氣相法二氧化硅是最早實現工業化的正經納米粉體之一（俗稱氣相法白炭黑，下文簡稱氣硅），它是一種白色蓬松粉末，無定形、無毒、無污染的無機非金屬氧化物。氣硅具有粒徑小（原生粒徑介于7-40nm之間，確實是真納米）、比表面積一般大約100-400m2/g（十幾克常見氣相二氧化硅其表面積可覆蓋一整個足球場）和觸變性等特點（應用最廣的增稠觸變劑之一）。由于材料的納米效應及氣硅獨特的結構，氣硅在材料中表現出卓越的補強、增稠、觸變、消光、防流掛等功效，被廣泛應用于*****（詳見后文）領域，下文小編帶大家一起看看，神奇補強填料和多功能添加劑：氣相二氧化硅。

氣相二氧化硅（圖片來源：信越化學）

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氣相法二氧化硅生產過程簡述：

氣硅是硅鹵烷蒸汽在氫氧焰高溫燃燒水解反應制得：首先形成7-40nm的球形原生顆粒，隨后原生粒子相互碰撞/熔接，形成不規則的粒子聚集體，最后冷卻形成100nm-300nm左右的粒子聚集體，隨著“聚集體”在管道內隨著氣流繼續向前運動、碰撞，然后相互連接在一起，形成絮狀的蓬松的粉體，稱作二氧化硅的“附聚體”（通過物理吸附連接的不穩定的結構，在一定的機械力下，是可分散的）。

四氯化硅和甲基三氯化硅制備氣相二氧化硅的原理

小知識：四氯化硅可來源于多晶硅生產副產物，甲基三氯化硅可來源于有機硅單體生產過程中的副產物。

氣相二氧化硅的應用：

①橡膠工業：

白炭黑是橡膠工業重要的補強材料，因其微觀結構和聚集體形態和炭黑類似，并在橡膠中有相近的補強性能，故被稱為白炭黑。白炭黑（包括沉淀白炭黑及氣相白炭黑）對各種橡膠都有十分顯著的補強作用。其中對硅橡膠的補強效果尤為突出。特別的，氣相法白炭黑通常被認為是硅橡膠最好的補強劑。

未經補強的硅橡膠，其強度一般只有0.3MPa，幾乎不能使用，要達到實際使用水平，必須對其進行填充改性，在常見的無機粉體填料（例如碳酸鈣、沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅中），氣硅表現最好，當添加特點分量氣硅后，其強度可提高40倍，屈服點模量可提高10倍左右，伸長率、蠕變性能也能得到十分顯著的改善，經氣相二氧化硅填充后，材料的內部微觀互相作用發生了很大變化。氣相二氧化硅能大幅提高膠料的物理機械性能，減少膠料滯后（事關能量損失）、降低輪胎的滾動阻力而又不損失抗濕滑性能，其補強效果完全達到了炭黑的水平，且有克服了炭黑的黑色污染，可廣泛應用于硅橡膠及其他有機橡膠及其彩色高檔橡膠制品的補強。

據說，綠色輪胎可降低能耗8%

②密封膠及其他粘接劑：

在硅酮密封膠和膠粘劑領域，氣相二氧化硅可以用作增稠劑和觸變劑，可增加粘結強度，保證“膠”的自由流動，具有防止結塊及抑制“膠”在固化期間的流掛、塌散等現象的功能。

氣硅重要特效“防沉降-觸變-不流掛”性能原理：硅羥基通過氫鍵相互作用形成三維網絡，粘度高，防沉降；在剪切作用下，解開弱結合力三維網絡，粘度下降；膠粘劑涂敷后，三維網絡形成，粘度上升避免流掛。

③塑料制品：

樹脂基復合材料具有輕質、高強、耐腐蝕等特點，但高性能的樹脂基復合材料制取并非易事。我們通常所用的塑料并不是一種單一成分，它是由許多材料配制而成的。其中高分子聚合物(或稱合成樹脂)是塑料的主要成分，此外，為了改進塑料的性能，還要在高分子化合物中添加各種輔助材料，如填料、增塑劑、潤滑劑、穩定劑、著色劑、抗靜電劑等，才能成為性能良好的塑料。

其中，在塑料中添加氣相二氧化硅（俗稱氣相法白炭黑）已經成為改善塑料性能的一種重要途徑。例如在聚苯乙烯塑料薄膜中添加氣相白炭黑后，不但能夠提高強度、韌性，而且防水性能和抗老化性能也明顯提高；在普通塑料聚氯乙烯中通過添加少量氣相白炭黑后生產出的塑鋼門窗硬度、光潔度和抗老化性能均大幅提高。

