ทำไมจึงต้องมีการดัดแปลงซิลิกา? มีวิธีการอะไรบ้าง?

ชั้นผิวของซิลิกามีหมู่ไฮดรอกซิลจำนวนมากซึ่งมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพโดยรวมของวัสดุ ตัวอย่างเช่น ซิลิกาเกาะติดกันเนื่องจากธรรมชาติที่ชอบน้ำของกลุ่มไฮดรอกซิลที่พื้นผิว เนื่องจากปรากฏการณ์นี้ เมื่อวัสดุผสมยางต้องรับภาระบางอย่าง แรงเสียดทานสัมพัทธ์ภายในวัสดุจะเพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติทางกลของวัสดุคอมโพสิต

เนื่องจากมีหมู่ไฮดรอกซิลจำนวนมาก ซึ่งเป็นด่าง ซิลิกาก็จะมีความเป็นด่างอ่อนๆ ด้วย เมื่อเจอตัวเร่งปฏิกิริยาอัลคาไลน์บางตัว มันจะทำปฏิกิริยากับพวกมัน ซึ่งจะทำให้เกิดปัญหาในกระบวนการวัลคาไนเซชันของคอมโพสิตยาง อิทธิพลจะทำให้ยางวัลคาไนซ์ใช้เวลานานขึ้น ซึ่งจะก่อให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ เช่น การเพิ่มแรงเสียดทานภายใน ลดความหนาแน่นของการเชื่อมขวาง และอื่นๆ

ในการใช้งานทางอุตสาหกรรมและเชิงปฏิบัติแบบดั้งเดิม แบ่งออกเป็น 2 ประเภทตามคุณสมบัติของตัวดัดแปลง ได้แก่ การดัดแปลงแบบอินทรีย์และแบบอนินทรีย์ ในหมู่พวกเขา วิธีการดัดแปลงอินทรียวัตถุเป็นที่ยอมรับกันอย่างแพร่หลาย ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทตามวิธีกระบวนการ วิธีแห้ง วิธีเปียก และวิธีการนึ่ง

สำหรับตัวปรับแต่งที่ได้รับการพิจารณาแล้ว สามารถจับคู่วิธีการดัดแปลงต่างๆ เพื่อให้ได้ผลการดัดแปลงที่แตกต่างกัน มีเทคนิคการดัดแปลงมากมาย แต่ละแบบมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง

หนึ่งคือการต่อกิ่งพื้นผิวของอนุภาคซิลิกากับพอลิเมอร์ที่มีคุณสมบัติใกล้เคียงกัน ซึ่งเรียกกันทั่วไปว่าวิธีการดัดแปลงการต่อกิ่งบนพื้นผิว ซึ่งเหมาะสำหรับการต่อกิ่งพอลิเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลน้อยกว่า แต่เงื่อนไขสำหรับการต่อกิ่งนั้นเข้มงวดมากเช่นกัน

วิธีที่สองคือวิธีการดัดแปลงของสารควบคู่ไซเลน ในกระบวนการเตรียมการ หมู่ฟังก์ชันบนตัวจับคู่จะทำปฏิกิริยากับกลุ่มที่ชอบน้ำของอนุภาค และบนพื้นฐานนี้ วัสดุจะถูกดัดแปลง

วิธีที่สามคือวิธีการดัดแปลงของเหลวไอออนิก ซิลิกาถูกวางลงในของเหลวของอนุภาคเพื่อทำปฏิกิริยากับซิลิกาเพื่อปรับปรุงการกระจายตัวของซิลิกา แม้ว่าวิธีนี้จะมีมลพิษต่ำและใช้งานง่าย แต่ผลการดัดแปลงก็แย่

ประการที่สี่คือการปรับเปลี่ยนส่วนต่อประสานโมเลกุลขนาดใหญ่ วิธีการดัดแปลงนี้มีผลไม่ดีเมื่อใช้เพียงอย่างเดียว แต่สามารถร่วมมือกับตัวแทนการมีเพศสัมพันธ์ในสภาพแวดล้อมเฉพาะ

ประการที่ห้าคือการใช้วิธีดัดแปลงร่วมกัน กล่าวคือ เพื่อรวมวิธีการดัดแปลงที่หลากหลาย ใช้ประโยชน์จากจุดแข็งของพวกมัน และหลีกเลี่ยงจุดอ่อนของพวกมัน และรวมเอาข้อดีตามลำดับเพื่อปรับปรุงคุณภาพของการปรับเปลี่ยน ตัวอย่างเช่น วิธีการดัดแปลงในแหล่งกำเนิดซึ่งพัฒนาขึ้นครั้งแรกโดยมิชลิน ทำให้เกิดกระบวนการเพิ่มสารควบคู่ไซเลนและซิลิกาและสารอื่นๆ ลงในยางในระหว่างการผสมอย่างคร่าวๆ และทั้งสองทำปฏิกิริยาภายใต้สภาวะของระบบบางอย่าง มีแรงบางอย่างระหว่างตัวคัปปลิ้งและส่วนผสมของยาง ซึ่งไม่เพียงแต่ทำลายมวลรวมของซิลิกาเท่านั้น แต่ยังปรับเปลี่ยนซิลิกาที่ไม่ชอบน้ำด้วย อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ต้องใช้พลังงานจำนวนมากและควบคุมได้ยากอย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นจึงควรปรับปรุงอย่างเหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องเหล่านี้ นอกจากนี้ สารคัปปลิ้งที่เหลือมีแนวโน้มที่จะยังคงอยู่ ซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติของวัสดุคอมโพสิต

นอกจากนี้ยังมีเทคโนโลยีการดัดแปลงแบบแห้งที่คล้ายกับการดัดแปลงในแหล่งกำเนิด มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ได้ซิลิกาที่ไม่ชอบน้ำสูงโดยทำปฏิกิริยาของสารควบคู่ไซเลนและซิลิกาภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการนี้ ยังใช้พลังงานเป็นจำนวนมาก

ในปัจจุบัน เทคโนโลยีการดัดแปรแบบเปียกเป็นที่ยอมรับ ซึ่งต้องการให้สารควบคู่ไซเลนทำปฏิกิริยากับซิลิกาในสารละลาย เทคโนโลยีนี้ไม่เพียงแต่ไม่ต้องใช้พลังงานมากเท่านั้น แต่ยังสามารถควบคุมได้ค่อนข้างดี

ด้วยการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี การดัดแปลงพอลิเมอร์ได้กลายเป็นเทรนด์การพัฒนารูปแบบใหม่ เนื่องจากวัสดุคอมโพสิตชนิดใหม่นี้รวมข้อดีของวัสดุตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป และมีคุณสมบัติการยึดเกาะที่ดีเยี่ยม และแก้ปัญหาค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวที่ไม่สม่ำเสมอของวัสดุทดลองทั้งสองชนิดภายใต้อุณหภูมิสูงและความดันสูง วัสดุดังกล่าวจึงเป็นวัสดุผสมยาง การศึกษาพฤติกรรมทางกลเป็นรากฐานที่ดี เท่าที่เกี่ยวข้องกับยางซิลิโคน การใช้ซิลิกาดัดแปลงนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตเป็นสารเสริมแรงไม่เพียงแต่สามารถตอบสนองผลการเสริมแรง แต่ยังปรับปรุงคุณสมบัติการไหลของยางซิลิโคนจึงบรรลุผลของการปรับปรุงการประมวลผลของแม่พิมพ์ สินค้า.