Faq

تُعرَّف درجات السيليكا المدخنة أساساً بمساحة سطح BET والكيمياء السطحية. تتراوح الدرجات المحبة للماء (غير المعالجة، بمجموعات سيلانول سطحية عند ~2.5 OH/nm²) من 130 إلى 400 m²/g BET. تُعالج الدرجات الكارهة للماء بعد التفاعل بثنائي ميثيل ثنائي كلوروسيلان (DDS) أو هيكساميثيل ديسيلازان (HMDS) لاستبدال السيلانولات بمجموعات ميثيل، مُنتجةً محتوى كربون 0.8–3.5 wt%.

BET أعلى يعني جسيمات أولية أصغر (7 nm عند 380 m²/g مقابل 40 nm عند 50 m²/g) وشبكات هيدروجينية أقوى وكفاءة تثخين أكبر — لكن أيضاً تشتتاً أصعب. اختيار الدرجة يتبادل دائماً بين الأداء الريولوجي وسهولة المعالجة.

• محبة للماء 200 — الدرجة الأكثر تنوعاً للأغراض العامة: BET 200 ±25 m²/g، جسيم أولي 12 nm، pH 3.7–4.7 في تشتت 4%.
• كارهة للماء R972 — درجة DDS 130 m²/g للأنظمة الحساسة للرطوبة — محتوى كربون ~1.0%، فعّالة في راتنجات البوليستر والإبوكسي.
• BET مرتفع 380 — درجة فائقة الدقة 380 m²/g لأقصى ثيكسوتروبية عند تحميل منخفض، لكنها تتطلب تشتتاً عالي القص (سرعة طرف ≥20 m/s).
• HMDS المعالجة — سطح هيكساميثيل ديسيلازان يُعطي محتوى كربون أعلى (2.5–3.5%) وتوافقاً أفضل مع السيليكون والتركيبات القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية.

يعتمد التحميل الفعال للسيليكا المدخنة على نظام الراتنج وملف اللزوجة المستهدف والدرجة المختارة. في الطلاءات السائلة والمواد اللاصقة، تُقدم الدرجات المحبة للماء عند 0.5–2.0 wt% مقاومة للترسيب والانهيار. الدرجات الكارهة للماء تتطلب عادةً 1.0–3.0 wt% لأثر ريولوجي معادل لأن مجموعات الميثيل السطحية تُشكّل شبكات بينجسيمية أضعف.

جودة التشتت هي أكبر متغير منفرد في الأداء. السيليكا المدخنة رديئة التشتت تُهدر المواد وتُنشئ حبوباً رملية؛ القص المفرط في الأنظمة الحساسة قد يكسر السلاسل البوليمرية. قرص حلّال عند سرعة طرف 15–25 m/s لمدة 15–30 دقيقة هو المعيار لمعظم الطلاءات. ترطيب المسحوق مسبقاً في معجون 50/50 مع مذيب أو ملدن قبل التمييع يُقلل الغبار ويُسرّع الدمج.

• مقاومة الترسيب — 0.5–1.5% درجة محبة للماء في طلاءات حلّالية؛ تُنتج إجهاد خضوع 2–8 Pa، كافٍ لتعليق الأصباغ عند SG ≤ 4.5.
• الثيكسوتروبية — تحميل 1.0–2.5% يُنتج مؤشر الترقق بالقص (η₁/η₁₀₀) بمقدار 3–8× حسب BET وتطابق القطبية.
• التعزيز — في مطاط السيليكون، 15–40 phr من درجة محبة للماء 200 m²/g يرفع قوة الشد من 0.3 إلى 8+ MPa.
• مساعد التدفق الحر — 0.1–0.5% بالوزن يمنع التكتل في الخلطات الجافة شديدة الامتصاص للرطوبة؛ يعمل بتغليف أسطح الجسيمات وقطع جسور الرطوبة.

