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La silice pyrogénée de haute pureté caractérisée par sa taille de particule extrêmement petite, sa surface spécifique élevée et sa chimie de surface hautement réactive.
La silice pyrogénée est largement utilisée comme additif améliorant les performances dans les peintures, les revêtements, les adhésifs, les élastomères, les cosmétiques, les produits pharmaceutiques et les produits alimentaires, où elle offre un épaississement, un comportement thixotrope, un anti-sédimentation et un renforcement.
Produite par hydrolyse à la flamme, la silice pyrogénée forme des agrégats légers et ramifiés qui offrent un contrôle rhéologique et une stabilité exceptionnels dans les applications industrielles et de haute technologie.
Numéro CAS : 112945-52-5
Numéro CE : 231-545-4
Formule moléculaire : SiO₂
Poids moléculaire : 60,08 g/mol
Synonymes : Cabosil, Cab-O-Sil®, Cab-O-Sil M5, Cab-O-Sil EH5, Cab-O-Sil LM150, Cab-O-Sil TS720, Silice pyrogénée, Silice pyrogénée, Dioxyde de silicium amorphe, Silice synthétique, Silice colloïdale (non aqueuse), Dioxyde de silicium (amorphe, pyrogénée), Silice à grande surface spécifique, Silice pyrogénée hydrophile, Silice pyrogénée hydrophobe, Nano-silice (SiO₂ ) , Aerosil®, HDK®, Tokusil, Fusil®, AEROSIL®, AEROSIL® 200, AEROSIL® 130, AEROSIL® 300, AEROSIL® R 972, AEROSIL® R 812, AEROSIL® R 202, AEROSIL® R 805, Silice pyrogénée Silice, silice amorphe synthétique, dioxyde de silicium amorphe, silice colloïdale (non aqueuse), nanosilice (SiO₂ ) , silice à grande surface spécifique, silice pyrogénée hydrophile, silice pyrogénée hydrophobe, silice sans précipité, épaississant à base de silice, additif de contrôle de rhéologie, silice pyrogénée, silice amorphe, silice amorphe synthétique (SAS), silice colloïdale (non aqueuse), dioxyde de silicium (SiO₂ ) (forme amorphe), silice ultrafine, nanosilice, silice à grande surface spécifique, silice non poreuse, nanoparticules de silice (amorphes), épaississant à base de silice, modificateur de rhéologie (silice), silice pyrogénée hydrophile, silice pyrogénée hydrophobe, Cab-O-Sil®, AEROSIL®, HDK®, Tokusil®, Fusil®
La silice pyrogénée est une forme amorphe ultrafine et de haute pureté de dioxyde de silicium (SiO₂ ) produite par hydrolyse à la flamme du tétrachlorure de silicium dans une flamme hydrogène-oxygène.
Ce procédé produit des particules sphériques extrêmement petites, non poreuses et hautement dispersées, avec une grande surface et une faible densité apparente.
La silice pyrogénée se présente sous la forme d'une poudre blanche, inodore et pelucheuse, insoluble dans l'eau, mais dispersible dans de nombreux solvants et polymères.
En raison de son énergie de surface élevée et de sa capacité à former des réseaux tridimensionnels, il présente d'excellentes propriétés épaississantes, anti-agglomérantes, thixotropes et renforçantes.
La silice pyrogénée est largement utilisée comme additif améliorant les performances dans des applications telles que les peintures, les revêtements, les adhésifs, les produits d'étanchéité, les élastomères, les cosmétiques, les produits pharmaceutiques et les produits alimentaires.
De plus, la silice pyrogénique joue un rôle crucial dans l’isolation thermique, les électrolytes de batterie et la composition du caoutchouc de silicone, ce qui la rend indispensable dans les industries qui exigent un contrôle rhéologique précis, une résistance mécanique améliorée ou une stabilité renforcée.
La combinaison unique d'inertie chimique, de résistance thermique et de comportement multifonctionnel de la silice pyrogénique fait de la silice pyrogénique un matériau très apprécié dans les formulations industrielles et de haute technologie.
La silice pyrogénée est le nom d'une gamme de produits de silice pyrogénée amorphe fabriqués par Cabot Corporation.
La structure moléculaire de la silice pyrogénique est constituée de gouttelettes nanométriques de silice amorphe fusionnées en chaînes ramifiées.
Ils se caractérisent par une grande pureté, une faible densité apparente et une taille de particules submicronique.
La silice pyrogénée est une silice pyrogénée à surface spécifique moyenne qui confère une augmentation significative de la viscosité aux systèmes liquides, un écoulement libre des poudres et un renforcement des caoutchoucs de silicone et organiques.
La silice pyrogénée est une silice pyrogénée à surface moyenne qui a été modifiée en surface avec du polydiméthylsiloxane.
Le traitement rend la silice pyrogénée extrêmement hydrophobe, avec des propriétés très différentes des qualités de silice non traitées comme M5.
