Preparação e aplicação de nano-sílica

A nanossílica é um material químico inorgânico, comumente conhecido como “negro de fumo branco ultrafino”. É um material inorgânico não metálico não tóxico, inodoro e livre de poluição e um novo material inorgânico ultrafino de alta tecnologia. O tamanho é entre 1 ~ 100 nm e tem uma estrutura de rede tridimensional, que é fácil de aglomerar e tem estabilidade de armazenamento pobre.

Preparação de nano-sílica

Atualmente, a pesquisa em nano-sílica usa principalmente silicato de sódio e ortossilicato de etila como matérias-primas, enquanto as matérias-primas para a produção industrial são principalmente silicato de sódio de baixo custo.

• Método físico

É principalmente pulverização mecânica. A sílica de partículas grandes é pulverizada ultrafina por meio da ação combinada de impacto, cisalhamento, fricção e outras forças geradas pela máquina de pulverização ultrafina. Em seguida, um dispositivo de agrupamento de alta eficiência é usado para separar as partículas de diferentes tamanhos de partícula, de modo a perceber a uniformidade e especificidade da distribuição do tamanho de partícula do pó de nano-sílica.

O processo de produção físico é simples, o volume de produção é grande e o processo de produção é fácil de controlar. No entanto, os requisitos de matérias-primas são maiores e, à medida que o tamanho das partículas diminui, as partículas se aglomeram devido ao aumento da energia superficial, e é difícil reduzir ainda mais o tamanho das partículas do pó.

• Método químico

1.Reação química da fase gasosa

Este método usa compostos de organossilício (como organohalosilanos, silanos, etc.), hidrogênio e oxigênio ou ar para misturar e queimar. Depois que os compostos de organossilício são queimados em altas temperaturas, eles passam por uma hidrólise de alta temperatura na água produzida pela reação para preparar a nano-sílica.

O método de reação química em fase gasosa tem tamanho de partícula uniforme, tamanho de partícula pequeno e formato esférico, produto de alta pureza e poucos grupos hidroxila de superfície. Para que este método cause reações químicas, aquecimento, radiação ou plasma devem ser usados ​​para ativar os reagentes em moléculas. Portanto, o equipamento utilizado neste método requer elevados requisitos, as matérias-primas utilizadas são caras e os preços dos produtos são relativamente altos.

2.  Precipitação

O método de precipitação consiste em misturar a solução reagente com outros agentes auxiliares, depois adicionar um acidificante à solução misturada para precipitar, e o precipitado resultante é seco e calcinado para obter nano-sílica.

O método de precipitação possui um processo simples e uma ampla gama de matérias-primas e tem sido amplamente estudado e aplicado, mas o problema de difícil controle das propriedades de seu produto não foi resolvido.

3.  Método Sol-gel

Este método geralmente usa silicato ou silicato como o precursor para dissolver em um solvente para formar uma solução uniforme e, em seguida, ajustar o valor de pH para hidrolisar e polimerizar o precursor para formar um sol.
O processo sol-gel é fácil de controlar e tem sido amplamente estudado, e o produto resultante tem uma área de superfície específica maior. No entanto, a dificuldade de lavagem, os elevados requisitos de matéria-prima e o tempo de secagem muito longo limitam seu uso.

4.  Método de microemulsão

Ao adicionar acidulante ou catalisador gota a gota à microemulsão preparada a partir do precursor, a reação de preparação ocorre na bolha de microemulsão e a microemulsão é usada para confinar a nucleação, crescimento, coagulação e aglomeração da fase sólida a uma forma esférica minúscula. Nas microbolhas de gotículas, partículas nanoesféricas são formadas e a aglomeração adicional entre as partículas é evitada, e é fácil perceber a produção controlável do tamanho do corpo.

Por causa de sua capacidade de automontagem em nanoescala, é fácil perceber a preparação controlável do tamanho e morfologia das partículas, o que atraiu o interesse de muitos pesquisadores e se tornou um ponto importante de pesquisa nos últimos anos. Devido ao seu alto custo, difícil remoção de ingredientes orgânicos e fácil poluição ambiental, não tem sido amplamente utilizado na indústria.

Modificação de superfície de nano- SiO₂

Existe um grande número de bases leves de silício ativo na superfície da nano-sílica, com tamanho pequeno e grande área superficial específica, o que a torna fácil de aglomerar. Preenchido diretamente em materiais orgânicos, porque é difícil de se infiltrar e se dispersar, e tem pouca compatibilidade, é difícil desempenhar um papel, o que limita sua aplicação industrial.

• Método físico

O método de revestimento de superfície é um método de modificação em que a superfície é modificada e não há reação química com nano-SiO₂ , e o revestimento e as partículas são conectados por força intermolecular.

A modificação do tratamento térmico é um processo abrangente no qual o nano SiO₂ é colocado na parte de trás de um determinado meio para aquecimento, preservação do calor e resfriamento, e o desempenho é controlado pela alteração da superfície ou estrutura interna do nano SiO₂ .

• Método químico

O álcool graxo reage com os grupos hidroxila na superfície do SiO₂ para remover as moléculas de água. Os grupos hidroxila na superfície de SiO₂ são substituídos por grupos alquila, e álcoois são usados ​​como modificadores.

Aplicação de Nano SiO₂

• Revestimento

A nanossílica tem uma estrutura de rede tridimensional, tem uma grande área superficial específica, mostra grande atividade, pode formar uma estrutura de rede quando o revestimento é seco, e melhora a suspensão do pigmento, que pode manter a cor do revestimento sem desaparecendo por um longo tempo. Na construção de revestimentos de paredes internas e externas, tem excelente capacidade de autolimpeza e adesão.

• Campo adesivo / selante

Na área de adesivos e selantes, a nanossílica é um produto importante com grande quantidade e ampla gama de aplicações. Atualmente, os selantes e adesivos domésticos de alta qualidade dependem principalmente das importações.

• borracha

Pode melhorar a resistência, resistência e vida útil dos produtos de borracha. Além disso, também pode ser usado para fazer solados de borracha transparentes, e esse tipo de produtos dependia de importação.

• plástico

Melhorar a dureza, força, resistência à abrasão, resistência ao envelhecimento dos plásticos e melhorar a resistência ao envelhecimento dos plásticos.

• Campo têxtil

O pó composto na proporção adequada de nano-sílica e nano-dióxido de titânio é um aditivo importante para fibras de radiação anti-ultravioleta e também pode aumentar o efeito de retenção de calor e reduzir o peso das roupas.

• Campo de agente antimicrobiano / campo de catálise

A nanossílica é fisiologicamente inerte e altamente absorvente. Ele pode absorver íons antibacterianos para atingir fins antibacterianos. Pode ser usado na fabricação de conchas para refrigeradores e teclados de computador.

• Agricultura e alimentação

Pode fazer os vegetais amadurecerem mais cedo.

Fonte do artigo: China Powder Network