موضوع مقاله: سیلیس رسوبی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # سیلیس رسوبی | مقدمه: به همین دلیل به آن سیلیس رسوبی گفته می‌شود تا از انواع سیلیس‌های تولید شده به روش‌های دیگر و همچنین کوارتز که نوعی سیلیس یافت شده در طبیعت می‌باشد، متمایز گردد. | ## بخش 1: سیلیس رسوبی | این ماده به شکل پودری سفید رنگ و معمولاً بسیار سبک (دارای چگالی ظاهری بسیار پایین) می‌باشد. از ویژگی‌های اصلی سیلیس رسوبی می‌توان به خلوص بالا (معمولا بالای ۹۷ درصد وزنی)، سطح ویژه و تخلخل بالا و همچنین دارا بودن ساختار آمورف (غیر کریستالی) اشاره کرد. خوشبختانه، مورد آخر سبب عدم بروز عوارض ریوی ناشی از تنفش غبار سیلیس کریستالی مرسوم به سیلیکوزیس گردیده است. سیلیس با خلوص بالا و به شکل پودری در صنعت یا از طریق آسیاب کردن (میکرونیزه کردن) سنگ استخراج شده از معادن سیلیس فرآوری می‌شود یا اینکه به روش‌های شیمیایی تولید می‌گردد. سیلیس بدست آمده از سنگ معدن (سیلیس معدنی) عمدتاً دارای ساختار کریستالی کوارتز یا کریستوبالیت می‌باشد. متقابلاً، سیلیس تولید شده به روش‌های شیمیایی (سیلیس سنتزی) عمدتاً دارای ساختار آمورف و سطح ویژه و تخلخل بسیار بالایی می‌باشد. سیلیس سنتزی به دو شکل رایج در صنعت تولید می‌شود: سیلیس رسوبی و سیلیس پیروژنیک (فیومد سیلیکا، اروزیل) سیلیس رسوبی بیشترین میزان مصرف سیلیس سنتزی را در جهان به خود تخصیص داده است. عمده‌ترین مصرف سیلیس رسوبی در صنعت تایر سازی می‌باشد که اصطلاحاً به کربن بلک سفید نیز شناخته می‌شود. روش تولید متداول‌ترین روش تولید صنعتی سیلیس رسوبی از طریق خنثی سازی سیلیکات‌های قلیایی با استفاده از یک اسید معدنی می‌باشد. تاریخچه در دهه ۲۰ میلادی، اختراع بزرگی در مورد سیلیس رخ داد و آن تولید سیلیس رسوبی بود. این پودر، علاوه بر سختی و خواص مکانیکی و شیمیایی بالای سیلیس، دارای اندازه ذرات ریز و یکدست و مهم‌تر از همه، سطح ویژه بسیار بالایی است. تولیدکنندگان تایر به جای کربن بلک (دوده) از سیلیس رسوبی برای افزایش مقاومت به سایش تایرها استفاده کردند و نتایج بسیار خوبی گرفتند. امروزه، سیلیس رسوبی به دلیل خلوص بالا و همچنین سطح ویژه بالا، کاربردهای متعددی در صنایع مختلف پیدا کرده است. قابلیت توزیع‌پذیری این پودر با مواد مختلف و خواص ویژه‌ای که می‌تواند داشته باشد، باعث شده تا سریعا در صنایع گوناگونی همچون پلاستیک، رنگ، مواد شیمیایی، داروسازی، آرایشی و بهداشتی مورد استفاده قرار گیرد. سیلیس رسوبی، اصطلاحی است که در ایران ناشناخته است، اما این محصول به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد. به دلیل واردات از کشورهای مختلف، به ویژه آلمان، اسم های تجاری متنوعی برای این ماده در ایران رایج شده است. در صنعت تایرسازی، برند "اولتراسیل" (Ultrasil) که توسط شرکت اوانیک تولید می‌شود، بسیار شناخته شده است. از سال 1400، شرکت رایان پودر در ایران توانسته است با بهره‌گیری از دانش فنی متخصصان دانشگاه شریف و دانشگاه کالیفرنیا، فرایند تولید سیلیس رسوبی را با برند "رایاسیل" (Rayasil) به صورت صنعتی بومی‌سازی کند و این محصول ارزشمند را در سطح گسترده در دسترس صنعتگران قرار دهد. | ## بخش 2: سیلیس رسوبی | ویژگی ها سیلیس رسوبی، به دلیل اینکه توسط انسان تولید می‌شود، می‌تواند با ویژگی‌های متفاوتی تولید گردد. ترکیب خاصی از این ویژگی‌ها، شخصیت منحصربه‌فرد سیلیس رسوبی را شکل داده و باعث می‌شود هر کدام بتوانند در کاربردها و محصولات مختلف، اثربخشی متفاوتی از خود نشان دهند. این نمودار سه عدد مربوط به اندازه ذرات میانگین (d50)، کمینه (d10) و بیشینه (d90) را ارائه می‌دهد که معمولاً بین 1 تا 100 میکرون (μm) قرار دارند. در کاربردهای مختلف، ترکیب بهینه‌ای از این اعداد، بالاترین اثربخشی را ایجاد می‌کند. برای اندازه گیری سطح ویژه از آنالیز BET استفاده می شود که عددی رو به عنوان اندازه سطح ویژه با واحد مترمربع بر گرم (m2/g) ارایه می شود. هرچه سطح ویژه بالاتر می رود یک پودر با حجم بالاتر (چگالی پایین تر) بوجود می آید که در بعضی کاربردها موثر تر می باشد ولی در برخی از کاربردها سطح ویژه پایین تر مورد نیاز است. در کاربردهای مختلف از جذب روغن بالا بهره می برد و در برخی دیگر از جذب روغن های پایین. اگرچه در برخی کاربردها که مولکول‌های قطبی وجود دارند، این ویژگی مورد علاقه نیست. حجم حفرات (Pore Volume):علاوه بر اندازه سطح ویژه که یک ویژگی مهم سیلیس رسوبی است، حجم حفرات نیز در برخی کاربردها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. تست آنالیز BET علاوه بر عدد سطح ویژه یک پارامتر مهم دیگر به اسم حجم حفرات (Pore Volume) را نیز گزارش می دهد که باعث می شود پودرهایی با سطح ویژه یکسان ولی حجم حفرات مختلف را از همدیگر متمایز کرد. به طور معمول ذرات با حجم حفرات بزرگتر قابلیت ترکیب پذیری بهتری با مواد پایه بوجود می آورند زیرا که مواد دیگر میتوانند براحتی در حفرات نفوذ پیدا کرده و یکدستی بیشتری برای سیلیس رسوبی در ساختار آنها بوجود می آورد. این معیار که با مترمکعب بر گرم سیلیس رسوبی (cm3/g) گزارش می شود در دیتاشیت بسیاری از شرکت ها ارائه نمی شود و معمولا توسط گروه تحقیق و توسعه شرکت های مصرف کننده بررسی می شود. شکل ظاهری (Physical Form): به دلیل اینکه سیلیس رسوبی یک پودر با سطح ویژه نسبتاً بالا است، گرد و غبار زیادی در هنگام انتقال و استفاده ایجاد می‌کند که می‌تواند باعث دشوار شدن استفاده از آنها شود. به همین دلیل، با گرانول کردن این مواد به صورت ذرات درشت‌تر می‌توان از این مشکل جلوگیری کرد. نکته اساسی گرانول شدن این است که پس از انتقال، با ایجاد گرد و غبار بسیار کمتر، به راحتی با نیروی بسیار کمی از هم جدا شده و به ابعاد پودری خود بازمی‌گردند. اما خوشبختانه، سیلیس رسوبی به دلیل سختی ذاتی بالا، باعث تقویت چشمگیر خواص مکانیکی، حرارتی و شیمیایی لاستیک می‌شود. این ویژگی منحصر به فرد، در تقویت محصولات لاستیکی مختلف مانند تایر و واشر به طور گسترده استفاده می‌شود. همچنین سطح ویژه بالای سیلیس رسوبی، امکان ترکیب‌پذیری بسیار خوب آن با مواد اولیه لاستیک