Dispergierung und Fragmentierung pyrogener SiO2‐ und TiO2‐Nanopartikel

Die Flammensynthese stellt das Hauptherstellverfahren f r anorganische Nanopartikel zur Anwendung in Nanokompositen und Beschichtungen dar. Die Pulver m ssen deshalb in einer kontinuierlichen Matrix dispergiert werden. Die Dispergierung und Fragmentierung pyrogener nanoskaliger SiO2und TiO2Agglomerate wurde in Abh ngigkeit der Prim rpartikelgr se und des Agglomerationsgrads mit einem Hochdruckverfahren (0 < Dp < 1500 bar) untersucht. Dazu wurden SiO2Partikel durch Zumischung eines HMDSO beladenen Inertgasstroms in einem Diffusionsflammenreaktor [1] und TiO2-Partikel durch die Verd sung einer TTIP-L sung in einem Flammenspr hpyrolyseprozess hergestellt. Die Prim rpartikelgr se der SiO2-Partikel (10 – 50 nm) und deren Agglomerationsgrad wurden durch die O2und HMDSO-Zuflussraten variiert; beim TiO2 wurden diese Parameter durch unterschiedliche O2-Volumenstr me und Calcinierung eingestellt. Die Pulver wurden mit BET-Analyse, SAXS, TEM und XRD (bei den kristallinen TiO2-Partikeln) charakterisiert. Die Durchmesser der Agglomerate in Dispersion wurden mit dynamischer Lichtstreuung sowie weitere Parameter mit SAXS vermessen. Sph rische, gering agglomerierte SiO2-Partikel wurden bei niedrigen O2-Str men hergestellt, wohingegen kleinere und stark agglomerierte Partikel bei hohen O2Volumenstr men hergestellt wurden [2]. Scherund Dehnspannungen, die von der Fl ssigkeit auf die Partikel bertragen werden, brechen ber physikalische Wechselwirkungen gebundene Agglomerate auf, und es verbleiben versinterte Aggregate, die bei SiO2 Durchmesser zwischen 100 und 180 nm aufweisen. Die Calcinierung der TiO2-Partikel bei Temperaturen von 200 bis 800 C weist steigende Durchmesser der Aggregate (80 – 200 nm) und Agglomerate (200 – 350 nm) mit steigender Temperatur auf; eine Abnahme der Aggregatdurchmesser mit steigendem Druck ist nicht mehr zu beobachten. Die Untersuchungen zeigen den Einfluss der Bindungen auf die Verarbeitung pyrogener Nanopartikel, wobei Art und St rke der Bindung bereits bei der Synthese determiniert werden.