Efecto de la sílice pirógena sobre las propiedades de espesamiento y tixotropía de los adhesivos de resina epoxi.
Resina epoxica adhesivos Poseen una excelente fuerza de adhesión, buena resistencia al calor, estabilidad química y propiedades de aislamiento eléctrico, lo que las hace adecuadas para aplicaciones en embalaje electrónico, industria aeroespacial, fabricación de automóviles y estructuras de edificios.
Sin embargo, los sistemas de resina epoxi presentan inherentemente problemas de fluidez y dificultad de aplicación. Especialmente durante el ensamblaje de precisión o la aplicación en superficies verticales, tienden a descolgarse, lo que limita su rango de aplicación. Las propiedades reológicas de los adhesivos pueden ajustarse mediante la adición de cargas funcionales como la sílice pirógena.
El personal técnico de HIFULL analizó los efectos de diferentes cantidades de sílice pirógena HB-139 añadidas sobre la viscosidad y las propiedades tixotrópicas de los adhesivos de resina epoxi y exploró en profundidad su mecanismo de acción.
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.
La Figura 1 ilustra las tendencias de cambio de la viscosidad del sistema y el índice tixotrópico después de agregar diferentes fracciones de masa de sílice pirógena HB-139 al sistema adhesivo epoxi, para evaluar la viscosidad estática de la sílice pirógena a bajas velocidades de cizallamiento y las características de flujo a altas velocidades de cizallamiento.
El experimento estableció seis gradientes: 0%, 2%, 5%, 6%, 7% y 8% de adición de sílice pirógena. Como se muestra en el gráfico, con el aumento del contenido de sílice pirógena, la viscosidad del adhesivo epoxi muestra una tendencia ascendente significativa, y el comportamiento tixotrópico también se fortalece en consecuencia, mostrando ambos una fuerte correlación positiva.
Figura 1 y XNUMX
Desde la perspectiva de las tendencias de cambio de viscosidad
Cuando no se añade sílice pirógena, la viscosidad del sistema es extremadamente baja (cercana a 2892 mPa·s), con una resistencia estructural prácticamente nula, por lo que no cumple con los requisitos de la mayoría de los escenarios de construcción.
A medida que la adición aumenta al 2%, la viscosidad alcanza los 9284 mPa·s; al 5%, la viscosidad salta a 31390 mPa·s, lo que indica que la estructura de la red se está fortaleciendo gradualmente y tiende a la perfección.
Cuando la adición alcanza el 6%, la viscosidad continúa aumentando hasta 46396 mPa·s; al 8%, la viscosidad sube bruscamente hasta 106791 mPa·s, un aumento de aproximadamente 37 veces en comparación con el valor inicial, lo que indica que una adición excesiva hará que la estructura de la red se vuelva demasiado densa, el sistema tiende a un estado de gel y la fluidez disminuye significativamente.
Desde la perspectiva de los cambios tixotrópicos
El índice tixotrópico aumenta gradualmente con el incremento de la adición de sílice pirógena. Al aumentar la adición del 0% al 8%, el valor tixotrópico pasa de 1 a 8, lo que representa ocho veces el valor sin sílice pirógena. La esencia de este fenómeno radica en la evolución microestructural de la sílice pirógena en la matriz epoxi.
Sin el relleno, las cadenas moleculares de la resina se mueven libremente y la viscosidad es constante; tras la introducción de nano-SiO₂, sus grupos funcionales activos superficiales experimentan adsorción física o enlaces químicos débiles con la resina epoxi, formando una estructura de red tridimensional dinámica.
En condiciones estáticas o de baja cizalladura, esta red permanece estable, manifestándose como una alta viscosidad; mientras que a altas velocidades de cizalladura (como durante la agitación o el recubrimiento), la red se destruye, las partículas se redispersan y la viscosidad disminuye, lo que resulta en un adelgazamiento por cizalladura. Una vez que se elimina la fuerza externa, la red se puede reconstruir rápidamente, restaurando el estado de alta viscosidad y, por lo tanto, exhibiendo un comportamiento tixotrópico típico.
El efecto espesante y tixotrópico de la sílice pirogénica en el sistema epoxi depende esencialmente de su estado de dispersión y capacidad de formación de red. Con bajas concentraciones, la dispersión de partículas es relativamente escasa, la red formada es débil y el aumento de la viscosidad es limitado; a medida que aumenta la concentración, la distancia entre partículas disminuye, los enlaces de hidrógeno se fortalecen, formando una red espacial que penetra en el sistema, y la viscosidad aumenta exponencialmente. El aumento de la tixotropía se origina en la capacidad reversible de desensamblaje y reconstrucción de esta red bajo la acción de una fuerza externa. Cuanto mayor sea la concentración, mayor será la densidad de la red, más rápida la velocidad de reconstrucción y mayor el índice tixotrópico.
Sin embargo, cuando la adición supera cierto umbral (como el 8%), la estructura de la red se vuelve demasiado compacta, lo que puede aumentar la resistencia a la construcción, dificultar el recubrimiento y la eliminación de burbujas, afectar la compacidad del curado, disminuir la estabilidad del sistema y aumentar los costos. Por lo tanto, en aplicaciones prácticas, es necesario buscar un equilibrio entre viscosidad y tixotropía según los métodos de construcción específicos (raspado, vertido, pulverización, etc.) y los requisitos de resistencia al descuelgue.
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