Fumed silica builds thixotropic structure through reversible silanol hydrogen bond networks that break under shear and recover at rest.
چگونه سیلیکای دودی تیکسوتروپی ایجاد میکند: شبکههای پیوند هیدروژنی و بازیابی برشی
سیلیکای دودی ساختار تیکسوتروپیک را از طریق شبکههای پیوند هیدروژنی سیلانول برگشتپذیر که تحت برش میشکنند و در استراحت بازیابی میشوند ایجاد میکند.
سیلیکای دودی از طریق پیوندهای هیدروژنی بین گروههای سیلانول (Si–OH) سطحی روی ذرات اولیه مجاور تیکسوتروپی ایجاد میکند. هر ذره ۴–۸ گروه سیلانول در هر nm² سطح دارد، و در سطوح بارگذاری معمول ۱–۵ wt%، این ذرات یک شبکه سهبعدی در سراسر فاز مایع تشکیل میدهند. درجات با سطح ویژه BET بالاتر (۲۰۰–۴۰۰ m²/g) مکانهای سیلانول بیشتر در هر گرم فراهم میکنند و شبکههای قویتر با بارگذاری کمتر تولید میکنند. یک درجه ۲۰۰ m²/g در ۳ wt% میتواند گرانروی در برش کم را ۱۰–۵۰ برابر افزایش دهد در حالی که گرانروی در برش بالا را به ندرت تأثیر میگذارد — امضای تعریفکننده رفتار تیکسوتروپیک.
وقتی نیروی برشی اعمال میشود، شبکه پیوند هیدروژنی به تدریج میشکند. در نرخهای برش بالای ۱۰–۱۰۰ s⁻¹، پیوندهای بین ذرات سریعتر از تشکیل مجدد میشکنند و گرانروی به سمت مقدار رزین پایه کاهش مییابد. این کاملاً برگشتپذیر است — هیچ پیوند کووالانسی در طول این فرآیند نمیشکند. نسبت نازکشدن برشی (گرانروی در برش کم ÷ گرانروی در برش بالا) معمولاً از ۵:۱ تا ۵۰:۱ بسته به درجه و بارگذاری متغیر است. درجات آبدوست با تراکم سیلانول بالاتر (مانند SEMISIL 200، BET 200 m²/g) نازکشدن برشی تیزتری نسبت به درجات آبگریز نشان میدهند که گروههای متیل سطحی آنها قدرت پیوند بین ذرات را کاهش میدهد.
پس از توقف برش، شبکه پیوند هیدروژنی با حرکت براونی که ذرات را به محدوده پیوند بازمیگرداند بازسازی میشود. زمان بازیابی — فاصله برای بازیابی ۸۰٪ گرانروی استراحت — به سه متغیر بستگی دارد: سطح ویژه BET، سطح بارگذاری، و قطبیت رزین. درجات با سطح ویژه بالا (۳۰۰–۴۰۰ m²/g) در ۱۰–۳۰ ثانیه بازیابی میکنند زیرا مکانهای سیلانول بیشتر پیوند مجدد را شتاب میدهند. درجات با سطح پایینتر (۱۰۰–۱۵۰ m²/g) ممکن است ۴۵–۹۰ ثانیه نیاز داشته باشند. رزینهای قطبی (اپوکسی، پلیاول) برای مکانهای سیلانول رقابت میکنند و بازیابی را کند میکنند.
مکانیسم تیکسوتروپیک سیلیکای دودی با اورگانوکلی، HEUR، یا ضخیمکنندههای مبتنی بر سلولز اساساً متفاوت است. اورگانوکلیها بر تعاملهای لبه-صورت صفحه متکی هستند که به قطبیت حلال حساسند و به فعالسازی شیمیایی نیاز دارند. ضخیمکنندههای HEUR از طریق انجمن آبگریز تنها در سیستمهای آبپایه کار میکنند. پیوند هیدروژنی سیلانول سیلیکای دودی در اپوکسیهای بدون حلال، پوششهای حاوی حلال، و سیستمهای سیلیکون بدون فعالسازی عمل میکند. ساختار آگرگات فراکتال آن (ذرات اولیه ۷–۴۰ nm جوشخورده به آگرگاتهای ۱۰۰–۵۰۰ nm) سطح تماس بالا در بارگذاری جرمی کم فراهم میکند.
