Silicapoeder zelf is een polaire en hydrofiele substantie. Het heeft verschillende grensvlakeigenschappen met de polymeermatrix en is slecht compatibel. Het is vaak moeilijk om in het basismateriaal te dispergeren. Daarom is meestal oppervlaktemodificatie van silicapoeder vereist. Verander doelbewust de fysische en chemische eigenschappen van het oppervlak van silicapoeder volgens de behoeften van de toepassing, waardoor de compatibiliteit met organische polymeermaterialen wordt verbeterd en wordt voldaan aan de dispersie- en vloeibaarheidsvereisten in polymeermaterialen.
Factoren zoals de kwaliteit van de grondstoffen van silicapoeder, het modificatieproces, de methode en modificator van het oppervlak, de dosering van het modificator, de omstandigheden van het modificatieproces (modificatietemperatuur, tijd, pH en roersnelheid) hebben allemaal invloed op het oppervlaktemodificatie-effect van silicapoeder. Onder hen zijn methoden voor oppervlaktemodificatie en modificatoren de belangrijkste factoren die het modificatie-effect beïnvloeden.
Kwaliteit van de grondstoffen van silicapoeder
Het type, de deeltjesgrootte, het specifieke oppervlak, functionele oppervlaktegroepen en andere eigenschappen van silicapoeder hebben rechtstreeks invloed op de combinatie ervan met oppervlaktemodificatoren. De modificatie-effecten van verschillende soorten silicapoeder zijn ook verschillend. Onder hen heeft bolvormig silicapoeder een goede vloeibaarheid, is het gemakkelijk te combineren met de modificator tijdens het modificatieproces en kan het beter worden gedispergeerd in het organische polymeersysteem. En de dichtheid, hardheid, diëlektrische constante en andere eigenschappen zijn aanzienlijk beter dan het hoekige silicapoeder.
Huang Weizhuang et al. bestudeerde de effecten van verschillende soorten silicapoeder op de hittebestendigheid van met koper beklede laminaten. Ze gebruikten amorf silicapoeder, quasi-bolvormig kristallijn silicapoeder en bolvormig gesmolten silicapoeder als vulstoffen om met koper beklede laminaten te bereiden, en maten de thermische weerstand van met koper beklede laminaten. Hittebestendigheid en interface-eigenschappen. De resultaten laten zien dat bolvormig silicapoeder beter compatibel is met epoxyhars en dat het bereide met koper beklede laminaat een betere hittebestendigheid heeft.
Over het algemeen geldt dat hoe kleiner de deeltjesgrootte van silicapoeder is, des te groter het specifieke oppervlak, des te actiever de plaatsen op het oppervlak zullen zijn, en de hoeveelheid gebruikte modificator zal ook toenemen. Bovendien heeft silicapoeder met verschillende deeltjesgroottes ook een zekere impact op de prestaties van stroomafwaartse producten tijdens het applicatieproces. Wanneer bijvoorbeeld silicapoeder met hars wordt gemengd, moet de deeltjesgrootteverdeling strikt worden gecontroleerd en mag deze niet te groot of te klein zijn. Als de deeltjesgrootte te groot is, zullen de prestaties van de vultoepassing slecht zijn, terwijl als de deeltjesgrootte te klein is, de viscositeit van het harssysteem zal toenemen en de vloeibaarheid zal verslechteren. .
Methoden en modificatoren voor oppervlaktemodificatie
Momenteel zijn de oppervlaktemodificatiemethoden van silicapoeder voornamelijk organische modificatie, anorganische modificatie en mechanochemische modificatie, waarvan de meest gebruikte modificatiemethode organische modificatie is. Wanneer het enkelvoudige modificatie-effect niet goed is, kunt u overwegen om organische modificatie te combineren met andere modificatiemethoden voor samengestelde modificatie.
Organische modificatie
Organische modificatie is een methode die functionele groepen in organisch materiaal gebruikt om fysieke adsorptie, chemische adsorptie en chemische reacties op het oppervlak van silicapoeder uit te voeren om de oppervlakte-eigenschappen van silicapoeder te veranderen. Momenteel zijn de meest gebruikte organische modificatoren silaankoppelingsmiddelen, waaronder voornamelijk amino-, epoxy-, vinyl-, sulfide- en andere typen. Het wijzigingseffect is meestal goed, maar de prijs is duur. Sommige onderzoekers gebruiken relatief goedkope modificatoren zoals aluminaat, titanaat en stearinezuur om silicapoeder te modificeren, maar het modificatie-effect is vaak niet zo goed als dat van silaankoppelingsmiddelen. Daarom is het combineren van economische voordelen en modificatie-effecten, waarbij twee of meer oppervlaktemodificatoren worden gebruikt om silicapoeder samengesteld te modificeren, het modificatie-effect vaak idealer dan het gebruik van een enkele modificator.
Anorganische modificatie
Anorganische modificatie verwijst naar het coaten of compounderen van metalen, anorganische oxiden, hydroxiden, enz. op het oppervlak van silicapoeder om het materiaal nieuwe functies te geven. Oyama et al. gebruikte een precipitatiemethode om het SiO2-oppervlak te bedekken met Al(OH)3 en wikkelde vervolgens het gemodificeerde SiO2 met polydivinylbenzeen om aan bepaalde speciale toepassingsvereisten te voldoen.
Mechanochemische modificatie
Mechanochemische modificatie verwijst naar het eerst gebruiken van ultrafijn slijpen en andere sterke mechanische krachten om het oppervlak van poederdeeltjes te activeren om actieve punten of actieve groepen op het oppervlak van silicapoeder te vergroten, en vervolgens het combineren van modificatoren om samengestelde modificatie van silicapoeder te bereiken.
Modificerende dosering
De hoeveelheid modificator houdt gewoonlijk verband met het aantal actieve punten (zoals Si-OH) op het oppervlak van silicapoeder en de monomoleculaire laag en bimoleculaire dikte van de modificator die het oppervlak bedekt. Wanneer de hoeveelheid modificator te klein is, zal de mate van activering van het oppervlak van het gemodificeerde silicapoeder niet hoog zijn; wanneer de hoeveelheid modificator te groot is, zal dit niet alleen de modificatiekosten verhogen, maar ook een meerlaagse fysieke laag vormen op het oppervlak van het gemodificeerde silicapoeder. Adsorptie zorgt ervoor dat het grensvlak tussen silicapoeder en organisch polymeer een zwakke laag vormt, wat resulteert in het onvermogen om te functioneren als een brug met één molecuul.
Modificatieproces en conditieoptimalisatie
Veelgebruikte modificatieprocessen voor silicapoeder omvatten voornamelijk droge modificatie, natte modificatie en composietmodificatie.
(1) Droge modificatie is een modificatie waarbij silicapoeder in relatief droge toestand in de modificatieapparatuur wordt gedispergeerd en bij een bepaalde temperatuur wordt gecombineerd met een bepaalde hoeveelheid oppervlaktemodificator. Het droge modificatieproces is eenvoudig en heeft lage productiekosten. Het is momenteel de belangrijkste methode voor oppervlaktemodificatie van huishoudelijk silicapoeder en is geschikt voor silicapoeder op micronniveau.
(2) Natte modificatie verwijst naar het bevochtigen van het oppervlak van siliciumpoeder onder omstandigheden van de vloeibare fase om de bindingsenergie van het oppervlak te verminderen, en vervolgens het toevoegen van een bepaalde hoeveelheid oppervlaktemodificatoren en additieven, roeren en dispergeren bij een bepaalde temperatuur, om een siliciumoppervlak te bereiken modificatie van micropoeders. Door het natte modificatieproces kunnen het silicapoeder en de modificator gemakkelijker worden gedispergeerd en vollediger worden gecombineerd, waardoor de modificatie uniformer wordt. Er zijn echter daaropvolgende dehydratatiebewerkingen vereist, het proces is complex en het energieverbruik is hoog, en het is geschikter voor ultrafijne deeltjes met een deeltjesgrootte van minder dan 5 μm. Modificatie van silicapoeder. Bovendien moet tijdens het natte modificatieproces ook rekening worden gehouden met de wateroplosbaarheid van de modificator, omdat alleen modificatoren met een betere wateroplosbaarheid de Si-OH-groepen op het oppervlak van het silicapoeder beter kunnen dispergeren en ermee kunnen interageren.
(3) Samengestelde modificatie verwijst naar de combinatie van droge en natte modificatieprocessen om de activeringsgraad van silicapoeder verder te verbeteren. Cao Jiakai et al. modificatie uitgevoerd in twee stappen via droge en natte processen. Dat wil zeggen dat eerst via droge modificatie y-(2,3-epoxypropoxy)propyltrimethylsilaan werd gebruikt om voorlopige modificatie van silicapoeder uit te voeren. Modificatie, en vervolgens via natte modificatie, met behulp van N-fenylaminotrimethoxysilaan voor modificatie om actief silica-micropoeder te verkrijgen. De resultaten tonen aan dat het silicapoeder geproduceerd door het composietmodificatieproces een hoge activiteit, goede hydrofobiciteit, een klein aantal oppervlaktehydroxylgroepen heeft en beter in het harssysteem kan worden gedispergeerd.
Om een goed modificatie-effect van silicapoeder te bereiken, moeten bovendien de temperatuur, pH, tijd, roersnelheid en andere procesomstandigheden tijdens het modificatieproces worden gecontroleerd.
De modificatietemperatuur is een belangrijke voorwaarde voor de condensatie, dehydratatie en de vorming van sterke covalente bindingen tussen de modificator en silicapoeder. De modificatietemperatuur mag niet te hoog of te laag zijn. Een te hoge temperatuur zal ervoor zorgen dat de modificator ontbindt of vervluchtigt, en een te lage temperatuur zal ervoor zorgen dat de modificator ontbindt of vervluchtigt. Dit zal de reactiesnelheid tussen de modificator en het silicapoeder verminderen, waardoor het modificatie-effect wordt beïnvloed.
Voor modificatoren die via oplosmiddelen zijn opgelost, zal de pH het hydrolyse-effect beïnvloeden. Een langere modificatietijd maakt de interactie tussen de modificator en het silicapoeder completer en steviger; een geschikte roersnelheid kan ervoor zorgen dat de modificator en het silicapoeder vollediger met elkaar in contact komen en de dispersie van de modificator in het silicapoeder verbeteren.
