


二氧化硅特性与应用
二氧化硅(SiO₂),在材料科学领域应用广泛。因其具备耐磨性、电绝缘性和高热稳定性等特性,在橡胶、塑料、涂料、电子封装材料等众多行业发挥着重要作用。在橡胶工业中,添加二氧化硅可显著提升橡胶的强度、耐磨性和抗老化性能;在涂料体系里,能改善涂料的流变性、提高涂层的硬度和耐划伤性。
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分散难题:二氧化硅团聚现象

在实际应用中,二氧化硅面临一个棘手问题——团聚。纳米级或微米级的二氧化硅颗粒,由于比表面积大、表面能高,极易相互吸引聚集形成团聚体。这些团聚体不仅会阻碍单个二氧化硅颗粒与周围介质充分相互作用,还会导致材料性能不均一。以涂料为例,若二氧化硅团聚,涂层可能出现颗粒感、光泽度下降等问题,严重影响产品质量。

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超声分散原理:空化效应与剪切作用

超声分散的本质是利用超声空化效应对颗粒团聚体的破碎作用。当超声波(频率≥20kHz)传入液体时,会周期性压缩与拉伸液体分子,形成微小空化气泡,这些气泡在超声波的负压半周期迅速膨胀,在正压半周期又急剧崩溃。气泡崩溃瞬间,会释放出强大的冲击波和微射流,其强度足以破坏二氧化硅颗粒间的范德华力、静电吸附等作用,将大颗粒团聚体撕裂为纳米级(<200nm)的单分散颗粒。

同时,超声波的振动还会在液体中产生强烈的机械剪切力。这种剪切力如同无数把微小的“剪刀”,进一步对二氧化硅团聚体进行切割,促使纳米颗粒相互分离,让二氧化硅在液体中更均匀地分散。
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超声分散操作步骤

1.溶液配置
二氧化硅粉末按固含量10%-15%加入去离子水或乙醇,添加聚丙烯酸钠/硅烷偶联剂等用作聚合物分散剂,预搅拌形成初始悬浮液。
2.超声处理
推荐使用阶梯式超声波震棒,工具头长度需匹配容器,单次超声处理时间30分钟。注意探头浸入液面1-2cm,避免贴壁。

3.稳定分散态的保持
超声结束后,加入聚乙二醇用作稳定剂,通过物理吸附或化学包覆颗粒表面,防止分散后的颗粒重新团聚。
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常见问题与优化策略

问题:分散不彻底
表现现象:溶液浑浊,颗粒尺寸>200nm
优化策略:增加超声时间至40分钟以上;提高超声功率;更换高效分散剂。
问题:颗粒再团聚
表现现象:静置后出现沉淀
优化策略:增加稳定剂用量;调整pH至中性,避免酸性环境引发羟基缩合。
问题:设备损耗大
表现现象:探头磨损、溶液过热
优化策略:选择耐磨耐腐蚀性强的钛合金探头;采用脉冲处理模式(如超声5秒+停止5秒循环)。
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深那SN-ZB系列
阶梯式超声波震棒


频率20kHz,功率300-2500W可选,适配不同实验规模;阶梯式设计让超声能量输出均匀、覆盖广,支持0-960min时间控制及0-9s脉冲模式,满足分散时间与强度的精准控制;采用5英寸触摸屏操作,过热、漏电保护等安全机制保障实验及生产过程稳定安全。具有分散效率高、分散颗粒更细致、分散后的二氧化硅溶液能长时间保持稳定状态等优点,适用于二氧化硅在涂料、塑料、合成橡胶等产品配方中作为填料、性能添加剂等应用场景,也可用于均质化处理、石油乳化、中药萃取加工等方面。