Fumed silica can deliver thixotropy in clear systems without visible haze — if you match refractive index and control aggregate size below 200 nm.
شفافیت نوری در مقابل هیز در سیستمهای پرشده: چگونه انتخاب درجه سیلیکای دودی انتقال نور را کنترل میکند
سیلیکای دودی میتواند تیکسوتروپی را در سیستمهای شفاف بدون هیز مرئی ارائه دهد — اگر ضریب شکست را تطبیق دهید و اندازه آگرگات را زیر ۲۰۰ nm کنترل کنید.
RI = 1.46 برای SiO₂ آمورف | ≤0.5% هیز در ۲ wt% در باینداری با RI تطبیقی | BET 150 m²/g بهینه برای شفافیت + رئولوژی
چرا تطبیق ضریب شکست شفافیت را تعیین میکند | اندازه آگرگات و آستانههای پراکنش نور | انتخاب درجه برای حداکثر شفافیت | فرآیند پراکنش: متغیر پنهان | عملکرد شفافیت بر حسب درجه و سیستم
در این مقاله
عدم تطابق ضریب شکست (RI) بین پرکننده و باینداری اصلیترین عامل هیز در سیستمهای شفاف پرشده است. سیلیکای دودی آمورف دارای RI تقریبی ۱.۴۶ است. وقتی در باینداری با RI نزدیک پراکنده میشود — مانند برخی مونومرهای اکریلات (RI 1.44–1.48) یا اکریلاتهای اورتان آلیفاتیک — پرکننده برای نور عبوری تقریباً نامرئی میشود. عدم تطابق کوچک به اندازه Δn = 0.04 میتواند هیز را در تنها ۲ wt% بارگذاری به بالای ۳٪ برساند.
اپوکسی اکریلاتها (RI 1.50–1.56) و رزینهای آروماتیک بدترین حالت را نشان میدهند. در این سیستمها، حتی سیلیکای دودی به خوبی پراکنده شده نور کافی برای تولید هیز مرئی بالای ۱ wt% بارگذاری را پراکنده میکند. فرمولسازانی که شفافیت را هدف قرار میدهند باید شیمی باینداری را با RI تا حد امکان نزدیک به ۱.۴۶ انتخاب کنند.
شدت پراکنش نور از ذرات با توان ششم قطر ذره مقیاس میشود (رژیم ریلی) وقتی آگرگاتها بسیار کمتر از طول موج نور مرئی (400–700 nm) هستند. ذرات اولیه سیلیکای دودی ۷–۴۰ nm هستند، اما آگرگاتهای عملکردی معمولاً بسته به درجه و کیفیت پراکنش ۱۰۰–۵۰۰ nm دارند.
آگرگاتهای زیر ۲۰۰ nm پراکنش ناچیز در طیف مرئی ایجاد میکنند. بالای ۳۰۰ nm، هیز به شدت افزایش مییابد. پراکنش ضعیف — انرژی برشی ناکافی، یا شیمی سطح ناسازگار — آگلومرههایی بالاتر از ۱ µm ایجاد میکند که هم هیز و هم کاهش جلا ایجاد میکنند. درجات با BET بالا (200+ m²/g) با ذرات اولیه کوچکتر (7–12 nm) پراکنش سختتری دارند و متناقضاً علیرغم ذرات اولیه ریزتر هیز بیشتری ایجاد میکنند.
برای پوششهای شفاف UV و رزینهای نوری پرشده، سیلیکای دودی آبدوست با سطح ویژه BET 150 m²/g بهترین تعادل بین عملکرد رئولوژیکی و شفافیت نوری را ارائه میدهد. این درجه — که SEMISIL 150 نمونه آن است — ذرات اولیه تقریباً ۱۴ nm تولید میکند و در پراکنش مناسب آگرگاتهای ۱۰۰–۲۰۰ nm تشکیل میدهد.
درجات با BET بالاتر (200–300 m²/g) تیکسوتروپی قویتری در هر واحد بارگذاری ارائه میدهند اما نیاز به انرژی پراکنش بیشتری دارند. در عمل، درجه ۱۵۰ m²/g در ۲–۳ wt% عملکرد ضدآویختگی مشابه درجه ۲۰۰ m²/g در ۱.۵ wt% را دارد، در حالی که هیز را در سیستمهای اکریلات با RI تطبیقی زیر ۰.۵٪ نگه میدارد.
حتی بهترین درجه اگر پراکنش ناکافی باشد هیز تولید میکند. سیلیکای دودی باید تحت برش بالا ترکیب شود — میکسرهای روتور-استاتور با سرعت نوک بالای ۱۵ m/s، یا آسیابهای سه غلتکی برای کنسانترههای خمیری. پیشپراکنش در ۱۰–۱۵ wt% در یک رقیقکننده واکنشی (مثلاً HDDA یا TPGDA) قبل از رقیقسازی در فرمولاسیون کامل از تشکیل کلوخه جلوگیری میکند.
کیفیت پراکنش باید توسط گیج Hegman (هدف ≥7) و اندازهگیری هیز طبق ASTM D1003 تأیید شود. یک بارگذاری ۲ wt% به خوبی پراکندهشده از سیلیکای دودی ۱۵۰ m²/g در اورتان اکریلات آلیفاتیک باید هیز <0.5% و انتقال نور >92% در ضخامت فیلم خشک ۵۰ µm ارائه دهد.
