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气相二氧化硅的亲水VS疏水

气相二氧化硅有两个大类∶非处理型和处理型,前者亲水,后者疏水。气相法生成的气相二氧化硅,直接聚积、纯化、收集、压缩、包装,未经过其他化学试剂处理,其表面保留有羟基,因而具有亲水性。当气相二氧化硅经过化学试剂处理,表面羟基被相应基团所取代(一般是疏水基团),因而具有疏水性。该类产品又分为完全处理型和不完全处理型两个亚类。疏水性二氧化硅不能被水所润湿,不能在水中分散,密度大于水的密度,但它们可以浮于水面之上。

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不管是亲水的还是疏水气硅作用原理大体上都是靠气硅表面的羟基和树脂、单体以及气硅之间形成氢键,构成三维网状结构,达到相关的作用。

疏水性气硅除了气硅表面羟基外,还可以依靠气硅表面经过改性的烷基之间缠绕构成三维网状结构。所以,亲水性气硅只能用于极性较低的体系内(高极性下无法形成氢键),而疏水性气硅主要用于极性较高的体系内(可以依靠改性的烷基缠绕起作用)。在胶粘剂和复材行业需要产品应用要求选择粒径(一般来说,气硅粒径越小,效果越好,但是分散难度也随之增大)、表面改性种类(二甲基二氯硅烷,六甲基二硅氮烷等)。

在材料应用领域领域,气硅主要分为液态体系、干燥体系、固态体系,不同的体系下,其应用机理有点区别,下文来分别了解一下

·液态体系:气相法二氧化硅表面有大量羟基,可使聚集体之间形成氢键。当其充分分散于液态体系中时,便形成二氧化硅的网状结构,这种网络能增加液体的粘度,并产生触变现象,主要起的作用是增稠、触变、防沉、抗流挂等。此种特性可以广泛应用于机械喷涂液相物料中,得到更好、更厚的喷涂效果。

为得到体系中良好的流变效果,二氧化硅粒子在液相体系中的适度分散是一个决定性的因素,过度分散会造成二氧化硅粒子之间的网状结构遭到彻底破坏,即使长时间停止施加剪切力,其网状结构也很难恢复。

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高端护肤品的“秘方”:气相二氧化硅

干燥体系:这类体系是指粉末类、颗粒类的物质,在这些材料体系中加入少量气相二氧化硅,可以起到促进自由流动,防结块和防阻塞等作用。二氧化硅聚集体的微观结构使之很容易在干燥体系的大颗粒之间移动,并且在多数情况下,它可在粉末状物质的颗粒表面形成一层包膜,使得颗粒像可滑移的滚珠轴承一样,使大颗粒很容易滑动,这种特性有助于物料通过像阀门、喷头等带有小孔的设备;同时应用二氧化硅可以从根本上解决产品因吸潮受压形成的结快,具有很强的吸附作用,是一种优良的流动促进剂。

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加了气相二氧化硅的粉体抗结块能力强(左)

固态体系:气相法二氧化硅对于交联的聚合物系统是一种很有效的补强剂。这是由于气相二氧化硅能够增强固态体系的内聚,以及聚集体的微小粒径和开放的支链性质使得聚合物(添加剂)有较大的接触面积。气相法二氧化硅粒子依靠其表面的硅醇基形成的氢键作用,促使二氧化硅粒子之间或二氧化硅粒子与甲基聚硅氧烷之间的交联,从而极大地提高硅橡胶等的机械强度。

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二氧化硅在有机硅化合物中参与交联的示意图

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液体硅胶的优秀补强剂

接下来,我们继续总结一下辅料界当之无愧的大哥大“气相二氧化硅”都有些什么神奇的技能:

功能

应用简述

增稠和触变

气相法二氧化硅在液态体系中的最重要和最广泛的用途是控制和提高粘度及触变性。

悬浮及乳化

气相法二氧化硅的悬浮作用是由于它分散于溶液中时会形成网络结构而产生的,这种网络结构使体系中的颗粒不易聚结和发生相的分离。同时体系的粘度上升也有利于阻止体系中各组分的运动。一个很典型的应用案例就是水包油乳液。

抗结块、促流动

气相法二氧化硅所具有的极小的粒子和巨大的比表面积,使得它能在大多数粉末物质的较大颗粒之间起间隔剂的作用,与此相关的是起干滑作用,促进自由流动和抗结块作用。除了前文提到作为固态粒子的促流动剂外,气相法二氧化硅可以作为许多

液体的干载体,一起加入自由流动的粉末中。

增强、补强

气相法二氧化硅所形成的网络结构能够增强固态体系的内聚力。影响其补强效果的因素主要有气硅比表面积、添加量、疏水程度、pH值等。



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