Порошок пирогенного кремнезёма

Когда речь заходит о пирогенном кремнеземе, многие сразу представляют себе универсальный наполнитель — но на практике это материал с десятками 'лиц'. В нашей работе с ООО Шаньдун Инжуй Новые Материалы мы не раз сталкивались, как клиенты путают его с осажденным аналогом, а потом удивляются разнице в реологии красок.

Что скрывается за термином 'пирогенный'

Помню, как на одном из первых запусков в 2018 году мы получили партию с аномально низким удельным поверхностным объемом — всего 120 м2/г вместо заявленных 200. Тогда и пришлось глубоко копнуть в технологию: оказалось, при синтезе в пламени температура в зоне реакции упала на 50°C из-за нестабильной подачи хлорсиланов. Это тот случай, когда теоретически все просто — гидролиз тетрахлорида кремния в водородном пламени, а на практике каждый параметр влияет на структуру агломератов.

Кстати, именно тогда мы начали тесно работать с инженерами из Шаньдун Инжуй — их лаборатория как раз специализировалась на коррекции таких технологических отклонений. Их сайт https://www.sdyingrui.ru стал для нас настольной книгой по методикам тестирования дисперсности.

Сейчас, глядя на стандартные ТУ, всегда обращаю внимание не столько на цифры удельной поверхности, сколько на распределение частиц по размерам. Ведь если в партии преобладают частицы размером более 40 нм — жди проблем с тиксотропией в эпоксидных компаундах.

Практические нюансы применения

В лакокрасочной промышленности часто перегибают палку с добавкой пирогенного кремнезема — думают, чем больше, тем лучше антиседиментационный эффект. Но при содержании свыше 4% в полиуретановых системах мы наблюдали обратный эффект — расслоение через 72 часа. Оптимальным для большинства рецептур оказался диапазон 1.5-2.3%.

Особенно капризны силиконовые герметики — там важен не только показатель ОН-групп, но и остаточная влажность. Как-то пришлось списать целую партию мастики потому что поставщик (не Шаньдун Инжуй) не досушил порошок до кондиции — получили пузырение после полимеризации.

Коллеги из цеха часто спрашивают про разницу между Aerosil и нашими материалами. Если честно, после того как Шаньдун Инжуй модернизировали линию газоочистки в 2022, разница в чистоте продукта стала минимальной, а вот по цене — ощутимая экономия. Хотя в фармацевтических применениях все еще предпочитают немецкие аналоги, но для промышленных красок наш выбор очевиден.

Технологические провалы и находки

Самая дорогая ошибка — попытка использовать пирогенный диоксид кремния для модификации полипропилена без дополнительной компатибилизации. Получили материал, который трескался при изгибе даже при 0.5% добавки. Пришлось разрабатывать систему прививки силанов — здесь очень пригодились разработки Шаньдун Инжуй по силановым связующим агентам.

Зато неожиданно удачным оказалось применение в поликетоновых смолах — их стабилизация против УФ-старения улучшилась на 40% против плана. Правда, пришлось повозиться с диспергированием — стандартные дисольверы не давали нужной степени деагломерации.

Сейчас экспериментируем с модифицированными версиями для термостойких покрытий — предварительные тесты показывают перспективу работы до 600°C, но пока нестабильно ведет себя при термоциклировании. Видимо, нужно менять режим закалки.

Контроль качества: от цеха до склада

Многие недооценивают важность условий хранения пирогенного кремнезема. Герметичная упаковка — это не прихоть, а необходимость. Как-то приняли партию, которая месяц простояла в порту Владивостока в поврежденных биг-бегах — потом полгода разбирались с жалобами на вязкость клеев.

Сейчас внедрили систему быстрых тестов прямо на производстве — измеряем не только стандартные параметры, но и скорость гидратации, которая часто говорит о скрытых дефектах. Шаньдун Инжуй в этом плане молодцы — поставляют с каждой партией расширенный паспорт качества с кривыми ДТА.

Особенно строго следим за остаточным хлоридом — для электронных герметиков допуск всего 30 ppm, а однажды пришлось вернуть целую фуру из-за показателя 45 ppm. Поставщик тогда не понял претензий, но для микросхем это критично — коррозия контактов гарантирована.

Перспективы и тупиковые направления

Сейчас много шума вокруг нанокомпозитов с пирогенным кремнеземом — но на практике часто получается 'золотой наполнитель' с минимальным эффектом. В шинной промышленности, например, после двух лет испытаний отказались от идеи — прирост прочности не оправдывал трехкратного удорожания рецептуры.

А вот в огнезащитных покрытиях перспективы реальные — особенно после того как в Шаньдун Инжуй разработали специальную модификацию с повышенной диспергируемостью в водных системах. Правда, пришлось дорабатывать реологию — первоначальный вариант был слишком тиксотропным для нанесения распылением.

Интересное направление — композиты с памятью формы, но там пока лабораторные успехи. Для серийного производства слишком сложно контролировать ориентацию частиц в матрице. Хотя в исследовательском центре Шаньдун Инжуй обещают к концу года пилотную партию для испытаний в медицинских имплантах.

Экономика производства: о чем молчат технолог

Себестоимость пирогенного кремнезема сильно зависит не столько от сырья, сколько от энергозатрат. После подорожания газа в 2021 многие европейские производители стали уходить в минус — а китайские коллеги из Шаньдун Инжуй за счет современных рекуператоров удержали цену.

Кстати, их сайт https://www.sdyingrui.ru сейчас обновили — появился раздел с экономическими калькуляторами для технологов. Удобно прикинуть, какой тип выгоднее для конкретной задачи — ведь разница в цене между марками может достигать 40%.

Сейчас рассматриваем вариант локализации производства в Подмосковье — но пока сырьевая база не позволяет конкурировать по цене. Хотя с учетом логистических расходов из Китая разница уже не так критична, особенно для премиальных марок.