气相二氧化硅(气相白炭黑)的10大应用领域
1、在硅橡胶中的应用
硅橡胶具有较好的耐高低温、隔热、绝缘、防潮、防化学腐蚀、抗污染和生理惰性,在航空、航天、国防工业、机械制造、建筑装饰、生物医学等四十几个部门具有不可替代的作用,是公认的新型先进合成材料.
未经补强的硅橡胶,其强度不超过0.4Mpa,没有使用价值.气相二氧化硅由于其比表面积大,粒径小,结构性高,具有优异的补强性能,硅橡胶经气相二氧化硅补强之后,强度最高提高可达40倍,具有广泛的用途.二氧化硅表面上硅醇基(Si-OH)可以与硅橡胶分子形成物理或化学结合,在二氧化硅表面形成硅橡胶分子吸附层,构成二氧化硅粒子与橡胶分子联成一体的三维网络结构,从而达到补强作用.
2、胶粘剂、密封剂中的应用
在胶粘剂和密封剂中,气相二氧化硅主要作为补强剂和添加剂,起到流变控制、防沉降、防止流挂和补强作用.
二氧化硅的粒径小、表面积大、表面硅醇基(Si-OH)多及其聚集体的立体分支结构,通过氢键或范德华力使得二氧化硅与聚合物分子之间、二氧化硅分子之间产生强力作用,达到补强效果.
气相二氧化硅在胶粘剂和密封剂体系中均匀分散后,可以形成一个二氧化硅聚集体网络,聚集体通过表面的硅醇基(Si-OH)与聚合物分子形成氢键,使体系的流动性受到限制,体系的粘度增加,从而起到增稠的作用,同时,在剪切力的作用下,氢键和二氧化硅网络受到破坏,导致体系粘度下降,即发生触变效应,便于施工,一旦剪切力消除,二氧化硅网络和氢键又重新形成.从而有效防止产品储存期间的沉降和使用过程中的流挂.
3、涂料、油漆和油墨中的应用
气相二氧化硅广泛应用与油漆、油墨及涂料领域,主要作为流变助剂、防沉剂、助分散剂使用.在液态体系中,气相二氧化硅主要作为流变控制剂使用,它们在基质中分散形成一个二氧化硅网络,在储存过程中可以有效防止颜料的沉降分层现象.在施工过程中,由于涂层边缘的溶剂挥发较快,导致表面张力不均匀,容易使涂料向边缘移动,二氧化硅网络能够有效地阻止涂料的移动而形成厚边,同时二氧化硅网络还可以防止涂料在固化过程中的流挂现象,使涂层均匀,这对于一些厚浆型涂料来讲至关重要.气相二氧化硅还可提高涂料的耐侯性、抗划伤性,提高涂层与基材之间的结合强度以及涂层的硬度.
在粉末体系中,气相二氧化硅可以作为分散剂使用.由于气相二氧化硅的小粒径和高表面能,它们可以吸附在涂料粒子的表面,在表面形成一个表层,有利于提高涂料的流动性和喷涂性能.气相二氧化硅可以吸附涂料表面的水分,可防止涂料的结块.
在高性能无内部损耗的涂料中,如海洋涂料、工业修补漆等方面,气相二氧化硅可用作消光剂和触变剂.在环保的高固含量油漆中,气相二氧化硅还可作为触变剂和分散剂.在工业(印刷)油墨中,气相二氧化硅可以控制产品的流动性能.在复印或激光打印方面,气相二氧化硅可作为分散剂来控制调节墨粉的流动性能.
4、橡胶中的应用
气相二氧化硅能大幅度提高胶料的物理机械性能、减少胶料滞后、降低轮胎的滚动阻力而又不损失抗湿滑性能.
在橡胶工业中,虽然炭黑是最有效的补强剂,然而其最大的缺点是不能用来制备彩色制品.气相二氧化硅的补强效果完全可以达到或超过炭黑的水平.在高档彩色橡胶制品中,气相二氧化硅是最好的补强剂.
在轮胎工业中,胎面胶中添加气相二氧化硅可以提高胎面抗切割、抗撕裂性能,减少蹦花掉块.用于帘布胶中,可以大大提高帘布与胶料的粘合性能.气相二氧化硅的小粒子效应还可以使橡胶在添加后提高耐磨性能.
5、树脂中的应用
在塑料中添加气相二氧化硅,可提高材料的强度、韧性、耐磨性、防水性和耐老化性,改善材料的加工性能及制品的外观.含有3-5%气相二氧化硅的不饱和聚酯树脂,其耐磨性提高1-2倍,拉伸强度提高1倍,冲击强度也大大提高.用气相二氧化硅改性的聚酰胺,可提高拉伸强度1.5倍,断裂伸长率提高3倍.
在环氧树脂体系中,添加3%的气相二氧化硅可克服弹性体增韧而导致材料刚度和强度下降的缺点;并且可使复合体系的抗冲击强度提高40％,拉伸强度提高21％.
在PMMA中添加4%的气相二氧化硅,可使材料的缺口抗冲击强度提高80％以上且不降低材料的光学透明性.
在PS塑料薄膜中添加气相二氧化硅,可提高薄膜的强度、韧性、透明性和抗老化性,也使薄膜易于张口,不会粘结.
6、胶体蓄电池中的应用
气相二氧化硅在胶体蓄电池中主要是利用其优异的增稠触变性能.胶体电解质由气相二氧化硅和一定浓度的硫酸溶液按一定的比例配置而成,这种电解液中的硫酸和水被“存贮”在硅凝胶网络中,呈“软固态状凝胶”,静止不动时显固态状.当电池被充电时,由于电解质中的硫酸浓度增加使之“增稠”并伴有裂隙产生,充电后期的“电解水”反应使正极产生的氧气通过这无数的裂隙被负极所吸收,并进一步还原成水,从而实现蓄电池密封循环反应.放电时电解质中的硫酸浓度降低使之“变稀”,又成为灌注电池前的稀胶状态.因此,胶体电池具有“免维护”的作用.
7、化学机械抛光中的应用
在化学机械抛光(CMP)工业中,含气相二氧化硅的CMP浆料在CMP中占据着重要位置,种类及用量最多.利用机械法将气相二氧化硅粒子在一定条件下分散于水中是制备气相二氧化硅CMP浆料的主要方法,它能保证CMP浆料的高固含量(大于20%)和高纯度.目前气相二氧化硅CMP浆料已经大量使用在硅晶片及钛膜等表面加工.
8、化妆品中的应用
在化妆品中,气相二氧化硅可以有效反射紫外线,而且易与化妆品中其他成分匹配,无毒无味,稳定性好,被紫外线照射后不分解、不变色.
9、医药中的应用
在医药方面.气相二氧化硅的亲水性可用来消除水肿或降低伤口发炎时的分泌物;给腹泻病人固定和结合水分;在皮肤病学中广泛用做干燥剂.其高吸附性可用来吸附微生物和微小病毒.气相二氧化硅还可作为药物载体,延长药效和促进药物的吸收.
10、农业中的应用
在农业中,用气相二氧化硅与微量元素、生长调节剂和矿物肥料混合对种子进行处理,可保护种子免受机械破坏和受潮,可提高种子的发芽率、降低肥料的用量、提高农作物产量.气相二氧化硅可以作为食品添加剂用于牛奶、果汁、啤酒、麦片、肉类等中,起到保鲜、防腐、增加口感等作用.用于污水处理,气相二氧化硅与有机絮凝剂一起,絮凝有毒物质.
