اروزیل (کف سیلیس)

اروزیل

1-مقدمه

ایروسول, ایروسیل, ایروزیل یا کف سیلیس (کف سیلیکا = fumed silica) که به دلیل تولید در شعله به عنوان سیلیس تب زا نیز شناخته می شود، از قطرات میکروسکوپی سیلیس یا دی اکسید سیلیکون آمورف تشکیل شده است که به ذرات ثانویه شاخه دار، زنجیره ای و سه بعدی ذوب شده و سپس به ذرات بزرگتر تجمع می یابند. پودر حاصل دارای چگالی بسیار کم و سطح تماس بالایی است. (این محصول یک ماده سنتزی کلوئیدی با خواص و اندازه ذرات مشخص است) این ترکیب دارای اثر غلیظ کنندگی بسیار قوی است. اندازه ذرات اولیه 5-50 نانومتر است. ذرات این محصول غیر متخلخل هستند و سطحی بین 50 تا 600 متر مربع در گرم دارند. چگالی آن 160-190 کیلوگرم بر متر مکعب می باشد. 

انواع مختلف دی اکسید سیلیکون (که همگی SiO 2  هستند) را می توان به دی اکسید سیلیکون کریستالی طبیعی مانند پودر کوارتز تبدیل کرد. دی اکسید سیلیکون طبیعی و بی شکل مانند خاک دیاتومه و دی اکسید سیلیکون سنتزی و آمورف مانند رسوب می باشد.
پرکننده های حاوی کوارتز با سختی و مقاومت شیمیایی خاص خود مشخص می شوند (محتوای کوارتز حداقل 95٪ طبق DIN 55926. ) دی اکسید سیلیکون طبیعی و آمورف به عنوان یک روش ارزان قیمت برای بهبود مات بودن ، خشک شدن و سنباده پذیری در رنگ ها استفاده می شود. سیلیکاهای پیروژنیک بیشتر به عنوان یک عامل تیکسوتروپیک و نه به عنوان پرکننده استفاده می شوند.

تفاوت‌  مهم بین دی ‌اکسید سیلیکون رسوب‌شده و کف دی‌اکسید سیلیکون در اندازه ذرات و خلوص وجود دارد: سیلیس رسوب‌شده در محدوده میکرومتر است، در حالی که کف سیلیس در محدوده نانومتر است. علاوه بر این، سیلیس رسوب‌شده از 93 درصد SiO 2 تشکیل شده است و بنابراین حاوی ناخالصی‌های بیشتری نسبت به کف سیلیس  (99 درصد SiO 2 ) می باشد.

2-تاریخچه

تولید کف دی اکسید سیلیکون یا کف سیلیس در دگوسا در سال 1944 با استفاده از فرآیندی پیشرفته توسط هری کلوپفر انجام شد. 

3-کاربردهای اروزیل

ایروزول یا کف سیلیس (Aerosil) یک ماده‌ی پودری بسیار سبک و دارای سطح ویژه بالا است که به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردش در صنایع مختلف کاربردهای گسترده‌ای دارد. 

1-3- صنعت لاستیک و پلاستیک

ایروزول به عنوان یک ماده تقویت‌ کننده در تولید لاستیک و پلاستیک استفاده می‌ شود. این ماده باعث افزایش استحکام، انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر سایش محصولات می‌شود. همچنین اضافه کردن ایروزول به ترکیبات لاستیکی و پلاستیکی باعث بهبود خواص جریان‌پذیری آنها می‌شود و فرایند قالب‌گیری را تسهیل می‌کند.

خرید انواع پلاستیسایزر در فروشگاه مواد شیمیایی اشیم با بالاترین کیفیت و قیمت تضمینی

2-3- صنعت رنگ و رزین

ایروزول به عنوان عامل ضد ته‌نشینی در رنگ‌ها و رزین‌ها استفاده می‌شود. این ماده باعث افزایش پایداری و همگنی ترکیبات می‌شود و از ته‌ نشینی ذرات رنگی جلوگیری می‌ کند. این ماده به عنوان تغلیظ‌ کننده در رنگ‌ ها و رزین‌ ها مورد استفاده قرار می‌ گیرد و ویسکوزیته آنها را افزایش می‌ دهد.

3-3- صنعت آرایشی و بهداشتی

این ماده به عنوان یک ماده مات‌ کننده در تولید محصولات آرایشی مانند پودرها، کرم‌ ها و لوسیون‌ ها استفاده می‌ شود. این ترکیب به محصولات، بافتی نرم و مات می‌ بخشد. علاوه بر آن ایروزول به بهبود پایداری امولسیون‌ ها در محصولات آرایشی و بهداشتی کمک می‌ کند و از جدا شدن فازهای مختلف جلوگیری می‌ کند.

