ความแตกต่างระหว่างซิลิกาที่รมควันและซิลิกาตกตะกอน
ขาวคาร์บอนดำเป็นคำทั่วไปสำหรับซิลิเกตผงอสัณฐานสีขาวและผลิตภัณฑ์ซิลิเกต ส่วนใหญ่หมายถึงซิลิกาที่ตกตะกอนซิลิกาที่ผ่านการรมควันซิลิกาเจลอัลตร้าไฟน์และแอร์เจลรวมทั้งอะลูมิเนียมซิลิเกตสังเคราะห์แบบผงและแคลเซียมซิลิเกต ตามวิธีการผลิตซิลิกาสามารถแบ่งออกเป็นซิลิกาตกตะกอนและซิลิกาที่รมควัน (ชื่อวิทยาศาสตร์: fumed silica)
ซิลิกาที่ถูกรมควันเป็นอนุภาคนาโนคอลลอยด์ที่เป็นของแข็งไม่มีรูปร่างโปร่งแสงสีขาวในสภาวะปกติ ไม่เป็นพิษและมีพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ (100 ~ 400m2 / g) ซิลิกาที่รมควันเป็นซิลิกาเกรดนาโนเมตรทั้งหมด ความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์มากกว่า 99.8% เส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคดั้งเดิมคือ 10 ~ 40 นาโนเมตรและซิลิกาที่ตกตะกอนจะแบ่งออกเป็นซิลิกาที่ตกตะกอนแบบดั้งเดิมและซิลิกาตกตะกอนพิเศษ เดิมหมายถึงซิลิกาซึ่งขึ้นอยู่กับกรด (กรดซัลฟิวริกกรดไฮโดรคลอริก ฯลฯ ) CO2 และโซเดียมซิลิเกต หลังหมายถึงเทคโนโลยีแรงโน้มถ่วงสูงโซลเจลและอื่น ๆ ซิลิกอนไดออกไซด์ที่ผลิตโดยวิธีพิเศษเช่นวิธีคริสตัลวิธีการตกผลึกสองวิธีหรือวิธีไมโครอิมัลชั่นไมโครเซลล์แบบย้อนกลับ
1. วิธีการผลิตซิลิกา
วิธีการเตรียมซิลิกาแบบดั้งเดิมคือการใช้โซเดียมซิลิเกตซิลิกอนเตตระคลอไรด์และเตตระเอธิลออร์โธซิลิเกตเป็นแหล่งซิลิกอน ยกเว้นโซเดียมซิลิเกตต้นทุนอื่น ๆ จะสูง วิธีการใหม่นี้ใช้แร่อโลหะราคาถูกเป็นแหล่งซิลิกอนซึ่งช่วยลดต้นทุนการผลิตซิลิกาได้อย่างมาก
1.1 วิธีเฟสก๊าซ
ส่วนใหญ่เป็นวิธีการสะสมไอสารเคมี (CAV) หรือที่เรียกว่าวิธีไพโรไลซิสวิธีแห้งหรือวิธีการเผาไหม้ วัตถุดิบคือซิลิกอนเตตระคลอไรด์ออกซิเจน (หรืออากาศ) และไฮโดรเจนซึ่งเกิดจากปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูง สมการปฏิกิริยาเป็นดังนี้
SiCl4 ＋ 2H2 ＋ O2—> SiO2 ＋ 4HCl
หลังจากการอบแห้งการขจัดฝุ่นและการกรองอากาศและไฮโดรเจนจะถูกส่งไปยังเตาไฮโดรไลซิสสังเคราะห์ วัตถุดิบของซิลิกอนเตตระคลอไรด์จะถูกส่งไปยังเครื่องระเหยเพื่อให้ความร้อนและการระเหยและอากาศที่แห้งและกรองแล้วจะถูกนำไปเป็นตัวพาและส่งไปยังเตาไฮโดรไลซิสสังเคราะห์ หลังจากซิลิกอนเตตระคลอไรด์ถูกทำให้เป็นแก๊สที่อุณหภูมิสูงแล้วจะถูกไฮโดรไลซ์ด้วยไฮโดรเจนและออกซิเจน (หรืออากาศ) จำนวนหนึ่งที่อุณหภูมิสูง ในขณะนี้อนุภาคของซิลิกาที่รมควันมีความละเอียดมากและก่อตัวเป็นละอองลอยกับก๊าซซึ่งไม่ง่ายต่อการจับตัว ดังนั้นจึงรวมตัวกันเป็นอนุภาคขนาดใหญ่ในเครื่องรวมก่อนจากนั้นจึงรวบรวมโดยเครื่องแยกอากาศแบบหมุนจากนั้นส่งไปยังเตาอบ deacidification เพื่อกำจัดซิลิกาที่รมควันด้วยอากาศร้อนหรือไอน้ำเสริมสีดำที่ pH 3.6 หรือสูงกว่าเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป
1.2 วิธีการตกตะกอน
วิธีการตกตะกอนหรือที่เรียกว่าวิธีการทำให้เป็นกรดโซเดียมซิลิเกตใช้สารละลายโซเดียมซิลิเกตในการทำปฏิกิริยากับกรดเพื่อให้ได้ซิลิกาผ่านการตกตะกอนการกรองการซักการทำให้แห้งและการเผา สมการปฏิกิริยาเป็นดังนี้
