Аэросил

[Георгий]

Здравствуйте, уважаемые!
Заранее извиняюсь за не совсем "химический" вопрос.
Для увеличения вязкости эмалей (для ювелиров) применяют аэросил - нанопорошок диоксида кремния. Отрицательный эффект-уменьшение прозрачности, визуальной "стеклистости" эмали.
Вопросы:
1. Какая смесь будет прозрачней - с оксидом алюминия или диоксидом кремния? Оба нано.
2. Как влияет размер частиц на прозрачность? Мельче-прозрачней смесь, или наоборот?
3 .Какая смесь будет твёрже - с оксидом алюминия или диоксидом кремния? Оба нано.
Яндексы и Гуглы не дали ответа. Порошок смешивается с ультрапрозрачной (99% пропускания) эпоксидной смолой, индекс рефракции - 1, 534

Спасибо

[slavert]

а оно с самой эмалью спекается или нет?

[Polychemist]

Как я понял эта "эмаль" - просто наполненная эпоксидка. Из общих соображений, главная проблема с прозрачностью у этих нан должна проистекать от их недодиспергированности в эпоксидке. Разбить ту нану на действительно отдельные частицы размером в десяток нм - не просто, вязкость эпоксидки осложнит процесс. Нужно трясти в УЗ бане (может и часами!), можно пробовать слегка разбавить эпоксидку летучим растворителем (ацетон).

[dan14444]

Какая смесь будет прозрачней

Та, у которой разница в индексе рефракции меньше. Т.е. при равной морфологии смотрим, что ближе к связующему по преломлению.

Как влияет размер частиц на прозрачность?

Если сильно меньше длинны волны - то чем мельче тем прозрачнее. Если сравнимо - могут быть ньюансы. Лоренц-Ми в помощь...

Какая смесь будет твёрже

Корунд, понятно, твёрже... Но свойства композита напрямую из этого не выведешь. Лучче попробовать и сравнить. Возможно, и с поверхностно-модифицирующими добавками.

[Smol]

Если аэросил (кстати: это мелкая субстанция, но вовсе не нано) используется только для загущения эпоксидки, так не проще ли взять изначально более вязкую эпоксидку? Они ведь разные бывают, вплоть до твердых.
Или тупо добавить твердой эпоксидки (типа Э-41, есть и зарубежные варианты подобных твердых смол) к этому эмалевому лаку. Просто Вам надо найти другую марку оптически прозрачной смолы.
Вот тут, у специалистов в этом деле: http://www.epoxy.newmail.ru/ спросите...

[Георгий]

slavert
а оно с самой эмалью спекается или нет?
Нет, речь идёт не о классической эмали, имеющей керамическую или стеклянную основу – эти спекаются при 600-800С, а о так называемой «холодной» или «значковой» эмали – эпоксидка в чистом виде. В моём случае нагрев до 55С для ускорения отверждения – это максимальная температура, так что чистая адгезия эпоксидки к частицам.
------------------------------------
Polychemist
1. Да, именно эпоксидка
2. Частицы уже диспергированы в растворителе, 50% частиц, 50% - растворитель
3. Нет, ацетон категорически не катит - прочность (твёрдость) отверждённой эпоксидки эпоксидки и адгезия недопустимо (для моего случая) падают при этом методе. Для эпоксидок существуют специальные растворители, с которыми этот эффект меньше – но характеристики всё равно ухудшаются.
------------------------------------
dan14444
Та, у которой разница в индексе рефракции меньше.
Оп-па! Вот это то, что надо – буду копать в этом направлении. Спасибо

Если сильно меньше длинны волны - то чем мельче тем прозрачнее.
И опять оп-па! И опять спасибо!
------------------------------------
Smol
аэросил - это мелкая субстанция, но вовсе не нано
Нет, нет! Позвольте не согласиться! Именно нано – например Орисил 380 имеет размер частиц 5-15 нм – чистое нано! Да и остальные аэросилы – от 20 до 100нм. Вроде так, но поправьте если ошибаюсь - я в общем-то совершенный дилетант в физике и химии.

используется только для загущения эпоксидки
вообще-то да, но я хочу параллельно повысить твёрдость и стойкость к истиранию – в моём случае речь идёт о выпуске коммерческого продукта.

так не проще ли взять изначально более вязкую эпоксидку?
ну... не совсем так – добавки такого типа придают именно тиксотропность, всё же разница есть, а главное то, что конечный продукт должен обладать определённым комплексом свойств и нет эпоксидок, сравнимых по комплексу потребительских свойств с той, которую я собираюсь использовать( ну, или это я так считаю, что выбранный мной вариант - лучший )

Или тупо добавить твердой эпоксидки
Мои смолы (мои! ) имеют твёрдость до 88D по Шору (одна - 85, одна – 88) – могу почти утверждать, что нет прозрачных эпоксисмол с большей твёрдостью, есть 2-3 с твёрдостью 90D – но непрозрачные (коричневые) да и остальные параметры никак не канают для эмали. Выше 90 я не встречал вообще – буду категорически благодарен, если кто-нибудь подскажет подобное – реально разница в 2-5 D для потребителя неопределима, но для пиара товара каждая единичка твёрдости имеет важное значение!

Вот тут, у специалистов в этом деле: http://www.epoxy.newmail.ru/ спросите...
да, с них я и начинал мои «изыскания» год назад, но:
коэффициент светопропускания у них – 90+ %, у меня – 98-99%
твёрдость у них 70 - 75D, у меня - 88D
индекс рефракции у меня незначительно меньше: 1,534 против 1,55 у них
ну а режимы отверждения просто делают невозможным применение для обычного пользователя-эмальера – у меня полное отверждение за 7 минут при 55С, а у них – часы при 120-140, да ещё ступенчатый нагрев, постотверждение. Морока! В общем, моё мнение - не могу судить как для специальных оптоэлектронных применений, но в целом впечатление что они немного отстали от Запада.

[Гретхен]

У гидроксида оксиалюминия показатель преломления выше, чем у оксида кремния.
Но это не важно, все наполнители и пигменты с размером частиц меньше релеевского предела рассеяния в видимом свете прозрачны.
Это относится и к цветным пигментам (например транспарентные железооксидные пигменты в пропитках для дерева).

То, что наблюдается в эмали - это, по всей видимости "дымка" (haze), которая может вызываться еще и тем, что аэросил немного влажный.
Если использовать аэросил, например, фирмы

Код: Выделить всё

 "эвоник" (бывш. "дегусса") или HDK

, дымка все равно есть?
Также дымка может вызываться тем, что аэросил недостаточно продиспергирован и проблема решится подбором подходящих добавок диспергаторов либо использованием марки, которая легче диспергируется.
А еще ее может вызывать абсорбированный воздух - у аэросила огромная удельная поверхность, весь воздух не уходит в процессе диспергирования и частично уходит во время отверждения, тогда выход - дольше диспергировать, охлаждение не включать.
А бентониты у ювелиров не используются? На твердость они не повлияют, но т.к. они эффективнее в качестве загустителей, их надо меньше и они будут меньше влиять на внешний вид.

Что касается твердости - с диоксидом кремния, пожалуй, будет выше, но надо проверять, т.к. это зависит не только от твердости частиц, но и от их взаимодействия с конкретным связующим.

[Smol]

... в целом впечатление что они немного отстали от Запада.

А кто бы спорил... Ну так и обращайтесь к западникам, они должны по достоинству оценить Вашу разработку... Я ее оценил, смола у Вас интересная, можно было бы и купить у Вас технологию ее производства. Не для ювелирки и значков (этим Вы сами занимайтесь), а для тех целей (оптоэлектроники), которые в ссылке обозначены.

Коэффициент преломления корунда - 1,768, кварца - 1,458, так что Ваша смола попала между ними... То есть - либо "менять смолу" (т.е. изменять ее Кр путем введения какого-то активного разбавителя, но тогда твердость может "поплыть"), либо попытаться чем-то "посильнее разбить" агломераты аэросила, скажем ультразвуком... Про это дело (как работать с нанонаполнителями в эпоксидных системах) информации в интернете достаточно много.

Успехов!

[Polychemist]

Частицы уже диспергированы в растворителе, 50% частиц, 50% - растворитель

Не диспергированы, а размешаны. Это две разницы. Поверьте, реальный размер частиц в этой каше не имеет никакого отношения к паспортному размеру. Трясите... озвучивайте...

[Гретхен]

Если бы были размешаны, то там бы куски по нескольку миллиметров были.
Многие фирмы разные добавки уже в виде готовых паст продают.

[Polychemist]

Там наверняка куски более 100...200...1000 нм. Это не нана. И это сильно рассеивает свет, в отличие от того, что заявляется (5-20 нм).

[Polychemist]

Да, еще вспомнил. Аэросил и прочие силики используют для покрытия "прозрачек" - композиция с ПВБ. Для реального диспергирования месят в jarr-mill часами-сутками, сначала в растворителе, потом с полимером... и имеют прозрачность. Месите, Шура ©.

[Гретхен]

В готовых пастах степень перетира 0 - 10 мкм по гриндометру - это максимальный размер частиц. Оксид кремния и с большим размером частиц будет прозрачным. Там же не оптика, а декоративное покрытие, оценивается, скорей всего, визуально.
Самим тоже можно до такой степени перетира продиспергировать в обычной бисерной мельнице с добавлением хорошего ПАВа-диспергатора, т.к. аэросил отвратительно смачивается.
Но дымка - вряд ли от размера частиц, самая распространенная причина - влага. Или из наполнителя, или из растворителей.

[dan14444]

Коэффициент преломления корунда - 1,768, кварца - 1,458

Вот только аэросил - это не кварц, да и окись алюминия, вероятно, не корунд. По крайней мере у кремнезёмов коэффициент плавает каанкретно. Значение для аэросила надо искать или мерять.

Что касается твердости - с диоксидом кремния, пожалуй, будет выше, но надо проверять, т.к. это зависит не только от твердости частиц, но и от их взаимодействия с конкретным связующим.

Э... а откуда мысель, что с кремнезёмом твёрже?...
По взаимодействию с связующем - я б с АПС начал, мономолекулярного слоя. Но его, сцуку, отжигать надо для полного эффекту, что не очень технололгично...

По "Релеевскому пределу". 100нм кремнезём (сферы) рассеивает достаточно сильно. 50нм - заметно.

[Гретхен]

Э... а откуда мысель, что с кремнезёмом твёрже?...

Лак низконаполненный, твердость измеряется на поверхности - покрытие-воздух, а не покрытие-подложка, и тверже будет с тем наполнителем, который сильнее всплывает в пленке. Окись кремния, когда в системе есть ПАВ, хорошо всплывает. Особенно если окись кремния полимерными восками обработана, некоторые фирмы это тоже аэросилом называют почему-то.
Окись алюминия как наполнитель в лаках почти не применяется, там, скорей всего, гидроксид оксиалюминия, он не всплывает, а, наоборот, тонет.
Но это в общем, а частные случаи надо проверять.
Да какая твердость нужна?
По маятнику, по карандашу или вообще не твердость, а стойкость к царапанью? Это ведь все разные вещи.

[dan14444]

Мысель о всплытии осознал, такой финт ушами в голову не приходил . А чего-нить из алюмины, по морфологии близкого к аэросилу, продают?

[Георгий]

Всем большое спасибо за ответы! Как всегда для меня, обычного обывателя, всё очень познавательно и информативно!
Итак, что я вынес из этого обсуждения:
1. Индексы преломления должны быть как можно ближе у смолы и у наполнителя.
2. Желательно пользоваться наполнителем с размером частиц меньше релеевского предела рассеяния.
3. Но даже если первые 2 условия соблюдены, всё сводится почти на нет
а) агломерацией частиц
б) воздухом в этих агломератах
в) влагой
шаровой-маровой мелнитса и лутразвук однако тоже нада!
таким образом вы все прояснили для меня направления, в которых надо теребить гугль (а может иногда и вас )

теперь вопрос-ответы по конкретным фразам из обсуждения:
2 Гретхен
«Если использовать аэросил фирмы "эвоник" (бывш. "дегусса") или HDK дымка все равно есть?»
На практике не пробовал, сейчас посмотрел на эвонном сайте – хрен разберёт – размер частиц такой же, как у российского производителя, площадь поверхности, сферичность и прочее тоже. В общем надо трогать руками и тех и других. Практика покажет что лучше.

А бентониты у ювелиров не используются?
Никогда про такое не слышал, но прочитал что индекс рефракции у бентонитов 1, 54 – это практически столько же сколько у моей смолы – 1, 534. Но я всегда думал что бентониты это глины, и что они непрозрачны. Но, видимо, если договориться с Релеем и попросить наполнитель диспергироваться – то можно надеяться. Буду копать и в эту сторону.

2 Smol
«они должны по достоинству оценить Вашу разработку... Я ее оценил, смола у Вас интересная, можно было бы и купить у Вас технологию ее производства»
Э-э-э... я видимо ненароком ввёл вас в заблуждение – моей технологии производства не существует, я покупаю готовые смолы у западного производителя. В этом деле единственное, за что меня можно похвалить – за настойчивость в перекапывании интернет-кучи

«Успехов!»
Спасибо!

Polychemist
«Не диспергированы, а размешаны»
Осознал, спасибо!

«Там наверняка куски более 100...200...1000 нм. Это не нана»
Не могу спорить, но написано так:
«... создали две новые добавки на основе оксида алюминия - дисперсия на водной основе, и дисперсия оксида алюминия на уровне наночастиц в трипропиленгликольдиакрилате...»
я понял так, что именно о дисперсии речь. Ошибся?

« Месите, Шура ©»
Да уж! Похоже, не отвертеться!

Гретхен
«Там же не оптика, а декоративное покрытие, оценивается, скорей всего, визуально»
Точно так!

dan14444
«По взаимодействию с связующем - я б с АПС начал
А что это?

2 Гретхен
«Да какая твердость нужна? По маятнику, по карандашу или вообще не твердость, а стойкость к царапанью?»
Ну, я как обычный обыватель понимаю это всё. Твёрдость... она такая вообще... квадратная, что-ли В смысле вы цифры спрашиваете? Ну, понимаете, не важно в каких единицах мерить, ну вот есть эпоксидка - чем более твёрдой я её смогу сделать, тем лучше. Главное чтоб звучало и не было ложью, то есть если её под ентот карандаш или маятник положат - чтоб не могли сказать -ты наврал. На данный момент по Shore D - 88D. Но строго говоря стойкость к царапанью важнее.

«не всплывает, а, наоборот, тонет»
Важно! А я и не подумал об этом! Спасибо!
-------------

Натурально, эдакое просветление в том, что ещё осталось от мозгов. Ещё раз всем БОЛЬШОЕ спасибо – буду изучать освещенные вами нюансы

[Георгий]

А вот такая тема в воспалённом мозгу всплыла: у меня есть установка вакуумного напыления, махина в тонну весом. Вакуум дает, не скажу сейчас в цифрах, но порядочный - там откачка в три ступени идёт. Так вот, если смешивание смолы и наполнителя под колпаком в вакууме проводить, причем можно сделать так, что аэросил высыплется в смолу только после полной откачки воздуха. Размешается порядком, и после этого только достав из вакуума, пустить в эти самые jarr-mill или в бисерную мельницу? Имеет смысл, или бред сивой кобылы?

[dan14444]

смешивание смолы и наполнителя под колпаком в вакууме проводить

Вполне здравая мысель....

«По взаимодействию с связующем - я б с АПС начал
А что это?

аминопропилтриэтоксисилан, вяжет амины на кремнезём

[Polychemist]

«... создали две новые добавки на основе оксида алюминия - дисперсия на водной основе, и дисперсия оксида алюминия на уровне наночастиц в трипропиленгликольдиакрилате...»
я понял так, что именно о дисперсии речь. Ошибся?

Я просто имею в виду, из собственного опыта, что если на банке с белым порошком написано "Silica 7 nm", это значит, что в микроскопе (ТЭМ) будут видны эти 7 нм, сильно льнущие друг к другу. При попытке диспергировать до 7 нм в воде, даже в малых концентрациях (<0.1%) наступают большие трудности - плавают агрегаты в 100 и более нм. Надо озвучивать, подбирая ПАВ. Поэтому в совсем нану в вязком трипропиленгликольдиакрилате как-то не особо верится, тем более, что измерения частиц таких размеров в растворе даже в идеальных условиях - отдельная песня, и довольно печальная...
Ну а Ваша идея с вакуумом - замечательная. Вакуумируйте все и на всех стадиях. Это позволит высушить исходные материалы и обезгазить конечную композицию.