4-3- صنعت داروسازی

ایروزول به عنوان یک عامل ضد چسبندگی در تولید قرص‌ ها و کپسول‌ ها استفاده می‌شود. این ماده از چسبیدن قرص‌ها به تجهیزات تولید جلوگیری می‌کند و کیفیت نهایی محصول را بهبود می‌بخشد. این ترکیب به عنوان حامل دارویی برای افزایش سطح تماس داروها و بهبود جذب آنها در بدن مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

5-3- صنعت مواد غذایی

این محصول به عنوان عامل ضد کلوخه شدن در پودرهای مواد غذایی مانند پودر قهوه، شیر خشک و پودرهای آشپزی استفاده می‌شود. این ماده از تشکیل کلوخه‌ ها و به هم چسبیدن ذرات جلوگیری می‌ کند.  ایروزول به بهبود خواص جریان‌ پذیری پودرهای غذایی کمک می‌ کند و فرایند بسته‌ بندی و استفاده از آنها را آسان‌ تر می‌ کند.

6-3- صنعت چسب و درزگیر

این ماده شیمیایی به عنوان یک ماده تقویت‌ کننده در تولید چسب‌ ها و درزگیرها استفاده می‌شود. این ماده باعث افزایش استحکام و مقاومت مکانیکی چسب‌ها می‌شود. همچنین ایروزول به افزایش ویسکوزیته چسب‌ها و درزگیرها کمک می‌کند و ویژگی‌ های جریان آنها را بهبود می‌ بخشد.

7-3- صنعت الکترونیک

ایروزول به عنوان عایق حرارتی و الکتریکی در تولید قطعات الکترونیکی استفاده می‌شود. این ماده به بهبود پایداری حرارتی و الکتریکی قطعات کمک می‌ کند.

خرید سیلیکون دفن قطعات الکترونیکی با بالاترین حفاظت فیزیکی و گرمایی از قطعات الکترونیکی در بزرگترین فروشگاه آنلاین مواد شیمیایی

4-واکنش های شیمیایی

1-4-واکنش احیا

سیلیس در واکنش احیا با کربن به سیلیسیم تبدیل می شود.

2-4-فلوئور

فلوئور با دی اکسید سیلیکون واکنش می دهد تا SiF₄ و O₂ را تشکیل دهد در حالی که سایر هالوژن ها (Cl₂، Br₂، I₂) اساساً  در این نوع واکنش غیر فعال هستند.

3-4- واکنش با اسید

اکثر اشکال دی اکسید سیلیکون (به جز استیشوویت که به میزان قابل توجهی واکنش نشان نمی دهد ) توسط اسید هیدروفلوئوریک (HF) برای تولید اسید هگزافلوئوروسیلیک مورد حمله قرار می گیرند.

HF برای حذف دی اکسید سیلیکون در صنعت نیمه هادی استفاده می شود. (در مرحله ی ساخت الگو) در شرایط عادی، سیلیکون با اکثر اسیدها واکنش نمی دهد، اما توسط اسید هیدروفلوئوریک حل می شود.

سیلیکون توسط بازهایی مانند هیدروکسید سدیم آبی برای تولید سیلیکات مورد حمله قرار می گیرد.

4-4-واکنش با باز

سیلیکون توسط بازهایی مانند هیدروکسید سدیم آبی برای تولید سیلیکات مورد حمله قرار می گیرد.

دی اکسید سیلیکون به عنوان یک اسید عمل می کند و می تواند تحت شرایط خاصی با بازها واکنش دهد. از آنجایی که هیچ هیدروژنی ندارد، سیلیس غیرهیدراته نمی تواند مستقیماً به عنوان اسید برونستد-لوری عمل کند. بنابراین، برای جلوگیری از گیر کردن درب بطری، برای حفظ یکپارچگی گیرنده، و جلوگیری از آلودگی نامطلوب توسط آنیون های سیلیکات، باز های قوی باید در بطری های پلاستیکی ذخیره شوند.

5-روش تولید

این محصول از پیرولیز شعله ای تتراکلرید سیلیسیم یا از کوارتز ماسه ای تبخیر شده در قوس الکتریکی 3000 درجه سانتیگراد ساخته می شود.