انتخاب درجه مناسب سیلیکای دودی مستلزم تطبیق سطح ویژه BET و عملآوری سطح با پروفیل ساخت گرانروی و بازیابی هدف است. برای…
انتخاب درجه مناسب سیلیکای دودی مستلزم تطبیق سطح ویژه BET و عملآوری سطح با پروفیل ساخت گرانروی و بازیابی هدف است.
| نوع درجه | BET (m²/g) | شیمی سطحی | بارگذاری معمول (wt%) | بهترین برای |
|---|---|---|---|---|
| آبدوست، استاندارد | 150–200 | سیلانول آزاد | 2–4 | ضد آویزان اپوکسی، پلیاستر |
| آبدوست، سطح ویژه بالا | 300–400 | سیلانول آزاد | 1–2.5 | بازیابی سریع، ضد تهنشینی فیلم نازک |
| آبگریز (تیمار DMS) | 100–150 | دیمتیلسیلیل | 3–6 | درزبندهای سیلیکون، PU پخت رطوبت |
| آبگریز (تیمار HMDS) | 150–200 | تریمتیلسیلیل | 2–4 | پوششهای حاوی حلال، جذب رطوبت کم |
برای اکثر فرمولاسیونهای پوشش و چسب، سیلیکای دودی آبدوست با ۲۰۰ m²/g و ۲–۳ wt% بارگذاری تعادل بهینه بین تیکسوتروپی، بازیابی ساختار سریع، و مدیریت هزینه را ارائه میدهد.
چه چیزی تیکسوتروپی در پراکنشهای سیلیکای دودی ایجاد میکند؟ تیکسوتروپی از پیوندهای هیدروژنی برگشتپذیر بین گروههای…
چه چیزی تیکسوتروپی در پراکنشهای سیلیکای دودی ایجاد میکند؟
تیکسوتروپی از پیوندهای هیدروژنی برگشتپذیر بین گروههای سیلانول روی ذرات سیلیکای دودی مجاور ناشی میشود. این پیوندها یک شبکه سهبعدی در استراحت تشکیل میدهند که تحت برش میشکند و وقتی برش متوقف میشود دوباره ساخته میشود و رفتار گرانروی وابسته به زمان ایجاد میکند.
چگونه سطح ویژه BET بر قدرت تیکسوتروپیک تأثیر میگذارد؟
سطح ویژه BET بالاتر به معنای گروههای سیلانول بیشتر در هر گرم سیلیکای دودی است. یک درجه ۳۸۰ m²/g در ۲ wt% تیکسوتروپی قویتری نسبت به درجه ۱۵۰ m²/g در ۳ wt% تولید میکند زیرا تقریباً ۲.۵ برابر مکانهای پیوندی بیشتر در هر واحد جرم فراهم میکند.
بازیابی ساختار پس از برش چقدر طول میکشد؟
بازیابی به ۸۰٪ گرانروی استراحت معمولاً ۱۰–۹۰ ثانیه بسته به درجه و سیستم طول میکشد. درجات آبدوست با سطح ویژه بالا (300+ m²/g) در ۱۰–۳۰ ثانیه بازیابی میکنند. درجات با سطح پایینتر یا آبگریز ۴۵–۹۰ ثانیه نیاز دارند. رزینهای قطبی بازیابی را بیشتر کند میکنند.
چرا سیلیکای دودی را به جای اورگانوکلی برای تیکسوتروپی انتخاب کنید؟
سیلیکای دودی از طریق پیوند هیدروژنی فیزیکی عمل میکند که در سیستمهای حاوی حلال، بدون حلال، و سیلیکون بدون فعالسازی شیمیایی کار میکند. اورگانوکلیها به فعالسازی قطبی نیاز دارند و در سیستمهای غیرقطبی یا دمای بالای ۱۵۰ °C عملکرد ضعیفی دارند.
آیا سیلیکای دودی آبگریز هنوز تیکسوتروپی ایجاد میکند؟
بله، اما از طریق برهمکنشهای وان دروالس ضعیفتر نه پیوند هیدروژنی، زیرا عملآوری سطح اکثر گروههای سیلانول را جایگزین میکند. درجات آبگریز به ۵۰–۱۰۰٪ بارگذاری بالاتر نیاز دارند تا با قدرت تیکسوتروپیک درجات آبدوست در سطح ویژه معادل BET مطابقت داشته باشند.
چه سطح بارگذاری سیلیکای دودی برای عملکرد ضد آویزان لازم است؟
اکثر کاربردهای ضد آویزان ۲–۴ wt% سیلیکای دودی آبدوست با BET 200 m²/g نیاز دارند. درجات با سطح ویژه بالاتر (380 m²/g) میتوانند مقاومت آویزان معادل را در ۱–۲ wt% به دست آورند.
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 Thixotropic Mechanism of Fumed Silica: How It Works。