استرطاب السيليكا المدخنة: نتائج القياس الفعلية لمدة 80 يومًا باستخدام تقنيات معالجة مختلفة
تتعدد استخدامات السيليكا المدخنة، بدءًا من المنتجات الراقية مثل مواد منع التسرب السيليكونية والطلاءات والأحبار ، وصولًا إلى مستحضرات التجميل وحوامل الأدوية والمضافات الغذائية . وتؤثر خاصية استرطابها بشكل كبير على استقرار المواد أثناء التخزين، وخصائصها الريولوجية، ومقاومتها للتكتل ، وخصائصها المساعدة على التدفق.
أجرى خبراء HIFULL تحليلاً منهجياً لأنماط تأثير استرطابية السيليكا المدخنة المحبة للماء HL-200 والسيليكا المدخنة الكارهة للماء المعالجة بمواد معدلة مختلفة. كما كشفوا عن العلاقة الجوهرية بين تقنية المعالجة وأداء الاسترطابية استناداً إلى بيانات تجريبية، مما يوفر أساساً علمياً لاختيار سيليكا HIFULL® المدخنة وتحسين العمليات في التطبيقات الصناعية.
تُوفر السيليكا المدخنة ، بفضل حجم جسيماتها النانوية، ومساحة سطحها النوعية العالية، وبنيتها الشبكية ثلاثية الأبعاد الفريدة، وخصائصها الفيزيائية والكيميائية الممتازة، أداءً متميزًا في زيادة اللزوجة، والانسيابية، والتقوية. وقد أصبحت مادةً وظيفيةً غير عضوية جديدة لا غنى عنها في الصناعة الحديثة. <للمزيد>
السيليكا المدخنة المحبة للماء 
سيليكا مدخنة مسعور
أولاً، قام الفنيون بمراقبة الخسارة عند التجفيف (LOD) بشكل منهجي لعينات السيليكا المدخنة المحبة للماء HL-200 والعينات السيليكا المدخنة التي تمت معالجتها عبر تقنيات مختلفة على مدى فترة 80 يومًا، وكلها تحت نفس درجة الحرارة والرطوبة الثابتة.
تضمنت التجربة أربع مجموعات عينات : المنتج المحب للماء HL-200 غير المعالج كان بمثابة المرجع الأساسي، بينما تألفت مجموعات التحكم الثلاث من السيليكا المدخنة الكارهة للماء المعالجة بثلاثة معدلات سطحية مختلفة - هيكساميثيل ثنائي سيلازان (HMDS) وثنائي ميثيل ثنائي كلورو سيلان (DDS) وبولي ثنائي ميثيل سيلوكسان (PDMS).
أظهرت البيانات التجريبية أنه مع مرور الوقت من اليوم صفر إلى اليوم 80، ارتفع مستوى التفاصيل (LOD) لـ HL-200 بشكل مستمر. كان مستوى التفاصيل الأولي 1.17% (وفقًا لمواصفات المصنع)، ثم وصل إلى 1.84% في اليوم العاشر، و2.73% في اليوم العشرين، ثم ارتفع تدريجيًا إلى 4.85% في اليوم الثمانين.
تحدث هذه الظاهرة لأن سطح السيليكا المُبخّرة المُحبّة للماء غني بمجموعات السيلانول (Si-OH)، التي تُشكّل روابط هيدروجينية قوية مع جزيئات الماء. مع مرور الوقت، تُمتص جزيئات الماء باستمرار وتتغلغل في المادة. تحت تأثير الرطوبة المحيطة، تتراكم كمية الرطوبة المُمتزّة مع زمن التلامس، مما يُظهر قدرةً كبيرةً على امتصاص الماء. التخزين طويل الأمد لهذه المادة مُعرّضٌ لامتصاص الرطوبة، مما يُضعف استقرار نظامها - على سبيل المثال، قد يُسبب تكتلًا وانخفاضًا في سيولة الطلاءات المسحوقة.