به طور دقیق تر و جزئی تر, برای تولید کف سیلیکا، ابتدا ماسه را با کربن احیا می کنند و سیلیکون تولید شده را با کلر واکنش داده و تتراکلرید سیلیکون را تشکیل می دهند. آخرین مرحله تجزیه در اثر حرارت بالا تتراکلرید سیلیکون با اکسیژن هیدروژن( H 2 + O 2 )  است. مخلوط همگنی از تتراکلرید سیلیکون بخار، هیدروژن، اکسیژن و گاز بی اثر با مشعل در یک محفظه احتراق سرد می سوزانند. اسید کلریدریک به عنوان یک محصول جانبی تشکیل می شود. ابتدا ذرات دی اکسید سیلیکون قطره مانند در شعله ایجاد می شوند که به صورت زنجیره ای به یکدیگر متصل می شوند و بنابراین از طریق شاخه ها ذرات ثانویه سه بعدی را تشکیل می دهند. اینها به نوبه خود انباشته می شوند و ذرات سوم را تشکیل می دهند. 

محصول نهایی یک پودر سفید با چگالی بسیار کم (حجیم ) و مساحت سطح بالا است. هنگامی که از آن به عنوان پرکننده استفاده می شود، ساختار سه بعدی آن باعث ضخیم شدن ، تیکسوتروپیک و محافظت در برابر رسوب می شود. اعتقاد بر این است که تحرک زنجیره های پلیمری به دلیل جذب قوی به ذرات سیلیس کاهش می یابد. ذرات حاصل دارای قطر 5 تا 50 نانومتر و مساحت سطح 50 تا 600 متر مربع در گرم، چگالی 160 تا 190 کیلوگرم بر متر مکعب هستند و متخلخل نیستند.

6-تحقیقات جدید

یکی از زمینه هایی که مطالعات زیادی بر روی آن صورت گرفته است, مطالعه بر روی تاثیرات آئروسل ها بر سلامتی انسان می باشد. در این زمینه پژوهشی با عنوان " آئروسل های معدنی و اثرات آن بر سلامت انسان" در پنجمین کنفرانس بین المللی مهندسی محیط زیست و منابع طبیعی ارائه شده است. ( در آن به بررسی آئروسل سیلیس نیز پرداخته شده است.)

خرید سیلیکون قالب گیری در فروشگاه مواد شیمیایی اشیم جهت ساخت انواع قالب های سیلیکونی با گریدهای مختلف در فروشگاه آنلاین مواد شیمیایی اشیم

7-شرایط نگهداری

با توجه به آنکه چگالی این ماده بسیار پایین است, وجود هرگونه درز و منفذ در ظرف آن, سبب می شود که در هنگام جا به جایی مقداری از آن در محیط اطراف به صورت معلق در آید. در کل جا به جایی چنین محصولات سبکی بسیار مهم تر از نحوه ی نگهداری آنهاست, زیرا که در نگهداری, با دور نگه داشتن این محصول از اسیدها و بازها تا حد زیادی می توان به خوبی از این ماده نگهداری نمود.

8-ایمنی

به دلیل ظرافت و نازکی، ایروزیل به راحتی می تواند در هوا منتقل شود و آن را به یک خطر استنشاق پذیر تبدیل می کند که می تواند باعث تحریک ریه و مجاری تنفسی شود اما برخلاف گرد و غبار مواد معدنی مانند کوارتز و کریستوبالیت، هیچ شکی مبنی بر ایجاد بیماری های ریوی (سیلیکوزیس) برای محصولات آمورف وجود ندارد. بنابراین برای دی اکسید سیلیکون تب زا و رسوب مرطوب، مقدار حدی برای کسر گرد و غبار قابل استنشاق (مقدار حد محیط کار) 4 میلی گرم بر متر مکعب تعیین شد. از طرف دیگر دی اکسید سیلیکون (سیلیس یا سیلیکا) جزء تشکیل دهنده بدن انسان است (حدود 1 گرم). از آنجایی که دی اکسید سیلیکون (در مقادیر بسیار کم) باعث رشد می شود، به نظر می رسد که عملکرد بیولوژیکی دارد. سیلیس فقط در غلظت های بالا (≥ 100 میلی گرم بر کیلوگرم) برای انسان سمی است. دی اکسید سیلیکون جامد که جذب می شود می تواند حل شده و به صورت سیلیس دفع شود.

9- خرید اروزیل یا کف سیلیس در فروشگاه مواد شیمیایی اشیم

اروزیل یا ایروسیل یا کف سیلیس از مواد شیمیایی پرکاربردی است که در هر فروشگاه مواد شیمیایی یافت نمی شود، اما فروشگاه مواد شیمیایی اشیم، این ماده پرکاربرد را در سبد محصولات خود قرار داده است. جهت خرید کف سیلیس یا اروزیل، علاوه بر ثبت سفارش در سایت فروشگاه اشیم، می توان از طریق شبکه های مجازی اشیم و یا شماره های تماس درج شده، با تیم فرو اشیم در تماس بود.