气相二氧化硅是通过卤硅烷在氢氧焰中高温水解缩合而得到的一种超细粉体材料（图1是气相二氧化硅合成原理示意图）。由于其独特的制备工艺，使得它具有与其他二氧化硅产品不同的结构和独特的性能。
图1气相二氧化硅合成原理示意图
那么气相二氧化硅到底有哪些独特的结构和性能呢？
1独特的“三维枝状”结构由于气相二氧化硅在生产过程中，首先是卤硅烷水解缩合成单个的二氧化硅微粒，然后逐渐长大成7-40纳米的球形颗粒，该颗粒称作二氧化硅的“原生粒子”（PrimaryParticle）。
“原生粒子”在反应炉内随着火焰方向继续向前运动，粒子之间相互碰撞，此时由于反应炉内温度还比较高，粒子还接近于熔融状态，粒子碰撞后熔接在一起，形成由多个球状粒子熔接在一起的三维枝状结构的粒子，称为二氧化硅的“聚集体”（AggregateParticle）。由于聚集体中的粒子是相互熔接在一起的，因此是稳定的结构，几乎不可能分开的。
二氧化硅“聚集体”在管道内随着气流继续向前运动、碰撞，然后相互连接在一起，形成絮状的蓬松的粉体，称作二氧化硅的“附聚体”（AgglomerateParticle）。由于此时管道内的温度较低，“聚集体”之间的连接只是通过物理吸附连接在一起，是一种不稳定的结构，在一定的机械力下，是可分开的（可分散的）。
图2是气相二氧化硅的透射电镜照片；图3是沉淀法二氧化硅的透射电镜照片。从照片中可以看出二者之间的分散状态时有明显的区别，正是由于气相二氧化硅在体系中分散后，可以形成“近乎完美”的纳米粒子三维网络结构，使得它具有优异的补强、增稠、触变、防沉降、放流挂等性能。
2表面活性高气相二氧化硅在高温水解缩合过程中，表面还残留有部分硅羟基（Si-OH），表面硅羟基的存在，使得气相二氧化硅的表面极性较强，表面活性较高。图4是气相二氧化硅表面结构示意图
图4气相二氧化硅表面结构示意图
从图中可以看出，气相二氧化硅表面存在“硅氧基”和“硅羟基”，其中的硅羟基具有较高的活性，可以形成氢键，或者与其它基团反应，这也保证了二氧化硅粒子之间能形成稳定的网络，同时与其它介质之间具有良好地相互作用，使得二氧化硅呈现出良好的增强、增韧；增稠触变以及防沉降等性能。
另外，硅羟基的存在，也为气相二氧化硅的表面修饰提供可能，选择不同结构的表面改性剂与硅羟基进行反应，把一些功能性基团接枝到气相二氧化硅表面，从而使得气相二氧化硅的功能更加多样化。
3粒径小，比表面积大气相二氧化硅的“原生粒径”为7-40nm，这是一个什么概念呢？我们可以从下面这个表中的数据对比来理解。如果我们把一个气相二氧化硅粒子放大到一个标准足球那么大，需要放大3千万倍左右；如果按等比例，把足球放大3千万倍左右，那它将变得跟火星差不多大。
由于气相二氧化硅的粒径小，使得它的比表面积非常大，通常气相二氧化硅的比表面为-m2/g。通常我们一套m2的房子，其室内面积也就m2左右，即使用目前市场通用最低比表面积的气相二氧化硅产品（如HL-），不到1g，其比表面积就可以覆盖整个房子室内面积！而如果像比表面积高的产品（如HL-），仅18.8g产品，其比表面积就相当于一个标准足球场的面积那么大！
正是由于气相二氧化硅粒径小、比表面积大的特性，使得它具有良好的吸附性能，可广泛应用于催化剂、食品、医药、保温材料等领域，起着吸附、防结块、隔热等功能。
而在粉体行业领域，气相二氧化硅主要是作为抗结块剂被广泛使用。
前面我们说到，气相二氧化硅本身具有粒径小、比表面积大的特性，这样的特性使它具有良好的吸附性能，气相二氧化硅在粉体行业中能够被广泛使用，也是得益于此。如下分析：
拥有较大的比表面积。此特性使它能包裹在粉体物质表面，对粉体颗粒之间起到间隔的作用，从而防止粘连促进粉体的自由流动。
拥有较强的吸附性能。气相二氧化硅的独特结构可以促进它吸收粉体表面的油脂和水分，从而降低粉体之间的粘连。
在粉末体系中，由于白炭黑的小粒径和高表面能，他们可以吸附在粉末粒子的表面，从而在表面形成一个表层，提高粉体的流动性，从而大大提高粉末体系在生产、运输过程中的效率。同时，在诸如环境友好的高固含量油漆和粉末涂料等体系中，气相二氧化硅还可以作为分散剂使用。
因此，气相二氧化硅也成为粉体行业中使用最广泛的添加剂之一，应用于粉末食品（奶粉、咖啡、调味料）、粉末涂料、农药、饲料等粉体产品中。
另外，气相二氧化硅还具有堆积密度小、孔隙率高等一系列独特性能，这都与气相二氧化硅独特的生产工艺分不开；而这些独特的结构和性能，也为气相二氧化硅带来与其他二氧化硅不同的独特应用性能。
-----发稿单位“宜昌汇富硅材料有限公司”
气相法白炭黑专家
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