Fornecedor de microesferas-microesferas de sílica na China

Microesferas de sílica são um material importante, que é uma suspensão branca leitosa hidrofílica. Os grupos hidroxila de silício na superfície podem se ligar covalentemente a outros grupos. Ele tem propriedades físicas e químicas estáveis, pode suportar altas temperaturas de até 1000℃ e permanece estável em solventes orgânicos, mas pode se dissolver em soluções alcalinas fortes ou HF

As microesferas de sílica não são porosas, esféricas e têm tamanhos muito uniformes. A densidade das microesferas de sílica é de 1,96 g/cm3, e elas têm sido usadas para adsorver DNA e RNA de lisados celulares. Elas também podem fornecer grupos funcionais como epóxi, carboxilação, avidina, estreptavidina e proteína A.

As microesferas de sílica têm várias propriedades excelentes, como área de superfície específica controlável, alta resistência mecânica e propriedades térmicas e físico-químicas estáveis. Portanto, elas têm sido amplamente utilizadas em transportadores de catalisadores, materiais adsorventes, meios de separação cromatográfica e outros campos. A preparação e a pesquisa de aplicação de microesferas de sílica são um tópico quente no campo da pesquisa de materiais.

Ao mesmo tempo, o controle baseado na estrutura de superfície da sílica pode efetivamente aumentar a área de superfície específica das microesferas e ter muitas microáreas e propriedades estruturais específicas, expandindo efetivamente as aplicações das microesferas de sílica em óptica, administração de medicamentos, automontagem e outros campos. Para atender à crescente demanda por aplicações diversificadas, a estratégia de preparação das microesferas de sílica evoluiu gradualmente de uma única estrutura esférica para uma estrutura multinível com morfologia complexa.

Atualmente, no campo da sílica, dois tipos de nanoestruturas são altamente valorizados, um é microesferas de sílica mesoporosas ocas; o outro é SiO2 esférico monodisperso. O primeiro tem uma alta área de superfície específica e volume de poros, e é um bom catalisador e carreador de fármacos; o último tem uma grande área de superfície específica, boa dispersibilidade e boas propriedades ópticas e mecânicas, e tem aplicações importantes em cerâmica, revestimentos, optoeletrônica e outros campos.

Atualmente, os métodos de preparação de microesferas de sílica podem ser divididos principalmente em duas categorias: método seco e método úmido. O método úmido inclui método sol-gel, método de molde, método de precipitação, método de reação de supergravidade, método de microemulsão e método de síntese hidrotérmica, enquanto o método seco inclui método de fase gasosa e método de arco.

Método de preparação de microesferas de sílica

1. Método sol-gel

O método sol-gel é atualmente o principal método para prepará-lo. O processo geralmente envolve a agitação de ortossilicato de etila e etanol anidro em uma certa proporção molar para formar uma solução mista uniforme, adicionando lentamente uma quantidade apropriada de água deionizada enquanto se agita, ajustando o valor de pH da solução e, em seguida, adicionando um surfactante adequado. A solução resultante é agitada e envelhecida em temperatura ambiente para obter um gel e, em seguida, o pó de SiO2 necessário é obtido por meio de etapas como secagem.

As microesferas de sílica preparadas pelo método sol-gel têm boa dispersibilidade e tamanho controlável e, como os grupos hidroxila de silício na superfície da sílica são muito adequados para serem usados como ponte para modificação, tornando-os funcionais, a tecnologia de modificação em constante desenvolvimento oferece novas oportunidades para seus campos de aplicação cada vez mais expandidos, como o uso de microesferas de sílica monodispersas como núcleo ou casca para preparar alguns materiais com excelente desempenho.

2. Método de modelo

O método de molde é um método importante para preparar essas microesferas. Ele usa principalmente surfactantes como moldes e adsorve alternadamente polieletrólitos de cargas opostas e partículas de SiO2 de diferentes tamanhos de partículas neles para gerar microesferas de nano-sílica. O produto resultante é então calcinado em alta temperatura para obter microesferas de nano-sílica com uma estrutura porosa.

O método de molde tradicional para preparar microesferas de nano-sílica é complexo, a estrutura da casca das microesferas de sílica ocas resultantes é relativamente solta e fácil de quebrar, e as condições são relativamente severas durante o processo, e a morfologia das microesferas ocas resultantes é difícil de controlar. A espessura da casca e a morfologia das microesferas compostas geradas pelo método de molde aprimorado são fáceis de controlar, e a superfície das microesferas compostas resultantes é uniforme e a estrutura é densa.

3. Método de precipitação

O método de precipitação é misturar a solução reagente com outros agentes auxiliares e, em seguida, adicionar um acidificante à solução misturada para precipitação. O precipitado resultante é então seco e calcinado para obter microesferas de nano-sílica. O processo de preparação de microesferas de sílica pelo método de precipitação química é simples, com uma ampla gama de fontes de matéria-prima, baixos requisitos para equipamentos experimentais, baixo consumo de energia e processo simples. No entanto, suas propriedades de produto são difíceis de controlar e são afetadas por muitos fatores variáveis, o que requer pesquisas mais aprofundadas.

