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二氧化硅的幾種存在形式,你都知道嗎
文章來源:匯富納米     點擊數: 次     更新時間:2021-12-07 14:39

 眾所周知,地殼中硅元素的含量約為26%,僅次于氧元素。硅元素在大自然中的存在形式主要為二氧化硅,地殼中的二氧化硅主要是以二氧化硅晶體存在的,雖然二氧化硅分子式都是SiO2,但在二氧化硅晶體中,不存在二氧化硅單分子,而是無數硅原子和氧原子以硅氧鍵相互連接,形成的三維立體結構。石英、水晶、瑪瑙等我們熟知的礦物都是二氧化硅晶體。

 

二氧化硅的幾種存在形式,你都知道嗎

 

因為二氧化硅晶體結構穩定,在礦業開采過程中,會產生大量二氧化硅晶體的粉末,如果被人體吸入,這些粉末會在肺部沉積下來無法排出,久而久之,便會形成我們平常說的“硅肺”或“矽肺”。但我們公司生產的二氧化硅屬于合成納米二氧化硅,本身不具備晶體結構,宏觀上講是納米級的二氧化硅分子的聚集體,可溶于水,被人體吸入也可隨血液循環排除,不會因沉積導致硅肺的產生。氣相二氧化硅雖然為非晶態二氧化硅,無毒無害,但畢竟屬于粉體的一種,若空氣中濃度過高,也會引起人體呼吸道的一些不適,所以在生產作業時仍要有相應的防護措施。

 

合成納米氣相二氧化硅主要是由化學反應制備得到的,目前已經產業化的有沉淀法和氣相法兩種,實驗室中還存在有溶膠凝膠法等,在此僅討論沉淀法和氣相法兩種制備方法。沉淀法納米二氧化硅的合成方法主要為水玻璃(硅酸鈉)溶液和硫酸、鹽酸等在一定pH下反應生成的二氧化硅聚集體。氣相二氧化硅主要是用氯化硅在氫氧焰中高溫水解制備而成的無定型納米二氧化硅。這兩種方法生產的納米二氧化硅具有非常明顯的區別。

 

二氧化硅的幾種存在形式,你都知道嗎

 

從外觀來看,因為氣相法二氧化硅中含水量遠低于沉淀法二氧化硅,氣硅的流動性更好,更容易揚塵,振實密度一般僅為沉淀法的1/4,兩者手感上也有一定的區別。從理化參數上看,氣硅因表面的硅羥基在溶液中電離,故pH顯酸性,而沉淀法白炭黑因其制備工藝和表面羥基大量鍵合,一般顯中性;氣硅的純度可以達到99%以上,而沉淀法白炭黑的純度一般為90%-95%之間;氣硅一般為納米級,而沉淀法白炭黑一般為微米級(可以做到納米級)。

 

從價格來看,沉淀法發展歷史更長,工藝成熟,成本較低,產量高,所以價格較低,而氣相法二氧化硅起步較晚,設備要求高,成本投入較高,產量較低,所以相對氣硅的價格更高一些。從應用領域來看,沉淀法白炭黑主要用作為橡膠、塑料的補強劑、填料等,大量應用于輪胎、制鞋、牙膏、涂料等領域,氣硅則因其特殊的結構,主要用于涂料、油漆等的流變助劑、消光劑、防沉劑等,在粉末涂料中做流動助劑,塑料的補強材料等。

 

氣相二氧化硅作為一種新興的納米材料,具有普通二氧化硅無法比擬的性能,不僅在傳統領域中應用廣泛,更是在許多高端領域和新領域大展身手,氣相法二氧化硅未來必將在工業發展中做出巨大貢獻。

 
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