La silice pyrogénée est une poudre extrêmement légère utilisée comme épaississant de résine, elle est idéale pour les surfaces verticales pour éviter les affaissements et les ruissellements.
La silice pyrogénique est une poudre légère et pelucheuse d'apparence blanche, utilisée dans de nombreuses applications dans l'industrie du surf.
La silice pyrogénée est une pâte thixotrope conçue pour donner à la résine des capacités de suspension verticale.
La silice pyrogénée fonctionne très bien avec l’époxy et les polyesters/vinylesters.
La silice pyrogénée a un aspect clair lorsqu'elle est mélangée.
La silice pyrogénée est un agent épaississant époxy pour résines et gel coats.
La silice pyrogénée se présente sous la forme d'une poudre blanche ultra légère.
La silice pyrogénée est une silice non cristalline de haute pureté produite par hydrolyse à la flamme, constituée de sphères de silice submicroniques discrètes fusionnées en agrégats ramifiés.
Silice pyrogénée cristalline - libre, hydrophile, avec une surface extrêmement élevée - idéale pour le contrôle rhéologique, l'épaississement et la stabilisation dans divers systèmes industriels.
La silice pyrogénée est un dioxyde de silicium colloïdal synthétique et amorphe qui est généralement considéré comme unique dans l'industrie en raison de ses caractéristiques particulaires inhabituelles.
La taille extrêmement petite des particules de silice pyrogénée, sa surface énorme, sa grande pureté et ses tendances à former des chaînes la distinguent dans une classe à part.
La silice pyrogénée est une poudre légère et pelucheuse d'apparence blanche, utilisée dans de nombreuses applications et dans diverses industries.
La silice pyrogénée est une silice pyrogénée à surface moyenne non traitée qui offre un comportement épaississant, thixotrophe et anti-sédimentation dans les systèmes liquides.
La silice pyrogénée est plus efficace dans les systèmes non polaires à polarité moyenne et permet d'augmenter la dureté, la résistance à la traction et l'allongement.
La silice pyrogénée peut être utilisée pour le renforcement des caoutchoucs silicones et organiques.
La silice pyrogénée est bien adaptée à une utilisation dans les revêtements, les adhésifs et autres systèmes liquides.
La silice pyrogénée est une silice pyrogénée à surface moyenne utilisée dans les adhésifs.
La silice pyrogénée offre un comportement épaississant, thixotrophique (amincissement par cisaillement) et anti-sédimentation dans les systèmes liquides.
La silice pyrogénée non traitée est un dioxyde de silicium colloïdal synthétique et amorphe qui est généralement considéré comme unique dans l'industrie en raison de ses caractéristiques particulaires inhabituelles.
La taille extrêmement petite des particules de silice pyrogénée, sa surface énorme, sa grande pureté et ses tendances à former des chaînes la distinguent dans une classe à part.
La silice pyrogénée est une poudre légère et pelucheuse d'apparence blanche, utilisée dans de nombreuses applications et dans diverses industries.
La silice pyrogénée est une silice pyrogénée à surface moyenne qui permet une augmentation significative de la viscosité dans les systèmes liquides, un écoulement libre des poudres et un renforcement des caoutchoucs silicones et organiques.
La silice pyrogénée est plus efficace dans les systèmes non polaires à polarité moyenne et offre un excellent équilibre entre efficacité d'épaississement et dispersibilité.
Les principales caractéristiques de la silice pyrogénique comprennent une grande pureté, une structure agrégée, une taille de particules submicronique, une faible densité apparente et une surface hydrophile.
La silice pyrogénée est une silice pyrogénée à surface moyenne.
La silice pyrogénée est largement utilisée pour fournir un comportement épaississant, thixotrophique (amincissement par cisaillement) et anti-sédimentation dans les systèmes liquides.
La silice pyrogénée est plus efficace dans les systèmes non polaires à polarité moyenne.
La silice pyrogénée est une poudre de silice fumée et est utilisée comme agent épaississant pour les résines.
La silice pyrogénée peut être ajoutée aux résines de polyuréthane, de polyester, de vinylester ou d'époxy pour augmenter la viscosité.
La silice pyrogène est une poudre très fine et facilement transportable dans l'air. Il est donc conseillé de porter un masque anti-poussière lors de son utilisation.
La silice pyrogénée est un agent thixotrope qui empêche l'affaissement ou la chute de la résine lorsqu'elle est appliquée sur des surfaces verticales.
La silice pyrogénée est également idéale à utiliser comme épaississant avec Pros-aide pour créer des transferts.
C'est le thixotrope qui rend la résine et le gelcoat anti-goutte, les résines thixotropes auront entre 0,75 et 1 % en poids inclus dans la formulation et les gelcoats environ 2,5 %.
La silice pyrogénée est un thixotrope qui, lorsqu'il est ajouté à la résine et au gelcoat, les rend anti-goutte.
SiO₂ ) de haute pureté caractérisée par sa taille de particule extrêmement petite, sa surface spécifique élevée et sa chimie de surface hautement réactive.