4. Método de supergravidade

O método de reação de supergravidade para preparar essas microesferas é usar o processo de transferência e micromistura entre fases no campo de supergravidade para ser fortalecido o máximo possível, encurtando assim o tempo de reação e melhorando muito a taxa de reação. O processo de preparação de microesferas de nano-sílica por supergravidade é simples, as matérias-primas são fáceis de obter e, no ambiente de supergravidade, o processo de transferência de massa e o processo de micromistura são muito fortalecidos, encurtando muito o tempo de reação. No entanto, esse método tem altos requisitos para o reator e é caro.

5. Método de microemulsão

O método de microemulsão reversa é um método importante para preparar isso desenvolvido nos últimos anos. Na micro loção A/O, ela é geralmente composta de surfactante, cosurfactante, óleo (geralmente matéria orgânica com pequena polaridade) e água. No sistema, os surfactantes circundam a fase aquosa e se dispersam em uma fase oleosa contínua, e o núcleo de água circundado é um "microrreator" independente. Devido à reação controlada no núcleo de água, as nanopartículas preparadas têm vantagens como boa dispersão de partículas, distribuição estreita do tamanho de partículas e fácil regulação em comparação aos métodos tradicionais.

A reação de preparação de nano partículas de sílica pelo método de micro loção é controlada no núcleo de água, e o tamanho e o formato das partículas do produto estão intimamente relacionados ao tamanho do núcleo de água. Comparado com os métodos de preparação tradicionais, o método de microemulsão é mais conveniente para controlar o tamanho de partícula de nano microesferas de sílica, e as partículas resultantes têm boa dispersibilidade. Portanto, o método de microemulsão tem amplas perspectivas na preparação de nano microesferas de sílica ultrafinas.

6. Método da fase gasosa

O método de fase gasosa para preparar essas microesferas é hidrolisar halosilanos (como tetracloreto de silício, tetrafluoreto de silício, tricloreto de metil silício, etc.) em alta temperatura em uma chama de hidrogênio-oxigênio para gerar partículas de sílica.

        7.Outros métodos

Devido à crescente demanda por essas microesferas nos últimos anos, seus cenários de aplicação e métodos de preparação também variaram. Decher et al. prepararam nano microesferas de sílica usando o método de automontagem camada por camada (LBL), com o núcleo sendo deposto camada por camada por meio de propriedades físicas de adsorção. Existem muitos métodos para prepará-lo em um ambiente experimental de hipergravidade. A eficiência da reação é muito melhorada, por isso é chamado de método de reação de supergravidade. O processo é simples, mas requer alto equipamento experimental e tem um tamanho de partícula relativamente grande, o que limita seu desenvolvimento.

Atualmente, a preparação dessas microesferas se desenvolveu em um sistema completo, mas vários métodos têm suas próprias vantagens e desvantagens. O baixo rendimento e o alto custo do método sol gel limitam sua aplicação e são adequados apenas para preparação laboratorial. Nos últimos anos, métodos como oxidação em fase gasosa e plasma também receberam um certo grau de atenção, todos dedicados a resolver o problema de baixo rendimento. No entanto, ainda há uma certa lacuna na controlabilidade, dispersibilidade e controlabilidade das microesferas em comparação aos métodos tradicionais.

 

A faixa de seleção de tamanho de partícula de microesferas de sílica é ampla, variando de 0,1um a 1um. Este tipo de microesfera tem baixas propriedades de adsorção não específicas para biomoléculas e não adsorve proteínas, tornando-a particularmente adequada para aplicações biomédicas, como imunoensaios. Além disso, o tamanho de partícula é altamente uniforme, com pequenas diferenças entre lotes e boa repetibilidade.

As microesferas de sílica podem ser usadas em campos de pesquisa científica, como a preparação de microesferas de sílica marcadas com estreptavidina/microesferas ocas de sílica mesoporosa carregadas com fibroína de seda. No campo industrial, também tem uma ampla gama de aplicações, como carreadores de catalisadores, adsorventes, enchimentos, cosméticos e revestimentos.

As microesferas de sílica naturalmente têm alta hidrofilicidade, então a adsorção não específica de proteínas nelas deve ser baixa. A maior densidade de sílica (2,0 g/mL para PS e 1,05 g/mL para PS) resulta em uma diferença significativa na velocidade de sedimentação. Devido ao fato de que a sedimentação na água depende da diferença entre a densidade da microesfera e a densidade da água (a sílica é 2,00-1,00=1,00, enquanto PS é 1,05-1,00=0,05), a taxa de sedimentação das microesferas de sílica é aproximadamente 0 vezes a do PS!

Essa diferença importante pode levar a alguns testes e determinações interessantes, pois as microesferas agregadas se acomodam mais rápido. Microesferas pequenas podem ser usadas para testes de aglutinação. As microesferas não agregadas permanecerão suspensas, mas as microesferas agregadas cairão rapidamente da solução.