Preparación y aplicación de nano-sílice
La nano-sílice es un material químico inorgánico, comúnmente conocido como «negro de humo blanco ultrafino». Es un material inorgánico no metálico no tóxico, inodoro y libre de contaminación y un nuevo material inorgánico ultrafino de alta tecnología. El tamaño está entre 1 ~ 100 nm y tiene una estructura de red tridimensional, que es fácil de aglomerar y tiene poca estabilidad de almacenamiento.
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Los principales indicadores técnicos de nano sílice. |
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| Tamaño de partícula / nm | Densidad/g.cm-3 | Superficie específica /m2.g-1 | Conductividad térmica W.(m.K-1) | Velocidad de sonido /m.s-1 | Densidad de grifo /g.m-3 | Contenido de impurezas /% |
| 15~20 | 0,128~0,141 | 559~685 | 0,01 | <100 | <0,15 | Cl<0,028
Metales comunes <0,01 |
Preparación de nano-sílice
En la actualidad, la investigación sobre nano-sílice utiliza principalmente silicato de sodio y ortosilicato de etilo como materias primas, mientras que las materias primas para la producción industrial son principalmente silicato de sodio de bajo costo.
- Método físico
Es principalmente pulverización mecánica. La sílice de partículas grandes se pulveriza ultrafinamente mediante la acción combinada de impacto, cizallamiento, fricción y otras fuerzas generadas por la máquina pulverizadora ultrafina. Luego, se utiliza un dispositivo de agrupación de alta eficiencia para separar las partículas de diferentes tamaños de partículas, a fin de realizar la uniformidad y especificidad de la distribución del tamaño de partículas del polvo de nano-sílice.
El proceso de producción físico es simple, el volumen de producción es grande y el proceso de producción es fácil de controlar. Sin embargo, los requisitos para las materias primas son mayores y, a medida que disminuye el tamaño de las partículas, las partículas se aglomeran debido al aumento de la energía superficial y es difícil reducir aún más el tamaño de las partículas de polvo.
- Método químico
1.Reacción química en fase gaseosa
Este método utiliza compuestos de organosilicio (como organohalosilanos, silanos, etc.), hidrógeno y oxígeno o aire para mezclar y quemar. Después de que los compuestos de organosilicio se queman a altas temperaturas, se someten a hidrólisis a alta temperatura en el agua producida por la reacción para preparar nano-sílice.
El método de reacción química en fase gaseosa tiene un tamaño de partícula uniforme, un tamaño de partícula pequeño y una forma esférica, un producto de alta pureza y pocos grupos hidroxilo en la superficie. Para que este método provoque reacciones químicas, se debe utilizar calentamiento, radiación o plasma para activar los reactivos en moléculas. Por lo tanto, el equipo utilizado en este método requiere altos requisitos, las materias primas utilizadas son caras y los precios de los productos son relativamente altos.
2. Precipitación
El método de precipitación es mezclar la solución reactante con otros agentes auxiliares, luego agregar un acidulante a la solución mezclada para precipitar, y el precipitado resultante se seca y calcina para obtener nano-sílice.
El método de precipitación tiene un proceso simple y una amplia gama de materias primas y ha sido ampliamente estudiado y aplicado, pero no se ha resuelto el problema del difícil control de las propiedades de su producto.
3. Método sol-gel
Este método generalmente usa silicato o silicato como precursor para disolverse en un solvente para formar una solución uniforme, y luego ajustar el valor de pH para hidrolizar y polimerizar el precursor para formar un sol.
El proceso sol-gel es fácil de controlar y ha sido ampliamente estudiado, y el producto resultante tiene una superficie específica mayor. Sin embargo, la dificultad de lavado, los altos requisitos de materias primas y el tiempo de secado demasiado prolongado limitan su uso.
4. Método de microemulsión
Añadiendo acidulante o catalizador gota a gota a la microemulsión preparada a partir del precursor, la reacción de preparación tiene lugar en la burbuja de la microemulsión y la microemulsión se usa para confinar la nucleación, crecimiento, coagulación y aglomeración de la fase sólida a una forma esférica diminuta. En las microburbujas en forma de gotitas, se forman partículas nanoesféricas y se evita una mayor aglomeración entre las partículas, y es fácil realizar la producción controlable del tamaño corporal.
Debido a su capacidad de autoensamblaje a nanoescala, es fácil realizar la preparación controlable del tamaño de partícula y la morfología, lo que ha atraído el interés de muchos investigadores y se ha convertido en un punto de acceso para la investigación en los últimos años. Debido a su alto costo, la dificultad de eliminar los ingredientes orgánicos y la fácil contaminación ambiental, no se ha utilizado ampliamente en la industria.
Modificación superficial de nano- SiO2
Existe una gran cantidad de bases de luz de silicio activo en la superficie de la nano-sílice, de pequeño tamaño y gran superficie específica, lo que facilita su aglomeración. Llenado directamente en materiales orgánicos, debido a que es difícil de infiltrar y dispersar, y tiene poca compatibilidad, es difícil de desempeñar un papel, lo que limita su aplicación industrial.
- Método físico
El método de recubrimiento de superficie es un método de modificación en el que la superficie se modifica y no hay reacción química con nano-SiO2 , y el recubrimiento y las partículas están conectadas por fuerza intermolecular.
La modificación del tratamiento térmico es un proceso integral en el que se coloca nano SiO2 en la parte posterior de un determinado medio para calentar, conservar el calor y enfriar, y el rendimiento se controla cambiando la superficie o la estructura interna del nano SiO2 .
- Método químico
El alcohol graso reacciona con los grupos hidroxilo de la superficie del SiO2 para eliminar las moléculas de agua. Los grupos hidroxilo en la superficie de SiO2 se reemplazan por grupos alquilo y se usan alcoholes como modificadores.
Aplicación de Nano SiO2
- revestimiento
La nano-sílice tiene una estructura de red tridimensional, tiene una gran área de superficie específica, muestra una gran actividad, puede formar una estructura de red cuando el recubrimiento se seca y mejora la suspensión del pigmento, lo que puede mantener el color del recubrimiento sin desvaneciéndose durante mucho tiempo. En la construcción de revestimientos de paredes interiores y exteriores, tiene una excelente capacidad de autolimpieza y adhesión.
- Campo de adhesivos / selladores
En el campo de los adhesivos y selladores, la nano-sílice es un producto importante con una gran cantidad y una amplia gama de aplicaciones. En la actualidad, los selladores y adhesivos nacionales de alta gama dependen principalmente de las importaciones.
- caucho
Puede mejorar la resistencia, dureza y vida útil de los productos de caucho. Además, también se puede utilizar para fabricar suelas de goma transparentes, y este tipo de productos solía depender de las importaciones.
- el plastico
Mejore la tenacidad, fuerza, resistencia a la abrasión, resistencia al envejecimiento de los plásticos y mejore la resistencia al envejecimiento de los plásticos.
- Campo textil
El polvo compuesto de la proporción adecuada de nano-sílice y nano-dióxido de titanio es un aditivo importante para las fibras de radiación anti-ultravioleta, y también puede aumentar el efecto de retención de calor y reducir el peso de la ropa.
- Campo de agentes antimicrobianos / campo de catálisis
La nano-sílice es fisiológicamente inerte y muy absorbente. Puede absorber iones antibacterianos para lograr fines antibacterianos. Se puede utilizar en la fabricación de carcasas de frigoríficos y teclados de ordenador.
- Agricultura y alimentación
Puede hacer que las verduras maduren antes.
Fuente del artículo: China Powder Network