Sílice amorfa
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Sílice amorfa sintética
La sílice amorfa o no cristalina es dióxido de silicio (SiO2) que no tiene una estructura cristalina. La sílice amorfa puede ser de origen natural o sintético y tiene una amplia gama de aplicaciones. La sílice pirógena (también conocida como sílice pirogénica o dióxido de silicio) es una de las sustancias más ligeras conocidas. Es muy ligera, esponjosa y con densidad aparente de 38 kg/m3.
Invención de la sílice amorfa sintética
La invención de la sílice amorfa sintética (SAS), a fines de la década de 1940, también marcó el nacimiento del desarrollo de nuevos compuestos de caucho con muchas más opciones y de la creación de nuevos tipos mejorados de caucho. El progreso de la sílice desde un simple relleno utilizado para producir compuestos de caucho coloreados hasta un importante aditivo de rendimiento físico para mejorar sustancialmente los compuestos de caucho, especialmente en aplicaciones de neumáticos, tomó técnicamente unos 20 años. Pero no tardó mucho en aprender que los compuestos que contienen sílice logran una resistencia a la tracción y al desgarro significativamente mejores. Por lo tanto, la sílice se convirtió en un importante ingrediente de refuerzo físico en todo tipo de productos de caucho en las décadas de 1950 y 1960. Los fabricantes de sílice comenzaron a desarrollar y ofrecer sílices específicas para diferentes requisitos de caucho. Después del primer éxito con mercaptopropiltrimetoxisilano disponible comercialmente a finales de la década de 1960, el silano polisulfídico se introdujo en 1972 y estableció el punto de referencia para compuestos que contienen sílice significativamente mejorados. Los silanos convirtieron la sílice en un reactivo químico activo en el compuesto de caucho. Se comenzó a trabajar con productos químicos silíceos para sostituir el negro de humo. Además de su aplicación clásica como pigmento negro, los negros de humo se utilizan cada vez más como cargas activas en la industria del caucho, en particular en la fabricación de neumáticos para automóviles. Debido a que el material de partida para el negro de carbón en ese momento, el gas natural, no estaba disponible en cantidades suficientes en Alemania, se buscó un sustituto que pudiera prepararse a partir de materiales de partida autóctonos. Nació el concepto de "negro de humo blanco" y se inició la investigación sobre la fabricación de cargas silíceas. La idea de aplicar el método de fabricación del negro de humo a compuestos de silicio volátiles (sílice pirogénica) también tiene su origen en esa época. La sílice amorfa sintética (SAS), EINECS No. 231-545-4, es una forma de dióxido de silicio (SiO2) que se fabrica intencionalmente. Sílice amorfa sintética se ha producido y comercializado durante décadas sin cambios significativos en los polvos o las dispersiones de estos polvos se utilizan en una multitud de aplicaciones industriales. Además, está aprobado para su uso en alimentos, cosméticos y farmacéuticos.Las sílices pirogénica y precipitada
Las sílices finas se pueden producir mediante una reacción pirogénica o por precipitación. Los silicatos se fabrican mediante un proceso de precipitación. Es una tarea interesante precipitar sílices y silicatos de medios acuosos. Los métodos son tan variables que se pueden conseguir varios productos personalizados para las aplicaciones respectivas. Los fabricantes y usuarios de sílices y silicatos finos requieren valores característicos analíticos para comparar productos. Debido a las grandes diferencias en la composición química de las sílices, silicatos y otras sustancias naturales como la creta o los minerales silíceos, la caracterización suele comenzar con el análisis químico, que aporta información importante sobre la composición del producto, los principales constituyentes y, de especial importancia , los constituyentes secundarios. Un componente importante de las sílices y silicatos precipitados es el agua, que se presenta en diversas cantidades, ya sea químicamente adsorbida o unida. La superficie específica, el tamaño medio de partícula, la distribución del tamaño de partícula, el pH y la absorción de ciertos aceites juegan un papel importante en los productos finales. Estos métodos de análisis algo "clásicos" y una serie de métodos nuevos para caracterizar sílices y silicatos se tratarán con mayor detalle. La versatilidad de las sílices y los silicatos finos se puede atribuir a una variedad de propiedades fundamentales. En términos químicos, son en gran parte inactivos y exhiben una alta termoestabilidad; influyen en la viscosidad de los líquidos y actúan como agentes antisedimentación; son capaces de producir efectos mate y de evitar la adherencia entre láminas y el apelmazamiento de los polvos. Debido a su alto poder de absorción, también sirven como portadores de piensos y pesticidas. La modificación orgánica dirigida de la superficie de la sílice convierte las sílices hidrófilas o hidrófilas en productos hidrófobos o que repelen el agua. Las propiedades hidrófobas han demostrado ser muy útiles para ciertas aplicaciones, por ejemplo, en caucho de silicona o para líquidos desespumantes. La aplicación más antigua de sílices y silicatos "blancos", su uso en suelas de zapatos y artículos técnicos de caucho, y el uso de sílices en neumáticos de automóviles modernos se discutirán más adelante.
El SAS se produce mediante procesos térmicos (pirogénicos / ahumados) o húmedos (precipitados, gelificados, coloidales). En la etapa inicial de formación de partículas, las partículas primarias con dimensiones por debajo de 100 nm se forman por nucleación, coagulación y coalescencia. Estas partículas primarias se unen convalentemente para formar unidades indivisibles, llamadas agregados, que no tienen fronteras físicas entre ellas. Los agregados tienen dimensiones externas típicamente por encima de 100 nm (pirógeno, precipitado, gel). Los agregados se combinan para formar aglomerados en el rango de tamaño de micras mediante fuerzas de atracción física (van der Waals) y puentes hidrogeno. El polvo SAS se comercializa en forma de aglomerados micrométricos con estructura interna en nanoescala. Este hecho es cierto para todos los productos SAS actualmente conocidos en forma de polvo, independientemente del fabricante, el proceso y el nombre de la marca. La sílice coloidal se comercializa como preparaciones acuosas de nanopartículas.
Sinónimos: sílice coloidal, sílice pirógena, HDK, sílice pirógena hidrófila, sílice pirogénica, sílice pirógena, dióxido de silicio, sílice pirogénica amorfa sintética