ما إذا كان تأثير تعديل السطح لمسحوق السيليكا جيدًا أم لا يعتمد على هذه النقاط!

مسحوق السيليكا في حد ذاته مادة قطبية ومحبة للماء. لها خصائص واجهة مختلفة مع مصفوفة البوليمر ولها توافق ضعيف. غالبًا ما يكون من الصعب التفريق في المادة الأساسية. لذلك، عادة ما يكون تعديل سطح مسحوق السيليكا مطلوبًا. تغيير الخواص الفيزيائية والكيميائية لسطح مسحوق السيليكا بشكل هادف وفقًا لاحتياجات التطبيق، وبالتالي تحسين توافقه مع مواد البوليمر العضوية وتلبية متطلبات التشتت والسيولة في مواد البوليمر.

عوامل مثل جودة المادة الخام لمسحوق السيليكا، وعملية التعديل، وطريقة تعديل السطح ومعدله، وجرعة المعدل، وظروف عملية التعديل (درجة حرارة التعديل، والوقت، ودرجة الحموضة وسرعة التحريك) كلها تؤثر على تأثير تعديل السطح لمسحوق السيليكا. من بينها، تعتبر طرق تعديل السطح ومعدلاته هي العوامل الرئيسية التي تؤثر على تأثير التعديل.

1. جودة المواد الخام لمسحوق السيليكا

يؤثر النوع وحجم الجسيمات ومساحة السطح المحددة والمجموعات الوظيفية السطحية والخصائص الأخرى لمسحوق السيليكا بشكل مباشر على دمجه مع المعدلات السطحية. تختلف أيضًا تأثيرات التعديل للأنواع المختلفة من مسحوق السيليكا. من بينها، مسحوق السيليكا الكروي لديه سيولة جيدة، ومن السهل دمجه مع المعدل أثناء عملية التعديل، ويمكن تفريقه بشكل أفضل في نظام البوليمر العضوي. والكثافة والصلابة وثابت العزل الكهربائي وغيرها من الخصائص أفضل بكثير من مسحوق السيليكا الزاوي.

2. طرق تعديل السطح ومعدلاته

في الوقت الحاضر، طرق تعديل سطح مسحوق السيليكا هي بشكل أساسي التعديل العضوي، والتعديل غير العضوي، والتعديل الميكانيكي الكيميائي، ومن بينها طريقة التعديل الأكثر استخدامًا هي التعديل العضوي. عندما لا يكون تأثير التعديل الفردي جيدًا، يمكنك التفكير في دمج التعديل العضوي مع طرق التعديل الأخرى للتعديل المركب.

(1) التعديل العضوي
التعديل العضوي هو طريقة تستخدم المجموعات الوظيفية في المادة العضوية لتنفيذ الامتزاز الفيزيائي والامتزاز الكيميائي والتفاعلات الكيميائية على سطح مسحوق السيليكا لتغيير الخواص السطحية لمسحوق السيليكا.

(2) التعديل غير العضوي
يشير التعديل غير العضوي إلى طلاء أو تركيب المعادن، والأكاسيد غير العضوية، والهيدروكسيدات، وما إلى ذلك على سطح مسحوق السيليكا لإعطاء المادة وظائف جديدة. على سبيل المثال، أوياما وآخرون. استخدم طريقة الترسيب لتغطية سطح SiO2 بـ Al(OH)3، ثم قام بتغليف SiO2 المعدل باستخدام polydivinylbenzene، والذي يمكنه تلبية بعض متطلبات التطبيقات الخاصة.

(3) التعديل الميكانيكي الكيميائي
يشير التعديل الميكانيكي الكيميائي أولاً إلى استخدام الطحن الدقيق للغاية والقوى الميكانيكية القوية الأخرى لتنشيط سطح جزيئات المسحوق لزيادة النقاط النشطة أو المجموعات النشطة على سطح مسحوق السيليكا، ثم الجمع بين المعدلات لتحقيق التعديل المركب لمسحوق السيليكا.

3. الجرعة المعدلة

ترتبط كمية المعدل عادةً بعدد النقاط النشطة (مثل Si-OH) على سطح مسحوق السيليكا والطبقة الأحادية الجزيئية والسمك الثنائي الجزيئي للمعدل الذي يغطي السطح.

عندما تكون كمية المعدل صغيرة جدًا، فإن درجة تنشيط سطح مسحوق السيليكا المعدل لن تكون عالية؛ عندما تكون كمية المعدل كبيرة جدًا، فلن يؤدي ذلك إلى زيادة تكلفة التعديل فحسب، بل سيشكل أيضًا طبقة مادية متعددة الطبقات على سطح مسحوق السيليكا المعدل. يؤدي الامتزاز إلى تكوين طبقة ضعيفة بين مسحوق السيليكا والبوليمر العضوي، مما يؤدي إلى عدم القدرة على العمل كجسر جزيء واحد.

4. عملية التعديل وتحسين الحالة

تشمل عمليات التعديل الشائعة الاستخدام لمسحوق السيليكا بشكل أساسي التعديل الجاف، والتعديل الرطب، والتعديل المركب.

التعديل الجاف هو تعديل يتم فيه تشتيت مسحوق السيليكا في معدات التعديل في حالة جافة نسبيًا ودمجه مع كمية معينة من معدل السطح عند درجة حرارة معينة. عملية التعديل الجاف بسيطة ولها تكلفة إنتاج منخفضة. إنها حاليًا الطريقة الرئيسية لتعديل سطح مسحوق السيليكا المحلي وهي مناسبة لمسحوق السيليكا على مستوى الميكرون.

بالإضافة إلى ذلك، من أجل تحقيق تأثير تعديل جيد لمسحوق السيليكا، يجب التحكم في درجة الحرارة، ودرجة الحموضة، والوقت، وسرعة التحريك وظروف العملية الأخرى أثناء عملية التعديل.

تعد درجة الحرارة المعدلة شرطًا مهمًا للتكثيف والجفاف وتكوين روابط تساهمية قوية بين المعدل ومسحوق السيليكا. يجب ألا تكون درجة حرارة التعديل مرتفعة جدًا أو منخفضة جدًا. ستؤدي درجة الحرارة المرتفعة جدًا إلى تحلل المعدل أو تطايره، كما أن درجة الحرارة المنخفضة جدًا ستؤدي إلى تحلل المعدل أو تطايره. سيؤدي ذلك إلى تقليل معدل التفاعل بين المعدل ومسحوق السيليكا، مما يؤثر على تأثير التعديل.