¡Si el efecto de modificación de la superficie del polvo de sílice es bueno o no depende de estos puntos!
El polvo de sílice en sí es una sustancia polar e hidrófila. Tiene diferentes propiedades de interfaz con la matriz polimérica y tiene poca compatibilidad. A menudo resulta difícil dispersarlo en el material base. Por lo tanto, normalmente se requiere una modificación de la superficie del polvo de sílice. Cambie intencionalmente las propiedades físicas y químicas de la superficie del polvo de sílice de acuerdo con las necesidades de la aplicación, mejorando así su compatibilidad con materiales poliméricos orgánicos y cumpliendo con sus requisitos de dispersión y fluidez en materiales poliméricos.
Factores como la calidad de la materia prima del polvo de sílice, el proceso de modificación, el método y modificador de modificación de la superficie, la dosis del modificador, las condiciones del proceso de modificación (temperatura de modificación, tiempo, pH y velocidad de agitación) afectan el efecto de modificación de la superficie del polvo de sílice. Entre ellos, los métodos de modificación de superficies y los modificadores son los principales factores que afectan el efecto de modificación.
1. Calidad de las materias primas en polvo de sílice.
El tipo, tamaño de partícula, área de superficie específica, grupos funcionales de superficie y otras propiedades del polvo de sílice afectan directamente su combinación con modificadores de superficie. Los efectos de modificación de los diferentes tipos de polvo de sílice también son diferentes. Entre ellos, el polvo de sílice esférico tiene buena fluidez, es fácil de combinar con el modificador durante el proceso de modificación y puede dispersarse mejor en el sistema polimérico orgánico. Y la densidad, dureza, constante dieléctrica y otras propiedades son significativamente mejores que las del polvo de sílice angular.
2. Métodos y modificadores de modificación de superficies.
En la actualidad, los métodos de modificación de la superficie del polvo de sílice son principalmente modificación orgánica, modificación inorgánica y modificación mecanoquímica, entre los cuales el método de modificación más utilizado es la modificación orgánica. Cuando el efecto de modificación única no es bueno, se puede considerar combinar la modificación orgánica con otros métodos de modificación para la modificación compuesta.
(1) Modificación orgánica
La modificación orgánica es un método que utiliza grupos funcionales en la materia orgánica para llevar a cabo adsorción física, adsorción química y reacciones químicas en la superficie del polvo de sílice para cambiar las propiedades de la superficie del polvo de sílice.
(2) Modificación inorgánica
La modificación inorgánica se refiere al recubrimiento o combinación de metales, óxidos inorgánicos, hidróxidos, etc. en la superficie del polvo de sílice para darle al material nuevas funciones. Por ejemplo, Oyama et al. utilizó un método de precipitación para cubrir la superficie de SiO2 con Al (OH) 3 y luego envolvió el SiO2 modificado con polidivinilbenceno, que puede cumplir con ciertos requisitos de aplicación especiales.
(3) Modificación mecanoquímica
La modificación mecanoquímica se refiere al uso primero de molienda ultrafina y otras fuerzas mecánicas fuertes para activar la superficie de las partículas de polvo para aumentar los puntos activos o grupos activos en la superficie del polvo de sílice, y luego combinar modificadores para lograr una modificación compuesta del polvo de sílice.
3. Dosis de modificador
La cantidad de modificador generalmente está relacionada con la cantidad de puntos activos (como Si-OH) en la superficie del polvo de sílice y la capa monomolecular y el espesor bimolecular del modificador que cubre la superficie.
Cuando la cantidad de modificador es demasiado pequeña, el grado de activación de la superficie del polvo de sílice modificado no será alto; cuando la cantidad de modificador es demasiado grande, no solo aumentará el costo de la modificación, sino que también formará una capa física multicapa en la superficie del polvo de sílice modificado. La adsorción hace que la interfaz entre el polvo de sílice y el polímero orgánico forme una capa débil, lo que resulta en la incapacidad de funcionar como un puente de una sola molécula.
4. Proceso de modificación y optimización de condiciones.
Los procesos de modificación comúnmente utilizados para el polvo de sílice incluyen principalmente modificación seca, modificación húmeda y modificación compuesta.
La modificación en seco es una modificación en la que el polvo de sílice se dispersa en un equipo de modificación en un estado relativamente seco y se combina con una cierta cantidad de modificador de superficie a una temperatura determinada. El proceso de modificación en seco es simple y tiene un bajo costo de producción. Actualmente es el principal método de modificación de la superficie del polvo de sílice doméstico y es adecuado para polvo de sílice a nivel de micras.
Además, para lograr un buen efecto de modificación del polvo de sílice, se deben controlar la temperatura, el pH, el tiempo, la velocidad de agitación y otras condiciones del proceso durante el proceso de modificación.
La temperatura de modificación es una condición importante para la condensación, deshidratación y formación de fuertes enlaces covalentes entre el modificador y el polvo de sílice. La temperatura de modificación no debe ser ni demasiado alta ni demasiado baja. Una temperatura demasiado alta hará que el modificador se descomponga o volatilice, y una temperatura demasiado baja hará que el modificador se descomponga o volatilice. Esto reducirá la velocidad de reacción entre el modificador y el polvo de sílice, afectando el efecto de modificación.