جدول زیر عملکرد نوری مورد انتظار برای درجات رایج سیلیکای دودی را در سیستمهای باینداری با RI تطبیقی و غیرتطبیقی در ۲…
جدول زیر عملکرد نوری مورد انتظار برای درجات رایج سیلیکای دودی را در سیستمهای باینداری با RI تطبیقی و غیرتطبیقی در ۲ wt% بارگذاری خلاصه میکند.
| درجه (BET m²/g) | ذره اولیه (nm) | تطابق RI باینداری (Δn<0.02) | عدم تطابق RI (Δn>0.05) | دشواری پراکنش |
|---|---|---|---|---|
| 130 | 16 | هیز <0.3%، انتقال >93% | هیز 2–4% | آسان |
| 150 | 14 | هیز <0.5%، انتقال >92% | هیز 3–5% | آسان–متوسط |
| 200 | 12 | هیز 0.8–1.5%، انتقال >90% | هیز 5–8% | متوسط |
| 300 | 7 | هیز 2–4%، انتقال 85–90% | هیز 8–15% | دشوار |
برای پوششهای UV شفاف و سیستمهای با کیفیت نوری، از سیلیکای دودی آبدوست ۱۵۰ m²/g در ۲–۳ wt% در باینداری اکریلات با RI تطبیقی (RI 1.44–1.48) استفاده کنید، زیر برش بالا پراکنده کنید تا آگرگاتها زیر ۲۰۰ nm بمانند — این تیکسوتروپی با هیز زیر ۰.۵٪ ارائه میدهد.
چه چیزی باعث هیز میشود وقتی سیلیکای دودی به پوششهای شفاف اضافه میشود؟ هیز توسط پراکنش نور در فصل مشترک بین…
چه چیزی باعث هیز میشود وقتی سیلیکای دودی به پوششهای شفاف اضافه میشود؟
هیز توسط پراکنش نور در فصل مشترک بین آگرگاتهای سیلیکای دودی و باینداری ایجاد میشود که عمدتاً توسط عدم تطابق ضریب شکست و آگلومرههای بزرگ هدایت میشود. وقتی Δn بین پرکننده (1.46) و باینداری از ۰.۰۴ تجاوز کند، یا آگرگاتها به دلیل پراکنش ضعیف بالاتر از ۳۰۰ nm رشد کنند، هیز مرئی حتی در بارگذاریهای پایین ظاهر میشود.
کدام درجه BET سیلیکای دودی بهترین شفافیت را میدهد؟
درجه ۱۵۰ m²/g بهترین تعادل را فراهم میکند. ذرات اولیه ۱۴ nm آن در پراکنش استاندارد با برش بالا آگرگاتهای ۱۰۰–۲۰۰ nm تشکیل میدهد و زیر آستانه پراکنش مرئی باقی میماند. درجات با BET بالاتر (200–300 m²/g) پراکنش سختتری دارند و آگلومرههای بزرگتری ایجاد میکنند.
چگونه تطابق ضریب شکست هیز را در سیستمهای پرشده کاهش میدهد؟
وقتی RI پرکننده (۱.۴۶ برای SiO₂ آمورف) با RI باینداری نزدیک مطابقت داشته باشد، نور با حداقل انکسار و پراکنش از فصل مشترک عبور میکند. اکریلاتهای آلیفاتیک (RI 1.44–1.48) تطبیق ایدهآل هستند. رزینهای آروماتیک یا اپوکسی (RI 1.50–1.56) مقادیر Δn بزرگ ایجاد میکنند.
آیا میتوان از سیلیکای دودی در پوششهای شفاف UV بدون هیز استفاده کرد؟
بله، مشروط بر سه شرط: از درجه ۱۳۰–۱۵۰ m²/g استفاده کنید، باینداری UV با RI نزدیک به ۱.۴۶ انتخاب کنید، و تحت برش بالا (>15 m/s سرعت نوک) پراکنده کنید. در بارگذاری ۲ wt% هیز زیر ۰.۵٪ در تولید قابل دستیابی است.
چه روش پراکنشی اندازه آگلومره را در سیستمهای سیلیکای دودی به حداقل میرساند؟
سیلیکای دودی را در ۱۰–۱۵ wt% در یک رقیقکننده واکنشی با ویسکوزیته پایین با میکسر روتور-استاتور در سرعت نوک بالای ۱۵ m/s پیشپراکنش کنید. سپس در فرمولاسیون کامل رقیق کنید. این فرآیند دو مرحلهای از تشکیل آگلومره جلوگیری میکند و اندازه آگرگاتها را زیر ۲۰۰ nm نگه میدارد.
چه مقدار سیلیکای دودی میتوان اضافه کرد قبل از اینکه شفافیت به طرز غیرقابل قبولی کاهش یابد؟
در یک سیستم با RI تطبیقی با پراکنش مناسب، ۲–۳ wt% از درجه ۱۵۰ m²/g هیز را زیر ۰.۵٪ نگه میدارد. بالای ۴ wt%، تعاملات بین ذرهای اندازه آگرگات را صرفنظر از کیفیت پراکنش افزایش میدهند. در سیستمهای با RI غیرتطبیقی حد عملی برای کاربردهای شفاف به تقریباً ۱ wt% کاهش مییابد.
获取样品 & TDS
合格采购方可免费索样 · 24 小时内回复。 请告诉我们您计划如何使用 Optical Clarity vs Haze: Fumed Silica in Clear Systems。