Το διοξείδιο του πυριτίου, επίσης γνωστό ως SiO2, νανο-διοξείδιο του πυριτίου ή μικρο-διοξείδιο του πυριτίου χρησιμοποιείται στην οδοντόκρεμα, το τσιμέντο, το συνθετικό λάστιχο, το πολυμερές υψηλής απόδοσης ή στα προϊόντα διατροφής ως πυκνωτικό, προσροφητικό, αντισυσσωματωτικό παράγοντα, ή φορέας για τα αρώματα και τις γεύσεις. Παρακάτω θα μάθετε περισσότερα σχετικά με τις χρήσεις του νανοσιλίτσα και microsilica και πώς η sonomechanical επιδράσεις των υπερήχων μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της διαδικασίας και την τελική απόδοση του προϊόντος, κάνοντας καλύτερα εναιωρήματα πυριτίου ή βελτιωμένη σύνθεση νανοσωματιδίων πυριτίου.

Διασπορά πυριτίου / Ανάρτηση πυριτίου / νανο διοξείδιο του πυριτίου (SiO2)

Το διοξείδιο του πυριτίου είναι διαθέσιμο σε ένα ευρύ φάσμα υδρόφιλων και υδρόφοβων μορφών και έχει ένα εξαιρετικά λεπτό μέγεθος σωματιδίων μερικών μικρομέτρων κάτω σε μερικά νανόμετρα. Συνήθως το διοξείδιο του πυριτίου δεν είναι καλά διασκορπισμένο μετά από διαβροχή. Προσθέτει επίσης πολλά μικροφυσαλίδες στη σύνθεση του προϊόντος. Ultrasonication είναι μια αποτελεσματική τεχνολογία διαδικασίας για να διαλύσει μικρο-διοξείδιο του πυριτίου και νανο-διοξείδιο του πυριτίου και να αφαιρέσετε διαλυμένο αέριο και μικρο-φυσαλίδες από τη διατύπωση.

Caution: Video "duration" is missing

Για πολλές εφαρμογές του νανο-μεγέθους ή μικρο-μεγέθους πυριτίου, μια καλή και ομοιόμορφη διασπορά είναι πολύ σημαντική. Συχνά, απαιτείται ένα μονο-διασκορπιστεί εναιώρημα πυριτίου, π.χ. για τη μέτρηση μεγέθους σωματιδίων. Ειδικότερα για τη χρήση σε μελάνια ή επιστρώσεις και πολυμερή για τη βελτίωση της αντίστασης στις γρατσουνιές, τα σωματίδια πυριτίου πρέπει να είναι αρκετά μικρά ώστε να μην παρεμβαίνουν στο ορατό φως για να αποφευχθεί η ομίχλη και να διατηρηθεί η διαφάνεια. Για τις περισσότερες επιστρώσεις τα μόρια πυριτίου πρέπει να είναι μικρότερα από 40nm για να εκπληρώσουν αυτήν την απαίτηση. Για άλλες εφαρμογές, ο οικισμός σωματιδίων πυριτίου εμποδίζει κάθε μεμονωμένο σωματίδιο πυριτίου να αλληλεπιδρά με τα γύρω μέσα.
Οι υπερηχητικοί ομογενοποιητές είναι πιο αποτελεσματικοί στη διασπορά του πυριτίου από άλλες μεθόδους ανάμειξης υψηλής διάτμησης, όπως οι περιστροφικοί αναμίκτες ή οι ταραξίες δεξαμενών. Η παρακάτω εικόνα δείχνει ένα τυπικό αποτέλεσμα της διασποράς υπερήχων του υποκαπνισμένου πυριτίου στο νερό.

Υπερηχητική διασπορά του fumed πυριτίου στο νερό

Επεξεργασία απόδοση στην μείωση του μεγέθους Silica

Υπερήχων διασπορά του νανο-πυριτίου είναι ανώτερη από άλλες μεθόδους ανάμειξης υψηλής διάτμησης, όπως ένα IKA Ultra-Turrax. Υπερήχων παράγει εναιωρήματα ενός μικρότερου μεγέθους σωματιδίων πυριτίου και ultrasonication είναι η πιο ενεργειακά αποδοτική τεχνολογία. Pohl και Schubert συνέκριναν τη μείωση μεγέθους σωματιδίων aerosil 90 (2%wt) στο νερό χρησιμοποιώντας ένα Ultra-Turrax (στροφείο-στάτης-σύστημα) με εκείνη ενός Hielscher UIP1000hd (1kW υπερηχητική συσκευή). Το παρακάτω γραφικό δείχνει τα ανώτερα αποτελέσματα της διαδικασίας υπερήχων. Ως αποτέλεσμα της μελέτης του Pohl κατέληξε στο συμπέρασμα, ότι "Σε σταθερή συγκεκριμένη ενέργεια EV υπερηχογράφημα είναι πιο αποτελεσματική από το στροφείο-στάτης-σύστημα." Η ενεργειακή αποτελεσματικότητα και η ομοιομορφία μεγέθους σωματιδίων πυριτίου είναι υψίστης σημασίας στις διαδικασίες παραγωγής, όπου το κόστος κατασκευής, η ικανότητα επεξεργασίας και η ποιότητα των προϊόντων έχουν σημασία.

Υπερήχων εναντίον Ultra-turrax για διασπορά πυριτίου

Οι παρακάτω εικόνες δείχνουν τα αποτελέσματα που Pohl που λαμβάνονται από υπερήχηση κόκκους πάγωμα σπρέι πυριτίου. (Κάντε κλικ στις εικόνες για μεγέθυνση!)

(αριστερά: πριν από κατεργασία με υπερήχους, δεξιά: μετά από κατεργασία με υπερήχους),

Τι είναι το διοξείδιο του πυριτίου (SiO2, διοξείδιο του πυριτίου);

Το διοξείδιο του πυριτίου είναι μια χημική ένωση που αποτελείται από πυρίτιο και οξυγόνο με τον χημικό τύπο SiO2, ή διοξείδιο του πυριτίου. Υπάρχουν πολλές διαφορετικές μορφές πυριτίου, όπως λιωμένο χαλαζία, υποκαπνισμένο διοξείδιο του πυριτίου, γέλη πυριτίου, και aerogels. Το διοξείδιο του πυριτίου υπάρχει ως ένωση πολλών ορυκτών και ως συνθετικό προϊόν. Το διοξείδιο του πυριτίου βρίσκεται συχνότερα στη φύση ως χαλαζία και σε διάφορους ζωντανούς οργανισμούς. Το διοξείδιο του πυριτίου λαμβάνεται με εξόρυξη και καθαρισμό χαλαζία. Οι τρεις κύριες μορφές άμορφου πυριτίου είναι πυρογόνο διοξείδιο του πυριτίου, κατακρημνισμένο διοξείδιο του πυριτίου και γέλη πυριτίου.

Υποκαπνισμένο διοξείδιο του πυριτίου / πυρογόνο διοξείδιο του πυριτίου

Η καύση τετραχλωράνου πυριτίου (SiCl4) σε μια πλούσια σε οξυγόνο φλόγα υδρογόνου παράγει έναν καπνό SiO2 – ανατριχιασμένο διοξείδιο του πυριτίου. Εναλλακτικά, η εξάτμιση της άμμου χαλαζία σε ένα ηλεκτρικό τόξο 3000 °C, παράγει αναπνοές πυριτίου, πάρα πολύ. Και στις δύο διαδικασίες, τα προκύπτοντα μικροσκοπικά σταγονίδια του άμορφου πυριτίου συγχωνεύονται σε διακλαδωμένα, αλυσιδωτά, τρισδιάστατα δευτερεύοντα σωματίδια. Αυτά τα δευτερεύοντα σωματίδια στη συνέχεια συσσωματώνουν σε μια λευκή σκόνη με εξαιρετικά χαμηλή πυκνότητα χύμα και πολύ υψηλή επιφάνεια. Το μέγεθος πρωτογενούς σωματιδίων του μη πορώδους υποκαπνισμένου πυριτίου κυμαίνεται μεταξύ 5 και 50 nm. Το υποκαπνισμένο διοξείδιο του πυριτίου έχει μια πολύ ισχυρή επίδραση πάχυνσης. Ως εκ τούτου, το υποκαπνισμένο διοξείδιο του πυριτίου χρησιμοποιείται ως υλικό πληρώσεως σε ελαστομερές σιλικόνης και ρύθμιση ιξώδους σε χρώματα, επιστρώσεις, κόλλες, μελάνια εκτύπωσης ή ακόρεστες ρητίνες πολυεστέρα. Το fumed διοξείδιο του πυριτίου μπορεί να αντιμετωπιστεί για να το καταστήσει υδρόφοβο ή υδρόφιλο είτε για οργανικές υγρές είτε για υδατικές εφαρμογές. Το υδρόφοβο διοξείδιο του πυριτίου είναι ένα αποτελεσματικό συστατικό defoamer (αντι-αφριστικός παράγοντας).
Κάντε κλικ εδώ, για να διαβάσετε για υπερήχων εξαέρωση και defoaming.
Υποκαπνισμένος αριθμός CAS πυριτίου 112945-52-5