يزيد السيليكا المدخن من التصاق الطلاء الأكريليكي
دالة مقاومة الترهل لسيليكا الدخان في طلاء البولي يوريثين
يعمل السيليكا المدخن على تحسين الأداء المضاد للتآكل لطلاءات الإيبوكسي
بالنسبة للسيليكا المدخنة الكارهة للماء المعالجة بـ HMDS، ظل منحنى مستوى الكشف شبه مسطح، مع الحفاظ على مستوى الكشف عند مستوى منخفض باستمرار. وبالمثل، أظهرت السيليكا المدخنة الكارهة للماء المعالجة بـ DDS منحنى مستوى كشف مسطحًا مع قيم منخفضة. كما حافظت السيليكا المدخنة الكارهة للماء المعالجة بـ PDMS على مستوى الكشف ضمن نطاق منخفض للغاية.
أظهر HL-200 المحب للماء، والذي يحتوي على عدد كبير من مجموعات السيلانول على سطحه، ازديادًا في قابليته للرطوبة مع مرور الوقت، مما يعكس قوة قابليته للرطوبة. في المقابل، أُضيفت مجموعات كارهة للماء إلى سطح السيليكا المدخنة الكارهة للماء، المعدلة بمُعدِّلات جزيئية صغيرة مختلفة (HMDS، DDS، PDMS)، مما ثبط امتصاص الرطوبة بشكل كبير وسمح لمستوى التحلل بالبقاء منخفضًا بشكل ثابت على المدى الطويل.
يُعدّ سداسي ميثيل ثنائي سيلازان (HMDS) مركباً كيميائياً شائع الاستخدام في معالجة سطح السيليكا المدخنة لجعلها كارهة للماء. تُحسّن هذه المعالجة، التي تتضمن استخدام HMDS، من قابلية تشتت السيليكا المدخنة وتوافقها في الأنظمة الكارهة للماء. تلتصق جزيئات HMDS بسطح جزيئات السيليكا، مُشكّلةً طبقةً طاردةً للماء. يُحسّن هذا التعديل أداء السيليكا المدخنة في تطبيقاتٍ مُتعددة.
على الرغم من أن المعدلات المختلفة تختلف في التركيب الكيميائي وآلية التفاعل، فإن أيًا من هذه المعدلات يمكنه تنظيم استرطابية السيليكا المدخنة بشكل فعال، وتلبية متطلبات سيناريوهات التطبيق المختلفة (مثل الحساسية للرطوبة، ومتطلبات الأداء الرومولوجي، والخصائص الكهربائية، ومقاومة الطقس).
تُهيمن خاصية امتصاص الرطوبة للسيليكا المُبخّرة على تركيبها الكيميائي السطحي، بما في ذلك عدد مجموعات السيلانول ونوع المجموعات الكارهة للماء. ومن خلال التصميم التجريبي الدقيق والرصد، أظهر الفنيون بوضوح اختلافات خاصية امتصاص الرطوبة بين مختلف المنتجات على مدى فترات زمنية مختلفة. في التطبيقات العملية، يجب اختيار النوع المناسب من السيليكا المُبخّرة بناءً على ظروف محددة، مثل الحاجة إلى التخزين طويل الأمد ومتطلبات تحمل الرطوبة.
في المستقبل، ستواصل شركة هوبي هويفو للمواد النانوية المحدودة دراسة التغيرات في قابلية امتصاص الرطوبة في البيئات القاسية (مثل الرطوبة العالية ودورات درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة) والتأثيرات التآزرية لقابلية امتصاص الرطوبة - الناتجة عن السيليكا المتبخرة المحبة للماء والكارهة للماء - على الأداء العام للمواد. وستواصل الشركة توسيع نطاق استخدام السيليكا المتبخرة في ظروف عمل أكثر تعقيدًا، مما يدفع عجلة تطوير تطبيقات دقيقة وعالية الأداء لمواد السيليكا المتبخرة في مختلف الصناعات.
مرحباً بالعملاء
اسمي فان، وأنا مدير أعمال شركة HIFULL، وأعمل في صناعة السيليكا المدخنة منذ أكثر من 10 سنوات. لا تتردد في الاتصال بي. يسعدني أن أقدم لك أفضل الخدمات والمنتجات.
