تصميم مجموعة التثبيت لمشتتات البوليمر: كيف يمكن تحسين ثبات تشتت ثاني أكسيد التيتانيوم من خلال البوليمرات المشتركة للكتل؟

ثاني أكسيد التيتانيوم هو المادة الخام الأساسية في مجال الطلاء والحبر، واستقرار تشتته يؤثر بشكل مباشر على قوة الغطاء واللمع ومقاومة الطقس للطلاء. ومع ذلك، فإن سطح جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم قطبي للغاية وسهل التكتل، مما يجعل من الصعب جدا التشتت في الأنظمة غير القطبية. وقد أصبحت كتلة مشتت البوليمر المشترك التكنولوجيا الرئيسية لحل هذه المشكلة من خلال التفاعل التآزري بين مجموعة الإرساء وسلسلة الحلول. وفيما يلي تحليل متعمق من التصميم الجزيئي إلى التأثير التطبيقي:

(1) مزيج قوي من مجموعات التثبيت وسطح ثاني أكسيد التيتانيوم

وتمتز مجموعة التثبيت للبلمر المشترك للكتل على سطح ثاني أكسيد التيتانيوم من خلال آليات متعددة مثل الرابطة الأيونية والرابطة الهيدروجينية والقطبية:

1. تحسين مجموعة الأحماض: يمكن أن يشكل حمض الكربوكسيل (-COOH) وحمض السلفونيك (-SO3H) ومجموعات أخرى تنسيقاً مستقرا مع مجموعة الهيدروكسيل على سطح ثاني أكسيد التيتانيوم، وتبين التجارب أن المشتت الذي يحتوي على مجموعة حمض السلفونيك يمكن أن يزيد طاقة الامتزاز بأكثر من 40 ٪.

2. الكتل بنية التصميم: بنية من نوع ABA (مثل polyacrylate-B-polystyrene-B-polyacrylic acid)، يعزز القسم الأوسط الكاره للماء من التوافق مع النظام العضوي، وتعزز الأقسام الهيدروفيلية في كلا الطرفين تأثير الإرتداد.

3. التحقق من الامتزاز الدينامي: من خلال الرصد المجهري للقوة الذرية، تبين أن سمك طبقة الامتزاز للبلمرات المشتركة للكتلة على سطح ثاني أكسيد التيتانيوم يمكن أن يصل إلى 5-8 نانومتر، وهو ما يتجاوز بكثير 1-2 نانومتر من المشتتات التقليدية.

(2) تأثير الحاجز الثلاثي الأبعاد لسلسلة التذويب

وتحافظ سلسلة تذليل البوليمرات المشتركة للكتل على ثبات التشتت من خلال آثار إعاقة الإستيروبي وتنافر الإنتروبيا:

1. التحكم في طول السلسلة: الوزن الجزيئي للبوليستر (مثل PEO) أو سلسلة قطاعات البوليستر تحتاج إلى التحكم في نطاق 5000-20000، قصيرة جدا هي المقاومة القصيرية غير كافية، طويلة جدا من السهل أن تؤدي إلى طي السلسلة.

2. التصميم المستجيب: يؤدي إدخال أجزاء سلسلة حساسة للحرارة (مثل البولين -إيزوبروبيل أكريلاميد) إلى انكماش أجزاء السلسلة أثناء عملية التجفيف للطلاء لتشكيل طبقة واقية كثيفة.

3. التحقق الكمي: يبين اختبار مقياس حجم جسيمات الليزر أن معجون ثاني أكسيد التيتانيوم المشتت بواسطة البوليمر التساهمي الكتلي له معدل نمو حجم الجسيمات أقل من 5 ٪ بعد 30 يوما من التخزين، في حين أن نظام المشتت التقليدي يصل إلى 20 ٪.

(3) التنظيم الدقيق لتكنولوجيا بلمرة رافت

ويمكن التحكم بدقة في بنية الكتل باستخدام البلمرة العكوسية في نقل سلسلة كسر الإضافات (RAFT):

1. تضييق توزيع الوزن الجزيئي: يمكن ضبط مؤشر التشتت المتعدد عند مستوى 1.1-1.3 لضمان اتساق أداء مختلف دفعات المشتتات.

2. تحديد موقع المجموعة الوظيفية: يتم إدخال مجموعات التثبيت (مثل أنهيدريد الماليكي) في عملية البلمرة، بحيث يحتوي كل مقطع سلسلة على 3-5 نقاط امتزاز نشطة.

3. حالة صناعية: تستخدم إحدى الشركات المشتت الناتج عن طريقة RAFT لزيادة كفاءة تشتت ثاني أكسيد التيتانيوم في راتنج الألكايد بنسبة 200 في المائة وتقليل وقت الطحن من 8 ساعات إلى 2.5 ساعة.

(4) تأثير التطبيق والتحقق الصناعي

1. بيانات تحسين الأداء:

زادت نسبة التغطية من 0.92 إلى 0.98 (معيار 9755 جيجابايت/تي) انخفاض لزوجة الملاط الصلب بنسبة 50 ٪ من 2500 مللي باسكال إلى 800 مللي باسكال (اختبار بروكفيلد فيسكومتر)

2. الامتثال البيئي: لا يحتوي على APEO ويفي بمتطلبات قائمة SVHC للوائح REACH.

الاستنتاج ودليل العمل

وتخترق مشتتات بوليمر الكتل عنق الزنق التقني التقليدي من خلال التصميم الجزيئي، وأصبحت الخيار المعياري للطلاء العالي الجودة وتركيبات الحبر. اتصل بالمهندسين للحصول على محلول مشتت مخصص.