中國粉體網訊 不同于“蘇打四兄弟”那樣一根藤上四個瓜，每個瓜都有獨立的化學式。這些硅粉物質有一個共同的化學式SiO2，尤其是白炭黑和納米二氧化硅，雖然有些情況下兩者可以互換“冒充”，但如果把兩者之間劃等號顯然是不嚴謹的。那我們今天就來看一下，硅微粉、白炭黑和納米二氧化硅到底是啥關系。
概念
硅微粉是由天然石英（SiO2）或熔融石英（天然石英經高溫熔融、冷卻后的非晶態SiO2）經破碎、球磨（或振動、氣流磨）、浮選、酸洗提純、高純水處理等多道工藝加工而成的微粉。
白炭黑是無定型硅酸及硅酸鹽類產品的統稱，在橡膠工業中補強作用類似于炭黑，被稱為白炭黑，分子式為SiO2·nH2O，其中nH2O是以表面羥基的形式存在，外觀看起來一般是白色，是一種無定形沒有氣味及毒性的顆粒狀固體。
納米二氧化硅是指顆粒粒徑在納米量級(小于100nm)的超細二氧化硅顆粒。它是一種無定型、白色、無味、無毒的粉末狀物質，是一種表面存在吸附水性羥基基團的納米材料。
不論是硅微粉、白炭黑還是納米二氧化硅，這3者的主要成分都是SiO2。不同的是白炭黑除了指沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅和超細二氧化硅凝膠外，還包括粉末狀硅酸鋁和硅酸鈣等，大多情況下它的組成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羥基的形式存在。
物質結構
硅微粉
二氧化硅有晶態和無定形非晶體兩種形態，從硅微粉的概念上來看，它是二氧化硅微粉的統稱，所以硅微粉包含晶體狀態和非晶體狀態，它是以硅氧四面體為基本結構形成的立體網狀結構。
二氧化硅原子結構
白炭黑
白炭黑是非晶型的無定形二氧化硅顆粒，具有一定的枝杈結構。它同樣擁有由硅和氧構成的空間四面體網狀結構，氧位于四面體的頂點之上，硅位于四面體的中心位置，這種結構的特點就在于頂點上的氧和其他各個面上的頂點共點，使得SiO2 呈電中性。
白炭黑的表面有三種不同類型的羥基：一種羥基為在脫過水的白炭黑表面存在的硅氧基，溫度的增加不易脫除硅氧基；另一種羥基因為其含有正電性H原子，因此特別容易與具有負電性的原子發生氫鍵結合，被稱為隔離羥基；還有一種是對極性物質具有很強的吸附作用，彼此之間能以氫鍵的形式互相結合的相鄰羥基。
白炭黑結構示意圖
納米二氧化硅
納米二氧化硅外觀為無定形白色粉末，呈絮狀和網狀的準顆粒狀態。其微觀結構近似球形，顆粒表面存在不飽和的殘鍵及不同鍵合狀態的羥基，其分子狀態是三維鏈狀結構。
性質
硅微粉
1、具有良好的絕緣性：由于硅微粉純度高，雜質含量低，性能穩定，電絕緣性能優異，使固化物具有良好的絕緣性能和抗電弧性能。
2、能降低環氧樹脂固化反應的放熱峰值溫度，降低固化物的線膨脹系數和收縮率，從而消除固化物的內應力，防止開裂。
3、抗腐蝕性：硅微粉不易與其他物質反應，與大部分酸、堿不起化學反應，其顆粒均勻覆蓋在物件表面，具有較強的抗腐蝕能力。
4、顆粒級配合理，使用時能減少和消除沉淀、分層現象；可使固化物的抗拉、抗壓強度增強，耐磨性能提高，并能增大固化物的導熱系數，增加阻燃性能。
5、經硅烷偶聯劑處理的硅微粉，對各類樹脂有良好的浸潤性，吸附性能好，易混合，無結團現象。
6、硅微粉作為填充料，加入有機樹脂中，不但提高了固化物的各項性能，同時也降低了產品成本。
白炭黑
白炭黑是一種多孔性的物質，化學性質非常穩定，不燃，耐高溫，無味，無臭，電絕緣性良好，其聚集體形態和微觀結構與炭黑相似。白炭黑的用途十分廣泛，可作為補強劑用于橡膠制品、分散劑、載體等。
納米二氧化硅
納米二氧化硅是一種無毒、無味、無污染的白色無機非金屬材料 ,顆粒粒徑小（0-100nm）。 其比表面積大 ,對紫外、紅外、可見光具有極強的反射特性 ,納米二氧化硅的體積效應和量子隧道效應使其產生游滲作用 ,可與有機分子化合物形成空間網狀結構 ,從而大幅度提高高分子材料的力學強度、韌性、耐磨性和耐老化性等。
部分納米二氧化硅的技術指標表
分類
硅微粉
硅微粉根據用途可分為普通硅微粉（PG）、電工級硅微粉（DG）、電子級硅微粉（JG）；按其顆粒形態分為角形硅微粉和球形硅微粉；其中以石英礦或硅石為原料直接粉磨得到的硅微粉稱為結晶硅微粉，以熔融石英為原料粉磨得到的硅微粉稱為熔融硅微粉（RG）。
對上述硅微粉進行有機表面改性后分別稱為普通活性硅微粉（PGH）、電工級活性硅微粉（DGH）、電子級結晶型活性硅微粉（JGH）、電子級熔融型活性硅微粉（RGH）及球形硅微粉。
白炭黑
白炭黑根據它的制備方法分為沉淀法白炭黑、氣相法白炭黑、非金屬礦白炭黑及禾本科植物法白炭黑。
納米二氧化硅
納米二氧化硅根據它的制備方法分為物理法與化學法納米二氧化硅。其中化學法又分為化學氣相反應法、沉淀法、溶膠 -凝膠法、微乳液法及固相反應法。
應用
硅微粉
白炭黑
納米二氧化硅
總結
綜上所述，三者在概念上有所不同，但還是存在一定的關系。
1、三者成分都是SiO2，只不過白炭黑在大多數情況下它的組成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羥基的形式存在。
2、在原子結構上三者都有硅氧四面體結構，但在微觀結構上白炭黑表面存在三種不同類型的羥基。
3、在性質上，三者都具有無色無味、比表面積大、絕緣、穩定的特性。
4、在應用上，三者都廣泛應用于橡膠、陶瓷、塑料、涂料油漆等領域，應用范圍有所交叉重合。另外，白炭黑在橡膠制品中代替炭黑得到了非常廣泛的應用。
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