Tại sao phải sửa đổi silica? Có những phương pháp nào?

Lớp bề mặt của silica có một số lượng lớn các nhóm hydroxyl, chúng tương tác với nhau, do đó ảnh hưởng đến hiệu suất chung của vật liệu. Ví dụ, silica kết tụ do tính chất ưa nước của các nhóm hydroxyl trên bề mặt. Do hiện tượng này, khi vật liệu composite cao su chịu một tải trọng nào đó, lực ma sát tương đối bên trong vật liệu sẽ tăng lên, ảnh hưởng đến cơ tính của vật liệu composite.

Bởi vì một số lượng lớn các nhóm hydroxyl có tính kiềm, silica cũng sẽ có tính kiềm yếu. Khi gặp một số chất xúc tiến có tính kiềm, nó sẽ phản ứng với chúng, điều này sẽ gây ra một số vấn đề trong quá trình lưu hóa vật liệu tổng hợp cao su. Ảnh hưởng, sẽ dẫn đến thời gian lưu hóa cao su lâu hơn, điều này sẽ tạo ra một loạt các phản ứng dây chuyền, chẳng hạn như tăng ma sát bên trong, giảm mật độ liên kết chéo, v.v.

Trong các ứng dụng thực tế và công nghiệp truyền thống, nó được chia thành hai loại theo tính chất của chất biến tính, đó là chất biến tính hữu cơ và chất biến tính vô cơ. Trong số đó, phương pháp biến tính chất hữu cơ được chấp nhận rộng rãi, có thể chia thành ba loại theo phương pháp quá trình, phương pháp khô, phương pháp ướt và phương pháp hấp tiệt trùng.

Đối với các sửa đổi đã được xác định, các phương pháp sửa đổi khác nhau có thể được kết hợp để đạt được các hiệu ứng sửa đổi khác nhau. Có nhiều kỹ thuật sửa đổi, mỗi kỹ thuật có những ưu và nhược điểm riêng.

Một là ghép bề mặt của các hạt silica với polyme có tính chất tương tự, mà người ta thường gọi là phương pháp ghép bề mặt biến tính, phương pháp này thích hợp để ghép các polyme có khối lượng phân tử nhỏ hơn, nhưng điều kiện để ghép cũng rất khắt khe;

Thứ hai là phương pháp biến tính của tác nhân nối silan. Trong quá trình chuẩn bị, nhóm chức trên chất kết hợp phản ứng với nhóm ưa nước của hạt, và trên cơ sở này, vật liệu được biến đổi;

Thứ ba là phương pháp điều chế chất lỏng bằng ion. Silica được đặt trong chất lỏng hạt để phản ứng với nó nhằm cải thiện khả năng phân tán của silica. Mặc dù phương pháp này có độ ô nhiễm thấp và dễ vận hành, nhưng hiệu quả điều chỉnh kém;

Thứ tư là sửa đổi giao diện đại phân tử. Phương pháp sửa đổi này có hiệu quả kém khi sử dụng một mình, nhưng có thể hợp tác với tác nhân ghép nối trong một môi trường cụ thể;

Thứ năm là sử dụng phương pháp sửa đổi kết hợp, tức là kết hợp nhiều phương pháp sửa đổi, tận dụng điểm mạnh và tránh điểm yếu của chúng, đồng thời tích hợp những ưu điểm của chúng để nâng cao chất lượng của việc sửa đổi. Ví dụ, phương pháp sửa đổi tại chỗ lần đầu tiên được phát triển bởi Michelin, thực hiện đại khái quá trình thêm chất kết nối silan và silica và các chất khác vào cao su trong quá trình trộn, và cả hai phản ứng trong một số điều kiện hệ thống nhất định. Có một số lực giữa chất kết nối và hỗn hợp cao su, lực này không chỉ có thể phá hủy các tập hợp silica, mà còn làm thay đổi silica một cách kỵ nước. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi nhiều năng lượng và khó kiểm soát hiệu quả, vì vậy cần có những cải tiến thích hợp để tránh những khuyết tật này. Ngoài ra, chất kết nối còn lại có khả năng vẫn còn trong đó, điều này ảnh hưởng đến tính chất của vật liệu composite.

Ngoài ra còn có một công nghệ sửa đổi khô tương tự như sửa đổi tại chỗ. Mục đích là để thu được silica có tính kỵ nước cao thông qua phản ứng của chất nối silan và silica trong điều kiện nhiệt độ cao. Tuy nhiên, trong quá trình này, cũng tiêu tốn rất nhiều năng lượng.

Hiện tại, công nghệ biến tính ướt được chấp nhận, công nghệ này yêu cầu chất kết hợp silan phản ứng với silica trong dung dịch. Công nghệ này không những không cần tiêu tốn nhiều năng lượng mà còn có thể điều khiển được một cách tương đối.

Với sự phát triển của khoa học công nghệ, biến tính polyme đã trở thành một xu hướng phát triển mới. Vì vật liệu composite mới này kết hợp ưu điểm của hai hoặc nhiều vật liệu, có tính chất liên kết rất ưu việt, giải quyết vấn đề hệ số giãn nở không đồng đều của hai vật liệu thí nghiệm dưới nhiệt độ cao và áp suất cao, nên nó là vật liệu composite cao su. Nghiên cứu về hành vi cơ học đã tạo ra một nền tảng tốt. Liên quan đến cao su silicone, việc sử dụng silica biến tính canxi cacbonat nano làm chất gia cường không chỉ có thể đáp ứng hiệu quả gia cố mà còn cải thiện các đặc tính lưu biến của cao su silicone, do đó đạt được hiệu quả cải thiện quá trình xử lý khuôn Mỹ phẩm.