Sự khác biệt giữa silica bốc khói vàsilica kết tủa
Carbon đen trắng là một thuật ngữ chung cho các sản phẩm silicat và silicat dạng bột vô định hình màu trắng. Nó chủ yếu đề cập đến silica kết tủa, silica bốc khói, silica gel siêu mịn và aerogel, bao gồm silicat nhôm tổng hợp dạng bột và silicat canxi. Theo phương pháp sản xuất, silica có thể được chia thành silica kết tủa và silica bốc khói (tên khoa học: fumed silica).
Silica bốc khói là các hạt nano keo rắn trong mờ vô định hình màu trắng ở trạng thái bình thường. Nó không độc hại và có diện tích bề mặt riêng lớn (100 ~ 400m2 / g). Silica bốc khói là tất cả silica cấp nanomet. Độ tinh khiết của sản phẩm là hơn 99,8%, đường kính hạt ban đầu là 10 ~ 40nm, và silica kết tủa được chia thành silica kết tủa truyền thống và silica kết tủa đặc biệt. Trước đây đề cập đến silica, dựa trên axit (axit sulfuric, axit clohydric, v.v.), CO2 và natri silicat. Loại thứ hai đề cập đến công nghệ trọng lực cao, sol-gel, v.v. Silicon dioxide được sản xuất bằng các phương pháp đặc biệt như phương pháp tinh thể, phương pháp hai kết tinh hoặc phương pháp vi nhũ tương micelle ngược.
1. Phương pháp sản xuất silica
Phương pháp truyền thống để điều chế silica là sử dụng natri silicat, silic tetraclorua và tetraetyl orthosilicat làm nguồn silic. Ngoại trừ natri silicat, các chi phí khác đều cao. Phương pháp mới sử dụng quặng phi kim loại rẻ tiền làm nguồn silicon, giúp giảm đáng kể chi phí sản xuất silica.
1.1 phương pháp pha khí
Nó chủ yếu là phương pháp lắng đọng hơi hóa học (CAV), còn được gọi là phương pháp nhiệt phân, phương pháp khô hoặc phương pháp đốt cháy. Nguyên liệu của nó là silic tetraclorua, oxy (hoặc không khí) và hydro, được tạo thành bằng phản ứng ở nhiệt độ cao. Phương trình phản ứng như sau
SiCl4 ＋ 2H2 ＋ O2—> SiO2 ＋ 4HCl
Sau khi làm khô, khử bụi và lọc, không khí và hydro được đưa đến lò thủy phân tổng hợp. Nguyên liệu thô silic tetraclorua được đưa đến thiết bị bay hơi để làm nóng và bay hơi, không khí đã được làm khô và lọc được lấy làm chất mang và đưa đến lò thủy phân tổng hợp. Sau khi silic tetraclorua được khí hóa ở nhiệt độ cao, nó được thủy phân với một lượng nhất định hydro và oxy (hoặc không khí) ở nhiệt độ cao. Lúc này, các hạt silica bốc khói rất mịn và tạo thành sol khí với khí, không dễ bắt giữ. Do đó, đầu tiên nó được tập hợp lại thành các hạt lớn hơn trong máy tập hợp, và sau đó được thu gom bởi thiết bị tách khí quay, và sau đó được đưa đến lò khử hóa để khử silica bốc khói bằng không khí nóng hoặc hơi nước phụ đen đến pH 3,6 hoặc cao hơn là thành phẩm.
1.2 phương pháp kết tủa
Phương pháp kết tủa, còn được gọi là phương pháp axit hóa natri silicat, sử dụng dung dịch natri silicat phản ứng với axit để thu được silica thông qua kết tủa, lọc, rửa, làm khô và nung. Phương trình phản ứng như sau
Na2SiO3 + 2H + -> silica + 2Na + + H20
Silica là vật liệu gia cường không thể thiếu trong ngành cao su. Nó được sử dụng rộng rãi trong lốp xe, sản phẩm cao su, nhựa, sơn, mực in, thuốc trừ sâu, sản xuất giấy, dược phẩm và các lĩnh vực công nghiệp khác. Hiện tại, hơn 90% silica ở Trung Quốc được sử dụng trong ngành công nghiệp cao su, 60% trong số đó được sử dụng trong ngành công nghiệp giày.
2. So sánh silica bốc khói và silica kết tủa
2.1 sự khác biệt về cấu trúc giữa silica bốc khói và silica kết tủa
Silica bốc khói không chỉ đơn giản là nghiền nát hoặc sấy khô đặc biệt. Trong mọi trường hợp, hạt nhỏ nhất là hạt chính, nhưng nó sẽ kết tụ ít nhiều (vì có rất nhiều nhóm silicon hydroxyl trên bề mặt của nó), và bề mặt đặc biệt là tính chất quan trọng nhất của nó. Silica gel có diện tích bề mặt bên trong lớn, đó là lý do tại sao nó có khả năng hấp phụ mạnh. Ngược lại, các hạt cơ bản của silica bốc khói được thủy phân bằng ngọn lửa, chỉ có diện tích bề mặt bên ngoài. Điều này cũng giải thích tại sao các đặc tính lưu biến của nhiều hệ thống kết hợp với silica bốc khói đã được cải thiện đáng kể, chẳng hạn như ứng dụng của silica bốc khói trong sơn tĩnh điện.
Hình 1. So sánh mô hình cấu trúc của silica bốc khói và silica kết tủa
2.2 sự khác biệt của số lượng silicon hydroxyl giữa silica bốc khói và silica kết tủa
Sự khác biệt của sự mất mát khi sấy của silica có ảnh hưởng lớn đến các đặc tính của sản phẩm và hiệu suất ứng dụng. Lượng silica mất đi khi sấy càng thấp càng tốt. Ví dụ, tổn thất sấy khô càng thấp thì khả năng cách nhiệt của cao su silicone dùng cho cáp càng tốt. Tổn thất khi sấy khô thấp có thể làm tăng độ ổn định của chất kết dính và chất bịt kín được bổ sung silica trong quá trình bảo quản. Trên thực tế, sự khác biệt chính giữa silica nằm ở các nhóm silicon hydroxyl khác nhau (nghĩa là SiOH / Nm2). Lượng silicon hydroxyl của silica bốc khói ưa nước nằm trong khoảng từ 2 đến 3. Ngược lại, hàm lượng silicon hydroxyl của silica kết tủa là khoảng 6. Hàm lượng silicon hydroxyl của silica biến tính bề mặt nhỏ hơn 1.
2.3 sự khác biệt về độ tinh khiết của silicon giữa silica bốc khói và silica kết tủa
Sự khác biệt về độ tinh khiết của silica cũng đáng chú ý. Đối với các anion, silica bốc khói chỉ chứa một lượng nhỏ các ion clorua và các tạp chất oxit kim loại. Các anion của silica kết tủa bao gồm các ion gốc axit, các ion kiềm và các ion kim loại kiềm thổ (khoảng 1000 ppm). Sự khác biệt của công nghệ quy trình dẫn đến sự khác biệt về độ tinh khiết của sản phẩm.
Silica bốc khói> 99,8%
Silcia kết tủa .95%