مقارنة بين السيليكا المدخنة والبنتونيت في المواد اللاصقة المصنوعة من البولي يوريثان

في المواد اللاصقة الصناعية الحديثة ، ولا سيما المواد اللاصقة البولي يوريثانية عالية الأداء، يُعد اختيار الحشوات أمرًا بالغ الأهمية لأداء المنتج النهائي. ومن بين هذه الحشوات، يُظهر كل من السيليكا المدخنة والبنتونيت، وهما من الحشوات الشائعة المستخدمة في زيادة السماكة والتقوية، اختلافات كبيرة في التطبيقات العملية نظرًا لخصائصهما الفيزيائية والكيميائية الفريدة.

البنتونيت معدن سيليكاتي طبيعي ذو بنية طبقية، يتكون أساسًا من المونتموريلونيت. تمتص طبقاته البينية جزيئات الماء أو الجزيئات العضوية، مما يؤدي إلى انتفاخها. بعد تعديله، يُستخدم البنتونيت كمادة مُكثِّفة ومُحسِّنة للسيولة في المواد اللاصقة. يُشكِّل البنتونيت بنيةً تُشبه "بيت الورق" من خلال التفاعل بين الشحنات البينية والجزيئات القطبية، مما يُكسب النظام لزوجةً وخاصيةً معينةً للسيولة. مع ذلك، فإن قابليته للتشتت واستقراره أقل عمومًا من السيليكا المدخنة.

تشير خاصية الانسيابية إلى انخفاض لزوجة المادة تحت تأثير القص، ثم استعادتها بعد التوقف، وهي خاصية بالغة الأهمية لتطبيقات الأسطح العمودية ومنع الترهل. توضح البيانات في الشكل أداء الانسيابية ولزوجة مكوني لاصق البولي يوريثان.

الشكل 1

كما هو موضح في الشكل 1، فإن لزوجة السيليكا المدخنة HB-139 عند 12 دورة في الدقيقة تصل إلى حوالي 14,600 سنتي بواز، مع قيمة انسيابية تبلغ حوالي 3.2، مما يدل على قدرة عالية للغاية على زيادة اللزوجة وخصائص انسيابية ممتازة.

تبلغ لزوجة البنتونيت حوالي 6,200 سنتي بواز فقط، مع قيمة انسيابية تبلغ حوالي 1.6، وكلاهما أقل بكثير من قيم السيليكا المدخنة.

بفضل حجم جسيماتها النانوية ونشاط سطحها، تستطيع السيليكا المدخنة تكوين شبكة ثلاثية الأبعاد مستقرة بسرعة داخل النظام، مما يحقق لزوجة عالية ومعامل انسيابية عالي. ورغم أن البنتونيت قادر أيضاً على زيادة اللزوجة، إلا أن بنيته الطبقية تتفكك بسهولة تحت تأثير القص، كما أن استعادته ضعيفة، مما يحد من تأثيرات الانسيابية.

لذلك، في الحالات التي تتطلب أداءً عالياً للتطبيق ومقاومة للترهل، تتمتع السيليكا المدخنة بميزة أكبر.

HIFULL® HB-139 (BET=180م²/جم)

يُعد الاستطالة عند الكسر مؤشرًا ميكانيكيًا رئيسيًا لقياس مرونة ومقاومة التشوه للمواد اللاصقة المصنوعة من البولي يوريثان.

الشكل 2

كما هو موضح في الشكل 2، يتميز اللاصق المستخدم فيه السيليكا المدخنة HB-139 باستطالة عند الكسر تقارب 450%، مما يدل على متانة عالية للغاية. في المقابل، تبلغ استطالة العينة المستخدمة فيها البنتونيت عند الكسر حوالي 250% فقط، وهي أقل بكثير من العينة الأولى.

يتوزع السيليكا المدخن بالتساوي في النظام، مُشكلاً نقاط ربط فيزيائية مع سلاسل جزيئات البولي يوريثان، مما يُعزز قوة النظام ويحافظ على حركة هذه السلاسل، وبالتالي يزيد من استطالة المادة عند الكسر. أما البنتونيت، فبسبب بنيته الصفائحية الصلبة وضعف توافقه مع المادة الأساسية، يميل إلى تكوين نقاط تركيز إجهاد، مما يؤدي إلى هشاشة طبقة المادة اللاصقة وانخفاض ملحوظ في استطالة المادة عند الكسر.

يتضح من المقارنة السابقة أن السيليكا المدخنة تتفوق بشكل شامل على البنتونيت من حيث خاصية الانسيابية، وتأثير التكثيف، والتقوية الميكانيكية، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للمواد اللاصقة البولي يوريثانية عالية الجودة التي تتطلب شفافية عالية، ومتانة عالية، وتطبيقات رأسية. ورغم أن البنتونيت أقل تكلفة، إلا أنه لا يزال ذا قيمة في بعض التطبيقات المتوسطة والمنخفضة حيث لا تتطلب متطلبات الأداء العالية.

في تصميم تركيبات المواد اللاصقة المصنوعة من البولي يوريثان، يؤثر اختيار عوامل الانسيابية والحشوات المقوية بشكل مباشر على تجربة استخدام المنتج النهائي وأدائه. وبفضل تأثيراته النانوية وخصائص سطحه، يُظهر السيليكا المدخن مزايا كبيرة في تعزيز الانسيابية والخواص الميكانيكية، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص لمتطلبات الصناعة الحديثة للمواد اللاصقة عالية الأداء والموثوقية. وعلى الرغم من أن البنتونيت أقل تكلفة، إلا أنه غير كافٍ في حالات الطلب العالي.

قراءة متعمقة: