Efecto de la sílice pirógena sobre la resistencia a la tracción del mortero
Propiedades físicas y químicas de la sílice pirogénica
La sílice pirogénica es un nanomaterial caracterizado por una estructura amorfa, una elevada superficie específica, un diámetro de partícula a nanoescala, una alta actividad superficial, aislamiento eléctrico, estabilidad térmica, inercia química y alta pureza. Con un tamaño de partícula primaria que oscila entre 7 y 40 nm y una superficie específica de 30 a 450 m²/g , su superficie es rica en grupos funcionales silanol.
Gracias a su singular estructura física y química, la sílice pirógena forma una red tridimensional en sistemas líquidos mediante enlaces de hidrógeno, lo que le confiere propiedades espesantes, tixotrópicas y de refuerzo. Por consiguiente, se utiliza ampliamente como aditivo funcional en adhesivos, recubrimientos y selladores.
Evaluación de la resistencia a la tracción en lechada de resina epoxi
Como material principal para el relleno de juntas de azulejos en la decoración de edificios, el rendimiento de la lechada determina directamente su durabilidad. La mayoría de las lechadas comerciales utilizan una matriz de resina epoxi o poliurea. Si bien estos sistemas presentan buena adherencia, aún es necesario mejorar su resistencia mecánica y su resistencia al descuelgue. HIFULL evaluó la resistencia a la tracción de la lechada de resina epoxi añadiendo sílice pirógena al 0 % y al 6 % para determinar su impacto en el rendimiento mecánico y analizar su mecanismo de acción.
Resultados experimentales: Carga de sílice pirógena del 0 % frente al 6 %
La evaluación utilizó una muestra en blanco sin sílice pirógena como grupo de control y una muestra con un 6 % de sílice pirógena como grupo experimental. Las pruebas de resistencia a la tracción se realizaron después del curado en condiciones idénticas.
La resistencia a la tracción de la muestra de referencia fue de 2.62 MPa, mientras que la adición de un 6 % de sílice pirógena aumentó la resistencia a la tracción a 12.23 MPa, lo que representa una mejora del 367 %. Los datos demuestran que la adición adecuada de sílice pirógena mejora significativamente las propiedades de tracción de la lechada epoxi.
Tres mecanismos de refuerzo en sistemas de resina epoxi
La mejora de la resistencia a la tracción se debe a tres mecanismos sinérgicos:
Refuerzo físico de la red tridimensional: Los grupos silanol superficiales de la sílice pirogénica forman una red tridimensional continua mediante enlaces de hidrógeno dentro de la matriz de resina. Esta red restringe el movimiento de las cadenas poliméricas en condiciones estáticas, lo que aumenta la rigidez y la capacidad de carga bajo tensión.
Mejora de la unión interfacial: La sílice pirógena presenta una alta actividad superficial y compatibilidad con la resina epoxi, lo que permite una fuerte adhesión interfacial. Bajo tensión mecánica, las cargas se transfieren eficazmente a las nanopartículas, induciendo deformación plástica en la matriz circundante para absorber energía y aumentar la resistencia general.
Densificación microestructural: Las nanopartículas de sílice pirógena rellenan los huecos microscópicos entre las cadenas poliméricas, reduciendo los defectos internos y los puntos de concentración de tensiones para obtener una microestructura más densa.
Relaciones de carga óptimas y capacidad de suministro industrial
Si bien en esta prueba se logró un refuerzo significativo con una adición del 6 %, las evaluaciones técnicas de HIFULL indican que la carga de sílice pirógena no sigue una tendencia lineal . La resistencia a la tracción presenta una relación parabólica con los niveles de adición: a bajas concentraciones, la dispersión uniforme de nanopartículas crea una red de refuerzo eficaz; a concentraciones excesivas, la aglomeración de partículas introduce microvacíos, lo que reduce la resistencia a la tracción. Por lo tanto, es necesario determinar experimentalmente las proporciones de carga óptimas para formulaciones de resina específicas.
Hubei Huifu Nanomaterial Co., Ltd. produce sílice pirógena hidrofílica e hidrofóbica en diversas calidades, con una capacidad de producción anual de 40 000 toneladas. La empresa suministra materias primas para formulaciones de mortero y adhesivos, y sus constantes avances en la modificación de superficies y la tecnología de dispersión impulsan la optimización del rendimiento en sistemas de matriz de resina.
ACERCA DE HIFULL
Nuestros principales productos son sílice pirógena SiO₂ , dióxido de titanio pirógeno TiO₂ y alúmina pirógena Al₂O₃. Contamos con más de 20 años de experiencia y una capacidad anual de 20 000 toneladas. Suministramos un total de 23 grados de sílice pirógena hidrófila e hidrófoba. Estamos registrados en REACH y contamos con la preinscripción en K-REACH y KKDIK. Somos el organismo líder en la implementación de las normas ISO 18473-1:2015 , ISO 18473-3:2018 e ISO 23157:2021 . Más información sobre Hifull.
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