气相法二氧化硅是最早实现工业化的正经纳米粉体之一（俗称气相法白炭黑，下文简称气硅），它是一种白色蓬松粉末，无定形、无毒、无污染的无机非金属氧化物。气硅具有粒径小（原生粒径介于7-40nm之间，确实是真纳米）、比表面积一般大约100-400m2/g（十几克常见气相二氧化硅其表面积可覆盖一整个足球场）和触变性等特点（应用最广的增稠触变剂之一）。由于材料的纳米效应及气硅独特的结构，气硅在材料中表现出卓越的补强、增稠、触变、消光、防流挂等功效，被广泛应用于*****（详见后文）领域，下文小编带大家一起看看，神奇补强填料和多功能添加剂：气相二氧化硅。

气相二氧化硅（图片来源：信越化学）

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气相法二氧化硅生产过程简述：

气硅是硅卤烷蒸汽在氢氧焰高温燃烧水解反应制得：首先形成7-40nm的球形原生颗粒，随后原生粒子相互碰撞/熔接，形成不规则的粒子聚集体，最后冷却形成100nm-300nm左右的粒子聚集体，随着“聚集体”在管道内随着气流继续向前运动、碰撞，然后相互连接在一起，形成絮状的蓬松的粉体，称作二氧化硅的“附聚体”（通过物理吸附连接的不稳定的结构，在一定的机械力下，是可分散的）。

四氯化硅和甲基三氯化硅制备气相二氧化硅的原理

小知识：四氯化硅可来源于多晶硅生产副产物，甲基三氯化硅可来源于有机硅单体生产过程中的副产物。

气相二氧化硅的应用：

①橡胶工业：

白炭黑是橡胶工业重要的补强材料，因其微观结构和聚集体形态和炭黑类似，并在橡胶中有相近的补强性能，故被称为白炭黑。白炭黑（包括沉淀白炭黑及气相白炭黑）对各种橡胶都有十分显著的补强作用。其中对硅橡胶的补强效果尤为突出。特别的，气相法白炭黑通常被认为是硅橡胶最好的补强剂。

未经补强的硅橡胶，其强度一般只有0.3MPa，几乎不能使用，要达到实际使用水平，必须对其进行填充改性，在常见的无机粉体填料（例如碳酸钙、沉淀二氧化硅、气相二氧化硅中），气硅表现最好，当添加特点分量气硅后，其强度可提高40倍，屈服点模量可提高10倍左右，伸长率、蠕变性能也能得到十分显著的改善，经气相二氧化硅填充后，材料的内部微观互相作用发生了很大变化。气相二氧化硅能大幅提高胶料的物理机械性能，减少胶料滞后（事关能量损失）、降低轮胎的滚动阻力而又不损失抗湿滑性能，其补强效果完全达到了炭黑的水平，且有克服了炭黑的黑色污染，可广泛应用于硅橡胶及其他有机橡胶及其彩色高档橡胶制品的补强。

据说，绿色轮胎可降低能耗8%

②密封胶及其他粘接剂：

在硅酮密封胶和胶粘剂领域，气相二氧化硅可以用作增稠剂和触变剂，可增加粘结强度，保证“胶”的自由流动，具有防止结块及抑制“胶”在固化期间的流挂、塌散等现象的功能。

气硅重要特效“防沉降-触变-不流挂”性能原理：硅羟基通过氢键相互作用形成三维网络，粘度高，防沉降；在剪切作用下，解开弱结合力三维网络，粘度下降；胶粘剂涂敷后，三维网络形成，粘度上升避免流挂。

③塑料制品：

树脂基复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，但高性能的树脂基复合材料制取并非易事。我们通常所用的塑料并不是一种单一成分，它是由许多材料配制而成的。其中高分子聚合物(或称合成树脂)是塑料的主要成分，此外，为了改进塑料的性能，还要在高分子化合物中添加各种辅助材料，如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂、抗静电剂等，才能成为性能良好的塑料。

其中，在塑料中添加气相二氧化硅（俗称气相法白炭黑）已经成为改善塑料性能的一种重要途径。例如在聚苯乙烯塑料薄膜中添加气相白炭黑后，不但能够提高强度、韧性，而且防水性能和抗老化性能也明显提高；在普通塑料聚氯乙烯中通过添加少量气相白炭黑后生产出的塑钢门窗硬度、光洁度和抗老化性能均大幅提高。

塑钢门窗

④涂料添加剂：

我国是生产及消耗各种涂料产品的大国，气硅为我们制取悬浮稳定性、触变性适当、耐候、耐刮洗的安全涂料做出了重要贡献，涂料配方中添加少量的气相白炭黑，便可解决超多涂料行业老大难的问题。

