Pó de sílica esférica é um material esférico de dióxido de silício. Possui excelentes propriedades e aplicações importantes. As partículas são esferas regulares. Comparado à sílica irregular, pó de sílica esférico tem melhor desempenho. Geralmente tem alta pureza e estreita tamanho da partícula distribuição. Também apresenta boa brancura. Sua fluidez é excelente e sua dispersão é boa. Essas propriedades ajudam a dispersá-lo uniformemente em diversos materiais. Isso promove seu desempenho funcional de forma eficaz.
Os métodos de preparação da sílica esférica podem ser divididos em duas categorias: método físico e químico método. Isso depende se ocorrem alterações químicas durante a preparação.
Método físico
Moagem de bolas
Utiliza equipamentos de moagem e classificação para produzir pó ultrafino.
Com base no estado do material, inclui métodos secos e úmidos. A moagem úmida utiliza água como meio de transporte. As partículas são moídas por um moinho agitado. Isso produz produtos ultrafinos com boa dispersão. O tamanho das partículas também é relativamente uniforme.
Método de pulverização
Este método consiste em secar rapidamente a matéria-prima líquida por meio de um secador por pulverização para obter a amostra. Especificamente, a matéria-prima líquida passa primeiro pelo atomizador para formar gotículas extremamente finas. Em seguida, as gotículas entram em contato com o ar quente. A umidade interna começa a migrar para o exterior e as partículas da matéria-prima se aglomeram, permitindo a obtenção do produto desejado após a secagem.
Método de esferonização de chama
Em ambientes de alta temperatura (temperatura entre 1600-2000°C), as bordas e cantos da superfície do pó derreterão gradualmente após o aquecimento. Em seguida, esferas se formarão gradualmente sob a ação da tensão superficial. Utilizando pó de quartzo comum como matéria-prima, o pó de silício esférico pode ser preparado pelo método de chama de oxigênio-acetileno. Isso garante uma superfície lisa e uma taxa de esferonização de até 95%.
Método de fusão por chama
Primeiramente, utiliza-se micropó de silício angular como matéria-prima, e são realizadas operações de pré-tratamento, como britagem, peneiramento e purificação. Ou seja, o micropó de silício angular é primeiramente britado por um britador a jato. Após o pré-tratamento em várias etapas, o material com um tamanho de partícula adequado é peneirado. Em seguida, acetileno, gás natural e outros gases são utilizados como fonte de calor para o pó fundido. A chama gerada pela combustão desses gases é limpa e livre de poluição. Em seguida, o micropó de silício angular com um tamanho de partícula adequado é fundido instantaneamente em alta temperatura pelo método de fusão por chama de alta temperatura. Em seguida, é resfriado rapidamente para formar uma esferoidização e, finalmente, pode-se obter um micropó de silício esférico com alta pureza e tamanho de partícula uniforme.
Método de plasma
Utiliza altas temperaturas de plasma de arco. O pó de sílica ou quartzo se funde em gotículas. A tensão superficial ajuda as gotículas a formarem esferas. Após o resfriamento, formam-se partículas esféricas de sílica.
Calcinação de alta temperatura
A calcinação em alta temperatura começa com pó de quartzo natural. O pó é envelhecido em condições alcalinas. Em seguida, é filtrado para remover impurezas. O material filtrado é desidratado e seco. Um ligante é adicionado para formar amostras em bloco. Os blocos são calcinados em um forno de alta temperatura. Após o resfriamento, o produto é disperso. Em seguida, passa por moagem e esferonização. Separação magnética e classificação por ar seguem. O produto final é sílica esférica de alta pureza. Ela apresenta alta taxa de esferonização e boa brancura. O pó também flui e se dispersa bem. No entanto, esse método ainda está em fase de pesquisa em laboratório.
Método de combustão direta
O método de combustão direta utiliza combustíveis naturais mineral pó para fusão por chama.
Isso limita tanto a pureza quanto a distribuição do tamanho das partículas.
Método de pulverização de fusão de alta temperatura
Este método consiste em fundir quartzo de alta pureza em líquido a uma temperatura elevada de 2100-2500°C e, em seguida, passar por processos como pulverização e resfriamento para finalmente obter pó de silício esférico. A superfície do produto é lisa e a taxa de esferoidização e a taxa de amorfos podem atingir 100%.
Método químico
Método da fase gasosa
O método da fase gasosa começa com a destilação de haletos de silício. Eles são então vaporizados em altas temperaturas. Hidrogênio e oxigênio são adicionados em proporções predefinidas. Sob pressão e calor, ocorre a hidrólise em fase gasosa. Os produtos são coletados usando um separador ciclônico. Isso produz partículas de nanossílica de alta pureza. O processo de reação é bem controlado. No entanto, o custo desse método é alto. Subprodutos orgânicos também são difíceis de manusear.
Método de precipitação
O método de precipitação utiliza vidro solúvel e agentes ácidos como matérias-primas. Um surfactante adequado também é adicionado. O controle da temperatura é crucial durante o preparo. Quando o pH excede 8, um estabilizante é adicionado. Após lavagem, secagem e calcinação, formam-se esferas. Este método produz pó de sílica esférico uniforme. Possui baixo custo e um processo simples e controlável. É adequado para produção industrial. No entanto, o produto tende a se aglomerar facilmente.
Síntese hidrotermal
A síntese hidrotérmica é amplamente utilizada para preparação de nanopartículas em fase líquida.
Ocorre em altas temperaturas de 150–350°C e alta pressão. Compostos inorgânicos e orgânicos reagem com a água. A forte convecção impulsiona íons e moléculas para zonas de crescimento. Cristais-semente são colocados nessas zonas. Soluções e cristais supersaturados são formados. Os inorgânicos são filtrados, lavados e secos. Isso forma partículas ultrafinas e de alta pureza. Evita a conversão de óxido necessária em outros métodos líquidos. Isso reduz a chance de aglomeração forte.
Método sol-gel
O método sol-gel começa pela mistura de matérias-primas com uma fase líquida. Sob certas condições, ocorre a hidrólise. A condensação química forma um sol de sílica. Com o tempo, forma-se uma rede tridimensional de sílica gel. O gel é então filtrado e lavado. Em seguida, é seco e sinterizado. Isso produz partículas de nanossílica ou nanoquartzo.
Método de microemulsão
O método de microemulsão forma uma emulsão uniforme utilizando surfactantes. Ele combina duas fases originalmente imiscíveis. A nucleação e o crescimento ocorrem em espaços interfaciais confinados. A fonte de silício guia a formação de partículas. Após o tratamento térmico, formam-se sílica esférica ou quartzo. O espaço limitado resulta em partículas de tamanho reduzido. A aglomeração também é menos provável de ocorrer.
Conclusão
Em suma, o pó de sílica esférica é um material altamente refinado com tamanho de partícula uniforme e excelentes propriedades de dispersão. Sua estrutura esférica melhora a fluidez e a estabilidade, tornando-o ideal para diversas aplicações industriais, incluindo eletrônica, revestimentos e farmacêutica. Com seu desempenho superior, a sílica esférica continua sendo um componente essencial em diversas indústrias de alta tecnologia.
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