Polydimethylsiloxane multilayer coating converts hydrophilic fumed silica into an ultra-hydrophobic additive with residual silanol counts below 25%.
مکانیزم عملآوری سطح PDMS برای سیلیکای دودی
پوشش چندلایه پلیدیمتیلسیلوکسان سیلیکای دودی آبدوست را به یک افزودنی فوقآبگریز با تعداد سیلانول باقیمانده کمتر از ۲۵٪ تبدیل میکند.
BET 80–120 m²/g معمول | >50% افزایش محتوای کربن | پایداری حرارتی 300°C+
چگونه PDMS به سیلیکای دودی پیوند میزند | پوشش چندلایه در مقابل سیلانهای تکلایه | خواص عملکردی درجات تیمار شده با PDMS | کجا سیلیکای تیمار شده با PDMS ارزش میافزاید | PDMS در مقابل سایر عملآوریهای سطح — مقایسه مشخصات
در این مقاله
عملآوری پلیدیمتیلسیلوکسان با رسوب دادن زنجیرههای PDMS خطی روی سطح سیلیکا از طریق یک فرآیند فعالشده حرارتی در ۲۰۰–۳۰۰°C کار میکند. برخلاف سیلانهای تکعاملی مانند HMDS که سیلانولهای منفرد را در یک لایه مولکولی میبندند، PDMS پوششهای چندلایه تشکیل میدهد. ستون فقرات سیلوکسان ابتدا فیزیوجذب میشود، سپس با گروههای Si–OH سطحی تراکم مییابد تا لنگرهای Si–O–Si پایدار ایجاد کند. از آنجا که هر زنجیره PDMS چندین مکان سیلانول را همزمان میپوشاند، تراکم سیلانول باقیمانده به زیر ۲۵٪ از ~۴.۵ OH/nm² اصلی کاهش مییابد — بسیار پایینتر از ~۵۰٪ باقیمانده معمول درجات تیمار شده با HMDS.
درجات تیمار شده با PDMS اساساً با محصولات با کلاهک تریمتیلسیلیل متفاوت هستند. عملآوریهای تکلایه مانند HMDS به صورت استوکیومتریک واکنش میدهند — یک گروه TMS به ازای هر سیلانول قابل دسترس — سطح را مانند یک فرش مولکولی تقریباً ۰.۵ nm ضخیم رها میکند. رسوبات PDMS پوششهای ۲–۸ nm بسته به سطح بارگذاری (معمولاً ۲–۶ wt% محتوای کربن) ایجاد میکنند. این لایه ضخیمتر مقادیر قابلیت خیسشوندگی متانول بالاتری (>60 vol% در مقابل ۴۰–۵۰٪ برای درجات DDS/HMDS) ارائه میدهد، به معنای آبگریزی قویتر. مبادله کاهش سطح ویژه BET است: یک سیلیکای بومی ۲۰۰ m²/g پس از عملآوری PDMS به ۸۰–۱۲۰ m²/g کاهش مییابد.
سیلیکای دودی تیمار شده با PDMS ترکیبی از آبگریزی شدید، کارایی ضخیمسازی متوسط، و سازگاری عالی با ماتریسهای سیلیکونی نشان میدهد. پایداری حرارتی تا تقریباً ۳۰۰°C قبل از شروع تجزیه PDMS حفظ میشود. در سیستمهای غیرقطبی — روغنهای سیلیکونی، روغنهای معدنی، رزینهای آلکید — این درجات بدون عوامل کوپلینگ به راحتی پراکنده میشوند. کارایی تیکسوتروپیک در هر واحد وزن کمتر از درجات آبدوست است، بنابراین فرمولسازان معمولاً بارگذاری را ۲۰–۴۰٪ در مقایسه با سیلیکای نشده در همان هدف ویسکوزیته افزایش میدهند.
محرک اصلی تقاضا فرمولاسیونهای دفوم است، جایی که سیلیکای دودی تیمار شده با PDMS به عنوان یک ذره آبگریز عمل میکند که لاملهای کف را میشکند. بارگذاریهای ۳–۸ wt% در ترکیبات دفوم روغن سیلیکونی استاندارد است. فراتر از دفومها، این درجات کیتهای RTV و HTV سیلیکونی را تقویت میکنند، ضدتهنشینی را در پوششهای پایه حلال بهبود میدهند، و به عنوان عوامل جریان آزاد برای پودرهای جاذب رطوبت عمل میکنند. قیمتگذاری ۱۵–۳۰٪ بالاتر از معادلهای تیمار شده با HMDS است.
جدول زیر مشخصات کلیدی را در شیمیهای رایج عملآوری سطح سیلیکای دودی مقایسه میکند. برای فرمولسازانی که به پایینترین…
جدول زیر مشخصات کلیدی را در شیمیهای رایج عملآوری سطح سیلیکای دودی مقایسه میکند.
| پارامتر | نشده (آبدوست) | تیمار شده با HMDS | تیمار شده با DDS | تیمار شده با PDMS |
|---|---|---|---|---|
| سطح ویژه BET (m²/g) | 200 ± 25 | 170 ± 20 | 150 ± 20 | 80–120 |
| سیلانول باقیمانده (%) | 100 (مرجع) | ~50 | ~50 | <25 |
| محتوای کربن (wt%) | 0 | 0.5–1.5 | 1.0–3.0 | 2.0–6.0 |
| قابلیت خیسشوندگی متانول (vol%) | 0 | 40–50 | 40–55 | >60 |
| چگالی کوبیده (g/L) | 40–60 | 40–60 | 50–70 | 50–80 |
| پایداری حرارتی (°C) | 1000+ | 300+ | 300+ | ~300 |
| شاخص قیمت نسبی | 1.0× | 1.3–1.5× | 1.2–1.4× | 1.6–2.0× |
برای فرمولسازانی که به پایینترین سیلانول باقیمانده و حداکثر آبگریزی نیاز دارند — به ویژه در ترکیبات دفوم سیلیکونی و کیتهای RTV — سیلیکای دودی تیمار شده با PDMS با وجود ۱۵–۳۰٪ افزایش قیمت نسبت به جایگزینهای HMDS، انتخاب توجیهشده فنی است.
چه چیزی عملآوری PDMS را از عملآوری HMDS روی سیلیکای دودی متمایز میکند؟ PDMS یک پوشش پلیمر چندلایه ۲–۸ nm ضخیم رسوب…
چه چیزی عملآوری PDMS را از عملآوری HMDS روی سیلیکای دودی متمایز میکند؟
PDMS یک پوشش پلیمر چندلایه ۲–۸ nm ضخیم رسوب میدهد، در حالی که HMDS یک تکلایه تریمتیلسیلیل تقریباً ۰.۵ nm ضخیم پیوند میزند. این به درجات تیمار شده با PDMS سیلانول باقیمانده کمتر از ۲۵٪ در مقابل تقریباً ۵۰٪ برای HMDS میدهد.
سطح ویژه BET معمول سیلیکای دودی تیمار شده با PDMS چقدر است؟
درجات تیمار شده با PDMS معمولاً ۸۰–۱۲۰ m²/g اندازهگیری میشوند، در مقایسه با ۲۰۰ m²/g برای سیلیکای پایه نشده. کاهش رخ میدهد زیرا پلیمر PDMS منافذ میانذرهای را پر میکند و سطح ذره اولیه را میپوشاند.
چرا سیلیکای دودی تیمار شده با PDMS در فرمولاسیونهای دفوم ترجیح داده میشود؟
دفومها به ذرات بسیار آبگریز برای سوراخ کردن فیلمهای کف آبی نیاز دارند. سیلیکای تیمار شده با PDMS قابلیت خیسشوندگی متانول بالای ۶۰ vol% و سازگاری عالی با حاملهای روغن سیلیکونی فراهم میکند.
چگونه عملآوری PDMS بر کارایی ضخیمسازی تأثیر میگذارد؟
کارایی ضخیمسازی در مقایسه با سیلیکای نشده کاهش مییابد زیرا سطح ویژه پایینتر شبکههای پیوند هیدروژنی بین ذرهای را کاهش میدهد. فرمولسازان معمولاً با افزایش ۲۰–۴۰٪ بارگذاری برای دستیابی به ساختار ویسکوزیته معادل جبران میکنند.
محدودیت پایداری حرارتی سیلیکای دودی تیمار شده با PDMS چقدر است؟
پوششهای PDMS حدود ۳۰۰°C شروع به تجزیه میکنند و قطعات سیلوکسان چرخهای آزاد میکنند. این برای اکثر دماهای فرآیند پوشش، کیت و چسب کافی است اما برای کاربردهای سرامیکی یا نسوز با دمای بالا بالای ۳۵۰°C مناسب نیست.
آیا سیلیکای دودی تیمار شده با PDMS از سایر درجات تیمار شده گرانتر است؟
بله، درجات تیمار شده با PDMS ۱۵–۳۰٪ افزایش قیمت نسبت به معادلهای تیمار شده با HMDS دارند. هزینه قیمت مواد اولیه PDMS بالاتر و زمانهای طولانیتر واکنش دستهای را منعکس میکند.
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 PDMS Treatment: Ultra-Hydrophobic Fumed Silica Grades。