Efecto de diferentes adiciones de sílice pirógena sobre la resistencia a la tracción de los adhesivos epoxi
En la ciencia moderna de los materiales poliméricos, los adhesivos epoxi se utilizan ampliamente en la industria aeroespacial, el embalaje electrónico, la fabricación de automóviles y la construcción estructural debido a sus excelentes propiedades adhesivas, su superior resistencia al calor y su estabilidad química. Sin embargo, el sistema de resina epoxi pura presenta defectos como una tenacidad insuficiente y una alta tensión interna, lo que limita su mayor aplicación en sistemas de alto rendimiento. Para mejorar estas propiedades, los investigadores suelen optimizar el rendimiento mecánico de los adhesivos mediante la incorporación de cargas funcionales.
Entre ellos, la sílice pirogénica, como relleno inorgánico a nanoescala, se ha convertido en un modificador crucial para mejorar el rendimiento general de adhesivos epoxi debido a su elevada superficie específica, buena dispersibilidad y actividad superficial.
HIFULL analizó los patrones de acción y exploró los mecanismos de refuerzo basándose en datos sobre la influencia de dos tipos de sílice pirógena (HB-139 y un determinado competidor hidrofóbico) en la resistencia a la tracción de los adhesivos epoxi con diferentes adiciones.
Figura 1 y XNUMX
Como se muestra en la Figura 1, al observar el rendimiento de HB-139: cuando la adición era del 0%, la resistencia a la tracción del adhesivo era de solo 15 MPa; a medida que la adición aumentaba al 1%, la resistencia a la tracción aumentaba a 23.9 MPa; al continuar aumentando al 2%, alcanzó los 32.1 MPa; al 3%, alcanzó un máximo de 44.2 MPa, lo que representa un aumento de casi el 200% en comparación con la resistencia de la matriz.
Posteriormente, al aumentar la adición al 4%, la resistencia disminuyó a 33.2 MPa; y descendió aún más hasta 25.9 MPa al 5%. La tendencia general presenta un patrón parabólico típico de "aumento inicial seguido de descenso", lo que indica la existencia de una proporción de adición óptima.
Figura 2 y XNUMX
Como se muestra en la Figura 2, en comparación, el rendimiento del competidor hidrofóbico fue diferente. Con una adición del 0%, la resistencia a la tracción también fue de 15 MPa; con un 1%, aumentó a 23.2 MPa; y con un 2%, alcanzó el valor máximo de 37.0 MPa.
Posteriormente, a medida que aumentaba la adición, la resistencia fluctuó ligeramente: descendió a 28.1 MPa al 3 %, repuntó a 31.0 MPa al 4 % y se estabilizó en 33.1 MPa al 5 %. Si bien su resistencia máxima fue inferior a la del HB-139 (44.2 MPa), la curva general fue más plana, lo que demuestra una fuerte resistencia al sobrellenado.
La influencia de sílice pirógena La resistencia a la tracción de los adhesivos depende principalmente de su estado de dispersión en el sistema, la fuerza de unión en la interfaz y la estructura de red tridimensional que se forma. Sílice pirogénica hidrófoba Se somete a una modificación superficial en la que sus grupos silanol son sustituidos por grupos orgánicos, reduciendo así la energía superficial y mejorando la compatibilidad con las resinas orgánicas.
Además, la sílice pirógena puede formar una estructura de red tridimensional en el adhesivo mediante fuerzas de van der Waals o enlaces de hidrógeno. Esta estructura restringe eficazmente el movimiento de las cadenas moleculares de la resina y aumenta su resistencia.
Sin embargo, debido a que los nanofillers son propensos a la aglomeración debido a su alta superficie específica, especialmente en altas concentraciones, la resistencia a la tracción disminuye gradualmente. Esto concuerda con la regla general de que “Una adición adecuada mejora significativamente el rendimiento, mientras que un exceso tiene el efecto contrario.”
En resumen, la sílice pirógena, como aditivo funcional esencial, puede mejorar significativamente la resistencia a la tracción de los adhesivos epoxi. El HB-139 presenta un rendimiento óptimo con una adición del 3 %, alcanzando una resistencia de 44.2 MPa, lo que refleja su excelente capacidad de refuerzo.
Por el contrario, el material hidrofóbico de la competencia demuestra una buena estabilidad de dispersión y resistencia a la sobrecarga, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren un alto contenido de relleno. La selección entre ambos materiales debe sopesarse según los escenarios de aplicación específicos. Quienes busquen una fuerza extrema deberían elegir HB-139. y controlar la dosificación con precisión, mientras que aquellos que se centran en la estabilidad del procesamiento y el rendimiento a largo plazo pueden priorizar el competidor hidrofóbico.
Acerca del proyecto de ley HB-139
HIFULL® HB-139 is sílice pirogénica hidrófoba que se produce a partir de sílice pirogénica hidrófila con una superficie específica de 200m2/g después del postratamiento químico con PDMS / Polidimetilsiloxano, también conocido como aceite de silicona.
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