Por que a sílica deve ser modificada? Que métodos existem?

A camada superficial de sílica possui um grande número de grupos hidroxila, que interagem entre si, afetando assim o desempenho geral do material. Por exemplo, aglomerados de sílica devido à natureza hidrofílica dos grupos hidroxila de superfície. Devido a este fenômeno, quando o material compósito de borracha é submetido a uma determinada carga, a força de atrito relativa dentro do material aumentará, afetando as propriedades mecânicas do material compósito.

Por causa de um grande número de grupos hidroxila, que são alcalinos, a sílica também será fracamente alcalina. Ao encontrar alguns aceleradores alcalinos, ele reagirá com eles, o que causará alguns problemas no processo de vulcanização dos compósitos de borracha. Influência, levará a um tempo maior para a vulcanização da borracha, o que produzirá uma série de reações em cadeia, como aumentar o atrito interno, reduzir a densidade de reticulação e assim por diante.

Em aplicações industriais e práticas tradicionais, é dividido em dois tipos de acordo com as propriedades dos modificadores, ou seja, modificação orgânica e inorgânica. Dentre eles, o método de modificação da matéria orgânica é amplamente aceito, que pode ser dividido em três tipos de acordo com o método de processo, método seco, método úmido e método autoclave.

Para os modificadores que foram determinados, diferentes métodos de modificação podem ser combinados para obter diferentes efeitos de modificação. Existem muitas técnicas de modificação, cada uma com suas próprias vantagens e desvantagens.

Uma é enxertar a superfície das partículas de sílica no polímero com propriedades semelhantes, que é comumente conhecido como método de modificação de enxerto de superfície, que é adequado para enxertar polímeros com pesos moleculares menores, mas as condições para enxertia também são muito restritas;

O segundo é o método de modificação do agente de acoplamento de silano. No processo de preparação, o grupo funcional do agente de acoplamento reage com o grupo hidrofílico da partícula e, com base nisso, o material é modificado;

O terceiro é o método de modificação do líquido iônico. A sílica é colocada na partícula líquida para reagir com ela e melhorar a dispersibilidade da sílica. Embora este método tenha baixa poluição e seja fácil de operar, o efeito de modificação é fraco;

A quarta é a modificação da interface macromolecular. Este método de modificação tem pouco efeito quando usado sozinho, mas pode cooperar com o agente de acoplamento em um ambiente específico;

A quinta é usar o método de modificação em combinação, ou seja, combinar uma variedade de métodos de modificação, aproveitar seus pontos fortes e evitar suas fraquezas e integrar suas respectivas vantagens para melhorar a qualidade da modificação. Por exemplo, o método de modificação in-situ desenvolvido pela Michelin, realiza aproximadamente o processo de adição de agente de acoplamento de silano e sílica e outras substâncias à borracha durante a mistura, e os dois reagem sob certas condições do sistema. Existe alguma força entre o agente de acoplamento e a mistura de borracha, que pode não apenas destruir os agregados de sílica, mas também modificar hidrofobicamente a sílica. No entanto, este método requer muita energia e é difícil de controlar com eficiência, portanto, melhorias apropriadas devem ser feitas para evitar esses defeitos. Além disso, é provável que o agente de acoplamento restante permaneça nele, o que afeta as propriedades do material compósito.

Existe também uma tecnologia de modificação a seco semelhante à modificação in situ. O objetivo é obter sílica altamente hidrofóbica através da reação do agente de acoplamento silano e sílica sob condições de alta temperatura. No entanto, neste processo, também consome muita energia.

Atualmente, a tecnologia de modificação úmida é aceita, o que requer que o agente de acoplamento de silano reaja com a sílica em uma solução. Essa tecnologia não só não precisa consumir muita energia, mas também é relativamente controlável.

Com o desenvolvimento da ciência e tecnologia, a modificação de polímeros tornou-se uma nova tendência de desenvolvimento. Como este novo material compósito combina as vantagens de dois ou mais materiais, possui propriedades de ligação muito superiores e resolve o problema de coeficientes de expansão não uniformes dos dois materiais experimentais sob alta temperatura e alta pressão, é um material compósito de borracha. O estudo do comportamento mecânico constituiu uma boa base. No que diz respeito à borracha de silicone, o uso de sílica modificada com nanocarbonato de cálcio como agente de reforço pode não apenas satisfazer o efeito de reforço, mas também melhorar as propriedades reológicas da borracha de silicone, alcançando assim o efeito de melhorar o processamento de moldados produtos.