Dioxyde de silicium SiO2a souvent un impact décisif sur les performances des systèmes, qu'il s'agisse de caoutchouc de silicone, de films minces ou de matériaux d'emballage électronique.
Bien que la formule chimique soit SiO2, sa morphologie et sa valeur varient considérablement en raison des différents processus de production. Les plus courants en ingénierie comprennent :
1. Poudre de silice gazeuse
Comment est-ce arrivé : Les halogénures de silicium (tels que le tétrachlorure de silicium) sont brûlés à plus de 1 000 degrés Celsius dans une flamme d'hydrogène et d'oxygène.
Morphologie microscopique : Extrêmement pelucheux, non pas des boules rondes, mais des substances floculantes reliées entre elles comme des branches d'arbres (branches de chaîne tridimensionnelles), avec une surface spécifique énorme.
Caractéristiques : Extrêmement léger, extrêmement fin (niveau nanométrique), extrêmement facile à piloter, prix élevé
Caractéristique essentielle : Structure de remplissage dominante
2. Silice de précipitation
Source : Le silicate de sodium (verre soluble) et l'acide subissent une réaction chimique et précipitent en solution aqueuse
Caractéristiques : Faible coût, forte capacité de réglage
Caractéristique essentielle : remplissage fonctionnel à entraînement économique
3. Micropoudre de silice fondue sphérique (largement utilisée dans l'industrie des semi-conducteurs)
Source : Faire fondre de la poudre de quartz de haute pureté à travers une flamme à haute température, en utilisant la tension superficielle pour la transformer en une sphère parfaite, puis en la refroidissant.
Caractéristiques : Excellente fluidité, coefficient de dilatation thermique (CTE) extrêmement faible et isolation électrique extrêmement terrifiante.
Caractéristique essentielle : filler haut de gamme dépendant de la morphologie
La différence entre la silice en phase gazeuse et la silice précipitée en termes d'application réside dans leurs différents mécanismes de régulation des performances du système : la silice en phase gazeuse excelle dans la construction de structures de réseau tridimensionnelles intelligentes pour obtenir un contrôle rhéologique tel que l'épaississement et la thixotropie ; La méthode de précipitation de la silice vise à fournir des charges fonctionnelles telles que le renforcement et le support grâce à sa structure poreuse et son activité de surface.
Ci-dessous, j'ai comparé leurs données de performances clés dans différents domaines d'application, dans l'espoir de démontrer de manière plus intuitive leurs avantages respectifs.
| Application | effet comparatif |
Silice en phase gazeuse |
Silice précipitée |
| Renfort en caoutchouc silicone |
Effet de renforcement |
Extrêmement solide, peut augmenter la résistance du caoutchouc de silicone de 5 à 10 fois |
L'effet de renforcement est bon, mais généralement inférieur à celui des produits en phase gazeuse |
| Contrôle rhéologique des revêtements |
Épaississement et thixotropie |
Excellent, avec l'ajout de 2 %, la viscosité à faible cisaillement peut passer de 460 cP à 12 600 cP et la valeur de thixotropie peut atteindre jusqu'à 4,53. |
Il a un effet épaississant, mais ses propriétés thixotropiques et anti-affaissement sont généralement inférieures à celles des méthodes en phase gazeuse. |
| Pneus et caoutchouc |
résistance au roulement |
Excellentes performances de renforcement |
Considérablement réduit, l'indice de résistance au roulement des pneus utilisant une méthode de sédimentation haute performance peut être réduit de 20 à 30 % par rapport au noir de carbone ordinaire. |
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résistance à l'usure |
Peut améliorer considérablement la résistance à l’usure |
Considérablement amélioré, peut réduire le taux d'usure des pneus de 15 à 20 % |
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Adhérence aux zones humides |
Peut améliorer considérablement l’adhérence aux zones humides |
Une amélioration efficace peut augmenter l'adhérence aux zones humides de plus de 9 % |
| Applications fonctionnelles spéciales |
Support liquide à poudre |
Capacité de transport d'huile extrêmement élevée, capable d'adsorber des médicaments liquides jusqu'à 1,5 fois son propre poids, avec une meilleure fluidité de la poudre et de meilleures propriétés de remplissage |
La capacité de chargement d'huile est relativement faible et la fluidité de la poudre solidifiée n'est pas aussi bonne que celle de la méthode en phase gazeuse. |
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Agent de friction pour dentifrice |
Très rarement utilisé |
L'application de base, avec une valeur de friction RDA modérée (100-150) et une absorption d'eau (>50 ml/20 g), peut nettoyer efficacement les dents sans endommager l'émail. |
Les différences entre ces données sont déterminées par les différents « fonds » de deux matériaux :
La silice gazeuse est un « maître de la rhéologie » : sa taille de particules primaires est extrêmement petite (de l'ordre du nanomètre), sa pureté est extrêmement élevée et ses propriétés de surface lui permettent de former rapidement un solide réseau de liaisons hydrogène dans les systèmes non polaires. Par conséquent, dans les scénarios qui nécessitent un contrôle précis du comportement des fluides, tels que l'anti-affaissement des peintures haut de gamme, l'anti-décantation des adhésifs, le renforcement en caoutchouc de silicone, etc., c'est un choix irremplaçable.
La silice issue de la méthode de précipitation est le « roi des charges fonctionnelles » : elle a un rapport coût-performance élevé (environ 1/5 à 1/3 du coût de la méthode en phase gazeuse), et en ajustant le processus de synthèse, sa surface spécifique, sa valeur d'absorption d'huile, la taille des pores et d'autres paramètres peuvent être modifiés de manière flexible pour répondre à différents besoins. Par conséquent, dans les produits industriels en vrac à demande diversifiée et sensible aux coûts tels que les pneus, les semelles de chaussures, le dentifrice, les aliments pour animaux, etc., il occupe plus de 90 % de la part de marché.