Καπνός πυριτίου / Μικροσιλίκα

Ο καπνός πυριτίου είναι μια εξαιρετικά λεπτή, νανο-σκόνη μεγέθους επίσης γνωστή ως μικρο-διοξείδιο του πυριτίου. Ο καπνός πυριτίου δεν πρέπει να συγχέεται με το καπνισμένο διοξείδιο του πυριτίου. Η διαδικασία παραγωγής, η μορφολογία των σωματιδίων και τα πεδία εφαρμογής του καπνού πυριτίου είναι όλα διαφορετικά από εκείνα του υποκαπνισμένου πυριτίου. Ο καπνός πυριτίου είναι μια άμορφη, μη κρυσταλλική, πολυμορφική μορφή SiO2. Ο καπνός πυριτίου αποτελείται από σφαιρικά σωματίδια με μέση διάμετρο σωματιδίων 150 nm. Η πιο εμφανής εφαρμογή του καπνού πυριτίου είναι ως pozzolanic υλικό για σκυρόδεμα υψηλής απόδοσης. Προστίθεται στο σκυρόδεμα τσιμέντου του Πόρτλαντ για να βελτιώσει τις συγκεκριμένες ιδιότητες, όπως τη συμπιεστική δύναμη, τη δύναμη δεσμών, και την αντίσταση τριβής. Πέρα από αυτό, ο καπνός πυριτίου μειώνει τη διαπερατότητα του σκυροδέματος στα ιόντα χλωρίου. Αυτό προστατεύει τον ενισχυτικό χάλυβα του σκυροδέματος από τη διάβρωση.
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με υπερήχων ανάμειξη του τσιμέντου και του πυριτίου καπνών, παρακαλώ κάντε κλικ εδώ!
Αριθμός CAS καπνών πυριτίου: 69012-64-2, αριθμός EINECS καπνών πυριτίου: 273-761-1

Κατακρημνισμένο διοξείδιο του πυριτίου

Κατακρημνισμένο διοξείδιο του πυριτίου είναι λευκή σκόνη συνθετική άμορφη μορφή του SiO2. Το κατακρημνισμένο διοξείδιο του πυριτίου χρησιμοποιείται ως υλικό πληρώσεως, μαλακτικό ή βελτίωση των επιδόσεων σε πλαστικά ή καουτσούκ, π.χ. ελαστικά. Άλλες χρήσεις περιλαμβάνουν τον καθαρισμό, πάχυνση ή στίλβωση παράγοντα σε οδοντόκρεμες.
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με την ανάμειξη υπερήχων στην κατασκευή οδοντόκρεμα, κάντε κλικ εδώ!
Τα πρωτογενή σωματίδια του υποκαπνισμένου πυριτίου έχουν διάμετρο μεταξύ 5 και 100 nm, ενώ το μέγεθος του συσσωματωμισμού είναι έως 40 μm με μέσο μέγεθος πόρων είναι μεγαλύτερο από 30 nm. Όπως το πυρογόνο διοξείδιο του πυριτίου, το κατακρημνισμένο διοξείδιο του πυριτίου δεν είναι ουσιαστικά μικροπορώδες.
Το υποκαπνισμένο διοξείδιο του πυριτίου παράγεται με κατακρήμνιση από διάλυμα που περιέχει πυριτικά άλατα. Μετά από μια αντίδραση ενός ουδέτερου πυριτικού διαλύματος με ένα ορυκτό οξύ, το θειικό οξύ και τα διαλύματα πυριτικού νατρίου προστίθενται ταυτόχρονα με διέγερση, όπως η υπερηχητική διέγερση, στο νερό. Ιζήματα πυριτίου σε όξινες συνθήκες. Εκτός από παράγοντες, όπως η διάρκεια της βροχόπτωσης, ο ρυθμός προσθήκης των αντιδρών, η θερμοκρασία και η συγκέντρωση, και το pH, η μέθοδος και η ένταση της διέγερσης μπορεί να ποικίλει τις ιδιότητες του πυριτίου. Sonomechanical διέγερση σε ένα θάλαμο αντιδραστήρα υπερήχων είναι μια αποτελεσματική μέθοδος για την παραγωγή ενός συνεπούς και ομοιόμορφου μεγέθους σωματιδίων. Υπερήχων διέγερση σε υψηλές θερμοκρασίες αποφεύγει το σχηματισμό ενός σταδίου γέλης.
Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με υπερήχων υποβοηθούμενη καθίζηση των νανοϋλικών, όπως κατακρημνισμένο διοξείδιο του πυριτίου, παρακαλώ κάντε κλικ εδώ!
Κατακρημνισμένος αριθμός CAS πυριτίου: 7631-86-9