La silice pyrogénique est synthétisée par le procédé d'hydrolyse à la flamme, où le tétrachlorure de silicium (SiCl₄ ) réagit avec l'hydrogène et l'oxygène à haute température dans une flamme, ce qui entraîne la formation de minuscules particules de silice sphériques qui fusionnent en agrégats ramifiés en forme de chaîne.
Ces agrégats sont collectés sous forme de poudre blanche, pelucheuse et inodore avec une très faible densité apparente et une énergie de surface exceptionnelle.
Contrairement à la silice cristalline, la silice pyrogénée est non poreuse, chimiquement inerte et insoluble dans l'eau, mais se disperse bien dans une variété de solvants organiques, d'huiles et de systèmes polymères.
Les propriétés physiques uniques de la silice pyrogénée, telles que sa capacité à créer des réseaux de particules tridimensionnels, en font un modificateur de rhéologie, un agent antiagglomérant, un épaississant et une charge renforçante très efficace.
La silice pyrogénée est largement utilisée dans les industries telles que les peintures et les revêtements, les adhésifs et les produits d'étanchéité, les élastomères, les cosmétiques, les produits pharmaceutiques et l'alimentation.
Dans ces formulations, la silice pyrogénée aide à prévenir la sédimentation, à contrôler la viscosité, à améliorer la résistance mécanique et à stabiliser les émulsions.
Dans les applications de haute technologie, la silice pyrogénique joue un rôle essentiel dans les batteries lithium-ion, les aérogels, les matériaux d'isolation thermique et la fabrication de fibres optiques, où un contrôle précis des particules et une stabilité thermique sont essentiels.
La silice pyrogénée contribue également à améliorer les performances des caoutchoucs de silicone en augmentant la résistance à la déchirure et la stabilité dimensionnelle.
En raison de la structure nanométrique de la silice pyrogène et de sa réactivité de surface élevée, la silice pyrogène doit être manipulée avec des mesures de sécurité appropriées, en particulier sous forme de poudre sèche, pour éviter l'inhalation et l'exposition à la poussière.
Néanmoins, la stabilité chimique, la résistance thermique et les performances multifonctionnelles de la silice pyrogénée en font un matériau essentiel dans les produits de consommation quotidiens et les technologies industrielles avancées.
Aperçu du marché de la silice pyrogénée :
La silice pyrogénique est un matériau nanostructuré de haute pureté largement utilisé dans de nombreuses industries en raison de sa surface exceptionnelle, de son contrôle de la taille des particules et de son comportement thixotrope.
Le marché mondial de la silice pyrogénée connaît une croissance constante, tirée par la demande croissante de revêtements, d’adhésifs, de produits d’étanchéité, d’élastomères, de produits pharmaceutiques, de cosmétiques et de technologies de batteries.
L’un des principaux secteurs de croissance est celui de l’automobile et de la construction, où la silice pyrogénée est utilisée pour améliorer la rhéologie, améliorer la résistance mécanique et empêcher l’affaissement ou la sédimentation des revêtements et des produits d’étanchéité.
Dans le secteur de l'électronique et de l'énergie, notamment avec l'essor des batteries lithium-ion, la silice pyrogénée suscite de plus en plus d'intérêt en tant qu'additif de performance dans les matériaux d'interface thermique et les boues de batteries en raison de ses propriétés d'isolation thermique et électrique.
La région Asie-Pacifique, dirigée par la Chine, domine la consommation mondiale, en raison d’une industrialisation rapide, de l’expansion des infrastructures et de la croissance des activités manufacturières.
Dans le même temps, les régions développées comme l’Amérique du Nord et l’Europe maintiennent une demande stable, en particulier dans les applications haut de gamme comme les produits pharmaceutiques, les produits de soins personnels et les formulations de qualité alimentaire où la silice pyrogénée agit comme agent antiagglomérant, support ou améliorant de viscosité.
Le marché bénéficie également des tendances mondiales croissantes en faveur de la durabilité, car la silice pyrogénée permet des formulations à faible teneur en COV et respectueuses de l'environnement dans les peintures et les revêtements.
Cependant, l’industrie est confrontée à des défis tels que les coûts énergétiques élevés pour la production, la volatilité des prix des matières premières et le renforcement des réglementations environnementales liées à la manipulation des nanoparticules et à la sécurité au travail.
De plus, la concurrence de matériaux alternatifs tels que la silice précipitée, les épaississants à base d’argile ou les modificateurs de rhéologie organiques présente des compromis coût-performance qui peuvent avoir un impact sur l’adoption dans certains segments.
Néanmoins, avec l’expansion des applications dans les technologies vertes, les véhicules électriques et les produits chimiques de spécialité, l’avenir du marché de la silice pyrogénée semble solide, soutenu par les avancées technologiques et un besoin constant d’additifs multifonctionnels hautes performances dans les industries mondiales.
