Исследование свойств микропорошков SiO2, полученных золь-гель методом

Исследование свойств микропорошков SiO2, полученных золь-гель методом.

Микропорошки представляют собой мелкодисперсные частицы диоксида кремния, полученные с помощью золь-гель метода [1]. Частицы имеют различную форму, от сферической до хлопьевидной, размер частиц колеблется от 1-2 до 100 мкм.

Из-за особенностей метода частицы получаются двух основных фракций с размерами 20-50 мкм и 30-100 мкм. Эти частицы обладают несколько отличающимися свойствами.

Фракция с большим размером частиц (в дальнейшем фракция А) содержит частицы сферической или близкой к сферической формы. Насыпная плотность частиц 240 кг/м³, удельная поверхность, измеренная по методу БЭТ,  300-350 м²/г. Размер пор частиц, определенный с помощью сканирующего зондового микроскопа, 260-670 нм.

Фракция с размерами 20-50 мкм (в дальнейшем фракция Б) содержит частицы как сферической, так и чешуевидной формы, и насыпная плотность этой фракции меньше, 150 кг/м³, а удельная поверхность находится в пределах 200-250 м²/г. Размер пор частиц этой фракции 120-170 нм.

Адсорбирующая способность микропорошков определялась весовым методом. Для того, чтобы оценить возможности практического использования материала, определялось, сколько материал может адсорбировать дистиллированной воды, водяного пара. Получилось, что 1 кг микрошариков фракции А может адсорбировать 1,86 литров воды. Статическая активность по парам воды при 20 ^ОС и относительной влажности 100% у этой фракции равна 12,7%.

Фракция Б имеет более высокую адсорбирующую способность. 1 кг микрошариков  этой фракции способен адсорбировать 4,4 литра дистиллированной воды. При аналогичных условиях, статическая активность по парам воды равна 16%.

Для фракции Б также была проверена возможность использования её как адсорбента нефтепродуктов. 1 кг материала адсорбировал 3,2 кг керосина осветительного.

Приведенные данные показывают, что микрошарики имеют меньшую удельную поверхность, чем многие распространенные адсорбенты. В частности, у силикагелей удельная поверхность достигает значений 700-1000 м²/г (по [2]). В то же время, размер пор получился очень большим, гораздо больше, чем у силикагелей марок КСК (150 Å по [1], т.е. 15 нм против 120 нм) и сравним с размерами пор крупнопористых активированных углей.

Исходя из этих данных, видно, что микрошарики могут быть применены там, где требуется именно такое сочетание свойств: относительно небольшой удельной поверхности, большого размера пор, сравнительно малого размера частиц, сферической формы частиц.

Также возможно применение микрошариков там, где определяющими свойствами будут являться не адсорбирующая способность материала, а размер и форма его частиц. Такие свойства требуются при использовании микрошариков в качестве наполнителей красок, шпаклевок, для создания покрытий с рельефной структурой, светорассеивающих покрытий, а также использование в качестве наполнителей для косметической и медицинской промышленности в кремах и пастах.

Литература:

1.  Шабанова Н.А., Саркисов П.Д. Основы золь-гель технологии нанодисперсного кремнезёма. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2004.

2.  Неймарк И.Е, Шейнфайн Р.Ю. Силикагель, его получение, свойства и применение. – Киев, Наукова Думка, 1972.