Κολλοειδές πυρίτιο / κολλοειδές πυριτίου

Κολλοειδές διοξείδιο του πυριτίου είναι ένα εναιώρημα των λεπτών nonporous, άμορφα, ως επί το πλείστον σφαιρικά σωματίδια πυριτίου σε μια υγρή φάση.
Οι πιο κοινές χρήσεις των κολλοειδών πυριτίου είναι ως ενίσχυση αποστράγγισης στην χαρτοποιία, λειαντικά για στίλβωση πλακιδίων πυριτίου, καταλύτης σε χημικές διεργασίες, απορροφητικό υγρασίας, πρόσθετο στην τριβή αντιστασιακές επιστρώσεις, ή επιφανειοδραστική ουσία για flocculating, πήξη, διασπορά ή σταθεροποίηση.
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με κολλοειδές διοξείδιο του πυριτίου στην τριβή ανθεκτικό πολυμερές επιστρώσεις, παρακαλώ κάντε κλικ εδώ!

Η παραγωγή κολλοειδούς πυριτίου είναι μια διαδικασία πολλαπλών βημάτων. Η μερική εξουδετέρωση ενός αλκαλικού-πυριτικού διαλύματος οδηγεί στο σχηματισμό πυρήνων πυριτίου. Οι υπομονάδες των κολλοειδών σωματιδίων πυριτίου είναι συνήθως στην περιοχή μεταξύ 1 και 5 nm. Ανάλογα με τις συνθήκες του πολυμερισμού αυτές οι υπομονάδες μπορούν να ενωθούν μεταξύ τους. Με τη μείωση του pH κάτω από 7 ή με την προσθήκη του άλατος οι μονάδες τείνουν να ενωθούν μεταξύ τους στις αλυσίδες, οι οποίες καλούνται συχνά πηκτώματα πυριτίου. Αλλιώς, οι υπομονάδες παραμένουν χωρισμένες και αναπτύσσονται σταδιακά. Τα προϊόντα που προκύπτουν ονομάζονται συχνά sols πυριτίου ή κατακρημνισμένο διοξείδιο του πυριτίου. Ένα κολλοειδές εναιώρημα πυριτίου σταθεροποιείται με ρύθμιση του pH και στη συνέχεια συγκεντρώνεται, π.χ. με εξάτμιση.
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τα sonomechanical αποτελέσματα σε διαδικασίες sol-gel, κάντε κλικ εδώ!

Κίνδυνος για την υγεία του πυριτίου

Το ξηρό ή αερομεταφερόμενο κρυσταλλικό διοξείδιο σιλικόνης είναι καρκινογόνο για τον πνεύμονα στον άνθρωπο που μπορεί να προκαλέσει σοβαρή πνευμονοπάθεια, καρκίνο του πνεύμονα ή συστηματικές αυτοάνοσες ασθένειες. Όταν εισπνέεται σκόνη πυριτίου και εισέρχεται στους πνεύμονες προκαλεί το σχηματισμό ουλώδους ιστού και μειώνει την ικανότητα των πνευμόνων να λαμβάνουν οξυγόνο (Silicosis). Η διαβροχή και η διασπορά του SiO2 σε υγρή φάση, π.χ. με ομογενοποίηση υπερήχων, εξαλείφει τον κίνδυνο εισπνοής. Επομένως, ο κίνδυνος ενός υγρού προϊόντος που περιέχει SiO2 να προκαλέσει Σιλίκωση είναι πολύ χαμηλός. Παρακαλούμε χρησιμοποιήστε κατάλληλο εξοπλισμό ατομικής προστασίας όταν χειρίζεστε διοξείδιο του πυριτίου σε μορφή ξηρής σκόνης!

Βιβλιογραφία