С тех пор как я обнаружил добавление пирогенного кремнезема в дисперсию, я больше не беспокоюсь о вязкости и тиксотропии. 

Пирогенный диоксид кремния — это класс наноразмерных порошковых материалов, получаемых путем высокотемпературного гидролиза хлорсиланов в водородно-кислородном пламени. Он служит многофункциональной добавкой, широко используемой в силиконовом каучуке, покрытиях, чернилах и коллоидных батареях, где выполняет функции загустителя, тиксотропного агента, матирующего агента и средства для подавления пыли. Равномерное диспергирование пирогенного кремнезема в жидкой системе дает прозрачный раствор, называемый дисперсией. Он находит применение во многих областях, включая загущение красок, предотвращение осаждения неорганических пигментов, загущение клеев и изготовление устойчивых к царапинам покрытий. Основная цель добавления пирогенного кремнезема — повышение вязкости и тиксотропности жидких систем.

Кремнезем Aerosil обычно подразделяется на гидрофильные типы и гидрофобные типы, полученные в результате модификации гидрофильной поверхности. Немодифицированный пирогенный диоксид кремния обладает множеством гидроксильных групп на своей поверхности, включая свободные гидроксилы и те, которые участвуют в водородных связях. Следовательно, он легко образует водородные связи в жидких системах. Эти связи разрушаются под механическим воздействием (сдвиговой силой), что приводит к снижению вязкости. При прекращении сдвиговой силы водородные связи восстанавливаются, что приводит к повышению вязкости. Одновременно добавление пирогенного диоксида кремния оказывает загущающий эффект.

На вязкость и тиксотропность дисперсий, приготовленных из пирогенного кремнезема, влияют несколько факторов.

Во-первых, если жидкая система сама по себе обладает высоким содержанием водородных связей, например, системы на водной основе, это значительно влияет на образование сети водородных связей пирогенного кремнезема. В таких случаях для достижения оптимальной вязкости и тиксотропности необходимо увеличить соотношение кремнезема к жидкости, что обычно требует содержания твердого вещества от 10% до 15%.

Во-вторых, теоретически, большая удельная поверхность и меньший размер частиц улучшают загущающие свойства. Однако фактическая эффективность зависит от качества дисперсии: неадекватная дисперсия не соответствует требованиям, а чрезмерная дисперсия серьезно нарушает сети водородных связей между частицами кремнезема и молекулами растворителя, что негативно влияет на реологические характеристики.

В-третьих, для конкретных применений могут потребоваться добавки для достижения более высокой вязкости и тиксотропности. Например, при использовании жидких систем с высоким содержанием водородных связей могут быть добавлены катионные поверхностно-активные вещества для подавления взаимодействия между гидроксильными группами на поверхности кремнезема и молекулами растворителя, что улучшает загущающие и тиксотропные свойства. Кроме того, учитывая исключительно высокую температуру плавления пирогенного кремнезема (достигающую 1710 °C), температура обычно оказывает минимальное влияние на вязкость и тиксотропные свойства получаемой дисперсии. Такие дисперсии обычно могут сохранять стабильность в течение нескольких месяцев.