تأثير إضافات السيليكا المدخنة المختلفة على قوة الشد للمواد اللاصقة الإيبوكسية

قام برنامج HIFULL بتحليل أنماط العمل واستكشف آليات التعزيز بناءً على البيانات المتعلقة بتأثير نوعين من السيليكا المدخنة (HB-139 ومنافس كاره للماء معين) على قوة الشد للمواد اللاصقة الإيبوكسية عند إضافات مختلفة.

الشكل 1

كما هو موضح في الشكل 1، عند ملاحظة أداء HB-139: عندما كانت الإضافة 0%، كانت قوة الشد للمادة اللاصقة 15 ميجا باسكال فقط؛ ومع زيادة الإضافة إلى 1%، ارتفعت قوة الشد إلى 23.9 ميجا باسكال؛ ومع استمرار الزيادة إلى 2%، وصلت إلى 32.1 ميجا باسكال؛ وعند 3%، بلغت ذروتها عند 44.2 ميجا باسكال، وهو ما يمثل زيادة بنسبة 200% تقريبًا مقارنة بقوة المادة الأساسية.

لاحقًا، عندما ارتفعت نسبة الإضافة إلى 4%، انخفضت المقاومة إلى 33.2 ميجا باسكال؛ ثم انخفضت أكثر إلى 25.9 ميجا باسكال عند نسبة 5%. ويُظهر الاتجاه العام نمطًا قطعيًا نموذجيًا "يرتفع أولًا ثم ينخفض"، مما يدل على وجود نسبة إضافة مثلى.

الشكل 2

كما هو موضح في الشكل 2، اختلف أداء المادة المنافسة الكارهة للماء. عند إضافة 0%، كانت قوة الشد 15 ميجا باسكال؛ وعند إضافة 1%، ارتفعت إلى 23.2 ميجا باسكال؛ وعند إضافة 2%، وصلت إلى أقصى قيمة لها وهي 37.0 ميجا باسكال.

بعد ذلك، ومع زيادة نسبة الإضافة، تذبذبت القوة قليلاً: انخفضت إلى 28.1 ميجا باسكال عند نسبة 3%، ثم ارتفعت إلى 31.0 ميجا باسكال عند نسبة 4%، واستقرت عند 33.1 ميجا باسكال عند نسبة 5%. على الرغم من أن أقصى قوة لها كانت أقل من قوة HB-139 (44.2 ميجا باسكال)، إلا أن المنحنى العام كان أكثر استواءً، مما يدل على مقاومة عالية للحشو الزائد.

تأثير دخان السيليكا تعتمد قوة الشد للمواد اللاصقة بشكل أساسي على حالة تشتتها في النظام، وقوة الترابط البيني، وبنية الشبكة ثلاثية الأبعاد المتكونة. سيليكا مدخنة كارهة للماء يخضع لتعديل السطح، حيث يتم استبدال مجموعات السيلانول الخاصة به بمجموعات عضوية، مما يقلل من طاقة السطح ويحسن التوافق مع الراتنجات العضوية.

علاوة على ذلك، يمكن أن تشكل السيليكا المدخنة بنية شبكية ثلاثية الأبعاد في المادة اللاصقة عبر قوى فان دير فالس أو الروابط الهيدروجينية. هذه البنية تحد بشكل فعال من حركة السلاسل الجزيئية للراتنج وتعزز قوته.

ومع ذلك، ولأن الحشوات النانوية عرضة للتكتل بسبب مساحة سطحها النوعية العالية، وخاصة عند إضافتها بكميات كبيرة، فإن قوة الشد تتناقص تدريجياً. وهذا يتوافق مع القاعدة العامة التي تنص على أن "الإضافة المناسبة تُحسّن الأداء بشكل ملحوظ، بينما الزيادة لها تأثير معاكس."

سيليكا مدخنة مسعور

باختصار، يمكن للسيليكا المدخنة، كمادة مضافة وظيفية أساسية، أن تعزز بشكل ملحوظ قوة الشد للمواد اللاصقة الإيبوكسية. ويُظهر المركب HB-139 أداءً مثالياً عند إضافة 3% منه، حيث تصل قوته إلى 44.2 ميجا باسكال، مما يعكس قدرته الممتازة على تعزيز قوة الشد.

في المقابل، يُظهر المنافس الكاره للماء استقرارًا جيدًا في التشتت ومقاومة عالية للحمل الزائد، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب نسبة عالية من الحشو. ينبغي الموازنة بين المادتين وفقًا لسيناريوهات التطبيق المحددة. ينبغي على أولئك الذين يسعون إلى القوة القصوى اختيار HB-139 والتحكم في الجرعة بدقة، في حين أن أولئك الذين يركزون على استقرار المعالجة والأداء طويل المدى قد يعطون الأولوية للمنافس الكاره للماء.

قراءة متعمقة: