Silice, également connu sous le nom de dioxyde de silicium, est un composé inorganique important chimique Matière première. Grâce à sa structure de surface et à la morphologie de ses particules uniques, la silice présente une excellente stabilité, un fort pouvoir renforçant, un pouvoir épaississant et une thixotropie remarquables. Ces propriétés en font une charge inorganique essentielle dans de nombreux domaines tels que le caoutchouc, les revêtements et les plastiques. Cependant, pour exploiter pleinement son potentiel et améliorer sa compatibilité avec diverses matrices organiques, la modification de la surface La silice est souvent utilisée. Ce procédé est essentiel pour adapter ses propriétés à des applications spécifiques.
Modification de surface de silice
La structure interne du polysiloxane et les groupes silanol tensioactifs confèrent à la silice précipitée un caractère hautement hydrophile, ce qui entraîne une faible mouillabilité et une faible dispersibilité en phase organique. Les groupes hydroxyles présents à la surface contribuent à une énergie de surface élevée, provoquant une agglomération qui affecte les performances du produit. En production, cela entraîne agrégation, hydrophilie, coûts élevés, faible rendement et forte consommation d'énergie. Face à la pression environnementale croissante, la réduction des coûts, l'amélioration du rendement et l'amélioration de l'hydrophobicité de la surface sont devenues particulièrement importantes.
Il existe trois types de groupes hydroxyles sur la surface de la silice :
- Groupes hydroxyles isolés, qui sont libres et non affectés ;
- Groupes hydroxyles géminés, où deux hydroxyles sont liés au même atome de silicium ;
- Groupes hydroxyles associés, qui sont liés les uns aux autres par des liaisons hydrogène.
Surface modification de la silice implique l'utilisation d'un modificateur qui réagit chimiquement avec ces groupes hydroxyles de surface pour éliminer ou réduire les groupes silanol, modifiant ainsi les propriétés de surface.
Processus de modification de surface
En fonction de la nature du modificateur, la modification de surface peut être classée en organique et inorganique Modifications. Parmi elles, la modification organique est la plus répandue. La technologie clé pour la modification organique est le traitement aux organosilanes, où des groupes fonctionnels organiques remplacent les groupes hydroxyles à la surface de la silice.
Les méthodes de modification organique sont généralement divisées en méthodes sèches, humides et à chaud sous pression. Actuellement, les pays développés utilisent principalement la méthode sèche pour modifier la silice pyrogénée.
Avantages de la méthode sèche :
- Processus simple avec moins d’étapes de post-traitement.
- Intégration facile avec le processus de production de silice pyrogénée.
- Convient à la production industrielle à grande échelle.
Inconvénients de la méthode sèche :
- Consommation élevée de modificateur.
- Nécessite des normes d’équipement élevées et des conditions d’exploitation strictes.
- Coût de production relativement élevé.
Le méthode de modification humide est également couramment utilisé et comprend principalement deux approches :
Avantages de la méthode humide :
- Consommation de modificateur inférieure.
- Processus simple et moins d’équipement requis.
- Coût de production réduit et meilleur contrôle de la qualité.
Inconvénients de la méthode humide :
- Processus de post-traitement complexe.
- Problèmes de pollution environnementale.
- Difficile à mettre en œuvre pour une production industrielle de masse.
Une autre approche de modification humide implique modification in situ pendant le processus de précipitation de la silice, ce qui peut améliorer l'efficacité et l'intégration.
Modificateurs courants et principes de modification
Les modificateurs courants comprennent les silanes organiques halogénés, les agents de couplage silane, les silylamines, les siloxanes et les composés alcooliques. Ces réactifs se lient chimiquement aux groupes hydroxyles de surface de la silice ou les remplacent, améliorant ainsi l'hydrophobicité, la dispersibilité et la compatibilité avec les matériaux organiques.
Applications de la silice modifiée
La silice modifiée est un agent de renforcement important dans les produits en caoutchouc, comblant le vide où noir carbone Ne peut pas être utilisé sur des matériaux de couleur claire. Dans la fabrication de pneumatiques, l'ajout de silice modifiée améliore la résistance mécanique du caoutchouc, réduit les pertes par hystérésis, diminue la résistance au roulement et maintient une excellente adhérence sur sol mouillé.
Dans les mastics et les adhésifs, la silice modifiée améliore la dispersibilité, la compatibilité et la durabilité du produit. Dans les revêtements, la silice sert couramment d'agent matant ; son utilisation améliore sa dispersion et réduit les problèmes d'agrégation ou de sédimentation.
Par rapport à la silice ordinaire, la silice modifiée présente de meilleures performances globales et une gamme d’applications plus large.
Conclusion
La silice modifiée conserve non seulement les excellentes propriétés de la silice classique, mais présente également une hydrophobicité et des caractéristiques de surface améliorées. Cela élargit considérablement le potentiel d'application. Avec le développement continu de l'économie, la demande du marché pour la silice modifiée ne cesse de croître. Le développement de technologies de production à grande échelle, respectueuses de l'environnement et rentables pour la silice modifiée est devenu un axe clé pour les fabricants de silice à l'avenir.