การปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงซิลิกาไมโคร: เทคนิคและการประยุกต์ใช้

ซิลิกา ผงไมโครเป็นสารตัวเติมอนินทรีย์ทั่วไปที่มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม ซึ่งรวมถึง:

• “สามจุดเด่น” (ฉนวนกันความร้อนสูง, การนำความร้อนสูง, ความเสถียรทางความร้อนสูง)
• “สามจุดต่ำ” (ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำ, ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำ, ต้นทุนวัตถุดิบต่ำ)
• “สองความต้านทาน” (ทนกรดและด่าง ทนการสึกหรอ) คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ซิลิกา ผงไมโคร ใช้กันอย่างแพร่หลายและได้รับการยกย่องอย่างสูง

ในระหว่าง การบดละเอียดพิเศษ ในกระบวนการนี้ พื้นที่ผิวจำเพาะของผงซิลิกาไมโครจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้มีหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) จำนวนมากปรากฏบนพื้นผิว ส่งผลให้มีขั้วเพิ่มขึ้น ส่งผลให้มีพลังงานพื้นผิวสูงขึ้น และเนื่องจากแรงไฟฟ้าสถิต อนุภาคจึงมีแนวโน้มที่จะเกาะกลุ่มกันและกระจายตัวได้ยาก นอกจากนี้ การมีหมู่ไฮดรอกซิลบนพื้นผิวยังทำให้มีคุณสมบัติชอบน้ำ ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการกระจายตัวในตัวกลางพอลิเมอร์อินทรีย์ ดังนั้น การปรับปรุงพื้นผิวของผงซิลิกาไมโครจึงเป็นสิ่งจำเป็น

การปรับเปลี่ยนการเคลือบ

การดัดแปลงการเคลือบส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการใช้หมู่ฟังก์ชันบนพื้นผิวของผงซิลิกาไมโครและวัสดุพอลิเมอร์สูงเพื่อเคลือบผง หลังจากกระบวนการดัดแปลงการเคลือบ ฟิล์มบางพอลิเมอร์อินทรีย์จะก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของผงซิลิกาไมโคร “ฟิล์ม” นี้จะปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงซิลิกาไมโคร

การเคลือบพื้นผิวมีสองวิธีหลัก ได้แก่ การดัดแปลงแบบเย็นและการดัดแปลงแบบร้อน เพื่อให้การดัดแปลงมีประสิทธิภาพ ควรทำความสะอาดและทำให้แห้งผงซิลิกาไมโครก่อนขั้นตอนการเคลือบ

การดัดแปลงแบบเย็น

กระบวนการนี้ดำเนินการที่อุณหภูมิห้อง ขั้นแรกเรซินอีพอกซีจะถูกผสมเข้ากับผงซิลิกาไมโครอย่างทั่วถึง จากนั้นจึงเติมตัวทำละลายอินทรีย์ที่จำเป็นสำหรับการดัดแปลง ในระหว่างกระบวนการผสม ตัวทำละลายจะค่อยๆ ระเหยจนหมดไป จากนั้นจะได้ผลิตภัณฑ์ที่ดัดแปลงแล้วโดยการกรองและการทำให้แห้ง การดัดแปลงแบบเย็นต้องใช้ตัวทำละลายอินทรีย์จำนวนมาก ทำให้ยากต่อการขยายขนาดเพื่อการผลิตเชิงอุตสาหกรรม ต้นทุนสูงและประสิทธิภาพการดัดแปลงต่ำ

การดัดแปลงแบบร้อน

ในวิธีนี้ ผงซิลิกาไมโครจะถูกเตรียมเบื้องต้นโดยการให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 120-140°C แล้วจึงผสมกับเรซิน โดยทั่วไปเรซินจะมีมวล 2%-5% ของมวลซิลิกาไมโครผง ความร้อนจะทำให้เรซินอ่อนตัวลง ซึ่งจะเคลือบพื้นผิวของผงซิลิกาไมโครผง เมื่ออุณหภูมิลดลง เรซินจะเหนียวและเกาะติดกับพื้นผิว เติมสารบ่ม (เช่น ยูโรโทรพีน) และแคลเซียมสเตียเรตลงไป แล้วผสมส่วนผสมให้เข้ากันอย่างทั่วถึงเพื่อป้องกันการจับตัวเป็นก้อนของผงซิลิกาไมโครผง หลังจากเย็นตัวลงและร่อนแล้ว จะได้ผงซิลิกาไมโครผงที่ผ่านการดัดแปลง วิธีนี้ให้ประสิทธิภาพการเคลือบที่ดีขึ้นและเหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก แต่กระบวนการนี้มีความซับซ้อนและควบคุมได้ยากกว่า

การดัดแปลงแบบแห้ง

เมื่อเทียบกับการดัดแปลงผิวเคลือบ การดัดแปลงแบบแห้งเป็นที่นิยมใช้กันอย่างกว้างขวางกว่าในการดัดแปลงพื้นผิวผง ผงที่จะดัดแปลงจะถูกเติมลงในเครื่องผสมความเร็วสูง เครื่องผสมจะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิต่างกันขึ้นอยู่กับชนิดของผง จากนั้นจึงเติมสารปรับแต่งที่ผสมไว้ล่วงหน้าลงในเครื่องผสมเพื่อปรับแต่งพื้นผิวให้เสร็จสมบูรณ์

การดัดแปลงแบบแห้งเป็นกระบวนการที่ง่ายและต้นทุนการผลิตต่ำ ปัจจุบันเป็นวิธีหลักในการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงซิลิกาขนาดเล็กในประเทศจีน และเหมาะสำหรับผงซิลิกาขนาดเล็กระดับไมครอน

การดัดแปลงแบบเปียก

การดัดแปลงแบบเปียกเกี่ยวข้องกับการทำให้พื้นผิวของผงซิลิกาขนาดเล็กเปียกในเฟสของเหลวเพื่อลดพลังงานพันธะบนพื้นผิว จากนั้นจึงเติมสารปรับปรุงพื้นผิวและสารเติมแต่ง จากนั้นจึงกวนและกระจายส่วนผสมที่อุณหภูมิหนึ่งเพื่อให้ได้การดัดแปลงพื้นผิว การดัดแปลงแบบเปียกช่วยให้ผงซิลิกาขนาดเล็กกระจายตัวได้ง่ายขึ้นและรวมตัวกับสารปรับปรุงได้อย่างสมบูรณ์ยิ่งขึ้น การดัดแปลงมีความสม่ำเสมอมากขึ้น แต่กระบวนการนี้ซับซ้อนและใช้พลังงานมาก จึงเหมาะสำหรับผงซิลิกาขนาดเล็กพิเศษที่มีขนาดอนุภาคน้อยกว่า 5 ไมโครเมตร นอกจากนี้ ต้องพิจารณาความสามารถในการละลายน้ำของสารปรับปรุง เนื่องจากเฉพาะสารปรับปรุงที่ละลายน้ำได้เท่านั้นที่จะกระจายตัวได้ดีกว่าและมีปฏิกิริยากับหมู่ Si—OH บนพื้นผิวซิลิกาได้อย่างมีประสิทธิภาพ

กระบวนการดัดแปลงแบบคอมโพสิต

การดัดแปลงแบบผสม หมายถึง กระบวนการที่เติมสารปรับแต่งในระหว่างกระบวนการบดละเอียด ซึ่งรวมการบดผงและการดัดแปลงไว้ในขั้นตอนเดียว กระบวนการดัดแปลงแบบผสมค่อนข้างง่าย ใช้งานง่าย และสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการบดและการดัดแปลงได้ เนื่องจากการมีสารปรับแต่งจะช่วยเพิ่มความสามารถในการบดของวัสดุบด

เมื่อเลือกตัวปรับเปลี่ยน จะต้องพิจารณาโครงสร้าง คุณสมบัติ กลไกการปรับเปลี่ยน และคุณสมบัติของวัสดุฐานที่จะเติมด้วย

สารปรับเปลี่ยนที่ใช้กันมากที่สุดในการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงซิลิกาขนาดเล็กคือสารจับคู่ไซเลน ซึ่งเป็นสารประกอบออร์กาโนซิลิคอนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ ประกอบด้วยหมู่ที่แตกต่างกันทางเคมีตั้งแต่สองหมู่ขึ้นไป โครงสร้างโมเลกุลของสารเหล่านี้ประกอบด้วยหมู่ฟังก์ชัน (เช่น หมู่อะมิโน หมู่ไวนิล หรือหมู่อีพอกซี) ที่ทำปฏิกิริยากับพอลิเมอร์อินทรีย์ รวมถึงหมู่อัลคอกซีที่สามารถไฮโดรไลซ์และทำปฏิกิริยากับพื้นผิวของผงซิลิกาขนาดเล็กได้ ซึ่งทำให้ผงซิลิกาขนาดเล็กสามารถยึดเกาะกับพอลิเมอร์อินทรีย์ได้อย่างแน่นหนา

ผงมหากาพย์

อุปกรณ์บดและเคลือบขั้นสูงของ Epic Powder มีบทบาทสำคัญในการแปรรูปและปรับสภาพพื้นผิวของผงซิลิกาขนาดเล็ก ด้วยการใช้เทคโนโลยีการบดประสิทธิภาพสูง เช่น เครื่องบดแบบลูกบอลและเครื่องแยกอากาศ Epic Powder จึงมั่นใจได้ว่าผงซิลิกาขนาดเล็กจะถูกแปรรูปอย่างแม่นยำเพื่อให้ได้ขนาดอนุภาคและลักษณะพื้นผิวตามที่ต้องการ การผสมผสานการปรับสภาพพื้นผิวเข้ากับการบดละเอียดช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและการกระจายตัวของวัสดุในการใช้งานที่หลากหลาย เนื่องจากความต้องการวัสดุประสิทธิภาพสูงยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง อุปกรณ์ที่เชื่อถือได้และโซลูชันเฉพาะของ Epic Powder จึงเป็นสิ่งจำเป็นในการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตผงซิลิกาขนาดเล็กสำหรับอุตสาหกรรมที่หลากหลาย