Utilisations de la silice pyrogénée :
La silice pyrogénée est utilisée comme charge Aerosil pour les résines époxy et polyester.
La silice pyrogénée trouve une utilisation pratique dans plusieurs applications clés, telles que : Fixer les boîtiers d'ailettes avec précision, Améliorer la viscosité des teintes époxy, Réparer efficacement les bosses et les imperfections, Renforcer les planches contre les ruptures inattendues.
La silice pyrogénée augmente les qualités anticorrosives des résines
La silice pyrogénée améliore la résistance à la compression
La silice pyrogénée empêche la sédimentation des particules (comme les paillettes) dans les systèmes de résine
La silice pyrogénée, quant à elle, permet à la résine d'avoir des forces de cohésion internes accrues.
En faible quantité, la silice pyrogène empêche la résine de s'affaisser ou de couler.
À des concentrations plus élevées, la silice pyrogène rend la résine plus épaisse et plus pâteuse.
Si vous mélangez dans une tasse, vous emprisonnerez inévitablement de l’air et la pâte obtenue deviendra blanche.
Si vous chauffez la résine (<100°F) et appliquez un vide, vous pouvez obtenir que la résine forme un colloïde clair et gélatineux.
Agent thixotrope qui empêche l'affaissement ou la chute de la résine lorsqu'elle est appliquée sur des surfaces verticales.
Idéal également à utiliser comme épaississant avec Pros-aide pour créer une formule crémeuse qui aide à prévenir tout écoulement.
Une poudre extrêmement fine, la silice pyrogénée, utilisée pour épaissir pratiquement tous les matériaux liquides.
La silice pyrogénée est généralement utilisée pour épaissir la résine, la peinture, les colorants et même l’eau.
La silice pyrogénée est idéale pour fabriquer du mastic à filet, épaississant l'époxy pour une meilleure consistance de la colle.
Les fibres de verre broyées peuvent produire un adhésif structurel à haute résistance et non affaissant.
Les bulles de verre 3M produisent un composé de revêtement facile à étaler et à poncer.
La silice pyrogénée peut contribuer aux difficultés de ponçage.
Si un ponçage est prévu, utilisez uniquement la quantité de silice pyrogénée nécessaire pour conférer la thixotrophie.
La silice pyrogène peut être utilisée pour : l'installation de boîtiers d'ailerons, l'épaississement des teintes pour l'époxy, les réparations de bosses solides, les ruptures de planches.
La silice pyrogénée est un additif en poudre de silice fumée légère et de faible densité destiné à être utilisé dans tous les types de résines et de gelcoats. Cependant, lorsqu'elle est utilisée pour épaissir les résines polyester ou vinylester, elle crée un excellent composé de ponçage moyen et sans affaissement.
La silice pyrogénée est une poudre extrêmement fine utilisée pour épaissir pratiquement tous les matériaux liquides.
La silice pyrogénée est généralement utilisée pour épaissir la résine, la peinture, les colorants et même l’eau.
La silice pyrogénée est idéale pour fabriquer du mastic de filet, épaissir l'époxy pour une meilleure consistance de la colle et pour une utilisation sous la ligne de flottaison.
La silice pyrogénée est un agent épaississant pour les époxydes, les polyesters et les uréthanes.
Épaississez les résines à votre guise en ajoutant des quantités variables pour combler les espaces, réduire les coulures et l'affaissement et fabriquer de la colle à résine.
La silice pyrogénée est idéale pour la fabrication d'adhésifs et de mastics pour coller le bois, la fibre de verre, la pierre, le béton, etc.
Cependant, l’ajout de silice pyrogène rendra la résine durcie un peu plus difficile à poncer.
La silice pyrogène est généralement utilisée dans la construction de planches de surf pour les installations de bouchons de laisse et de boîtiers d'ailerons afin de réduire la quantité de résine s'écoulant dans la mousse et également d'augmenter la force de liaison avec le boîtier d'ailerons ou le bouchon.
De la silice pyrogène peut être ajoutée à la résine époxy pour sceller les ébauches EPS pour une résistance supplémentaire.
Utilisation recommandée de la silice pyrogénée : Contrôle rhéologique ; Agent d'écoulement ; Agent antiagglomérant ; Agent antibloquant ; Agent anti-sédimentation ; Aide à la pulvérisation ; Agent épaississant ; Support ; Agent de contrôle de la viscosité ; Agent brillant ou mat ; Intermédiaire chimique ; Agent de stabilisation ; Charge ; Agent de renforcement dans : Revêtements.
La silice pyrogénée est utilisée dans les adhésifs, les produits d'étanchéité, les élastomères de silicone, les produits en caoutchouc, les suspensions, les dispersions, les batteries, les cosmétiques,
Encres et toners, Peintures, Produits d'hygiène et sanitaires.
La silice pyrogénée est utilisée dans le monde entier pour répondre à des exigences de performance exigeantes.
En raison de ses caractéristiques particulaires uniques, la silice pyrogénée offre des avantages de performance supérieurs pour de nombreux types d'applications, notamment :
Adhésifs et produits d'étanchéité, Agriculture et entretien des pelouses, Planarisation chimico-mécanique (CMP), Revêtements, Composites, Additifs alimentaires, Graisses, Produits pharmaceutiques, Impression et emballage, Mastics silicones, Produits de soins de la peau et de beauté et Avantages en termes de performance.
La silice pyrogénée est utilisée dans les produits cosmétiques et d'hygiène (qualité technique, avertissements d'utilisation pharmaceutique).
La silice pyrogénée est utilisée comme agent d'écoulement de poudre, agent de pulvérisation, agent anti-sédimentation et anti-agglomérant dans de nombreux secteurs de fabrication.
La silice pyrogénée est une poudre extrêmement légère utilisée comme épaississant de résine, elle est idéale pour les surfaces verticales pour éviter les affaissements et les ruissellements.
Il est recommandé d'utiliser de la silice pyrogénée à raison de 1/2 partie de charge pour 1 partie de résine.
La silice pyrogénée est utilisée dans les adhésifs et les produits d'étanchéité, les revêtements, les aliments, les cosmétiques et les composites.
La silice pyrogénée offre un excellent équilibre entre efficacité épaississante et dispersibilité.
La silice pyrogénique présente une grande pureté, une structure agrégée, une taille de particules submicronique, une faible densité apparente et une chimie de surface hydrophile.
Lorsqu'elle est mélangée à des systèmes de poudre collants et peu fluides, la silice pyrogénique réduit l'angle de repos et améliore l'écoulement de la poudre.
La silice pyrogène peut être utilisée comme additif de contrôle de la rhéologie dans tous les systèmes de résine, lorsque l'hydrophobicité et la stabilité à la conservation ne sont qu'une préoccupation modérée.
La silice pyrogénée peut également être utilisée comme épaississant dans Pros-Aide ou Pro-Key pour réaliser des transferts.
La silice pyrogénée est un thixotrope qui, lorsqu'il est ajouté à la résine et au gelcoat, les rend anti-goutte.
La silice pyrogénée peut également être utilisée comme épaississant dans Pros-Aide ou Pro-Key pour réaliser des transferts.
La silice pyrogénée n'est pas facile à disperser sans agitateur mécanique, vous pouvez la mélanger à la main, cependant elle ne développera pas son plein effet si elle n'est pas complètement mélangée.
La silice pyrogène doit être utilisée avec un équipement de sécurité personnelle à tout moment.
La silice pyrogénée est une poudre extrêmement fine utilisée pour épaissir pratiquement tous les matériaux liquides.
La silice pyrogénée est généralement utilisée pour épaissir la résine, la peinture, les colorants et même l’eau.
La silice pyrogénée est une poudre extrêmement fine utilisée pour épaissir pratiquement tous les matériaux liquides.
La silice pyrogénée est généralement utilisée pour épaissir la résine, la peinture, les colorants et même l’eau.
La silice pyrogénée est idéale pour fabriquer du mastic de filet, épaissir l'époxy pour une meilleure consistance de la colle et pour une utilisation sous la ligne de flottaison.
La silice pyrogénée est un produit idéal pour réparer les cloques si fréquentes sur les bateaux en fibre de verre.
La silice pyrogénée est également mélangée à de la fibre moulue pour le mastic structurel et/ou des microsphères (Q-Cells) pour le mastic ponçable.
La silice pyrogénée est utilisée dans un rapport d'environ 1:1 par rapport à la résine mélangée en volume.
Fonction de la silice pyrogénée :
La silice pyrogénée fournit un contrôle de la rhéologie thixotrope, un stabilisant, un anti-sédimentation et un agent anti-agglomérant.
La silice pyrogénée augmente la viscosité, empêche la séparation de phase ou la sédimentation dans les suspensions, les revêtements, les adhésifs.
La silice pyrogénée améliore la fluidité des poudres ; sert de charge de renforcement dans les polymères et les caoutchoucs de silicone.
La silice pyrogénée est utilisée comme agent de matage ou de gonflement dans les finitions et les vernis.
L'incorporation de silice pyrogénée dans les polyesters est fonction d'un certain nombre de variables.
Plusieurs des variables qui peuvent avoir une influence sur la performance de la dispersion sont :
Qualité de la silice pyrogénée
Concentration de silice pyrogénée
Condition de dispersion (intensité, équipement, etc.)
Chimie des résines et distribution du poids moléculaire
Concentration de styrène
Teneur en glycol libre
Nature des autres additifs utilisés dans une formulation de résine polyester
Parmi les effets les plus prévisibles figurent ceux de la qualité de la silice, de la charge en silice et des conditions de dispersion.
Les différences de comportement imposées par la chimie de la résine et la présence d'additifs sont complexes, rendant souvent impossible de tirer des conclusions générales sur la silice pyrogénée.
Tous ces facteurs doivent être pris en compte lors de la définition des spécifications de viscosité pour un produit particulier.
Avantages de la silice pyrogénée :
Haute pureté
Structure agrégée
Taille des particules submicroniques
Faible densité apparente
Surface hydrophile
Synthèse de la silice pyrogénée :
La silice pyrogénée est synthétisée via un procédé en phase gazeuse à haute température appelé hydrolyse à la flamme.
Cette méthode implique la réaction de composés volatils de silicium, généralement du tétrachlorure de silicium (SiCl₄ ) , dans une flamme hydrogène-oxygène.
Le processus se déroule à des températures extrêmement élevées (environ 1 000 à 1 200 °C) et produit des particules de silice amorphes et nanostructurées avec une surface spécifique très élevée et une densité apparente extrêmement faible.
Principales étapes de la réaction :
Hydrolyse à la flamme du tétrachlorure de silicium :
La réaction chimique principale implique l'hydrolyse et l'oxydation de SiCl₄ :
SiCl ₄ (g) + 2H ₂ (g) + O 2 (g) → SiO ₂ (s) + 4HCl (g)
La vapeur de tétrachlorure de silicium est introduite dans une flamme hydrogène-oxygène, où elle réagit avec l'humidité ou l'hydrogène et l'oxygène pour former du dioxyde de silicium (SiO₂ ) .
L'acide chlorhydrique (HCl) est généré comme sous-produit dans la phase gazeuse et éliminé via des systèmes de lavage.
Formation et collecte de particules :
Le SiO₂ formé dans la flamme se transforme en particules sphériques primaires dont le diamètre est généralement compris entre 5 et 50 nm.
Ces particules primaires s'agrègent rapidement en structures ramifiées en forme de chaîne, formant la morphologie tridimensionnelle caractéristique de la silice fumée.
Les agrégats sont collectés dans un filtre ou un séparateur cyclonique, formant une poudre blanche, pelucheuse et inodore avec une surface spécifique élevée (généralement 100–400 m²/g).
Production de silice pyrogénée :
La silice pyrogénée est produite par un procédé en phase gazeuse à haute température appelé hydrolyse à la flamme, qui implique la réaction du tétrachlorure de silicium (SiCl₄ ) avec l'hydrogène et l'oxygène dans une flamme à des températures supérieures à 1000 °C.
Dans ce processus, le composé volatil de silicium subit une hydrolyse et une oxydation, formant des particules ultrafines de dioxyde de silicium amorphe (SiO₂ ) et libérant du chlorure d'hydrogène (HCl) comme sous-produit gazeux.
Les particules de silice primaires résultantes, d'une taille généralement comprise entre 5 et 50 nanomètres, fusionnent spontanément en agrégats ramifiés en forme de chaîne, qui sont collectés sous forme d'une poudre blanche légère et pelucheuse avec une surface extrêmement élevée.
Cette morphologie unique confère à la silice pyrogénée ses propriétés épaississantes, renforçantes et thixotropes exceptionnelles.
Après formation, la silice pyrogénée peut subir un traitement de surface, par exemple avec des silanes ou des siloxanes, pour ajuster l'hydrophobicité ou la compatibilité chimique pour des applications spécifiques.
L'ensemble du processus de production nécessite un contrôle précis de la température, du débit de gaz et des systèmes de collecte, et comprend des systèmes de lavage pour capturer et neutraliser en toute sécurité les émissions de chlorure d'hydrogène.
En raison de la nature nanométrique du matériau, un confinement et une ventilation appropriés sont essentiels pendant la manipulation afin de minimiser les risques pour la santé et l’environnement.
Histoire de la silice pyrogénée :
L'histoire de la silice pyrogénée remonte au milieu du XXe siècle, apparaissant comme une innovation clé lors du développement rapide des matériaux synthétiques et des additifs hautes performances.
La silice pyrogénée a été développée pour la première fois dans les années 1940 par la société chimique allemande Degussa AG (qui fait désormais partie d'Evonik Industries) en réponse au besoin d'agents de renforcement dans la production de caoutchouc de silicone, qui devenait de plus en plus importante pour les applications militaires et aérospatiales pendant et après la Seconde Guerre mondiale.
La percée fondamentale a été la découverte du procédé d’hydrolyse à la flamme, une méthode qui produit des particules de silice ultrafines et amorphes en brûlant du tétrachlorure de silicium (SiCl₄ ) dans une flamme hydrogène-oxygène.
Cette technique a permis la production de poudres de silice extrêmement pures et finement contrôlées avec des propriétés uniques telles qu'une surface spécifique élevée, une faible densité apparente et la capacité de modifier le comportement rhéologique dans les systèmes liquides.
Le matériau résultant, la silice pyrogénée, a été initialement appliqué pour améliorer la résistance mécanique des élastomères de silicone, et son utilité s'est rapidement étendue aux peintures, revêtements, adhésifs et cosmétiques tout au long des années 1950 et 1960.
Dans les années 1960 et 1970, à mesure que les matériaux polymères et composites progressaient, la demande de charges de renforcement et d'agents thixotropes a augmenté, poussant l'expansion de la production de silice pyrogénée à travers l'Europe, les États-Unis et le Japon.
Des entreprises comme Cabot Corporation (États-Unis), Wacker Chemie (Allemagne) et Tokuyama Corporation (Japon) sont entrées sur le marché, perfectionnant la technologie et élargissant sa base d'applications.
Dans les années 1980 et 1990, l’essor de l’électronique, des semi-conducteurs et des revêtements automobiles a créé une nouvelle demande de silice pyrogénique dans des applications de haute pureté, telles que les isolants, les fibres optiques et les matériaux d’interface thermique.
La capacité de la silice pyrogénée à servir d'agent d'écoulement libre et d'additif anti-agglomérant a également conduit à son adoption dans la transformation des aliments et les produits pharmaceutiques.
Au cours des dernières décennies, l’essor des nanotechnologies, de la chimie verte et du stockage avancé de l’énergie, en particulier des batteries lithium-ion et des aérogels, a fait de la silice pyrogénique un composant essentiel des technologies émergentes.
Les méthodes de production modernes sont devenues plus efficaces sur le plan environnemental, avec des contrôles plus stricts sur la distribution de la taille des particules, la pureté et le traitement de surface.
Aujourd’hui, la silice pyrogénée est reconnue comme l’un des matériaux industriels nanostructurés les plus importants, avec une production mondiale dirigée par des sociétés multinationales au service d’industries allant des produits de consommation courante aux systèmes aérospatiaux avancés.
Manipulation et stockage de la silice pyrogénée :
Manipulation sécuritaire :
Évitez de générer ou d’inhaler de la poussière.
Utiliser uniquement dans des zones bien ventilées ou sous un système d'extraction local.
Éviter le contact avec les yeux et l’exposition prolongée de la peau.
Équipement de mise à la terre pour éviter les décharges statiques lors du transfert de poudre.
Ne pas manger, boire ou fumer pendant la manipulation.
Conditions de stockage :
Conserver dans un endroit frais, sec et bien aéré.
Conserver les récipients hermétiquement fermés et à l'abri de l'humidité.
Évitez les conditions susceptibles de provoquer une accumulation de poussière ou une accumulation électrostatique.
Tenir à l’écart des matières incompatibles (par exemple, les oxydants forts en cas de traitement de surface).
Stabilité et réactivité de la silice pyrogénée :
Stabilité chimique :
Stable dans des conditions ambiantes normales.
Non réactif en utilisation normale ; conserve sa structure au fil du temps.
Conditions à éviter :
Humidité élevée (peut entraîner un agglomérat ou une formation de mottes).
Fortes charges électrostatiques.
Flammes nues ou sources d'inflammation si la surface est traitée avec des matières organiques combustibles.
Matériaux incompatibles :
Agents oxydants forts (en particulier avec les grades hydrophobes).
Acide fluorhydrique (réagit violemment avec la silice).
Produits de décomposition dangereux :
Aucun dans des conditions normales.
Les qualités traitées en surface (hydrophobes) peuvent libérer des oxydes de carbone en cas de combustion.
Mesures de premiers secours en cas de silice pyrogène :
Inhalation:
Déplacez-vous à l'air frais.
Consultez un médecin en cas de toux ou de difficulté à respirer.
Contact avec la peau :
Laver la peau avec de l’eau et du savon.
Demandez de l’aide si l’irritation persiste.
Contact visuel :
Rincer avec précaution à l'eau pendant plusieurs minutes.
Retirez les lentilles de contact si présentes.
Ingestion:
Rincer la bouche avec de l'eau.
Ne pas faire vomir.
Consultez un médecin si des symptômes apparaissent.
Mesures de lutte contre l'incendie de silice pyrogène :
Moyens d'extinction appropriés :
Eau pulvérisée, mousse, produit chimique sec ou dioxyde de carbone (CO₂ ) .
Risques d'incendie :
Non inflammable sous forme hydrophile (non traitée).
Les grades hydrophobes peuvent contenir des traitements de surface combustibles.
Équipement de protection pour les pompiers :
Porter un appareil respiratoire autonome (ARA).
Utilisez des vêtements de protection complets.
Éviter l’inhalation des gaz de décomposition de la silice traitée (par exemple, CO, CO₂ ) .
Mesures à prendre en cas de rejet accidentel de silice pyrogène :
Précautions personnelles :
Eviter la formation de poussière.
Utiliser un équipement de protection individuelle (EPI) pour éviter l’inhalation et le contact.
Évacuer la zone si de grandes quantités sont libérées dans l’air.
Méthodes de nettoyage :
Passez l'aspirateur en utilisant des filtres HEPA ou un balayage humide.
Évitez le balayage à sec, qui peut générer de la poussière en suspension dans l’air.
Placez les déchets dans des conteneurs étiquetés et scellés pour leur élimination.
Précautions environnementales :
Éviter le rejet dans les réseaux d’eau.
On ne s’attend pas à ce que cela pose un risque environnemental grave, mais il faut contrôler les rejets.
Contrôles d'exposition / Équipement de protection individuelle de la silice pyrogène :
Contrôles d'ingénierie :
Utiliser une ventilation par aspiration locale ou des systèmes de dépoussiérage.
Enfermer les systèmes de transfert si possible.
Utiliser un équipement antidéflagrant dans le cas de nuances traitées en surface.
Équipement de protection individuelle
Type d'EPI : Protection recommandée :
Respiratoire:
Masque anti-poussière ou respirateur approuvé par le NIOSH (N95 ou supérieur) pour les poussières en suspension dans l'air
Œil:
Lunettes de sécurité ou écran facial complet
Peau/Mains :
Gants (nitrile ou caoutchouc), manches longues pour éviter l'exposition de la peau
Corps:
Vêtements antistatiques dans les environnements poussiéreux
Identificateurs de la silice pyrogénée :
Nom chimique : Silice amorphe synthétique
Formule : SiO2
Poids moléculaire : 60,08 g/mol
Numéro CAS : 112945-52-5 (spécifique au Cab-O-Sil) ; plus généralement 7631-86-9
Numéro CE : 262-373-8 (spécifique) ; plus généralement 231-545-4
Numéro MDL : MFCD00011232
Nom chimique : Dioxyde de silicium (amorphe)
Nom commun : Silice pyrogénée / Silice fumée
Nom IUPAC : Dioxyde de silicium
Formule moléculaire : SiO₂
Poids moléculaire : 60,08 g/mol
Aspect : Poudre blanche, inodore et pelucheuse
Forme physique : Particules amorphes, non poreuses, de taille nanométrique
Numéro CAS : 112945-52-5 (le plus courant pour la silice pyrogénée)
Numéros CAS alternatifs : 7631-86-9 (général pour la silice amorphe synthétique)
Numéro CE (EINECS) : 231-545-4
Numéro ONU : Non classé comme dangereux pour le transport
PubChem CID : 24261 (SiO₂ général )
ChemSpider ID : 22644 (général pour le dioxyde de silicium)
Numéro RTECS : VV7310000
Enregistrement REACH : Enregistré sous REACH de l'UE
SOURIT : [Si](=O)(=O)
InChI: 1S/O2Si/c1-3-2
InChIKey : VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N
Forme moléculaire : Amorphe (non cristallin, pas d'ordre à longue distance)
Taille des particules : Généralement 5 à 50 nm (particules primaires)
Surface spécifique (BET) : 100–400 m²/g (varie selon la qualité)
Propriétés de la silice pyrogénée :
Aspect : Poudre blanche sèche ; poudre fine
Densité / Gravité spécifique : ~2,2 g/cm³ à 20 °C; masse volumique apparente environ 40 g/L (~0,04 g/cm³)
Point de fusion : ~1 700 °C ; 1 719 °C
Point d'ébullition/sublimation : ~2 230 °C
pH (solution aqueuse à 4 %) : ~3,6–4,5
Solubilité dans l'eau : Légèrement soluble / pratiquement insoluble dans la plupart des conditions (OCDE 105)
Taille des particules :
Particules primaires : ~5–50 nm
Agrégats : structures ramifiées de la taille d'un micron
Surface BET :
Typique : ~170–230 m²/g
Gamme (selon la qualité) : 200–390 m²/g
Nom chimique : Dioxyde de silicium (amorphe)
Nom commun : Silice pyrogénée
Formule chimique : SiO₂
Masse molaire : 60,08 g/mol
Numéro CAS : 112945-52-5 (pour la forme pyrogène)
Aspect : Poudre blanche, inodore et amorphe
État physique : Solide (poudre)
Cristallinité : Amorphe (non cristallin)
Taille des particules primaires : ~5–50 nanomètres
Taille de l'agglomérat : jusqu'à plusieurs microns (selon la manipulation)
Surface spécifique (BET) : 100–400 m²/g (selon la teneur)
Densité (en vrac) : ~30–60 kg/m³ (très faible ; pelucheux)
Densité (vraie) : ~2,2 g/cm³
pH (4 % dans l'eau) : ~3,6–4,5 (légèrement acide)
Solubilité dans l'eau : Insoluble
Solubilité dans les solvants : Dispersible dans certains solvants/huiles, non soluble
Point de fusion : ~1 710 °C
Point d'ébullition : Sublimes (pas de point d'ébullition défini)
Indice de réfraction : ~1,46
Conductivité thermique : Faible (agit comme un isolant)
Combustibilité : Ininflammable
Conductivité électrique : Isolant électrique
Hygroscopicité : Capacité élevée d'adsorption d'humidité de surface
Réactivité de surface : élevée – en raison des groupes silanol (–SiOH)
Modification de surface (facultatif) : Peut être hydrophile ou hydrophobe (via un traitement de surface)
