የዝናብ ሲሊካ የተለያዩ ባህሪያት በጎማ መቦረሽ መቋቋም ላይ ያላቸው ተጽእኖ

የተዘበራረቀ ሲሊካበጎማ ኢንዱስትሪ ውስጥ አስፈላጊ የማጠናከሪያ መሙያ ነው። የተለያዩ ባህሪያቱ በተዘዋዋሪ ወይም በቀጥታ የጎማውን የመቧጨር መቋቋም ላይ ተጽዕኖ ያሳድራሉ፣ ይህም ከጎማ ማትሪክስ፣ ከመበተን እና ከጎማው ሜካኒካል ባህሪያት ጋር ያለውን የፊት መስተጋብር ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል። ከታች፣ ከቁልፍ ባህሪያቱ ጀምሮ፣ በጎማ መቧጨር መቋቋም ላይ ያላቸውን ተጽዕኖ የሚያሳድሩበትን ዘዴዎች በዝርዝር እንመረምራለን፡

1. የተወሰነ የገጽታ ስፋት (ቤት)

የተወሰነው የገጽታ ስፋት ከሲሊካ ዋና ዋና ባህሪያት አንዱ ሲሆን የመገናኛ ቦታውን ከጎማ እና ከማጠናከሪያ አቅም ጋር በቀጥታ የሚያንፀባርቅ ሲሆን ይህም የመቧጨር መቋቋምን በእጅጉ ይነካል።

(1) አዎንታዊ ተጽእኖ፡ በተወሰነ ክልል ውስጥ፣ የተወሰነ የገጽታ ስፋት መጨመር (ለምሳሌ፣ ከ100 m²/g እስከ 200 m²/g) በሲሊካ እና በጎማ ማትሪክስ መካከል ያለውን የፊት ለፊት ግንኙነት ቦታ ይጨምራል። ይህ በ"መልሕቅ ውጤት" በኩል የፊት ለፊት ትስስር ጥንካሬን ሊያሻሽል ይችላል፣ ይህም የጎማውን ለለውጥ እና ለማጠናከሪያ ውጤት የመቋቋም አቅምን ያሻሽላል። በዚህ ጊዜ የጎማው ጥንካሬ፣ የመሸከም ጥንካሬ እና የመቀደድ ጥንካሬ ይጨምራል። በሚለብስበት ጊዜ፣ ከመጠን በላይ የአካባቢ ውጥረት ምክንያት ለቁሳዊ መገለል የመጋለጥ እድሉ አነስተኛ ነው፣ ይህም በመቧጨር መቋቋም ላይ ጉልህ መሻሻል ያስከትላል።

(2) አሉታዊ ተጽእኖ፡- የተወሰነው የገጽታ ስፋት በጣም ትልቅ ከሆነ (ለምሳሌ፣ ከ250 m²/g በላይ)፣ የቫን ደር ዋልስ ኃይሎች እና በሲሊካ ቅንጣቶች መካከል ያለው የሃይድሮጂን ትስስር ይጠናከራሉ፣ ይህም በቀላሉ የመዋሃድ (በተለይም ያለ ወለል ህክምና) ያስከትላል፣ ይህም የመበታተን ችሎታን በእጅጉ ይቀንሳል። አግግሎሜሬትስ በጎማው ውስጥ “የጭንቀት ማጎሪያ ነጥቦችን” ይፈጥራሉ። በሚለብስበት ጊዜ፣ ስብራት በአግግሎሜሬትስ ዙሪያ በተለይም የመበላሸት መቋቋምን ይቀንሳል።

ማጠቃለያ፡- የመበታተን እና የማጠናከሪያ ውጤት ሚዛናዊ በሆነበት ሁኔታ (በተለምዶ ከ150-220 m²/g፣ እንደ ጎማ አይነት ይለያያል) ተስማሚ የሆነ የገጽታ ስፋት ክልል አለ፣ ይህም የመቧጨር መቋቋምን ያስከትላል።

2. የፓርቲክል መጠን እና መጠን ስርጭት

የሲሊካ ዋና የቅንጣት መጠን (ወይም አጠቃላይ መጠን) እና ስርጭት በተዘዋዋሪ የመበታተን ወጥነት እና የፊት መስተጋብር ላይ ተጽዕኖ በማድረግ የመቧጨር መቋቋምን ይነካል።

(1) የቅንጣት መጠን፡- ትናንሽ የቅንጣት መጠኖች (ብዙውን ጊዜ ከተወሰነ የገጽታ ስፋት ጋር በአዎንታዊ መልኩ የተያያዙ) ከትላልቅ የተወሰኑ የገጽታ ቦታዎች እና ጠንካራ የማጠናከሪያ ውጤቶች ጋር ይዛመዳሉ (ከላይ እንደተጠቀሰው)። ሆኖም፣ ከመጠን በላይ ትናንሽ የቅንጣት መጠኖች (ለምሳሌ፣ የዋናው የቅንጣት መጠን < 10 nm) በቅንጣቶች መካከል ያለውን የመዋሃድ ኃይል በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራሉ፣ ይህም የመበታተን ችግርን በእጅጉ ይጨምራል። ይህ በምትኩ ወደ አካባቢያዊ ጉድለቶች ይመራል፣ የመቧጨር መቋቋምን ይቀንሳል።

(2) የቅንጣት መጠን ስርጭት፡ ጠባብ የቅንጣት መጠን ያለው ሲሊካ በጎማ ውስጥ በእኩል መጠን ይሰራጫል፣ በትላልቅ ቅንጣቶች (ወይም አግግሎሜሬትስ) የተፈጠሩ “ደካማ ነጥቦችን” ያስወግዳል። ስርጭቱ በጣም ሰፊ ከሆነ (ለምሳሌ፣ 10 nm እና ከ100 nm በላይ የሆኑ ቅንጣቶችን የያዘ)፣ ትላልቅ ቅንጣቶች የመልበስ መነሻ ነጥቦች ይሆናሉ (በተለይም በመቧጨር ወቅት የሚጠፉ)፣ ይህም የመቧጨር መቋቋምን ይቀንሳል።

ማጠቃለያ፡- አነስተኛ የቅንጣት መጠን ያለው ሲሊካ (በተሻለ የገጽታ ስፋት የሚስማማ) እና ጠባብ ስርጭት ያለው ሲሆን የመቧጨርን የመቋቋም አቅምን ለማሻሻል የበለጠ ጠቃሚ ነው።

3. መዋቅር (የዲቢፒ የመምጠጥ እሴት)

መዋቅር የሲሊካ ውህዶችን የተከፋፈለ ውስብስብነት ያንፀባርቃል (በዲቢፒ የመምጠጥ እሴት የሚታወቅ፤ ከፍተኛ እሴት ከፍ ያለ መዋቅርን ያመለክታል)። የጎማውን የኔትወርክ መዋቅር እና የመበላሸት መቋቋምን ይነካል።

(1) አዎንታዊ ተጽእኖ፡ ከፍተኛ መዋቅር ያለው ሲሊካ ባለ ሶስት አቅጣጫዊ ቅርንጫፎችን ይፈጥራል፣ ይህም በጎማው ውስጥ የበለጠ ጥቅጥቅ ያለ “የአፅም አውታረ መረብ” ይፈጥራል። ይህም የጎማውን የመለጠጥ ችሎታ እና ለኮምፕሬሽን ስብስብ የመቋቋም አቅምን ይጨምራል። በመቧጨር ወቅት፣ ይህ አውታረ መረብ የውጭ ተጽዕኖ ኃይሎችን ሊከላከል ይችላል፣ ይህም በተደጋጋሚ በሚፈጠር መበላሸት ምክንያት የሚፈጠረውን የድካም መልበስ ይቀንሳል፣ በዚህም የመቧጨር መቋቋምን ያሻሽላል።

(2) አሉታዊ ተጽእኖ፡- ከመጠን በላይ ከፍተኛ መዋቅር (ከ300 ሚሊ ሊትር/100 ግራም በላይ የዲቢፒ መምጠጥ) በቀላሉ በሲሊካ ውህዶች መካከል መጠላለፍን ያስከትላል። ይህም በጎማ ማደባለቅ ወቅት የሙንኢን viscosity በከፍተኛ ሁኔታ እንዲጨምር፣ ደካማ የማቀነባበሪያ ፍሰት እና ያልተመጣጠነ ስርጭት እንዲኖር ያደርጋል። በአካባቢው ከመጠን በላይ ጥቅጥቅ ያሉ መዋቅሮች ያሏቸው አካባቢዎች በጭንቀት ክምችት ምክንያት የተፋጠነ የመልበስ ሁኔታ ያጋጥማቸዋል፣ ይህም በተቃራኒው የመቧጨር መቋቋምን ይቀንሳል።

ማጠቃለያ፡- መካከለኛ መዋቅር (ከ200-250 ሚሊ ሊትር/100 ግራም የዲቢፒ መምጠጥ) የሂደት አቅምን እና የመቧጨር መቋቋምን ለማመጣጠን የበለጠ ተስማሚ ነው።

4.የገጽታ ሃይድሮክሲል ይዘት (Si-OH)

በሲሊካ ወለል ላይ ያሉት የሲላኖል ቡድኖች (Si-OH) ከጎማ ጋር ያለውን ተኳሃኝነት ላይ ተጽዕኖ ለማሳደር ቁልፍ ናቸው፣ ይህም የፊት ለፊት ትስስር ጥንካሬን በመጠቀም የመቧጨር መቋቋምን በተዘዋዋሪ ይነካል።

(1) ያልታከመ፡- ከመጠን በላይ ከፍተኛ የሃይድሮክሲል ይዘት (> 5 ቡድኖች/nm²) በቀላሉ በሃይድሮጂን ትስስር በኩል በንጥረ ነገሮች መካከል ጠንካራ ውህደት ያስከትላል፣ ይህም ደካማ ስርጭት ያስከትላል። በተመሳሳይ ጊዜ፣ የሃይድሮክሲል ቡድኖች ከጎማ ሞለኪውሎች (በአብዛኛው ፖላር ያልሆኑ) ጋር ደካማ ተኳሃኝነት ስላላቸው፣ የፊት ለፊት ትስስር ደካማ ይሆናል። በሚለብስበት ጊዜ፣ ሲሊካ ከጎማው የመላቀቅ ተጋላጭነት ስለሚቀንስ የመቧጨር መቋቋምን ይቀንሳል።

(2) በሲላን የመገጣጠሚያ ወኪል የታከመ፡ የመገጣጠሚያ ወኪሎች (ለምሳሌ፣ Si69) ከሃይድሮክሲል ቡድኖች ጋር ምላሽ ይሰጣሉ፣ በፓርቲክል መካከል የመዋሃድ ሂደትን ይቀንሳሉ እና ከጎማ (ለምሳሌ፣ የሜርካፕቶ ቡድኖች) ጋር ተኳሃኝ የሆኑ ቡድኖችን ያስተዋውቃሉ፣ ይህም የፊት ትስስር ጥንካሬን ያሻሽላል። በዚህ ጊዜ በሲሊካ እና በጎማ መካከል “የኬሚካል መልህቅ” ይፈጥራል። የጭንቀት ሽግግር ወጥ ይሆናል፣ እና የፊት ገጽታ መላላጥ በአለባበስ ጊዜ የመቧጨር እድሉ አነስተኛ ነው፣ ይህም የመቧጨር መቋቋምን በእጅጉ ያሻሽላል።

ማጠቃለያ፡ የሃይድሮክሲል ይዘት መካከለኛ (ከ3-5 ቡድኖች/nm²) መሆን አለበት፣ እና የፊት ትስስርን ከፍ ለማድረግ እና የመቧጨር መቋቋምን ለማሻሻል ከሲላን ኮፒንግ ኤጀንት ህክምና ጋር መቀላቀል አለበት።

5.ፒኤች እሴት

የሲሊካ የፒኤች እሴት (በተለምዶ 6.0-8.0) በዋናነት በተዘዋዋሪ የጎማ ቫልካናይዜሽን ስርዓትን በመነካካት የመቧጨር መቋቋምን ይጎዳል።

(1) ከመጠን በላይ አሲድ (pH < 6.0): የቮልካናይዜሽን አፋጣኝዎችን እንቅስቃሴ ይከለክላል፣ የቮልካናይዜሽን መጠንን ያዘገያል፣ እና በጎማው ውስጥ ያልተሟላ የቮልካናይዜሽን እና በቂ ያልሆነ የክሮስሊንክ ጥግግት ሊያስከትል ይችላል። ዝቅተኛ የመስቀል አገናኝ ጥግግት ያለው ጎማ የሜካኒካል ባህሪያትን ቀንሷል (ለምሳሌ፣ የመሸከም ጥንካሬ፣ ጥንካሬ)። በሚለብስበት ጊዜ ለፕላስቲክ መበላሸት እና ለቁስ መጥፋት የተጋለጠ ሲሆን ይህም ደካማ የመቧጨር መቋቋምን ያስከትላል።

(2) ከመጠን በላይ አልካላይን (pH > 8.0): ብልካናይዜሽንን (በተለይ ለቲያዞል አፋጣኝ) ሊያፋጥን ይችላል፣ ይህም ከመጠን በላይ ፈጣን የመጀመሪያ ብልካናይዜሽን እና ያልተስተካከለ የመስቀል ግንኙነት (በአካባቢው ከመጠን በላይ መሻገር ወይም ከመሻገር በታች) ያስከትላል። ከመጠን በላይ መሻገር ያለባቸው ቦታዎች ተሰባሪ ይሆናሉ፣ ከስር የተሻገሩ አካባቢዎች ዝቅተኛ ጥንካሬ አላቸው፤ ሁለቱም የመቧጨር መቋቋምን ይቀንሳሉ።

