Préparation et application de nano-silice
La nano-silice est un matériau chimique inorganique, communément appelé « noir de carbone blanc ultra-fin ». Il s’agit d’un matériau inorganique non métallique non toxique, inodore et sans pollution et d’un nouveau matériau inorganique ultra-fin de haute technologie. La taille est comprise entre 1 et 100 nm et sa structure de réseau tridimensionnelle est facile à agglomérer et présente une mauvaise stabilité au stockage.
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Les principaux indicateurs techniques de la nano silice |
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| Taille des particules/nm | Densité/g.cm-3 | Surface spécifique/ /m2.g-1 | Conductivité thermique W.(m.K-1) | Vitesse du son /m.s-1 | Densité du robinet /g.m-3 | Teneur en impuretés/% |
| 15~20 | 0,128~0,141 | 559~685 | 0,01 | <100 | <0,15 | Cl<0,028
Métaux communs<0,01 |
Préparation de nano-silice
À l’heure actuelle, la recherche sur la nano-silice utilise principalement le silicate de sodium et l’orthosilicate d’éthyle comme matières premières, tandis que les matières premières pour la production industrielle sont principalement du silicate de sodium à faible coût.
- Méthode physique
Il s’agit principalement de pulvérisation mécanique. La silice à grosses particules est pulvérisée ultra-finement grâce à l’action combinée de l’impact, du cisaillement, du frottement et d’autres forces générées par la machine de pulvérisation ultra-fine. Ensuite, un dispositif de regroupement à haute efficacité est utilisé pour séparer les particules de différentes tailles de particules, de manière à réaliser l’uniformité et la spécificité de la distribution granulométrique de la poudre de nano-silice.
Le processus de production physique est simple, le volume de production est important et le processus de production est facile à contrôler. Cependant, les exigences en matières premières sont plus élevées, et à mesure que la taille des particules diminue, les particules s’agglomèrent en raison de l’augmentation de l’énergie de surface, et il est difficile de réduire davantage la taille des particules des particules de poudre.
- Méthode chimique
1.Réaction chimique en phase gazeuse
Cette méthode utilise des composés organosiliciés (tels que des organohalosilanes, des silanes, etc.), de l’hydrogène et de l’oxygène ou de l’air pour mélanger et brûler. Après que les composés organosiliciés soient brûlés à haute température, ils subissent une hydrolyse à haute température dans l’eau produite par la réaction pour préparer la nano-silice.
La méthode de réaction chimique en phase gazeuse a une taille de particule uniforme, une petite taille de particule et une forme sphérique, une pureté élevée du produit et peu de groupes hydroxyle de surface. Pour que cette méthode provoque des réactions chimiques, le chauffage, le rayonnement ou le plasma doivent être utilisés pour activer les réactifs en molécules. Par conséquent, l’équipement utilisé dans cette méthode nécessite des exigences élevées, les matières premières utilisées sont chères et les prix des produits sont relativement élevés.
2. Précipitation
La méthode de précipitation consiste à mélanger la solution de réactif avec d’autres agents auxiliaires, puis à ajouter un acidifiant à la solution mélangée pour précipiter, et le précipité résultant est séché et calciné pour obtenir de la nano-silice.
La méthode de précipitation a un processus simple et une large gamme de matières premières et a été largement étudiée et appliquée, mais le problème du contrôle difficile des propriétés de ses produits n’a pas été résolu.
3. Méthode sol-gel
Ce procédé utilise généralement du silicate ou du silicate comme précurseur à dissoudre dans un solvant pour former une solution uniforme, puis ajuste la valeur du pH pour hydrolyser et polymériser le précurseur pour former un sol.
Le processus sol-gel est facile à contrôler et a été largement étudié, et le produit résultant a une plus grande surface spécifique. Cependant, des difficultés de lavage, des exigences élevées en matières premières et un temps de séchage trop long limitent son utilisation.
