes o seu próprio peso, com melhor fluidez do pó e propriedades de enchimento	A capacidade de carga de óleo é relativamente baixa e a fluidez do pó solidificado não é tão boa quanto a do método em fase gasosa
	Agente de fricção de pasta de dente	Muito raramente usado	A aplicação central, com valor de fricção RDA moderado (100-150) e absorção de água (>50ml/20g), pode limpar os dentes com eficácia sem danificar o esmalte

As diferenças nesses dados são determinadas pelos diferentes “fundos” de dois materiais:

A sílica gasosa é um "mestre da reologia": seu tamanho de partícula primária é extremamente pequeno (na faixa nanométrica), sua pureza é extremamente alta e suas propriedades de superfície permitem formar rapidamente uma forte rede de ligações de hidrogênio em sistemas não polares. Portanto, em cenários que exigem controle preciso do comportamento do fluido, como pintura anti-flacidez de alta qualidade, adesivo anti-sedimentação, reforço de borracha de silicone, etc., é uma escolha insubstituível.

A sílica do método de precipitação é o "rei dos enchimentos funcionais": tem uma alta relação de desempenho de custo (cerca de 1/5 a 1/3 do custo do método de fase gasosa) e, ajustando o processo de síntese, sua área de superfície específica, valor de absorção de óleo, tamanho dos poros e outros parâmetros podem ser alterados de forma flexível para atender a diferentes necessidades. Portanto, em produtos industriais a granel sensíveis ao custo e com demanda diversificada, como pneus, solas de sapatos, pasta de dente, rações, etc., ocupa mais de 90% da participação de mercado.

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