Пірогенний кремнезем HDK®

Пірогенний кремнезем - синтетичний аморфний діоксид кремнію (SiO₂, CAS №112945-52-5), який одержують полум'яним гідролізом летких хлорсиланів у киснево-водневому полум'ї за температури близько 1500°C. Первинні частинки розміром 5-50 нм зростаються в агрегати 100-500 нм і далі в агломерати більші за 1 мкм, формуючи розгалужену структуру з питомою поверхнею (BET) 50-400 м²/г. Вміст SiO₂ перевищує 99,8%, густина становить близько 2,2 г/см³, показник заломлення 1,46, густина силанольних груп - 2 SiOH/нм². Продукт повністю аморфний і не містить кристалічних форм (кварц, кристобаліт), тому не виявляє силікогенної активності на відміну від природних кремнеземів.

Три типи HDK®:

• Гідрофільні марки - несуть нативну поверхню із силанольними групами (Si-OH), змочуються водою і добре диспергуються в полярних середовищах: HDK® N20 з поверхнею близько 200 м²/г служить універсальним загусником і підсилювачем, а розвиненіша HDK® T30 (близько 300 м²/г) дає сильніше виражену тиксотропію; їх застосовують у силіконових каучуках HTV/RTV, водних фарбах і адгезивах;
• Гідрофобні марки - одержують обробкою поверхні силанами або гексаметилдисилазаном (HMDZ), через що крайовий кут змочування водою перевищує 100° і кремнезем залишається стабільним у неполярних середовищах; їх вводять у поліуретанові та епоксидні компаунди, органорозчинні ЛФМ і протизлежувальні склади, причому ефективність вища в неполярних і середньополярних розчинниках (ксилол, бутилацетат) і падає в сильнополярних спиртах і кетонах, де потрібен особливий модифікатор поверхні;
• Водні дисперсії - готові системи, де гідрофільний HDK® диспергований у воді під високим зсувом і стабілізований електростатично та стерично, що позбавляє від стадії сухого диспергування у водних рецептурах.

Переваги перед осадженим кремнеземом спираються на спосіб синтезу: чистота SiO₂ понад 99,8% виключає домішки Al, Na і важких металів, критичні для електроніки та медицини; відсутність поверхневої вологи забезпечує стабільність двокомпонентних платинових силіконових систем; вища питома поверхня дає загущувальний ефект уже за введення 1-3% проти суттєво більшої витрати осадженого аналога.

Критерії вибору марки HDK®:

• Полярність системи - гідрофільні марки беруть для водних і силіконових середовищ, гідрофобні для органічних, а водні дисперсії для готових водних складів;
• В'язкість і тиксотропія - що вища питома поверхня, то сильніше загущення за рівного дозування, тому під сильне структурування обирають марки з більшою BET;
• Харчові та медичні допуски - під такі застосування беруть марки підтвердженої чистоти з потрібним регуляторним статусом.

Регуляторний статус матеріалу: аморфний SiO₂ внесений до переліку харчових добавок як E551 (ЄС) і дозволений за 21 CFR §172.480 (США); біосумісність для медичних виробів підтверджується випробуваннями готового виробу за ISO 10993, а наноформи підпадають під вимоги REACH до наноматеріалів (Регламент ЄС 2018/1881, застосовується з 2020). Точну марку, дозування і режим диспергування уточнюють за TDS.