Baik atau tidaknya efek modifikasi permukaan bubuk silika tergantung pada poin-poin ini!
Serbuk silika sendiri merupakan zat yang bersifat polar dan hidrofilik. Ia memiliki sifat antarmuka yang berbeda dengan matriks polimer dan memiliki kompatibilitas yang buruk. Seringkali sulit untuk membubarkan bahan dasar. Oleh karena itu, modifikasi permukaan bubuk silika biasanya diperlukan. Dengan sengaja mengubah sifat fisik dan kimia permukaan bubuk silika sesuai dengan kebutuhan aplikasi, sehingga meningkatkan kompatibilitasnya dengan bahan polimer organik dan memenuhi persyaratan dispersi dan fluiditas dalam bahan polimer.
Faktor-faktor seperti kualitas bahan baku bubuk silika, proses modifikasi, metode dan pengubah modifikasi permukaan, dosis pengubah, kondisi proses modifikasi (suhu modifikasi, waktu, pH dan kecepatan pengadukan) semuanya mempengaruhi efek modifikasi permukaan bubuk silika. Diantaranya, metode modifikasi permukaan dan pengubah merupakan faktor utama yang mempengaruhi efek modifikasi.
1. Kualitas bahan baku bubuk silika
Jenis, ukuran partikel, luas permukaan spesifik, gugus fungsi permukaan, dan sifat lain dari bubuk silika secara langsung mempengaruhi kombinasinya dengan pengubah permukaan. Efek modifikasi berbagai jenis bubuk silika juga berbeda. Diantaranya, bubuk silika bulat memiliki fluiditas yang baik, mudah digabungkan dengan pengubah selama proses modifikasi, dan dapat terdispersi lebih baik dalam sistem polimer organik. Dan kepadatan, kekerasan, konstanta dielektrik, dan sifat lainnya jauh lebih baik daripada bubuk silika sudut.
2. Metode dan pengubah modifikasi permukaan
Saat ini, metode modifikasi permukaan bubuk silika terutama adalah modifikasi organik, modifikasi anorganik, dan modifikasi mekanokimia, di antaranya metode modifikasi yang paling umum digunakan adalah modifikasi organik. Jika efek modifikasi tunggal kurang baik, Anda dapat mempertimbangkan untuk menggabungkan modifikasi organik dengan metode modifikasi lain untuk modifikasi komposit.
(1) Modifikasi organik
Modifikasi organik adalah suatu metode yang menggunakan gugus fungsi pada bahan organik untuk melakukan adsorpsi fisik, adsorpsi kimia dan reaksi kimia pada permukaan bubuk silika untuk mengubah sifat permukaan bubuk silika.
(2) Modifikasi anorganik
Modifikasi anorganik mengacu pada pelapisan atau penggabungan logam, oksida anorganik, hidroksida, dll. pada permukaan bubuk silika untuk memberikan fungsi baru pada material. Misalnya, Oyama dkk. menggunakan metode presipitasi untuk menutupi permukaan SiO2 dengan Al(OH)3, dan kemudian membungkus SiO2 yang dimodifikasi dengan polidivinilbenzena, yang dapat memenuhi persyaratan aplikasi khusus tertentu.
(3) Modifikasi mekanokimia
Modifikasi mekanokimia mengacu pada pertama-tama penggunaan penggilingan ultra-halus dan gaya mekanis kuat lainnya untuk mengaktifkan permukaan partikel serbuk guna meningkatkan titik aktif atau gugus aktif pada permukaan bubuk silika, dan kemudian menggabungkan pengubah untuk mencapai modifikasi komposit bubuk silika.
3. Pengubah dosis
Jumlah pengubah biasanya berhubungan dengan jumlah titik aktif (seperti Si-OH) pada permukaan bubuk silika dan lapisan monomolekul serta ketebalan bimolekuler pengubah yang menutupi permukaan.
Jika jumlah pengubah terlalu kecil, tingkat aktivasi permukaan bubuk silika yang dimodifikasi tidak akan tinggi; bila jumlah pengubah terlalu besar, tidak hanya akan meningkatkan biaya modifikasi, tetapi juga membentuk lapisan fisik berlapis-lapis pada permukaan bubuk silika yang dimodifikasi. Adsorpsi menyebabkan antarmuka antara bubuk silika dan polimer organik membentuk lapisan yang lemah, sehingga mengakibatkan ketidakmampuan berfungsi sebagai jembatan molekul tunggal.
4. Proses modifikasi dan optimalisasi kondisi
Proses modifikasi bubuk silika yang umum digunakan terutama meliputi modifikasi kering, modifikasi basah, dan modifikasi komposit.
Modifikasi kering merupakan suatu modifikasi dimana serbuk silika didispersikan dalam suatu peralatan modifikasi dalam keadaan relatif kering dan dipadukan dengan sejumlah pengubah permukaan pada suhu tertentu. Proses modifikasi kering sederhana dan biaya produksi rendah. Saat ini metode utama modifikasi permukaan bubuk silika dalam negeri dan cocok untuk bubuk silika tingkat mikron.
Selain itu, untuk mencapai efek modifikasi bubuk silika yang baik, suhu, pH, waktu, kecepatan pengadukan dan kondisi proses lainnya selama proses modifikasi harus dikontrol.
Suhu modifikasi merupakan kondisi penting untuk kondensasi, dehidrasi dan pembentukan ikatan kovalen yang kuat antara pengubah dan bubuk silika. Suhu modifikasi tidak boleh terlalu tinggi atau terlalu rendah. Temperatur yang terlalu tinggi akan menyebabkan pengubah terurai atau menguap, dan suhu yang terlalu rendah akan menyebabkan pengubah membusuk atau menguap. Hal ini akan mengurangi laju reaksi antara pengubah dan bubuk silika, sehingga mempengaruhi efek modifikasi.