Se o efeito de modificação da superfície do pó de sílica é bom ou não, depende desses pontos!

O próprio pó de sílica é uma substância polar e hidrofílica. Possui diferentes propriedades de interface com a matriz polimérica e tem baixa compatibilidade. Muitas vezes é difícil dispersar no material de base. Portanto, geralmente é necessária a modificação da superfície do pó de sílica. Alterar propositalmente as propriedades físicas e químicas da superfície do pó de sílica de acordo com as necessidades da aplicação, melhorando assim sua compatibilidade com materiais poliméricos orgânicos e atendendo aos seus requisitos de dispersão e fluidez em materiais poliméricos.

Fatores como a qualidade da matéria-prima do pó de sílica, processo de modificação, método e modificador de modificação de superfície, dosagem do modificador, condições do processo de modificação (temperatura de modificação, tempo, pH e velocidade de agitação) afetam o efeito de modificação de superfície do pó de sílica. Entre eles, os métodos e modificadores de modificação de superfície são os principais fatores que afetam o efeito de modificação.

1. Qualidade das matérias-primas em pó de sílica

O tipo, tamanho de partícula, área superficial específica, grupos funcionais de superfície e outras propriedades do pó de sílica afetam diretamente sua combinação com modificadores de superfície. Os efeitos de modificação dos diferentes tipos de pó de sílica também são diferentes. Dentre eles, o pó de sílica esférica possui boa fluidez, é fácil de combinar com o modificador durante o processo de modificação e pode ser melhor disperso no sistema polimérico orgânico. E a densidade, dureza, constante dielétrica e outras propriedades são significativamente melhores do que o pó de sílica angular.

2. Métodos e modificadores de modificação de superfície

Atualmente, os métodos de modificação superficial do pó de sílica são principalmente modificação orgânica, modificação inorgânica e modificação mecanoquímica, entre os quais o método de modificação mais comumente usado é a modificação orgânica. Quando o efeito de modificação única não é bom, você pode considerar combinar a modificação orgânica com outros métodos de modificação para modificação composta.

(1) Modificação orgânica
A modificação orgânica é um método que utiliza grupos funcionais na matéria orgânica para realizar adsorção física, adsorção química e reações químicas na superfície do pó de sílica para alterar as propriedades superficiais do pó de sílica.

(2) Modificação inorgânica
A modificação inorgânica refere-se ao revestimento ou composição de metais, óxidos inorgânicos, hidróxidos, etc. na superfície do pó de sílica para dar novas funções ao material. Por exemplo, Oyama et al. usou um método de precipitação para cobrir a superfície do SiO2 com Al (OH) 3 e, em seguida, envolveu o SiO2 modificado com polidivinilbenzeno, que pode atender a certos requisitos especiais de aplicação.

(3) Modificação mecanoquímica
A modificação mecanoquímica refere-se primeiro ao uso de moagem ultrafina e outras forças mecânicas fortes para ativar a superfície das partículas de pó para aumentar pontos ativos ou grupos ativos na superfície do pó de sílica e, em seguida, combinar modificadores para obter a modificação composta do pó de sílica.

3. Dosagem do modificador

A quantidade de modificador está geralmente relacionada ao número de pontos ativos (como Si-OH) na superfície do pó de sílica e à camada monomolecular e à espessura bimolecular do modificador que cobre a superfície.

Quando a quantidade de modificador é muito pequena, o grau de ativação da superfície do pó de sílica modificado não será alto; quando a quantidade de modificador é muito grande, não só aumentará o custo da modificação, mas também formará uma camada física multicamadas na superfície do pó de sílica modificado. A adsorção faz com que a interface entre o pó de sílica e o polímero orgânico forme uma camada fraca, resultando na incapacidade de funcionar como uma ponte de molécula única.

4. Processo de modificação e otimização de condições

Os processos de modificação comumente usados para pó de sílica incluem principalmente modificação a seco, modificação a úmido e modificação de compósito.

A modificação a seco é uma modificação na qual o pó de sílica é disperso em um equipamento de modificação em um estado relativamente seco e combinado com uma certa quantidade de modificador de superfície a uma certa temperatura. O processo de modificação a seco é simples e tem baixo custo de produção. Atualmente é o principal método de modificação da superfície do pó de sílica doméstico e é adequado para pó de sílica em nível de mícron.

Além disso, para obter um bom efeito de modificação do pó de sílica, a temperatura, o pH, o tempo, a velocidade de agitação e outras condições do processo durante o processo de modificação devem ser controlados.

A temperatura de modificação é uma condição importante para a condensação, desidratação e formação de fortes ligações covalentes entre o modificador e o pó de sílica. A temperatura de modificação não deve ser muito alta ou muito baixa. Uma temperatura muito alta fará com que o modificador se decomponha ou volatilize, e uma temperatura muito baixa fará com que o modificador se decomponha ou volatilize. Isto reduzirá a taxa de reação entre o modificador e o pó de sílica, afetando o efeito de modificação.