السيليكا الكارهة للماء هو نوع من مادة السيليكا التي تتغير خصائص سطحها من محبة للماء إلى كارهة للماء بعد معاملة خاصة.
على أساس السيليكا المدخنة أو السيليكا المترسبة، يتم ربط السطح بمجموعات كارهة للماء من خلال طرق التعديل الكيميائي، مثل من خلال معالجة عامل اقتران السيلان، يتفاعل الجزء الكاره للماء من السيلان مع المجموعة الهيدروكسيل على سطح ثاني أكسيد السيليكون، بحيث يتم تغطية سطح ثاني أكسيد السيليكون بمجموعات كارهة للماء.
الممتلكات المادية
- المظهر هو مسحوق أبيض بشكل عام، يشبه السيليكا العادية.
- يتميز بحجم جسيمات نانوي، مما يمنحه مساحة سطحية نوعية كبيرة. ومع ذلك، وبفضل سطحه الكاره للماء، يتميز بخصائص فريدة عند ملامسته للماء، مثل عدم امتصاصه بسهولة كالسيليكا المحبة للماء، مما يُحدث ظاهرة كارهة للماء تُشبه "تأثير ورقة اللوتس".
الخاصية الكيميائية
- استقرار كيميائي عالي، يمكن أن يكون مستقراً في درجة معينة من البيئة الحمضية والقلوية.
- المجموعات الكارهة للماء على السطح تعطيها تقاربًا جيدًا للمركبات العضوية، ويمكن تشتيتها جيدًا في العديد من المذيبات العضوية، ولها طارد للماء.
مجال التطبيق
صناعة الدهانات: يُمكن تحسين أداء الطلاء المقاوم للماء والرطوبة بشكل ملحوظ. عند استخدام الطلاءات على أسطح مثل المباني الخارجية والسفن، تمنع السيليكا الكارهة للماء الرطوبة من النفاذ إلى الطلاء، مما يُطيل عمره الافتراضي، ويُحسّن ريولوجيا الطلاء ويُسهّل تطبيقه.
- صناعة مستحضرات التجميل: في بعض مستحضرات التجميل المقاومة للماء، مثل الماسكارا المقاومة للماء، وأحمر الشفاه المقاوم للماء وغيرها من المنتجات، يمكن للسيليكا الكارهة للماء كمضاف مهم، أن تمنع مستحضرات التجميل من الذوبان أو الغسل بالماء، لمساعدة المنتج في الحفاظ على تأثير مكياج جيد.
- المواد الإلكترونية: تستخدم في مواد التغليف للمنتجات الإلكترونية لمنع الرطوبة من التسبب في تلف المكونات الإلكترونية، في حين أن انتشارها الجيد يساعد على تحسين أداء مواد التغليف.
في التعديل الكاره للماء للسيليكا، فإن المواد المساعدة المستخدمة بشكل شائع هي بشكل أساسي ما يلي:
عامل تعديل عام
1. عامل ربط السيلان
النوع والخصائص: يُعد هذا النوع من المواد المضافة الأكثر استخدامًا، مثل ميثيل تريميثوكسي-سيلان، وفينيل تريميثوكسي-سيلان، وغيرها. يحتوي تركيبه الجزيئي عمومًا على مجموعات نشطة تتفاعل مع مجموعة الهيدروكسيل على سطح ثاني أكسيد السيليكون (مثل مجموعة الميثوكسي) ومجموعات عضوية كارهة للماء (مثل مجموعة الميثيل ومجموعة الفينيل).
- مبدأ العمل: سوف تتفاعل المجموعة النشطة في عامل ربط السيلان كيميائيًا مع المجموعة الهيدروكسيل على سطح ثاني أكسيد السيليكون لتكوين رابطة كيميائية، بينما ستمتد المجموعة الكارهة للماء على الطرف الآخر إلى الخارج، وبالتالي تغيير خصائص سطح ثاني أكسيد السيليكون من محبة للماء إلى كارهة للماء.
2. زيت السيليكون
- النوع والخصائص: مثل زيت السيليكون ثنائي الميثيل، وما إلى ذلك. يتمتع زيت السيليكون بثبات كيميائي جيد، وتوتر سطحي منخفض، وكراهية ممتازة للماء.
مبدأ العمل: يُمكن تغطية زيت السيليكون بسطح ثاني أكسيد السيليكون عن طريق الامتزاز الفيزيائي أو الرابطة الكيميائية الجزئية. في عملية الامتزاز الفيزيائي، وبسبب نفور زيت السيليكون نفسه من الماء، تتشكل طبقة كارهة للماء على سطح ثاني أكسيد السيليكون، مما يُقلل من احتمالية تلامسه مع الماء.