气相二氧化硅除了改变涂料的流变性能及防止颗粒沉降、保持颗粒在体系的均匀分散外，它还是主要的无机消光剂，涂料中的消光剂是能改变涂膜表面化学性能的助剂，这种助剂能在薄膜表面产生预期的微粗糙度，使涂膜的光泽度降低，目前气硅广泛被应用于木器涂料、高固份涂料、酸催化涂料、建筑涂料、电沉积涂料、织物涂料、墙纸涂料、军事领域等；此外，气相白炭黑独特的紫发外反射能力对紫外光的屏蔽作用能延缓涂膜的老化发生。

家里有个熊孩子，耐擦洗的墙漆是真重要

⑤印刷油墨

在热定印的胶版印刷油墨中，使用亲水性气相二氧化硅，可加快油墨的干燥速度，减少弄脏和油墨模糊不清的现象；在胶版印刷油墨中，使用疏水性气相二氧化硅，可以降低油墨的吸水性，消除泡沫，提高油墨的深度而不影响其表面光泽；在凹版印刷、苯胺印刷和丝绸印刷中，使用气相二氧化硅，可调整粘度和防止颜料沉降；气相二氧化硅还可用于控制打印机油墨的流量，控制油墨的流动性，以获得清晰的打印；在复印机和激光打印机的墨盒调色中可用作分散剂和流量控制剂。

⑥抗菌材料载体

传统银类抗菌剂的有效抗菌成分是粒度在微米级以上的金属银粉或银的一价化合物粉体，它们在环境作用下容易变色失效，即使添加量很大，也很难保证可高效及持续抗菌，还会对基体材料的性能造成较大影响，因此纳米化的银抗菌剂成为了银系无机抗菌剂的发展方向。

利用气相二氧化硅（气相法白炭黑）庞大的比表面积、表面多介孔结构和超强的吸附能力以及奇异的理化特性，将银离子等功能离子均匀地设计到气相二氧化硅（气相法白炭黑）表面的介孔中，可制备出高效、持久、耐高温、广谱抗菌的纳米抗菌粉。

⑦食品添加剂：

气相二氧化硅具有卓越的生理惰性、化学稳定性，且不在体内聚集因此在食品医药中得到广泛应用。在食品中应用二氧化硅可以从根本上解决产品因吸潮受压形成的结快，具有很强的吸附作用，是一种优良的流动促进剂。广泛用于∶鸡精、奶粉、植脂末、速溶咖啡、可可制品、脱水蛋制品、糖粉、粉状汤料、脱水蔬菜粉、调味料等。

作用机理：

被添加到食品中后，由于拥有较大的比表面积，二氧化硅会扮演“膜”的角色把一颗颗粉末包裹起来，从而让粉末彼此分隔开来，处于最佳的自由流动状态，达到抗结块的目的。同时二氧化硅还能以无数个内在细孔吸收周围空气中的潮气，防止食品在储存期间受潮结块。

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⑧化妆品添加剂：

应用于化妆品及个人护理领域的气相二氧化硅，除了能够增稠，提高产品稳定性之外，还可以改善产品的触变行能和使用时的肤感。目前在护肤品、彩妆、止汗剂、护发品、沐浴露、洗面奶等个人护理品种得到了日益广泛的应用，目前已成为高档护肤品、液体粉底、睫毛膏和唇彩等产品中的必需原料之一。

应用举例：在油膏、凝胶、乳霜累产品中加入亲水性的气相法二氧化硅可以显著增稠、增加产品的稳定性和触变性，涂抹时非常顺畅，没有涩感；应用表明油包水体系W/O护肤品更有利于锁水保湿，但油腻感较强，在其中加入疏水的气相二氧化硅可增加产品粘度、降低粘腻感（相信女性朋友都知道补水又不粘腻是多么重要！），提高产品的清爽性，又补水又不油，赞！

除了护肤品的应用，在防晒产品应用上气相二氧化硅也是很能干，物理防晒是一个安全的防晒选项，但防晒颗粒的团聚、沉积及使用肤感差，难涂均匀等问题，也是让人头大。加入少量气相二氧化硅轻松解除这上面这些“分散及沉降问题”，尤其可贵的是纳米SiO₂反射紫外能力强、稳定性好，被紫外线照射后不分解，不变色，也不会与配方中其它组分起化学反应。其些突出特点为防晒化妆品的升级换代奠定了良好的基础。

编辑：粉体圈小白