السيليكا المدخنة الأمورفية (CAS 112945-52-5) تختلف عن السيليكا البلورية ولا تحمل أي تصنيف IARC للمجموعة 1. تتفاوت حدود التعرض المهني حسب الولاية القضائية: OSHA PEL هو 6 mg/m³ (إجمالي الغبار) للسيليكا الأمورفية، بينما ACGIH TLV هو 2 mg/m³ (الكسر القابل للتنفس). يغطي تسجيل REACH الأوروبي الكميات فوق 1,000 t/سنة للمنتجين الرئيسيين.

تتطلب تطبيقات تلامس الأغذية والصيدلة درجات مختبرة محددة. مونوغراف USP/NF 'ثاني أكسيد السيليكون الغروي' يغطي استخدام السيليكا المدخنة كمادة مساعدة صيدلانية. يُدرج النظام الأوروبي 231/2012 ثاني أكسيد السيليكون (E 551) كمضاف غذائي مسموح به بنقاء ≥ 99.0% SiO₂ على أساس مجفف وزرنيخ ≤ 3 mg/kg.

• تصنيف SDS — غير مصنّف كخطر بموجب GHS. الغبار قد يسبب تهيجاً ميكانيكياً للعين والجهاز التنفسي — PPE: قناع N95 ونظارات سلامة أثناء التداول.
• وضع FDA — 21 CFR 172.480 يُجيز ثاني أكسيد السيليكون كمضاف غذائي بما لا يزيد عن 2% بالوزن. تتوجد تخليصات تلامس غذائي غير مباشر منفصلة بموجب 21 CFR 175–178.
• تنظيم النانو — الاتحاد الأوروبي يُعرّف النانومواد بأنها ≥ 50% جسيمات أقل من 100 nm. الجسيمات الأولية للسيليكا المدخنة (7–40 nm) مؤهلة، لكن التجمعات تقيس عادةً 100–500 nm — التصنيف التنظيمي يعتمد على طريقة القياس.

يعكس تسعير السيليكا المدخنة تكاليف المواد الخام (الكلوروسيلان أو رابع كلوريد السيليكون كمادة تغذية) وكثافة الطاقة لعملية التحلل المائي الحراري (موقد هيدروجين-أكسجين 1,100–1,600°C) وهيكل السوق الأوليغوبولي. ثلاثة منتجين — Evonik وCabot وWacker — يسيطرون على ما يقرب من 70% من الطاقة الإنتاجية العالمية (~600 kt/سنة). أضاف المنتجون الصينيون (Tokuyama-Henan وHubei Huifu وGuangzhou GBS) نحو 200 kt منذ 2018، مُضيِّقين هوامش الربح على درجات 200 m²/g القياسية.

تتمتع الدرجات الكارهة للماء بعلاوة 40–100% على الدرجات المحبة للماء الأساسية المعادلة بسبب خطوة المعالجة السطحية الإضافية وانخفاض إنتاجية الإنتاج. تحمل درجات BET العالي المتخصصة (≥300 m²/g) علاوة إضافية 20–50% بسبب انخفاض عائد الفرن والتحكم الأكثر صرامة في الجودة.

• معيار المحبة للماء 200 — $2,800–4,200/t FOB الصين؛ $4,500–6,500/t تسليم أوروبا/أمريكا الشمالية للعلامات التجارية الغربية. تتقلب الأسعار الفورية مع توافر SiCl₄.
• علاوة الكارهة للماء — الدرجات المعالجة بـ DDS تضيف $1,500–2,500/t؛ الدرجات المعالجة بـ HMDS تضيف $2,000–3,500/t فوق المعادل الأساسي المحب للماء.
• خصم الحجم — حمولات حاوية 20 قدم (14–16 t) عادةً ما تُتيح خصم 8–15% مقابل LTL مُرزَّم بمنصات. العقود السنوية مع تعديل ربعي للسعر هي المعيار.