4. Méthode de microémulsion
En ajoutant goutte à goutte un acidulant ou un catalyseur à la microémulsion préparée à partir du précurseur, la réaction de préparation a lieu dans la bulle de microémulsion, et la microémulsion est utilisée pour confiner la nucléation, la croissance, la coagulation et l’agglomération de la phase solide à une forme sphérique minuscule. Dans les microbulles de gouttelettes, des particules nano-sphériques sont formées, et une agglomération supplémentaire entre les particules est évitée, et il est facile de réaliser la production contrôlable de la taille du corps.
En raison de sa capacité d’auto-assemblage à l’échelle nanométrique, il est facile de réaliser la préparation contrôlable de la taille et de la morphologie des particules, ce qui a suscité l’intérêt de nombreux chercheurs et est devenu un point névralgique de la recherche ces dernières années. En raison de son coût élevé, de la difficulté à éliminer les ingrédients organiques et de la pollution environnementale facile, il n’a pas été largement utilisé dans l’industrie.
Modification de surface du nano-SiO2
Il existe un grand nombre de bases légères de silicium actif à la surface de la nano-silice, de petite taille et de grande surface spécifique, ce qui facilite son agglomération. Chargé directement dans les matières organiques, car il est difficile à infiltrer et à disperser, et a une mauvaise compatibilité, il est difficile de jouer un rôle, ce qui limite son application industrielle.
- Méthode physique
La méthode de revêtement de surface est une méthode de modification dans laquelle la surface est modifiée et il n’y a pas de réaction chimique avec le nano-SiO2 , et le revêtement et les particules sont connectés par force intermoléculaire.
La modification du traitement thermique est un processus complet dans lequel le nano SiO2 est placé à l’arrière d’un certain support pour le chauffage, la conservation de la chaleur et le refroidissement, et les performances sont contrôlées en modifiant la surface ou la structure interne du nano SiO2 .
- Méthode chimique
L’alcool gras réagit avec les groupes hydroxyle à la surface du SiO2 pour éliminer les molécules d’eau. Les groupes hydroxyle à la surface de SiO2 sont remplacés par des groupes alkyle et les alcools sont utilisés comme modificateurs.
Application de Nano SiO2
- enrobage
La nano-silice a une structure de réseau tridimensionnelle, a une surface spécifique énorme, montre une grande activité, peut former une structure de réseau lorsque le revêtement est séché et améliore la suspension du pigment, qui peut conserver la couleur du revêtement sans s’estomper pendant longtemps. Dans la construction de revêtements muraux intérieurs et extérieurs, il possède une excellente capacité d’autonettoyage et d’adhérence.
- Champ adhésif/scellant
Dans le domaine des adhésifs et des mastics, la nano-silice est un produit important avec une grande quantité et une large gamme d’applications. À l’heure actuelle, les mastics et adhésifs haut de gamme nationaux dépendent principalement des importations.
- caoutchouc
Il peut améliorer la résistance, la ténacité et la durée de vie des produits en caoutchouc. En outre, il peut également être utilisé pour fabriquer des semelles en caoutchouc transparentes, et ce type de produits dépendait des importations.
- Plastique
Améliorer la ténacité, la résistance, la résistance à l’abrasion, la résistance au vieillissement des plastiques et améliorer la résistance au vieillissement des plastiques.
- Domaine textile
La poudre composite du rapport approprié de nano-silice et de nano-dioxyde de titane est un additif important pour les fibres de rayonnement anti-ultraviolet, et peut également augmenter l’effet de rétention de chaleur et réduire le poids des vêtements.
- Domaine des agents antimicrobiens/domaine de la catalyse
La nano-silice est physiologiquement inerte et très absorbante. Il peut absorber des ions antibactériens pour atteindre des objectifs antibactériens. Il peut être utilisé dans la fabrication de coques de réfrigérateurs et de claviers d’ordinateur.
- Agriculture et alimentation
Peut faire mûrir les légumes plus tôt.
Source de l’article : China Powder Network