الفرق بين السيليكا المدخنة وترسب السيليكا
أسود الكربون الأبيض هو مصطلح عام لمسحوق السيليكات الأبيض غير المتبلور ومنتجات السيليكات. يشير بشكل أساسي إلى السيليكا المترسبة ، والسيليكا المدخنة ، وهلام السيليكا متناهية الصغر ، وهلام الهواء ، بما في ذلك سيليكات الألومنيوم الاصطناعية المسحوقة وسيليكات الكالسيوم. وفقًا لطريقة الإنتاج ، يمكن تقسيم السيليكا إلى سيليكا هطول الأمطار والسيليكا المدخنة (الاسم العلمي: السيليكا المدخنة).
السيليكا المدخنة عبارة عن جسيمات نانوية صلبة غروانية صلبة شفافة غير متبلورة في الحالة الطبيعية. إنه غير سام وله مساحة سطح محددة كبيرة (100 ~ 400 م 2 / جم). دخان السيليكا هو كل السيليكا درجة النانومتر. نقاوة المنتج أكثر من 99.8٪ ، وقطر الجسيمات الأصلي هو 10 ~ 40 نانومتر ، وتنقسم السيليكا المترسبة إلى سيليكا مترسبة تقليدية وسيليكا مترسبة خاصة. يشير الأول إلى السيليكا ، التي تعتمد على حامض (حمض الكبريتيك ، وحمض الهيدروكلوريك ، وما إلى ذلك) ، وثاني أكسيد الكربون وسيليكات الصوديوم. يشير الأخير إلى تقنية الجاذبية العالية ، سول-جل ، وما إلى ذلك. ينتج ثاني أكسيد السيليكون عن طريق طرق خاصة مثل طريقة البلورة أو طريقة التبلور أو طريقة الاستحلاب الدقيق للميليكات العكسية.
1. طريقة إنتاج السيليكا
الطريقة التقليدية لتحضير السيليكا هي استخدام سيليكات الصوديوم ورابع كلوريد السيليكون ورباعي إيثيل أورثوسيليكات كمصدر للسيليكون. باستثناء سيليكات الصوديوم ، فإن التكاليف الأخرى مرتفعة. تستخدم الطريقة الجديدة خامًا غير معدني رخيص كمصدر للسيليكون ، مما يقلل بشكل كبير من تكلفة إنتاج السيليكا.
1.1 طريقة الطور الغازي
إنها طريقة ترسيب البخار الكيميائي (CAV) ، والمعروفة أيضًا باسم طريقة الانحلال الحراري أو الطريقة الجافة أو طريقة الاحتراق. مواده الخام هي رباعي كلوريد السيليكون والأكسجين (أو الهواء) والهيدروجين ، والتي تتشكل عن طريق التفاعل عند درجة حرارة عالية. معادلة التفاعل على النحو التالي
SiCl4 ＋ 2H2 ＋ O2—> ؛ SiO2 ＋ 4HCl
بعد التجفيف وإزالة الغبار والتصفية ، يتم إرسال الهواء والهيدروجين إلى فرن التحلل المائي الاصطناعي. يتم إرسال المادة الخام لرابع كلوريد السيليكون إلى المبخر للتسخين والتبخر ، ويتم أخذ الهواء المجفف والمفلتر كحامل وإرساله إلى فرن التحلل المائي الاصطناعي. بعد تحويل رباعي كلوريد السيليكون إلى غاز عند درجة حرارة عالية ، يتحلل بالماء بكمية معينة من الهيدروجين والأكسجين (أو الهواء) عند درجة حرارة عالية. في هذا الوقت ، تكون جزيئات السيليكا المدخنة دقيقة جدًا وتشكل الهباء مع الغاز ، وهو أمر يصعب التقاطه. لذلك ، يتم تجميعها أولاً في جزيئات أكبر في المجمّع ، ثم يتم تجميعها بواسطة فاصل الهواء الدوار ، ثم إرسالها إلى فرن إزالة الحموضة لتطهير السيليكا المدخنة بالهواء الساخن أو البخار الإضافي الأسود إلى الرقم الهيدروجيني 3.6 أو أعلى هو المنتج النهائي.
