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.

يعتمد تأثير السيليكا المدخنة على قوة الشد للمواد اللاصقة بشكل أساسي على حالة تشتتها في النظام، وقوة الترابط بين الأسطح، وبنية الشبكة ثلاثية الأبعاد المتكونة. تخضع السيليكا المدخنة الكارهة للماء لتعديل سطحي، حيث تُستبدل مجموعات السيلانول 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.

مع ذلك، ولأن الحشوات النانوية عرضة للتكتل بسبب مساحة سطحها النوعية العالية، خاصةً 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 المفرطة لها تأثير معاكس".

سيليكا مدخنة مسعور

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

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: فمن يسعى إلى قوة فائقة عليه اختيار HB-139 والتحكم بدقة في الجرعة، بينما قد يُفضل من يركز على استقرار المعالجة والأداء طويل الأمد المنافس الكاره للماء.

قراءة متعمقة: