تطبيق السيليكا في مطاط السيليكون
السيليكا هي واحدة من أهم المواد غير العضوية فائقة الدقة وذات التقنية العالية ، نظرًا لصغر حجم الجسيمات ، فهي تتميز بمساحة سطح كبيرة محددة ، وامتصاص قوي للسطح ، وطاقة سطحية كبيرة ، ونقاء كيميائي عالي ، وأداء تشتت جيد ، ومقاومة حرارية ، وكهربائية المقاومة والخصائص الخاصة الأخرى. بفضل ثباتها الفائق ، وتقويتها ، وتثخينها ، وتسييلها الانسيابي ، تتمتع بخصائص فريدة في العديد من التخصصات والمجالات وتلعب دورًا لا يمكن الاستغناء عنه.
استخدامثاني أكسيد السيليكونيمكن تقسيمها إلى مواد سيليكون ومجالات أخرى ، حيث تمثل كمية مواد السيليكون ما يقرب من 60٪ من إجمالي كمية السيليكا المدخنة. مطاط السيليكون هو المادة الأكثر استخدامًا في مواد السيليكون ، ويمكن أن تصل كمية إضافته إلى أكثر من 50٪. تلعب السيليكا المدخنة بشكل أساسي دور تقوية في مطاط السيليكون HVT. نظرًا لأن السلسلة الجزيئية لمطاط السيليكون مرنة جدًا والتفاعل بين السلاسل ضعيف ، فإن قوة مطاط السيليكون بدون تقوية منخفضة جدًا (لا تزيد عن 0.4 ميجا باسكال) وليس لها قيمة استخدام. يمكن استخدامه فقط بعد التعزيز. ومع ذلك ، يمكن زيادة قوة مطاط السيليكون المقوى بالسيليكا المدخنة بنسبة 40 مرة.
تأثير السيليكا المدخنة على الخواص الميكانيكية لمطاط السيليكون HTV
يتأثر تأثير تقوية السيليكا المدخنة على مطاط السيليكون HTV بحجم الجزيئات والمساحة النسبية والهيكل. بشكل عام ، كلما كان حجم الجسيمات أصغر ، كلما زادت مساحة السطح المحددة والهيكل ، كلما كان تأثير التعزيز أفضل وزادت قوة وصلابة الفلكنة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن كمية السيليكا المدخنة وتشتتها في المصفوفة لها أيضًا تأثير كبير على خصائص مادة الفلكنة. يوضح الشكل 1 تأثير كمية السيليكا المدخنة على قوة شد الفلكنة. يمكن أن نرى من الشكل أنه مع زيادة كمية السيليكا المدخنة ، تزداد قوة الفلكنة ، وتصل عمومًا إلى الذروة عند 35-50 phr. هناك أيضًا العديد من آليات ونماذج التعزيز للسيليكا المدخنة لمطاط السيليكون. التفسير الأكثر قبولًا هو أن مجموعات الهيدروكسيل الحرة على سطح السيليكا المدخنة تشكل مزيجًا فيزيائيًا أو كيميائيًا مع جزيئات مطاط السيليكون ، وتشكل طبقة امتزاز من جزيئات مطاط السيليكون على سطح السيليكا ، وتشكل بنية شبكة ثلاثية الأبعاد من السيليكا المدخنة. وجزيئات مطاط السيليكون ، وبالتالي الحد من مطاط السيليكون بشكل فعال. يؤدي تشوه السلسلة الجزيئية إلى التعزيز. إن تغير قوة تمزق الفلكنة مشابه لتغير قوة الشد ، والتي تزداد مع تقوية السيليكا المدخنة. مع زيادة كمية السيليكا المدخنة ، تزداد قوة التمزق أولاً ، وتصل إلى الذروة ثم تنخفض قليلاً.
تأثير السيليكا المدخنة على قابلية معالجة مطاط السيليكون HTV
يتم التعبير عن تأثير السيليكا المدخنة على قابلية معالجة مطاط السيليكون HTV بشكل عام بدرجة الهيكل (△ كريب) ، والتي تساوي الفرق بين قيمة اللدونة (P28) للمركب المخزن في درجة حرارة الغرفة لمدة 28 يومًا و يتم قياس قيمة اللدونة (P0) مباشرة بعد الخلط. ترتبط قيمة اللدونة للمركب بكمية السيليكا المدخنة وخصائص السطح والبنية. السبب الهيكلي هو أن مجموعات الهيدروكسيل الموجودة على سطح السيليكا المدخنة وذرات الأكسجين في مطاط السيليكون تشكل روابط هيدروجينية ، ويمتص سطح السيليكا السلسلة الجزيئية لمطاط السيليكون ، مما يؤدي إلى تقليل سيولة المركب مع إطالة الوقت وتصلب المركب مما يؤثر على أداء المعالجة. لذلك ، من الضروري إضافة عامل التحكم في الهيكل أو اختيار السيليكا المدخنة بعد المعالجة السطحية في عملية الاستخدام. تتم إضافة عامل التحكم في الهيكل والمعالجة السطحية للسيليكا المدخنة من خلال تفاعل آلة التحكم في الهيكل أو عامل المعالجة السطحية مع هيدروكسيل السيليكون على سطح السيليكا ، لتقليل عدد الهيدروكسيل السطحي ، وتقليل عدد الهيدروجين روابط مكونة من مطاط السيليكون ، وتجعل الخليط أكثر ثباتًا ، يتم تقصير وقت الخلط وزيادة اللدونة ، مما يمكن أن يقلل من التأثير الهيكلي وتحسين قابلية المعالجة واستقرار التخزين.
تطبيق السيليكا المدخنة في مطاط السيليكون RTV
يمكن تقسيم مطاط السيليكون المبركن بدرجة حرارة الغرفة (RTV) إلى مكون واحد (RTV-1) ومكونين (RTV-2) من حيث شكل المنتج ، ويمكن تقسيمه إلى نوع التكثيف ونوع الإضافة من حيث آلية الفلكنة. في الوقت الحاضر ، تعتبر السيليكا المدخنة أكثر حشو تقوية استخدامًا وفعالية لمطاط السيليكون RTV. نظرًا لأن مطاط السيليكون RTV يستخدم عمومًا كمواد صب وسد وطلاء ومواد مانعة للتسرب أخرى ، من أجل الحفاظ على اللزوجة والسيولة قبل الفلكنة ، فإن كمية السيليكا المدخنة بشكل عام أقل بكثير من مطاط السيليكون المفلكن بدرجة حرارة عالية ، وهي غالبًا ما تستخدم مع حشوات تقوية وشبه تقوية أخرى لتسهيل عملية البناء.
تأثير محتوى السيليكا المدخنة على قوة الشد والصلابة لمطاط السيليكون RTV
السيليكا هي مادة حشو تقوية فعالة للغاية لمطاط السيليكون RTV ، والتي يمكن أن تحسن قوتها بشكل كبير. من ناحية ، يرجع ذلك إلى تأثير الحجم الصغير والمساحة الكبيرة المحددة لجزيئات السيليكا المدخنة ؛ من ناحية أخرى ، يرجع ذلك إلى وجود العديد من مجموعات هيدروكسيل السيليكون على سطح جسيمات السيليكا المدخنة ، والتي يمكن أن تشكل بنية شبكة من خلال الترابط الهيدروجيني وقوة فان دير فال. في الوقت نفسه ، تتمتع جزيئات السيليكا أيضًا بتفاعل قوي مع جزيئات polysiloxane ، مما يحسن التصاق الواجهة. كلما كان حجم جسيمات السيليكا أصغر ، زادت مساحة السطح المحددة ، وكلما زاد حجم سطح التلامس بين الجزيئات والمركب ، وكلما زادت نقاط الترابط ، كان أداء التعزيز لمطاط السيليكون RTV أفضل ، وزادت قوة الشد ، قوة المسيل للدموع ، ومقاومة التآكل وصلابة الفلكنة. ومع ذلك ، في نفس الوقت ، يصبح التشتت صعبًا للغاية ، وتقل المرونة ، وتتدهور قابلية المعالجة. لذلك ، يحتوي مطاط السيليكون RTV عمومًا على مساحة سطح محددة منخفضة نسبيًا (أقل من 200 م 2 / جم) تم استخدام السيليكا المدخنة كمواد مالئة [16]. مطاط السيليكون بدون تقوية هش بعد الفلكنة. تزداد صلابة مطاط السيليكون مع زيادة كمية السيليكا.
تأثير محتوى السيليكا على الخصائص الانسيابية لمطاط السيليكون RTV
السيليكاالكلي له هيكل فرعي ثلاثي الأبعاد ، والذي يمكن أن يشكل شبكة تفاعل في نظام التشتت. باستخدام هذه الخاصية ، يمكن للسيليكا في مجال مانع التسرب ، كعامل مثخن وعامل متغير الانسيابية ، زيادة اللزوجة ، وضمان التدفق الحر للمركب ، ومنع التكتل ، والترهل والانهيار. تتحقق آلية السماكة والمتغيرة الانسيابية لثاني أكسيد السيليكون بشكل أساسي من خلال تفاعل الروابط الهيدروجينية لمجموعات هيدروكسيل السيليكون على السطح. عندما يتم تشتيته في بولي سيلوكسان ، يتم إنشاء روابط هيدروجينية بين جزيئات مختلفة من خلال مجموعات هيدروكسيل السيليكون على السطح ، مما يشكل شبكة ثاني أكسيد السيليكون ، مما يحد من سيولة النظام ، ويزيد من اللزوجة ، ويلعب دورًا في زيادة السماكة. عندما تتعرض لقوة القص ، يزداد ثنائي الأوكسجين. يؤدي تدمير الشبكة السليكونية إلى انخفاض لزوجة النظام وتأثير الانسيابية ، وهو أمر مفيد للبناء. بمجرد اختفاء قوة القص ، تتشكل رابطة الهيدروجين ، وتعود شبكة السيليكا إلى التعافي ، وترتفع لزوجة نظام مركب مطاط السيليكون RTV تدريجياً ، مما يمنع بشكل فعال ظاهرة ترهل المركب أثناء الفلكنة [17]. ترتبط خاصية مقاومة الترهل للنظام ارتباطًا وثيقًا بقيمة العائد ومعدل خفض الشبكة للمادة بعد القص. في التطبيق العملي ، كلما زادت قيمة العائد ، كان أداء المركب أفضل في مقاومة الترهل. يجب أن يكون للمركب المثالي قيمة إنتاجية عالية ، ومؤشر تخفيف قص مرتفع ومعدل اختزال سريع.
تأثير تشتت السيليكا على خصائص مطاط السيليكون RTV
عند إضافة السيليكا إلى مطاط السيليكون RTV ، يجب الانتباه إلى تشتت السيليكا في البوليمر. بعد توقف عملية التشتت ، فإن السيليكا المدخنة بأفضل حالة تشتت ستشكل شبكة كاملة في النظام ، والتي تتميز بلزوجة عالية وخصائص متغيرة الانسيابية ممتازة. عندما يتعرض المركب لقوة القص ، ستنخفض اللزوجة بشكل كبير ، مما يظهر سيولة معينة. بعد إزالة قوة القص ، ستتعافى اللزوجة بسرعة ؛ إذا كان التشتت غير كافٍ أو مفرط ، فسيتم تشكيل جزء فقط من السيليكا المدخنة طور شبكة الكربون الأسود الأبيض ، مما يؤدي إلى انخفاض اللزوجة وضعف الانسيابية. في النظام الشفاف ، كلما زادت النفاذية ، كان تشتت الكربون الأسود أفضل. في ظل نفس ظروف التشتت ، عادةً ما تتمتع المنتجات ذات مساحة السطح المحددة الكبيرة بشفافية أفضل.
في الختام ، السيليكا هي مادة تقوية لا غنى عنها لمطاط السيليكون. نظرًا لخصائصه الفريدة ، فقد تم استخدامه على نطاق واسع في مجالات أخرى ، مثل الطلاء والحبر والأدوية ومستحضرات التجميل والتلميع الميكانيكي الكيميائي (CMP) ، وله مستقبل مشرق.