1.2 طريقة الترسيب
تستخدم طريقة الترسيب ، المعروفة أيضًا باسم طريقة تحمض سيليكات الصوديوم ، محلول سيليكات الصوديوم للتفاعل مع الحمض للحصول على السيليكا من خلال الترسيب والترشيح والغسيل والتجفيف والتكلس. معادلة التفاعل على النحو التالي
Na2SiO3 + 2H + -> ؛ السيليكا + 2Na + + H20
السيليكا مادة تقوية لا غنى عنها في صناعة المطاط. يستخدم على نطاق واسع في الإطارات والمنتجات المطاطية والراتنج والطلاء والحبر ومبيدات الآفات وصناعة الورق والأدوية والمجالات الصناعية الأخرى. في الوقت الحاضر ، يتم استخدام أكثر من 90٪ من السيليكا في الصين في صناعة المطاط ، ويستخدم 60٪ منها في صناعة الأحذية.
2. مقارنة بين السليكا المدخنة والسيليكا المترسبة
2.1 الاختلافات الهيكلية بين السيليكا المدخنة والسيليكا المترسبة
لا يتم سحق السيليكا المدخنة أو تجفيفها بشكل خاص. على أي حال ، فإن أصغر جسيم هو الجسيم الأساسي ، لكنه سيتكتل أكثر أو أقل (لأن هناك الكثير من مجموعات هيدروكسيل السيليكون على سطحه) ، والسطح الخاص هو أهم خصائصه. يحتوي هلام السيليكا على مساحة سطح داخلية كبيرة ، وهذا هو سبب امتلاكه قدرة امتصاص قوية. في المقابل ، يتم تحلل الجسيمات الأولية للسيليكا المدخنة بواسطة اللهب ، الذي له مساحة سطح خارجية فقط. وهذا يفسر أيضًا سبب تحسن الخصائص الانسيابية للعديد من الأنظمة جنبًا إلى جنب مع السيليكا المدخنة ، مثل استخدام السيليكا المُدخنة في طلاءات المسحوق.
الشكل 1. مقارنة بين نماذج هيكل السيليكا المدخنة والسيليكا المترسبة
2.2 الفرق في عدد هيدروكسيل السيليكون بين السيليكا المدخنة والسيليكا المترسبة
الاختلاف في فقد تجفيف السيليكا له تأثير كبير على خصائص المنتج وأداء التطبيق. كلما انخفض فقدان السيليكا من الجفاف ، كان ذلك أفضل. على سبيل المثال ، كلما انخفضت خسارة التجفيف ، كان عزل مطاط السيليكون المستخدم للكابل أفضل. يمكن أن يؤدي فقدان التجفيف المنخفض إلى زيادة ثبات المواد اللاصقة ومانعات التسرب المضافة مع السيليكا أثناء التخزين. في الواقع ، يكمن الاختلاف الرئيسي بين السيليكا في مجموعات هيدروكسيل السيليكون المختلفة (أي SiOH / Nm2). كمية هيدروكسيل السيليكون من السيليكا المحبة للماء تتراوح بين 2 و 3. على النقيض من ذلك ، فإن محتوى هيدروكسيل السيليكون من السيليكا المترسبة هو حوالي 6. محتوى هيدروكسيل السيليكون من السيليكا المعدلة السطحية أقل من 1.
2.3 اختلاف نقاوة السيليكون بين السيليكا المدخنة والسيليكا المترسبة
الفرق في نقاء السيليكا جدير بالملاحظة أيضًا. بقدر ما يتعلق الأمر بالأنيونات ، تحتوي السيليكا المدخنة على كمية صغيرة فقط من أيونات الكلوريد وشوائب أكسيد الفلز. تشتمل أنيونات السيليكا المترسبة على أيونات الحمض الجذري والأيونات القلوية وأيونات المعادن الأرضية القلوية (حوالي 1000 جزء في المليون). يؤدي اختلاف تقنية المعالجة إلى اختلاف نقاء المنتج.
مدخنة سيليكا جي جي جي تي ؛ 99.8٪
السليكا المترسبة .95٪