Polvere di silice sferica è un materiale di biossido di silicio sferico. Ha eccellenti proprietà e importanti applicazioni. Le particelle sono sfere regolari. Rispetto alla silice irregolare, polvere di silice sferica prestazioni migliori. Di solito ha un'elevata purezza e una stretta dimensione delle particelle Distribuzione uniforme. Presenta inoltre un buon punto di bianco. La sua fluidità è eccellente e la dispersione è buona. Queste proprietà ne favoriscono la disperdibilità uniforme in vari materiali, promuovendone efficacemente le prestazioni funzionali.
I metodi di preparazione della silice sferica possono essere grossolanamente suddivisi in due categorie: metodo fisico e chimico metodo. Dipende se si verificano cambiamenti chimici durante la preparazione.
Metodo fisico
Molatura a sfere
Utilizza apparecchiature di macinazione e classificazione per produrre polvere ultrafine.
In base allo stato del materiale, include metodi a secco e a umido. La macinazione a umido utilizza l'acqua come mezzo di trasporto. Le particelle vengono macinate da un mulino ad agitazione. Questo produce prodotti ultrafini con una buona dispersione. Anche la granulometria è relativamente uniforme.
Metodo a spruzzo
Questo metodo consiste nell'essiccare rapidamente la materia prima liquida attraverso un essiccatore a spruzzo per ottenere il campione. Nello specifico, la materia prima liquida passerà prima attraverso l'atomizzatore per formare goccioline estremamente fini, che poi entreranno in contatto con aria calda; l'umidità al suo interno inizierà a migrare verso l'esterno e le particelle di materia prima si agglomerarono, ottenendo così il prodotto desiderato dopo l'essiccazione.
Metodo di sferonizzazione a fiamma
In ambienti ad alta temperatura (tra 1600 e 2000 °C), i bordi e gli angoli della superficie della polvere si fondono gradualmente dopo il riscaldamento. Successivamente, si formano gradualmente delle sfere sotto l'azione della tensione superficiale. Utilizzando polvere di quarzo comune come materia prima, è possibile preparare polvere di silicio sferica con il metodo della fiamma ossigeno-acetilene. Ciò garantisce una superficie liscia del prodotto e un tasso di sferonizzazione pari a 95%.
Metodo di fusione a fiamma
In primo luogo, la micropolvere di silicio angolare viene utilizzata come materia prima e su di essa vengono eseguite operazioni di pretrattamento come frantumazione, setacciatura e purificazione. In altre parole, la micropolvere di silicio angolare viene prima frantumata da un frantoio a getto. Dopo un pretrattamento a più stadi, il materiale con una granulometria adeguata viene setacciato. Quindi, acetilene, gas naturale e altri gas vengono utilizzati come fonte di calore per la polvere fusa. La fiamma generata dalla combustione di tali gas è pulita e priva di inquinanti. Successivamente, la micropolvere di silicio angolare con una granulometria adeguata viene fusa istantaneamente ad alta temperatura mediante il metodo di fusione a fiamma ad alta temperatura. Successivamente, viene rapidamente raffreddata per formare una sferoidizzazione e, infine, si può ottenere una micropolvere di silicio sferica con elevata purezza e granulometria uniforme.
Metodo al plasma
Utilizza le alte temperature del plasma ad arco. La polvere di silice o di quarzo si fonde in goccioline. La tensione superficiale aiuta le goccioline a formare sfere. Dopo il raffreddamento, si formano particelle sferiche di silice.
Calcinazione ad alta temperatura
La calcinazione ad alta temperatura inizia con polvere di quarzo naturale. La polvere viene invecchiata in condizioni alcaline. Viene quindi filtrata per rimuovere le impurità. Il materiale filtrato viene disidratato ed essiccato. Viene aggiunto un legante per formare campioni di blocchi. I blocchi vengono calcinati in un forno ad alta temperatura. Dopo il raffreddamento, il prodotto viene disperso. Successivamente, viene sottoposto a macinazione e sferonizzazione. Seguono la separazione magnetica e la classificazione dell'aria. Il prodotto finale è silice sferica ad alta purezza. Presenta un'elevata velocità di sferonizzazione e un buon grado di bianco. La polvere inoltre scorre e si disperde bene. Tuttavia, questo metodo è ancora in fase di ricerca in laboratorio.
Metodo di combustione diretta
Il metodo di combustione diretta utilizza l'energia naturale minerale polvere per fusione a fiamma.
Ciò limita sia la purezza sia la distribuzione granulometrica delle particelle.
Metodo di spruzzatura a fusione ad alta temperatura
Questo metodo consiste nel fondere quarzo ad alta purezza in un liquido ad alta temperatura, tra 2100 e 2500 °C, e successivamente sottoporlo a processi come la spruzzatura e il raffreddamento per ottenere infine una polvere di silicio sferica. La superficie del prodotto è liscia e il tasso di sferoidizzazione e amorfo può raggiungere 1001 TP3T.
Metodo chimico
Metodo in fase gassosa
Il metodo in fase gassosa inizia con la distillazione degli alogenuri di silicio. Questi vengono poi vaporizzati ad alte temperature. Idrogeno e ossigeno vengono aggiunti in proporzioni prestabilite. Sotto pressione e calore, si verifica l'idrolisi in fase gassosa. I prodotti vengono raccolti utilizzando un separatore a ciclone. Questo produce particelle di nanosilice ad elevata purezza. Il processo di reazione è ben controllato. Tuttavia, il costo di questo metodo è elevato. Anche i sottoprodotti organici sono difficili da gestire.
Metodo di precipitazione
Il metodo di precipitazione utilizza silice colloidale e agenti acidi come materie prime. Viene inoltre aggiunto un tensioattivo idoneo. Il controllo della temperatura è fondamentale durante la preparazione. Quando il pH supera 8, viene aggiunto uno stabilizzante. Dopo il lavaggio, l'essiccazione e la calcinazione, si formano delle sfere. Questo metodo produce una polvere di silice sferica uniforme. È economico e il processo è semplice e controllabile. È adatto alla produzione industriale. Tuttavia, il prodotto tende ad agglomerarsi facilmente.
Sintesi idrotermale
La sintesi idrotermale è ampiamente utilizzata per la preparazione di nanoparticelle in fase liquida.
Avviene ad alte temperature, comprese tra 150 e 350 °C, e ad alta pressione. I composti inorganici e organici reagiscono con l'acqua. Una forte convezione spinge ioni e molecole verso le zone di crescita. I cristalli germinali vengono depositati in queste zone. Si formano soluzioni e cristalli sovrassaturi. I composti inorganici vengono filtrati, lavati ed essiccati. Questo processo forma particelle ultrafini e ad alta purezza. Si evita la conversione degli ossidi, necessaria in altri metodi liquidi, riducendo il rischio di agglomerazione solida.
Metodo sol-gel
Il metodo sol-gel inizia miscelando le materie prime con una fase liquida. In determinate condizioni, avviene l'idrolisi. La condensazione chimica forma un sol di silice. Col tempo, si forma una rete tridimensionale di gel di silice. Il gel viene quindi filtrato e lavato. Successivamente, viene essiccato e sinterizzato. Questo processo produce particelle di nanosilice o nanoquarzo.
Metodo della microemulsione
Il metodo della microemulsione forma un'emulsione uniforme utilizzando tensioattivi. Miscela due fasi originariamente immiscibili. La nucleazione e la crescita avvengono in spazi interfacciali ristretti. La sorgente di silicio guida la formazione delle particelle. Dopo il trattamento termico, si forma silice sferica o quarzo. Lo spazio limitato porta a particelle di piccole dimensioni. Anche l'agglomerazione è meno probabile.
Conclusione
In conclusione, la polvere di silice sferica è un materiale altamente raffinato con una granulometria uniforme ed eccellenti proprietà di dispersione. La sua struttura sferica ne migliora la fluidità e la stabilità, rendendolo ideale per diverse applicazioni industriali, tra cui elettronica, rivestimenti e prodotti farmaceutici. Grazie alle sue prestazioni superiori, la silice sferica continua a essere un componente essenziale in numerosi settori high-tech.
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