تعديل سطح التلك (التنشيط) وتطبيقاته في البلاستيك والطلاءات

التلك هو سيليكات مائية ذات صيغة كيميائية 3MgO·4SiO2·H2O. يمكن أن يكون شكله البلوري على شكل رقائق أو أوراق أو إبر أو كتل.

يتكون هيكل التلك النقي من طبقة من البروسيت (هيدروكسيد المغنيسيوم، MgO·H2O) محصورة بين طبقتين من السيليكا، مع تكديس الطبقات فوق بعضها البعض وترابط طبقات التلك المجاورة بقوى فان دير فال الضعيفة. عند تطبيق القص عليها، يمكن للطبقات أن تنزلق بسهولة ضد بعضها البعض.

التلك خامل لمعظم الكواشف الكيميائية، ولا يتحلل عند ملامسته للحامض، وهو موصل رديء للكهرباء، وله موصلية حرارية منخفضة ومقاومة عالية للصدمات الحرارية، ولا يتحلل عند تسخينه إلى 900 درجة مئوية.

هذه الخصائص الممتازة للتلك تجعله حشوًا جيدًا ويستخدم على نطاق واسع في مجالات البلاستيك والطلاء، لكن السطح المحب للماء للتلك يحد من تطبيقه في بعض المجالات الكارهة للماء. من أجل تحسين أدائه بشكل أكبر وتوسيع مجالات تطبيقه، فإن تعديل السطح ضروري.

1. طرق تعديل السطح والمعدلات المستخدمة بشكل شائع للتالك

(1) المعدلات السطحية المستخدمة بشكل شائع للتالك

من أجل جعل التلك أكثر ارتباطًا بالبوليمرات، هناك نوعان رئيسيان من المعدلات المستخدمة حاليًا للتعديل:

عوامل الربط: بشكل أساسي التيتانات والألومينات والسيلانات والأحماض الدهنية. التيتانات هي الأكثر استخدامًا. بنيتها الجزيئية هي R´-O-Ti-(O-X-R-Y)n، حيث يمكن أن تتفاعل R´O- مع البنية الكيميائية لسطح الحشو، R هي مجموعة متشابكة طويلة السلسلة ذات بنية دهنية أو عطرية، والتي يمكن أن تحسن التوافق بين البوليمر والحشو، و Y هي مجموعة تفاعلية نشطة يمكن أن تتشابك أو ترتبط في نظام حشو البوليمر.

المواد الخافضة للتوتر السطحي: بشكل رئيسي دوديسيل بنزين سلفونات الصوديوم، دوديسيل سلفونات الصوديوم، دوديسيل ثلاثي ميثيل أمونيوم بروميد، دوديسيل ثلاثي ميثيل أمونيوم كلوريد، أوليفين سلفونات الصوديوم، إلخ، والتي لها نفس تأثير عوامل الربط في تحسين التوافق بين البوليمرات والحشوات، ولكن آلية ارتباطها بسطح الحشو مختلفة عن آلية عوامل الربط.

(2) طرق تعديل سطح بودرة التلك

تعديل طلاء السطح: تغطية سطح الجسيمات بالمواد الخافضة للتوتر السطحي لإعطاء الجسيمات خصائص جديدة هي طريقة شائعة في الوقت الحاضر.

الطريقة الميكانيكية الكيميائية: طريقة تعديل تستخدم السحق والاحتكاك وغيرها من الطرق لتعزيز نشاط السطح. هذه الطريقة هي سحق وفرك الجسيمات الكبيرة نسبيًا لجعلها أصغر.

تعديل الفيلم الخارجي: طريقة طلاء طبقة من البوليمر بشكل موحد على سطح الجسيمات لتغيير خصائص سطح الجسيمات. بالنسبة لبودرة التلك، يمكن سحقها وتنشيطها أولاً، ثم امتصاصها باستخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي في ظل ظروف معينة، ثم امتصاصها باستخدام المونومرات من خلال المواد الخافضة للتوتر السطحي، وأخيراً تخضع المونومرات للبلمرة لتحقيق تأثير طلاء السطح.

التعديل النشط المحلي: استخدام التفاعلات الكيميائية لتكوين مجموعات وظيفية مختلفة على سطح الجسيمات لتحقيق غرض تعديل السطح.

تعديل السطح عالي الطاقة: استخدام التفريغ عالي الطاقة والأشعة فوق البنفسجية وأشعة البلازما وما إلى ذلك لتعديل سطح الجسيمات. تستخدم هذه الطريقة الطاقة الضخمة الناتجة عن التفريغ عالي الطاقة والأشعة فوق البنفسجية وأشعة البلازما وما إلى ذلك لتعديل سطح الجسيمات، مما يجعل أسطحها نشطة. تحسين توافق الجسيمات والبوليمرات.

تعديل تفاعل الترسيب: التعديل باستخدام تفاعل الترسيب. تستخدم هذه الطريقة تأثير الترسيب لطلاء سطح الجسيمات لتحقيق تأثير التعديل.

2. استخدام بودرة التلك في مجال البلاستيك

تستخدم بودرة التلك في حشو البلاستيك لتحسين صلابة المنتجات واستقرارها البعدي وسهولة تزييتها، ومنع الزحف الناتج عن درجات الحرارة العالية، وتقليل التآكل في آلات التشكيل، وتحسين صلابة البوليمر ومقاومة الزحف من خلال الحشو بينما تظل قوة التأثير دون تغيير بشكل أساسي. إذا تم التعامل معها بشكل صحيح، فيمكنها تحسين مقاومة الصدمات الحرارية للبوليمرات، وتحسين انكماش التشكيل للبلاستيك، ومعامل المرونة للانحناء وقوة الخضوع للشد للمنتجات.

التطبيق في مواد البولي بروبلين: هذا التطبيق هو الأكثر دراسة واستخدامًا على نطاق واسع. يستخدم الآن على نطاق واسع في أجزاء السيارات، مثل مصدات السيارات، وأجزاء المحرك الطرفية، وأجزاء تكييف الهواء، ولوحات القيادة، والمصابيح الأمامية، والشاسيه، والدواسات وأجزاء أخرى.

التطبيق في السيارات: تتمتع مواد البولي بروبلين بمجموعة واسعة من المصادر، وكثافة منخفضة، ويمكن تعديلها لتحسين خصائصها الفيزيائية والكيميائية. يمكنها تقليل التكاليف، وتقليل الوزن، وتقليل استهلاك الوقود دون تقليل الخصائص الميكانيكية. على سبيل المثال، فإن مروحة تبريد السيارات المحقونة بمواد البولي بروبلين المملوءة ببودرة التلك ليست خفيفة الوزن ومنخفضة الضوضاء فحسب، بل إنها تعمل أيضًا على تحسين كفاءة التبريد.