ማጠቃለያ፡- ከገለልተኛ እስከ ትንሽ አሲዳማ (pH 5.0-7.0) ለ ወጥ የሆነ የቮልካናይዜሽን፣ የጎማ ሜካኒካል ባህሪያትን ለማረጋገጥ እና የመቧጨር መቋቋምን ለማሻሻል የበለጠ ተስማሚ ነው።

6. የንጽህና ይዘት

በሲሊካ ውስጥ ያሉ እድፍ (እንደ Fe³⁺፣ Ca²⁺፣ Mg²⁺ ወይም ያልተስተካከሉ ጨዎች ያሉ) የጎማውን መዋቅር በማበላሸት ወይም የብልቃጥ መፈጠርን በማስተጓጎል የመቧጨር መቋቋምን ሊቀንስ ይችላል።

(1) የብረት አየኖች፡- እንደ Fe³⁺ ያሉ የሽግግር የብረት አየኖች የጎማ ኦክሲዴቲቭ እርጅናን ያባብሳሉ፣ የጎማ ሞለኪውላዊ ሰንሰለት መቆራረጥን ያፋጥናሉ። ይህም ከጊዜ በኋላ የቁሳቁስ ሜካኒካል ባህሪያት እንዲበላሹ ያደርጋል፣ የመቧጨር መቋቋምን ይቀንሳል። Ca²⁺፣ Mg²⁺ በጎማው ውስጥ ካሉ የቫልካኒዚንግ ወኪሎች ጋር ምላሽ ሊሰጥ ይችላል፣ ይህም የቫልካኒዚሽን ጣልቃ በመግባት የመስቀለኛ አገናኝ ጥግግትን ይቀንሳል።

(2) የሚሟሟ ጨዎች፡- ከመጠን በላይ የቆሻሻ ጨዎች ይዘት (ለምሳሌ፣ Na₂SO₄) የሲሊካ ሃይግሮስኮፒክነትን ይጨምራል፣ ይህም በጎማ ሂደት ወቅት የአረፋ መፈጠርን ያስከትላል። እነዚህ አረፋዎች ውስጣዊ ጉድለቶችን ይፈጥራሉ፤ በሚለብሱበት ጊዜ፣ ውድቀት በእነዚህ የጉድለት ቦታዎች ላይ የመከሰት አዝማሚያ ስላለው የመቧጨር መቋቋምን ይቀንሳል።

ማጠቃለያ፡ የጎማ አፈጻጸም ላይ አሉታዊ ተጽዕኖዎችን ለመቀነስ የንጽህና ይዘቱ በጥብቅ ቁጥጥር ሊደረግበት ይገባል (ለምሳሌ፣ Fe³⁺ < 1000 ppm)።

ባጭሩ፣ የሚያሳድረው ተጽዕኖየተቀዳ ሲሊካየጎማ መሸርሸር መቋቋም ውጤት ከብዙ ባህሪያት ጋር በመተባበር ከሚመጣው ተጽእኖ የተገኘ ነው፡- የተወሰነ የገጽታ ስፋት እና የቅንጣት መጠን መሰረታዊ የማጠናከሪያ አቅምን ይወስናሉ፤ አወቃቀሩ የጎማ ኔትወርክን መረጋጋት ይነካል፤ የገጽታ ሃይድሮክሲል ቡድኖች እና ፒኤች የፊት መጋጠሚያ ትስስርን እና የብልሽት ወጥነትን ይቆጣጠራሉ፤ ቆሻሻዎች ደግሞ አወቃቀሩን በማበላሸት አፈፃፀሙን ያበላሻሉ። በተግባራዊ አተገባበር፣ የባህሪያቱ ጥምረት እንደ የጎማ አይነት (ለምሳሌ የጎማ ትሬድ ውህድ፣ ማሸጊያ) መሰረት መመቻቸት አለበት። ለምሳሌ፣ የትሬድ ውህዶች በተለምዶ ከፍተኛ የተወሰነ የገጽታ ስፋት፣ መካከለኛ መዋቅር፣ ዝቅተኛ ቆሻሻዎች ያሉት ሲሊካን ይመርጣሉ፣ እና የመሸርሸር መቋቋምን ከፍ ለማድረግ ከሲላን ኮፒንግ ኤጀንት ህክምና ጋር ይጣመራሉ።