Na2SiO3 + 2H + -> ซิลิกา+ 2Na ++ H20
ซิลิกาเป็นวัสดุเสริมแรงที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมยาง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในยางผลิตภัณฑ์ยางเรซินเคลือบหมึกยาฆ่าแมลงการผลิตกระดาษยาและอุตสาหกรรมอื่น ๆ ปัจจุบันซิลิกาในจีนมากกว่า 90% ใช้ในอุตสาหกรรมยาง 60% ใช้ในอุตสาหกรรมรองเท้า
2. การเปรียบเทียบซิลิกาที่รมควันและซิลิกาที่ตกตะกอน
2.1 ความแตกต่างของโครงสร้างระหว่างซิลิกาที่รมควันและซิลิกาที่ตกตะกอน
ซิลิกาที่รมควันไม่ได้บดหรือทำให้แห้งเป็นพิเศษ ไม่ว่าในกรณีใดอนุภาคที่เล็กที่สุดคืออนุภาคหลัก แต่จะรวมตัวกันมากหรือน้อย (เนื่องจากมีกลุ่มซิลิกอนไฮดรอกซิลจำนวนมากบนพื้นผิว) และพื้นผิวพิเศษเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุด ซิลิกาเจลมีพื้นที่ผิวภายในขนาดใหญ่ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมีความสามารถในการดูดซับที่แข็งแกร่ง ในทางตรงกันข้ามอนุภาคหลักของซิลิกาที่รมควันจะถูกไฮโดรไลซ์ด้วยเปลวไฟซึ่งมีพื้นที่ผิวภายนอกเท่านั้น นอกจากนี้ยังอธิบายว่าทำไมคุณสมบัติการไหลของระบบต่างๆที่รวมกับซิลิกาที่รมควันได้รับการปรับปรุงอย่างมากเช่นการใช้ซิลิกาที่รมควันในการเคลือบผง
รูปที่ 1. การเปรียบเทียบแบบจำลองโครงสร้างของซิลิกาที่รมควันและซิลิกาที่ตกตะกอน
2.2 ความแตกต่างของจำนวนซิลิกอนไฮดรอกซิลระหว่างซิลิกาที่รมควันและซิลิกาที่ตกตะกอน
ความแตกต่างของการสูญเสียซิลิกาในการอบแห้งมีอิทธิพลอย่างมากต่อลักษณะของผลิตภัณฑ์และประสิทธิภาพการใช้งาน ยิ่งสูญเสียซิลิกาในการอบแห้งน้อยเท่าไหร่ก็ยิ่งดีเท่านั้น ตัวอย่างเช่นยิ่งสูญเสียการอบแห้งน้อยลงฉนวนของยางซิลิโคนที่ใช้กับสายเคเบิลก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น การสูญเสียการอบแห้งต่ำสามารถเพิ่มความเสถียรของกาวและสารเคลือบหลุมร่องฟันที่เติมด้วยซิลิกาในระหว่างการเก็บรักษา ในความเป็นจริงความแตกต่างที่สำคัญระหว่างซิลิกาอยู่ในหมู่ซิลิกอนไฮดรอกซิลที่แตกต่างกัน (นั่นคือ SiOH / Nm2) ปริมาณซิลิกอนไฮดรอกซิลของซิลิกาที่ถูกรมด้วยน้ำจะอยู่ระหว่าง 2 ถึง 3 ในทางตรงกันข้ามเนื้อหาของซิลิกอนไฮดรอกซิลของซิลิกาที่ตกตะกอนมีค่าประมาณ 6 ปริมาณซิลิกอนไฮดรอกซิลของซิลิกาที่ปรับเปลี่ยนพื้นผิวมีค่าน้อยกว่า 1
2.3 ความแตกต่างของความบริสุทธิ์ของซิลิกอนระหว่างซิลิกาที่รมควันและซิลิกาที่ตกตะกอน
ความแตกต่างในความบริสุทธิ์ของซิลิกาก็เป็นที่น่าสังเกตเช่นกัน เท่าที่เกี่ยวข้องกับแอนไอออนซิลิกาที่รมควันมีคลอไรด์ไอออนและสิ่งเจือปนของโลหะออกไซด์เพียงเล็กน้อย แอนไอออนของซิลิกาที่ตกตะกอน ได้แก่ ไอออนอนุมูลของกรดไอออนอัลคาไลน์และไอออนของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ (ประมาณ 1,000 ppm) ความแตกต่างของเทคโนโลยีกระบวนการทำให้เกิดความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน
ซิลิกาที่รมควัน> 99.8%
ซิลเซียตกตะกอน 95%