را قبل از پخت فراهم می‌کند. | ## بخش 3: سیلیس رسوبی | به طوری که این ماده به صورت یکنواخت در ساختار لاستیک توزیع شده و خواص ویژه خود را به این محصول منتقل می‌کند. همچنین به علت مقاومت بالا در برابر خوردگی اسیدی و بازی، در پوشش‌ها باعث محافظت در برابر خوردگی می‌شود. در صنعت رنگ و رزین نیز از سیلیس رسوبی به عنوان یک پرکننده بسیار عالی استفاده می‌شود و حتی با حفظ پوشش رنگ، از مصرف رنگدانه سفید (تیتان) کاهش می‌دهد. همچنین افزودن آلومینیوم به ساختار سیلیس رسوبی، باعث تولید آلومینوسیلیکات رسوبی می‌شود که در صنعت رنگ به عنوان یک عضو جدانشدنی برای ایجاد خواص غلظت دهندگی و پوشش دهی استفاده می‌شود. در صنعت آرایشی و بهداشتی نیز از سیلیس رسوبی برای افزایش غلظت محصولات استفاده می‌شود. مات کننده (Matting): در بسیاری از کاربردها، براقیت سطح یک مشکل اساسی به حساب می‌آید، مانند سطوح داخلی خودرو، کف‌پوش‌ها، رنگ‌های دکوراتیو و برخی تجهیزات و ماشین‌آلات صنعتی. خوشبختانه، از بین بردن این براقیت که در اثر انعکاس نور از سطح ایجاد می‌شود، راه حل مناسبی دارد و آن استفاده از سیلیس رسوبی است. زیرا این ماده باعث ایجاد ناهمواری سطحی نامشهود در سطح می‌شود که با حفظ یکدست بودن و صاف بودن سطح، با پخش کردن نور، خاصیت مات‌کنندگی (Matting) ایجاد می‌کند. در واقع، سیلیس رسوبی به ما یک پوشش با سطح بسیار صاف (Smooth) و در عین حال مات می‌دهد. در این جا است که سیلیس رسوبی به دلیل داشتن خاصیت جذب آب و جذب روغن بسیار بالا، پا به میدان می‌گذارد و با ترکیب شدن با درصدهای بسیار پایین با این مواد، باعث رفع این مشکل می‌شود. مهم‌ترین نکته این است که سیلیس رسوبی در مقادیر ناچیز هیچ مشکلی نه برای حیوانات و نه برای انسان‌ها ایجاد نمی‌کند. خوشبختانه، سیلیس رسوبی به دلیل سطح ویژه بسیار بالایی که دارد، می‌تواند درصدهای بسیار بالایی، حتی چندین برابر وزن خود مایعات را در خود نگه دارد و شکل پودری خود را از دست ندهد. یکی از این کاربردها در داروها است که به شرکت‌ها امکان می‌دهد مایعاتی را که به عنوان دارو یا تقویت‌کننده مثلاً به جوجه‌های پرندگان داده می‌شود، به صورت پودر درآورده و استفاده کنند و همچنین توزیع آنها را در مواد پودری به صورت یکنواخت انجام دهند. آنتی بلاک (Anti-block): فیلم‌های پلیمری به شکل‌های مختلف، از بسته‌بندی محصولات گرفته تا فیلم‌های گلخانه‌ای و پاکت فریزر و کیسه‌های پلاستیکی، به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از مشکلات اساسی تولید این محصولات، چسبندگی یا به اصطلاح بلاکینگ (blocking) این لایه‌های نازک و عمدتاً شفاف روی یکدیگر است. با استفاده از سیلیس رسوبی، ناهمواری‌های میکروسکوپی در سطح فیلم‌های پلیمری ایجاد می‌شود که با چشم دیده نمی‌شوند، اما از چسبندگی این لایه‌ها، به‌ویژه در دماهای بالای تولید، جلوگیری می‌کنند. | ## جمع‌بندی | نکته مهم دیگر استفاده از سیلیس رسوبی این است که علاوه بر قابلیت پخش شدن بالا در پلیمر، مشکلی در شفافیت این لایه‌ها ایجاد نمی‌کند و نامریی هستند.