كيف يُحسّن السيليكا المدخن مقاومة الترهل في المواد اللاصقة الإيبوكسية

تأثير السيليكا المدخنة الكارهة للماء على أداء مقاومة الترهل للمواد اللاصقة الهيكلية الإيبوكسية المستخدمة في ربط الفولاذ

تُستخدم المواد اللاصقة الإيبوكسية الهيكلية على نطاق واسع لربط ألواح الصلب في مشاريع تسليح الخرسانة. ونظرًا لأن هذه المواد اللاصقة تُستخدم غالبًا على الأسطح الرأسية والعلوية، فإن مقاومتها للترهل تؤثر بشكل مباشر على انتظام خط الربط وجودة الوصلة. فإذا لم يكن للمادة اللاصقة مقاومة كافية للشد، فقد تتدفق تحت وزنها خلال فترة الراحة بعد التطبيق، مما يؤدي إلى طبقة لاصقة غير متساوية أو رقيقة، وفراغات، وعيوب أخرى في الربط.

اختبار مقاومة الترهل للألواح الرأسية

الشكل 1. مقارنة مقاومة الترهل لمواد لاصقة هيكلية إيبوكسية تحتوي على HIFULL® HB-139B، وأربعة منتجات منافسة، وعينة فارغة

كما هو موضح في الشكل 1، تم تطبيق كل عينة لاصقة بشكل متجانس على صفيحة فولاذية رأسية. بعد فترة راحة محددة، تم قياس مسافة الترهل مقابل خطوط مرجعية.

أظهرت العينة الخالية من السيليكا المدخنة انحناءً يزيد عن 50 مم ، مصحوبًا بتضيّق واضح وعلامات تدفق مستمر. تشير هذه النتائج إلى أن نظام الإيبوكسي غير المُعدَّل لم يكن يتمتع بلزوجة ثابتة كافية ولا بإجهاد خضوع كافٍ لمقاومة التدفق بفعل الجاذبية في ظل ظروف الاختبار.

بالمقارنة، أظهرت جميع العينات الخمس التي تحتوي على HIFULL® HB-139B أو المنتجات المنافسة من 1 إلى 4 مسافات ترهل أقل من 2 مم . وبقيت الحواف السفلية للمادة اللاصقة قريبة من خط المرجع، دون أي تدفق مستمر مرئي. وبالتالي، في ظل ظروف الاختبار، قدم HB-139B أداءً مضادًا للترهل يُضاهي أداء منتجات السيليكا المدخنة الكارهة للماء الأربعة المنافسة.

قراءة ذات صلة: لماذا يتفوق HIFULL® HB-139B على كل من السيليكا المدخنة المحبة للماء والكارهة للماء في لاصق طاقة الرياح الإيبوكسي؟

الآلية الريولوجية للسيليكا المدخنة الكارهة للماء

يرتبط تأثير السيليكا المدخنة الكارهة للماء في منع الترهل بشبكة الجسيمات المتكونة داخل مصفوفة راتنج الإيبوكسي. تتكون السيليكا المدخنة من جسيمات أولية نانوية الحجم تُشكل تجمعات وبنى متكتلة أكبر. يُغير تعديل السطح بمجموعات كارهة للماء التفاعلات بين الجسيمات وبين الجسيمات والراتنج، مما يسمح للسيليكا بتكوين شبكة قابلة للانعكاس داخل نظام الراتنج العضوي.

في حالة السكون، تُشكّل التفاعلات بين هياكل السيليكا المتناثرة شبكة ثلاثية الأبعاد تزيد من لزوجة القص المنخفضة وتساهم في مقاومة المادة اللاصقة للتشوه الناتج عن الجاذبية على الأسطح الرأسية والعلوية.

أثناء عملية البثق أو التطبيق، يُحدث القصّ اضطرابًا في جزء من بنية الشبكة، مما يقلل من اللزوجة الظاهرية ويسمح للمادة اللاصقة بالتدفق عبر معدات التوزيع والانتشار على سطح الربط. بمجرد زوال القصّ المطبق، تُعاد بناء شبكة السيليكا تدريجيًا وتستعيد اللزوجة قيمتها. يسمح التعافي الهيكلي السريع والكافي للمادة اللاصقة بالبقاء في مكانها بعد التطبيق ويحد من الترهل قبل التصلب.

