Sphärisches Silicapulver ist ein sphärisches Siliziumdioxidmaterial. Es verfügt über hervorragende Eigenschaften und wichtige Anwendungen. Die Partikel sind regelmäßige Kugeln. Im Vergleich zu unregelmäßigem Siliciumdioxid sphärisches Siliciumdioxidpulver Es hat in der Regel eine hohe Reinheit und schmale Partikelgröße Verteilung. Es weist außerdem einen guten Weißgrad auf. Seine Fließfähigkeit ist ausgezeichnet und die Dispersion gut. Diese Eigenschaften tragen zu einer gleichmäßigen Verteilung in verschiedenen Materialien bei. Dies fördert effektiv seine Funktionsleistung.
Die Herstellungsverfahren für kugelförmige Kieselsäure können grob in zwei Kategorien unterteilt werden: physikalische Verfahren und chemisch Dies hängt davon ab, ob während der Herstellung chemische Veränderungen auftreten.
Physikalische Methode
Kugelmahlen
Verwendet Mahl- und Klassifizierungsgeräte zur Herstellung ultrafeiner Pulver.
Je nach Materialzustand gibt es Trocken- und Nassmahlverfahren. Beim Nassmahlen wird Wasser als Trägermedium verwendet. Die Partikel werden in einer Rührwerksmühle gemahlen. Dadurch entstehen ultrafeine Produkte mit guter Dispersion. Die Partikelgröße ist zudem relativ gleichmäßig.
Sprühmethode
Bei dieser Methode wird der flüssige Rohstoff schnell durch einen Sprühtrockner getrocknet, um die Probe zu erhalten. Konkret passiert der flüssige Rohstoff zunächst den Zerstäuber, um extrem feine Tröpfchen zu bilden. Anschließend kommen die Tröpfchen mit heißer Luft in Kontakt. Die Feuchtigkeit im Inneren beginnt nach außen zu wandern, und die Rohstoffpartikel agglomerieren. Nach dem Trocknen kann das gewünschte Produkt erhalten werden.
Flammensphäronisierungsmethode
In Umgebungen mit hohen Temperaturen (1600–2000 °C) schmelzen die Kanten und Ecken der Pulveroberfläche nach dem Erhitzen allmählich. Unter der Einwirkung der Oberflächenspannung bilden sich dann allmählich Kugeln. Aus gewöhnlichem Quarzpulver als Ausgangsmaterial kann kugelförmiges Siliziumpulver durch ein Sauerstoff-Acetylen-Flammenverfahren hergestellt werden. Dadurch wird eine glatte Produktoberfläche gewährleistet und die Sphäronisierungsrate kann 95% erreichen.
Flammenschmelzverfahren
Zunächst wird kantiges Silizium-Mikropulver als Rohmaterial verwendet und verschiedenen Vorbehandlungsschritten wie Zerkleinern, Sieben und Reinigen unterzogen. Das kantige Silizium-Mikropulver wird zunächst mit einem Strahlbrecher zerkleinert. Nach der mehrstufigen Vorbehandlung wird das Material mit geeigneter Partikelgröße ausgesiebt. Anschließend werden Acetylen, Erdgas und andere Gase als Wärmequelle für das geschmolzene Pulver verwendet. Die bei der Verbrennung dieser Gase entstehende Flamme ist sauber und umweltfreundlich. Anschließend wird das kantige Silizium-Mikropulver mit geeigneter Partikelgröße im Hochtemperatur-Flammenschmelzverfahren augenblicklich bei hoher Temperatur geschmolzen. Anschließend wird es schnell abgekühlt, um eine Kugelform zu bilden. Schließlich wird ein kugelförmiges Silizium-Mikropulver mit hoher Reinheit und gleichmäßiger Partikelgröße erhalten.
Plasmamethode
Nutzt die hohen Temperaturen des Lichtbogenplasmas. Silica- oder Quarzpulver schmilzt zu Tropfen. Die Oberflächenspannung trägt dazu bei, dass die Tropfen Kugeln bilden. Nach dem Abkühlen bilden sich kugelförmige Silicapartikel.
Hochtemperaturkalzinierung
Die Hochtemperaturkalzinierung beginnt mit natürlichem Quarzpulver. Das Pulver wird unter alkalischen Bedingungen gealtert. Anschließend wird es gefiltert, um Verunreinigungen zu entfernen. Das gefilterte Material wird entwässert und getrocknet. Unter Zugabe eines Bindemittels werden Blockproben gebildet. Die Blöcke werden in einem Hochtemperaturofen kalziniert. Nach dem Abkühlen wird das Produkt dispergiert. Anschließend wird es gemahlen und sphäronisiert. Es folgen Magnetabscheidung und Luftklassifizierung. Das Endprodukt ist hochreines sphärisches Siliciumdioxid. Es weist eine hohe Sphäronisierungsrate und einen guten Weißgrad auf. Das Pulver lässt sich zudem gut fließen und dispergieren. Diese Methode befindet sich jedoch noch in der Laborforschungsphase.
Direktverbrennungsmethode
Bei der Direktverbrennung wird natürliches Mineral Pulver für die Flammenfusion.
Dies schränkt sowohl die Reinheit als auch die Partikelgrößenverteilung ein.
Hochtemperatur-Schmelzspritzverfahren
Bei diesem Verfahren wird hochreiner Quarz bei einer Temperatur von 2100–2500 °C zu einer Flüssigkeit geschmolzen. Anschließend werden Prozesse wie Sprühen und Abkühlen durchlaufen, um schließlich kugelförmiges Siliziumpulver zu erhalten. Die Oberfläche des Produkts ist glatt und die Sphäroidisierungsrate und Amorphisierungsrate können 100% erreichen.
Chemische Methode
Gasphasenmethode
Die Gasphasenmethode beginnt mit der Destillation von Siliziumhalogeniden. Diese werden anschließend bei hohen Temperaturen verdampft. Wasserstoff und Sauerstoff werden in festgelegten Mengenverhältnissen zugegeben. Unter Druck und Hitze findet eine Gasphasenhydrolyse statt. Die Produkte werden mit einem Zyklonabscheider gesammelt. Dadurch entstehen hochreine Nanosilica-Partikel. Der Reaktionsprozess ist gut kontrolliert. Die Kosten dieser Methode sind jedoch hoch. Organische Nebenprodukte sind zudem schwer zu handhaben.
Niederschlagsmethode
Bei der Fällungsmethode werden Wasserglas und Säure als Rohstoffe verwendet. Ein geeignetes Tensid wird ebenfalls zugegeben. Die Temperaturkontrolle ist während der Herstellung entscheidend. Bei einem pH-Wert über 8 wird ein Stabilisator zugegeben. Nach Waschen, Trocknen und Kalzinieren bilden sich Kugeln. Diese Methode ergibt gleichmäßiges, kugelförmiges Siliciumdioxidpulver. Das Verfahren ist kostengünstig und einfach zu kontrollieren. Es eignet sich für die industrielle Produktion. Das Produkt neigt jedoch leicht zur Agglomeration.
Hydrothermale Synthese
Die Hydrothermalsynthese wird häufig zur Herstellung von Nanopartikeln in der Flüssigphase verwendet.
Es findet bei hohen Temperaturen von 150–350 °C und hohem Druck statt. Anorganische und organische Verbindungen reagieren mit Wasser. Starke Konvektion treibt Ionen und Moleküle in Wachstumszonen. In diesen Zonen werden Impfkristalle platziert. Es bilden sich übersättigte Lösungen und Kristalle. Anorganische Stoffe werden gefiltert, gewaschen und getrocknet. Dadurch entstehen ultrafeine, hochreine Partikel. Die bei anderen Flüssigverfahren erforderliche Oxidumwandlung wird vermieden. Dies reduziert die Gefahr harter Agglomeration.
Sol-Gel-Verfahren
Das Sol-Gel-Verfahren beginnt mit der Vermischung von Rohstoffen mit einer flüssigen Phase. Unter bestimmten Bedingungen findet eine Hydrolyse statt. Durch chemische Kondensation entsteht ein Kieselsol. Mit der Zeit bildet sich ein dreidimensionales Kieselgelnetzwerk. Das Gel wird anschließend gefiltert und gewaschen. Anschließend wird es getrocknet und gesintert. Dadurch entstehen Nanosilica- oder Nanoquarzpartikel.
Mikroemulsionsmethode
Das Mikroemulsionsverfahren erzeugt mithilfe von Tensiden eine gleichmäßige Emulsion. Dabei vermischen sich zwei ursprünglich nicht mischbare Phasen. Keimbildung und Wachstum erfolgen in begrenzten Grenzflächen. Silizium als Quelle steuert die Partikelbildung. Nach der Wärmebehandlung bildet sich kugelförmiges Siliciumdioxid oder Quarz. Der begrenzte Raum führt zu kleiner Partikelgröße. Agglomeration ist ebenfalls weniger wahrscheinlich.
Abschluss
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sphärisches Siliciumdioxidpulver ein hochraffiniertes Material mit gleichmäßiger Partikelgröße und hervorragenden Dispersionseigenschaften ist. Seine sphärische Struktur verbessert die Fließfähigkeit und Stabilität und macht es ideal für verschiedene industrielle Anwendungen, darunter Elektronik, Beschichtungen und Pharmazeutika. Dank seiner überlegenen Leistung ist sphärisches Siliciumdioxid nach wie vor ein unverzichtbarer Bestandteil zahlreicher Hightech-Industrien.
Episches Pulver
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