나노실리카의 제조 및 응용

나노 실리카는 일반적으로 “초미세 화이트 카본 블랙”으로 알려진 무기 화학 물질입니다. 무독성, 무취, 무공해의 무기비금속 소재이자 첨단 초미세 무기신소재입니다. 크기는 1~100nm 사이이며 3차원 그물코 구조를 가지고 있어 덩어리가 생기기 쉽고 보관 안정성이 떨어진다.

나노실리카의 제조

현재 나노실리카 연구는 주로 규산나트륨과 오르토규산에틸을 원료로 하고 있으며, 공업용 원료는 주로 저가의 규산나트륨을 사용하고 있다.

• 물리적 방법

주로 기계적 분쇄입니다. 입자가 큰 실리카는 초미세 분쇄기에서 발생하는 충격, 전단, 마찰 및 기타 힘의 결합 작용을 통해 초미세 분쇄됩니다. 그런 다음 고효율 그룹화 장치를 사용하여 다양한 입자 크기의 입자를 분리하여 나노 실리카 분말의 입자 크기 분포의 균일성과 특이성을 실현합니다.

물리적 생산 공정이 간단하고 생산량이 많으며 생산 공정을 제어하기 쉽습니다. 그러나, 원료에 대한 요구사항이 더 높고, 입자크기가 작아질수록 표면에너지의 증가로 인해 입자가 뭉쳐져 분말입자의 입자크기를 더 이상 감소시키기 어렵다.

• 화학적 방법

1.화학 기상 반응

이 방법은 유기 규소 화합물(예: 유기할로실란, 실란 등), 수소 및 산소 또는 공기를 사용하여 혼합 및 연소합니다. 유기 규소 화합물은 고온에서 연소된 후 반응에 의해 생성된 물에서 고온 가수분해를 거쳐 나노실리카를 제조합니다.

화학 기상 반응 방법은 입자 크기가 균일하고 입자 크기가 작고 구형이며 제품 순도가 높으며 표면 수산기가 적습니다. 이 방법이 화학 반응을 일으키려면 가열, 방사선 또는 플라즈마를 사용하여 반응물을 분자로 활성화해야 합니다. 따라서 이 방법에 사용되는 장비는 높은 요구 사항이 필요하고 사용되는 원자재가 고가이며 제품 가격이 상대적으로 높습니다.

2.  강수량

침전법은 반응액을 다른 보조제와 혼합한 후 산성화제를 첨가하여 침전시킨 후 침전물을 건조, 소성하여 나노실리카를 얻는 방법이다.

침전법은 공정이 간단하고 원료의 범위가 광범위하여 널리 연구되고 적용되어 왔지만 제품 특성의 제어가 어렵다는 문제는 해결되지 않고 있다.

3.  졸겔법

이 방법은 일반적으로 규산염 또는 규산염을 전구체로 사용하여 용매에 용해시켜 균일한 용액을 형성한 다음 pH 값을 조정하여 전구체를 가수분해 및 중합하여 졸을 형성한다.
졸-겔 공정은 제어하기 쉽고 광범위하게 연구되었으며 결과 제품은 더 큰 비표면적을 갖습니다. 그러나 세탁의 어려움, 높은 원료 요구 사항 및 너무 긴 건조 시간으로 인해 사용이 제한됩니다.

4.  마이크로에멀젼법

전구체로부터 제조된 마이크로 에멀젼에 산미료 또는 촉매를 적가함으로써 제조 반응이 마이크로 에멀젼 버블 내에서 일어나고, 마이크로 에멀젼은 고체상의 핵형성, 성장, 응고 및 응집을 작은 구형으로 제한하는 데 사용된다. 액적 미세 기포에서 나노 구형 입자가 형성되고 입자 사이의 추가 응집이 방지되고 제어 가능한 본체 크기 생성을 실현하기 쉽습니다.

나노 규모의 자기 조립 능력으로 인해 입자 크기 및 형태의 제어 가능한 준비를 쉽게 실현할 수 있어 많은 연구자의 관심을 끌었으며 최근 몇 년 동안 연구 핫스팟이 되었습니다. 가격이 비싸고 유기 성분을 제거하기 어렵고 환경 오염이 쉽기 때문에 산업계에서 널리 사용되지 않았습니다.

나노-SiO₂의 표면 개질

나노 실리카의 표면에는 활성 실리콘 라이트 베이스가 많이 있으며 크기가 작고 비표면적이 커서 덩어리지기 쉽습니다. 유기물에 직접 충전하여 침투 및 분산이 어렵고, 상용성이 좋지 않아 역할을 하기 어려워 산업적 활용에 한계가 있다.

• 물리적 방법

표면 코팅법은 표면이 개질되어 나노-SiO₂ 와 화학반응이 없고 코팅과 입자가 분자간 힘에 의해 연결되는 개질법이다.

열처리 개질은 가열, 보온 및 냉각을 위해 특정 매체의 뒷면에 나노 SiO₂ 를 배치하고 나노SiO₂ 의 표면 또는 내부 구조를 변경하여 성능을 제어하는 ​​포괄적인 공정입니다.

• 화학적 방법

지방 알코올은 SiO₂ 표면의 수산기와 반응하여 물 분자를 제거합니다. SiO₂ 표면의 수산기는 알킬기로 대체되고 알코올은 개질제로 사용됩니다.

나노 SiO₂ 의 응용

• 코팅

Nano-silica는 3차원 망상구조를 가지고 있고 비표면적이 크며 활성이 크며 코팅이 건조되면 망상구조를 형성할 수 있으며 안료의 현탁액을 개선하여 코팅의 색상을 그대로 유지할 수 있습니다. 오랫동안 퇴색. 건축물 내·외벽 도료에 자가세정성 및 접착력이 우수합니다.

• 접착제/실란트 분야

접착제 및 실런트 분야에서 나노실리카는 많은 양과 광범위한 응용 분야를 가진 중요한 제품입니다. 현재 국내 고급 실란트 및 접착제는 주로 수입에 의존하고 있습니다.

• 고무

고무 제품의 강도, 인성 및 수명을 향상시킬 수 있습니다. 또한 투명한 고무 밑창을 만드는 데 사용할 수도 있으며 이러한 유형의 제품은 수입에 의존했습니다.

• 플라스틱

플라스틱의 인성, 강도, 내마모성, 내노화성을 향상시키고 플라스틱의 내노화성을 향상시킵니다.

• 섬유 분야

나노 실리카와 나노 이산화 티타늄의 적절한 비율의 복합 분말은 자외선 차단 섬유의 중요한 첨가제이며 보온 효과를 높이고 의류의 무게를 줄일 수 있습니다.

• 항균제 분야/촉매 분야

나노실리카는 생리학적으로 불활성이며 흡수성이 높습니다. 항균 이온을 흡수하여 항균 목적을 달성할 수 있습니다. 냉장고 쉘 및 컴퓨터 키보드 제조에 사용할 수 있습니다.

• 농업 및 식품

야채를 더 빨리 익게 할 수 있습니다.

기사 출처: 차이나 파우더 네트워크