يُعد هذا السلوك المعتمد على القص أساس الأداء الانسيابي المطلوب في المواد اللاصقة الهيكلية الإيبوكسية: لزوجة ظاهرية أقل أثناء التطبيق ومقاومة أعلى للتدفق بعد التطبيق.

تُنتج مادة السيليكا المدخنة الكارهة للماء من HIFULL عن طريق المعالجة الكيميائية اللاحقة للأنواع المحبة للماء باستخدام عوامل السيلان (بما في ذلك HMDS وPDMS وDDS والسيلان الخاص)، مما يوفر خاصية طرد الماء، وتحسين التحكم في اللزوجة، وزيادة السماكة. وهي متوفرة بدرجات متعددة، وتناسب بشكل مثالي أنظمة مطاط السيليكون RTV وHTV، والمواد اللاصقة والمانعة للتسرب، ومضادات الرغوة، ومركبات وجل الكابلات، وأحبار الطابعات، وتركيبات حماية النباتات.

يجب موازنة أداء مقاومة الترهل مع خصائص اللصق

يُعد التحكم في الترهل أحد متطلبات المواد اللاصقة الإيبوكسية الهيكلية المستخدمة في تدعيم المباني. كما يجب أن يكون مُعدِّل اللزوجة متوافقًا مع التركيبة العامة، وألا يؤثر سلبًا على خصائص مثل قوة الترابط أو مقاومة التلف الناتج عن الحرارة والرطوبة.

لذا، لا يمكن تقييم أداء السيليكا المدخنة بناءً على كفاءة التكثيف القصوى فقط. فسلوك التشتت، والاستجابة الانسيابية، واستعادة اللزوجة، ونسبة المواد المضافة، والتوافق مع راتنج الإيبوكسي ونظام المعالجة، كلها عوامل تؤثر على عملية التصنيع والأداء النهائي للمادة اللاصقة.

صناعة البناء والتشييد

طورت شركة HIFULL مجموعة من درجات السيليكا المدخنة لتركيبات المواد اللاصقة الهيكلية، بما في ذلك HIFULL® HB-139B. ويتم استخدام التحكم في عملية تعديل السطح لضبط التوازن بين قابلية التشتت والكفاءة الريولوجية والتوافق مع أنظمة الراتنج العضوي.

التطبيق في مواد لاصقة هيكلية لربط الفولاذ

تُظهر المقارنة بين الألواح العمودية تأثير السيليكا المدخنة الكارهة للماء على الثبات الساكن لمادة لاصقة هيكلية من الإيبوكسي. في ظل الظروف المختبرة، أظهرت التركيبة الخالية من المادة اللاصقة انحناءً يزيد عن 50 مم، بينما أظهرت التركيبات التي تحتوي على HIFULL® HB-139B والمنتجات المنافسة من 1 إلى 4 انحناءً أقل من 2 مم.

في تطبيقات ربط الصفائح الفولاذية والتقوية ذات الصلة، يُسهم هذا المستوى من التحكم في الخواص الريولوجية في الحفاظ على طبقة لاصقة أكثر تجانسًا على الأسطح الرأسية والعلوية أثناء التطبيق وقبل التصلب. يجب اختيار درجة السيليكا المدخنة المناسبة وجرعتها بالتزامن مع نظام راتنج الإيبوكسي، وعامل التصلب، ومجموعة الحشو، وعملية الخلط، ولزوجة التطبيق المطلوبة، ومتطلبات قوة الربط، ومواصفات المتانة البيئية.

تقوم شركة HIFULL بتطوير السيليكا المدخنة الكارهة للماء للمواد اللاصقة الإيبوكسية وأنظمة الراتنجات العضوية الأخرى، مع التركيز في اختبارات التطبيق على التشتت والسلوك الريولوجي وخصائص المعالجة والتوافق مع التركيبات النهائية.

قراءة متعمقة: