Silica bột vi mô, là chất độn vô cơ điển hình, sở hữu những đặc tính tuyệt vời, bao gồm:
- “Ba cao” (Cách nhiệt cao, dẫn nhiệt cao, ổn định nhiệt cao);
- “Ba điểm thấp” (Hệ số giãn nở nhiệt thấp, hằng số điện môi thấp, chi phí nguyên liệu thô thấp);
- “Hai khả năng kháng” (kháng axit và kiềm, chống mài mòn). Những đặc tính này làm cho silica bột vi mô được sử dụng rộng rãi và đánh giá cao.
Trong suốt nghiền siêu mịn Trong quá trình này, diện tích bề mặt riêng của bột vi silica tăng liên tục. Kết quả là, một lượng lớn nhóm hydroxyl (-OH) được phơi bày trên bề mặt, làm tăng độ phân cực của nó. Điều này dẫn đến năng lượng bề mặt cao hơn, và do sự hiện diện của lực tĩnh điện, các hạt có xu hướng kết tụ và khó phân tán. Hơn nữa, sự hiện diện của các nhóm hydroxyl trên bề mặt cũng làm cho nó trở nên ưa nước, cản trở sự phân tán của nó trong môi trường polyme hữu cơ. Do đó, việc biến tính bề mặt bột vi silica là cần thiết.
Sửa đổi lớp phủ
Quá trình biến tính lớp phủ chủ yếu liên quan đến việc sử dụng các nhóm chức năng trên bề mặt của bột vi silica và vật liệu polymer cao cấp để phủ lên bột. Sau quá trình biến tính lớp phủ, một lớp màng mỏng polymer hữu cơ hình thành trên bề mặt bột vi silica. "Lớp màng" này có tác dụng biến tính bề mặt của bột vi silica.
Có hai phương pháp chính để phủ bề mặt: biến tính nguội và biến tính nóng. Để đảm bảo biến tính hiệu quả, bột silica vi mô cần được xử lý làm sạch và sấy khô trước khi phủ.
Sửa đổi lạnh
Quy trình này được thực hiện ở nhiệt độ phòng. Đầu tiên, nhựa epoxy được trộn đều với bột vi mô silica. Sau đó, dung môi hữu cơ cần thiết cho quá trình biến tính được thêm vào. Trong quá trình trộn, dung môi bay hơi dần dần cho đến khi biến mất hoàn toàn. Sản phẩm biến tính sau đó được thu được thông qua quá trình lọc và sấy khô. Biến tính lạnh đòi hỏi một lượng lớn dung môi hữu cơ, khiến việc mở rộng quy mô sản xuất công nghiệp trở nên khó khăn. Chi phí cao và hiệu quả biến tính thấp.
Sửa đổi nóng
Trong phương pháp này, bột vi silica được xử lý sơ bộ bằng cách nung nóng đến 120-140°C, sau đó trộn với nhựa. Nhựa thường chiếm 2%-5% khối lượng của bột vi silica. Nhiệt làm mềm nhựa, sau đó phủ lên bề mặt bột vi silica. Khi nhiệt độ giảm, nhựa trở nên dính và bám chặt vào bề mặt. Một chất đóng rắn (như urotropine) và canxi stearat được thêm vào, và hỗn hợp được trộn kỹ để ngăn ngừa sự kết tụ của bột vi silica. Sau khi làm nguội và sàng, thu được bột vi silica biến tính. Phương pháp này mang lại hiệu quả phủ tốt hơn và phù hợp cho sản xuất hàng loạt, nhưng quy trình phức tạp và khó kiểm soát hơn.
Sửa đổi khô
So với biến tính lớp phủ, biến tính khô được sử dụng rộng rãi hơn trong biến tính bề mặt bột. Bột cần biến tính được cho vào máy trộn tốc độ cao. Tùy thuộc vào loại bột, máy trộn được làm nóng đến nhiệt độ khác nhau. Sau đó, một chất biến tính đã trộn sẵn được thêm vào máy trộn để hoàn tất quá trình biến tính bề mặt.
Biến tính khô mang lại quy trình đơn giản và chi phí sản xuất thấp. Hiện nay, đây là phương pháp chính để biến tính bề mặt bột silica vi mô ở Trung Quốc và phù hợp với bột silica vi mô có kích thước micron.
Sửa đổi ướt
Biến tính ướt bao gồm việc làm ướt bề mặt bột silica vi mô trong pha lỏng để giảm năng lượng liên kết bề mặt. Sau đó, các chất biến tính bề mặt và phụ gia được thêm vào, rồi hỗn hợp được khuấy và phân tán ở một nhiệt độ nhất định để đạt được biến tính bề mặt. Biến tính ướt cho phép bột silica vi mô phân tán dễ dàng hơn và kết hợp hoàn toàn hơn với chất biến tính. Quá trình biến tính này đồng đều hơn, nhưng phức tạp và tiêu tốn nhiều năng lượng, khiến nó phù hợp hơn với bột silica vi mô siêu mịn có kích thước hạt nhỏ hơn 5μm. Hơn nữa, độ tan trong nước của chất biến tính cần được xem xét, vì chỉ những chất biến tính tan trong nước mới phân tán tốt hơn và tương tác hiệu quả với các nhóm Si—OH trên bề mặt silica.
Quá trình sửa đổi tổng hợp
Biến tính hỗn hợp là quá trình bổ sung chất biến tính trong quá trình nghiền mịn, tích hợp quá trình nghiền bột và biến tính trong cùng một bước. Quá trình biến tính hỗn hợp tương đối đơn giản, dễ vận hành và có thể cải thiện hiệu quả nghiền và biến tính vì sự có mặt của chất biến tính làm tăng khả năng nghiền của vật liệu nghiền.
Khi lựa chọn chất biến tính, cần phải xem xét cấu trúc, tính chất, cơ chế biến tính và tính chất của vật liệu nền được lấp đầy.
Chất biến tính được sử dụng phổ biến nhất trong biến tính bề mặt bột vi silica là tác nhân liên kết silan. Đây là các hợp chất organosilicon có trọng lượng phân tử thấp, chứa hai hoặc nhiều nhóm hóa học riêng biệt. Cấu trúc phân tử của chúng bao gồm các nhóm chức năng (như nhóm amino, vinyl hoặc epoxy) tương tác với các polyme hữu cơ, cũng như các nhóm alkoxy có thể thủy phân và tương tác với bề mặt bột vi silica. Điều này cho phép bột vi silica liên kết chặt chẽ với các polyme hữu cơ.
Bột Epic
Thiết bị nghiền và phủ tiên tiến của Epic Powder đóng vai trò then chốt trong quá trình xử lý và biến tính bề mặt của bột vi silica. Bằng cách sử dụng các công nghệ nghiền hiệu suất cao như máy nghiền bi và máy phân loại khí, Epic Powder đảm bảo bột vi silica được xử lý chính xác để đạt được kích thước hạt và đặc tính bề mặt mong muốn. Việc tích hợp biến tính bề mặt với nghiền mịn giúp nâng cao hơn nữa hiệu suất và khả năng phân tán của vật liệu trong nhiều ứng dụng khác nhau. Khi nhu cầu về vật liệu hiệu suất cao tiếp tục tăng, thiết bị đáng tin cậy và các giải pháp được thiết kế riêng của Epic Powder sẽ đóng vai trò thiết yếu trong việc tối ưu hóa sản xuất bột vi silica cho nhiều ngành công nghiệp.