塑鋼門窗

④涂料添加劑：

我國是生產及消耗各種涂料產品的大國，氣硅為我們制取懸浮穩定性、觸變性適當、耐候、耐刮洗的安全涂料做出了重要貢獻，涂料配方中添加少量的氣相白炭黑，便可解決超多涂料行業老大難的問題。

氣相二氧化硅除了改變涂料的流變性能及防止顆粒沉降、保持顆粒在體系的均勻分散外，它還是主要的無機消光劑，涂料中的消光劑是能改變涂膜表面化學性能的助劑，這種助劑能在薄膜表面產生預期的微粗糙度，使涂膜的光澤度降低，目前氣硅廣泛被應用于木器涂料、高固份涂料、酸催化涂料、建筑涂料、電沉積涂料、織物涂料、墻紙涂料、軍事領域等；此外，氣相白炭黑獨特的紫發外反射能力對紫外光的屏蔽作用能延緩涂膜的老化發生。

家里有個熊孩子，耐擦洗的墻漆是真重要

⑤印刷油墨

在熱定印的膠版印刷油墨中，使用親水性氣相二氧化硅，可加快油墨的干燥速度，減少弄臟和油墨模糊不清的現象；在膠版印刷油墨中，使用疏水性氣相二氧化硅，可以降低油墨的吸水性，消除泡沫，提高油墨的深度而不影響其表面光澤；在凹版印刷、苯胺印刷和絲綢印刷中，使用氣相二氧化硅，可調整粘度和防止顏料沉降；氣相二氧化硅還可用于控制打印機油墨的流量，控制油墨的流動性，以獲得清晰的打印；在復印機和激光打印機的墨盒調色中可用作分散劑和流量控制劑。

⑥抗菌材料載體

傳統銀類抗菌劑的有效抗菌成分是粒度在微米級以上的金屬銀粉或銀的一價化合物粉體，它們在環境作用下容易變色失效，即使添加量很大，也很難保證可高效及持續抗菌，還會對基體材料的性能造成較大影響，因此納米化的銀抗菌劑成為了銀系無機抗菌劑的發展方向。

利用氣相二氧化硅（氣相法白炭黑）龐大的比表面積、表面多介孔結構和超強的吸附能力以及奇異的理化特性，將銀離子等功能離子均勻地設計到氣相二氧化硅（氣相法白炭黑）表面的介孔中，可制備出高效、持久、耐高溫、廣譜抗菌的納米抗菌粉。

⑦食品添加劑：

氣相二氧化硅具有卓越的生理惰性、化學穩定性，且不在體內聚集因此在食品醫藥中得到廣泛應用。在食品中應用二氧化硅可以從根本上解決產品因吸潮受壓形成的結快，具有很強的吸附作用，是一種優良的流動促進劑。廣泛用于∶雞精、奶粉、植脂末、速溶咖啡、可可制品、脫水蛋制品、糖粉、粉狀湯料、脫水蔬菜粉、調味料等。

作用機理：

被添加到食品中后，由于擁有較大的比表面積，二氧化硅會扮演“膜”的角色把一顆顆粉末包裹起來，從而讓粉末彼此分隔開來，處于最佳的自由流動狀態，達到抗結塊的目的。同時二氧化硅還能以無數個內在細孔吸收周圍空氣中的潮氣，防止食品在儲存期間受潮結塊。

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⑧化妝品添加劑：

應用于化妝品及個人護理領域的氣相二氧化硅，除了能夠增稠，提高產品穩定性之外，還可以改善產品的觸變行能和使用時的膚感。目前在護膚品、彩妝、止汗劑、護發品、沐浴露、洗面奶等個人護理品種得到了日益廣泛的應用，目前已成為高檔護膚品、液體粉底、睫毛膏和唇彩等產品中的必需原料之一。

應用舉例：在油膏、凝膠、乳霜累產品中加入親水性的氣相法二氧化硅可以顯著增稠、增加產品的穩定性和觸變性，涂抹時非常順暢，沒有澀感；應用表明油包水體系W/O護膚品更有利于鎖水保濕，但油膩感較強，在其中加入疏水的氣相二氧化硅可增加產品粘度、降低粘膩感（相信女性朋友都知道補水又不粘膩是多么重要！），提高產品的清爽性，又補水又不油，贊！

除了護膚品的應用，在防曬產品應用上氣相二氧化硅也是很能干，物理防曬是一個安全的防曬選項，但防曬顆粒的團聚、沉積及使用膚感差，難涂均勻等問題，也是讓人頭大。加入少量氣相二氧化硅輕松解除這上面這些“分散及沉降問題”，尤其可貴的是納米SiO₂反射紫外能力強、穩定性好，被紫外線照射后不分解，不變色，也不會與配方中其它組分起化學反應。其些突出特點為防曬化妝品的升級換代奠定了良好的基礎。

編輯：粉體圈小白