기술 가이드 재료 과학 2026
퓸드 실리카
발열성 SiO₂ — 화염에서 배합까지
퓸드 실리카에 대해 알아야 할 모든 것: 어떻게 만들어지고, 왜 작동하고, 어디에 사용되는지. 엔지니어, 배합사 및 조달 전문가를 위해 작성되었습니다.
CAS 112945-52-5 화학식 SiO₂ BET 50–400 m²/g 업데이트 2026년 3월
SiCl₄ + 2H₂ + O₂ → SiO₂ + 4HCl 핵심 반응 — >1500 °C에서 화염 가수분해
목차
빠른 사양 순도 >99.8% 입자 7–40 nm 밀도 20–60 g/L 표면적 50–400 m²/g
퓸드 실리카란 무엇인가?
1500 °C 이상의 수소 화염에서 SiCl₄를 태워 만든 합성 초순수 비정질 이산화규소.
퓸드 실리카 — 발열성 실리카라고도 불림 — 는 1944년 Degussa (현재 Evonik)가 AEROSIL® 브랜드로 처음 상업화했습니다. 나노 규모의 1차 입자, 매우 높은 표면적, 그리고 기공이 없는 구조는 재료 과학에서 가장 다재다능한 기능성 첨가제 중 하나로 만들었습니다.
상품명: HJSIL® (Minmetals East) · SEMISIL® (Semitech) · HMMAT® 퓸드 매팅 제제
외관
신선한 눈처럼 보입니다 — 초경량, 솜털 같은 흰색 분말. 벌크 밀도는 20 g/L 정도로 낮을 수 있습니다. 약간의 공기 흐름에도 공중으로 날아오릅니다.
그림 1 — 순수 퓸드 실리카 분말.
그림 2 — 질감 세부, 130 m²/g 등급.
퓸드 실리카 제조 방법
기화된 SiCl₄가 버너 반응기 내부의 **수소–산소 화염 (>1500 °C)**에 들어갑니다. 형성된 SiO₂는 냉각되고, 사이클론 필터로 분리되고, 탈산처리되어 포장됩니다. 부산물 HCl은 재사용을 위해 회수됩니다.
입자 형성 — 밀리초 만에 4단계
01 프로토-입자 <1 nm SiO₂ 분자가 화염 핵에서 핵생성 02 1차 입자 7–40 nm 치밀하고 기공이 없는 구체 형성 03 집합체 100–500 nm 용융된 1차 입자가 영구 사슬로 용착 04 응집체 1–200 µm 집합체가 H-결합을 통해 느슨하게 결합
공정 레버: 화염 온도, SiCl₄ 공급 속도, 체류 시간, H₂/O₂ 비율이 입자 크기와 표면적을 제어합니다.
3단계 나노-형태학
모든 성능 특성은 이 3단계 구조로 돌아갑니다. 이를 이해하는 것이 올바른 등급을 선택하는 열쇠입니다.
| 수준 | 크기 | 결합 | 가역성? |
|---|---|---|---|
| 1차 입자 | 7–40 nm | 공유 (벌크 SiO₂) | 아니오 |
| 집합체 | 100–500 nm | 소결 브릿지 (Si–O–Si) | 아니오 |
| 응집체 | 1–200 µm | 수소 결합 (Si–OH⋯OH–Si) | 예 |
집합체는 기능적 단위입니다 — 퓸드 실리카에 증점 및 보강 능력을 부여하는 영구 사슬. 응집체는 전단 하에서 분리되고 정지 상태에서 재형성됩니다 — 틱소트로피의 기원.
주요 특성
>99.8% SiO₂ 순도 7–40 nm 1차 입자 50–400 m²/g BET 표면 2.2 g/cm³ 진밀도
| 특성 | 값 |
|---|---|
| 벌크 밀도 (비압축) | 20–60 g/L |
| pH (물 4%) | 3.7–4.5 |
| 건조 감량 (105 °C, 2h) | <1.5 wt% |
| 강열 감량 (1000 °C, 2h) | <2.0 wt% |
| 실라놀 밀도 | ~2–3 OH/nm² |
| 굴절률 | 1.46 |
표면 화학
표면 **실라놀 그룹 (Si–OH)**은 친수성, 수소 결합 네트워킹, 폴리머 상호작용을 유도합니다. 소수성 등급은 비극성 시스템을 위해 –OH를 –CH₃로 대체합니다.
응용
레올로지 제어
코팅, 접착제, 실란트, 잉크, UPE 수지의 증점, 틱소트로피, 흘러내림 방지.
실리콘 보강
HTV/RTV 실리콘 고무의 인장 강도, 내파열성, 경도.
분말 흐름 보조제
0.1–1% 부하로 입자를 코팅하고 응집을 줄입니다. 제약, 식품, 토너.
침전 방지제
약한 겔이 저장 중 안료를 부유시킵니다. 교반 시 다시 액화됩니다.
열 단열
VIP 핵심 재료. <0.005 W/(m·K) 열전도율 달성.
겔 전해질
납산 및 Li-이온 배터리의 전해질을 증점시킵니다. 누출을 방지합니다.
퓸드 대 침전
| 매개변수 | 퓸드 | 침전 |
|---|---|---|
| 공정 | 기상 화염 가수분해 | 습식 화학 침전 |
| SiO₂ 순도 | >99.8% | ~85–98% |
| 입자 구조 | 기공 없는 구체 | 다공성, 불규칙 |
| 수분 / LOI | <1.5% / <2% | ~5% / ~5–8% |
| 실라놀 밀도 | ~2–3 OH/nm² | ~4–6 OH/nm² |
| 증점 효율 | 높음 (낮은 투여량) | 보통 |
| 투명도 | 우수 | 낮음 |
| 비용 | 높음 | 낮음 |
선택 규칙: 최대 순도, 투명도, 효율이 필요한가? → 퓸드. 비용 민감, 불투명도 허용? → 침전.
FAQ
+퓸드 실리카와 실리카 퓸은 같습니까?
아니오. 퓸드 실리카 = 고순도 합성 제품 (화염 가수분해). 실리카 퓸 = 실리콘 제련의 부산물, 콘크리트에 사용됨. 완전히 다른 재료.
+취급이 안전합니까?
비정질, 발암성 없음. 그러나 초미세 입자는 폐/눈을 자극할 수 있습니다. 방진 마스크, 안전 안경, 밀폐 시스템을 사용하십시오. SDS를 따르십시오.
+어떤 BET 등급을 사용해야 합니까?
실리콘: 150–200 m²/g. 코팅: 150–300 m²/g. 흐름 보조제: 200+ m²/g. 표면적이 높을수록 = 더 강한 효과, 분산이 더 어려움.
+물에 분산될 수 있습니까?
친수성 등급: 예 — ~3–5 wt% 이상에서 틱소트로픽 겔 형성. 소수성 등급: SEMISIL R272, R110, R202, R620.
데이터는 공개적으로 사용 가능한 제조업체 데이터시트에서 가져왔습니다. 제품 선택 및 SDS는 Semisil에 문의하십시오
2026년 3월 업데이트 · 고급 재료 기술 리뷰