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水合二氧化硅(SiO₂·nH₂O),又称白炭黑或轻质二氧化硅,是一种白色无定形粉末,具有高比表面积、多孔结构及表面羟基特性。其核心成分二氧化硅以表面羟基形式结合水分子,赋予其优异的吸湿性、化学稳定性和电绝缘性。物理性质上,水合二氧化硅熔点达1610℃,沸点超过1000℃,不溶于水和多数酸(氢氟酸除外),但可溶于苛性碱溶液。化学性质方面,其表面羟基(包括隔离羟基、相邻羟基和硅氧基)使其具备高反应活性,常温下可与碱反应生成硅酸盐,与氢氟酸反应生成氟硅酸。
工业制备以沉淀法为主,通过硅酸钠与硫酸的酸碱中和反应生成硅酸沉淀,经脱水缩合形成微米级颗粒(纯度约93%)。气相法则通过四氯化硅高温水解制得纳米级颗粒(纯度≥99%),但成本较高。应用领域覆盖橡胶补强、涂料消光、牙膏摩擦剂及纸张强化等。例如,在橡胶工业中,气相法白炭黑可将硅橡胶拉伸强度提升40倍;在涂料中,其漫反射特性可实现亚光效果;在牙膏中,其吸附能力可有效清洁牙釉质。