Fornecedor de microesferas-microesferas de sílica na China

Silica microspheres are an important material, which is a hydrophilic milky white suspension. The silicon hydroxyl groups on the surface can covalently bond with other groups. It has stable physical and chemical properties, can withstand high temperatures up to 1000℃, and remains stable in organic solvents, but can dissolve in strong alkaline or HF solutions

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.

Silica microspheres have various excellent properties, such as controllable specific surface area, high mechanical strength, and stable thermal and physicochemical properties. Therefore, they have been widely used in catalyst carriers, adsorbent materials, chromatographic separation media, and other fields. The preparation and application research of silica microspheres is a hot topic in the field of materials research.

At the same time, the control based on the surface structure of silica can effectively enhance the specific surface area of microspheres and have many micro area and specific structural properties, effectively expanding the applications of silica microspheres in optics, drug delivery, self-assembly and other fields. In order to meet the growing demand for diversified applications, the preparation strategy of silica microspheres has gradually evolved from a single spherical structure to a multi-level structure with complex morphology.

At present, in the field of silica, two types of nanostructures are highly valued, one is hollow mesoporous silica microspheres; the other is monodisperse spherical SiO2. The former has a high specific surface area and pore volume, and is a good catalyst and drug carrier; the latter has a large specific surface area, good dispersibility, and good optical and mechanical properties, and has important applications in ceramics, coatings, optoelectronics and other fields.

At present, the preparation methods of silica microspheres can be mainly divided into two categories: dry method and wet method. The wet method includes sol-gel method, template method, precipitation method, supergravity reaction method, microemulsion method and hydrothermal synthesis method, while the dry method includes gas phase method and arc method.

Preparation method of silica microspheres

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.

Silica microspheres naturally have high hydrophilicity, so the non-specific adsorption of proteins on them should be low. The higher density of silica (2.0 g/mL for PS and 1.05 g/mL for PS) results in a significant difference in settling velocity. Due to the fact that sedimentation in water depends on the difference between microsphere density and water density (silica is 2.00-1.00=1.00, while PS is 1.05-1.00=0.05), the sedimentation rate of silica microspheres is approximately 0 times that of PS!

This important difference may lead to some interesting tests and determinations, as aggregated microspheres settle faster. Small microspheres can be used for agglutination tests. Unaggregated microspheres will remain suspended, but aggregated microspheres will quickly fall out of the solution.