Cómo la sílice pirógena mejora la resistencia al descuelgue en los adhesivos epoxi
Efecto de la sílice pirógena hidrofóbica sobre el rendimiento antidesgaste de los adhesivos estructurales epoxi para la unión de acero.
Los adhesivos estructurales epoxi se utilizan ampliamente para la unión de placas de acero en proyectos de refuerzo de hormigón. Debido a que estos adhesivos se aplican con frecuencia en superficies verticales y elevadas, la resistencia al descuelgue afecta directamente la uniformidad de la línea de unión y la calidad de la junta. Si el adhesivo tiene una tensión de fluencia insuficiente, puede fluir bajo su propio peso durante el período de secado o reposo posterior a la aplicación, lo que resulta en una capa adhesiva irregular o adelgazada, huecos y otros defectos de unión.
La sílice pirógena se incorpora habitualmente a los adhesivos estructurales epoxi como modificador de la reología para aumentar la viscosidad, mejorar la tixotropía y controlar el descuelgue.
Para evaluar su rendimiento en esta aplicación, HIFULL realizó pruebas en paneles verticales comparando la sílice pirógena hidrofóbica HIFULL® HB-139B con cuatro productos de la competencia y una muestra de referencia sin sílice pirógena. La prueba se centró en el rendimiento antideslizamiento en un sistema adhesivo estructural epoxi y en el mecanismo reológico responsable del comportamiento observado.
Prueba antideslizamiento de paneles verticales
Figura 1. Comparación de la resistencia al descuelgue de adhesivos estructurales epoxi que contienen HIFULL® HB-139B, cuatro productos de la competencia y una muestra en blanco.
Como se muestra en la Figura 1, cada muestra de adhesivo se aplicó uniformemente sobre una placa de acero vertical. Tras un período de reposo determinado, se midió la distancia de flecha con respecto a las líneas de referencia.
La muestra de referencia sin sílice pirógena presentó una distancia de hundimiento superior a 50 mm , acompañada de un estrechamiento pronunciado y marcas de flujo continuas. Estos resultados indican que el sistema epoxi sin modificar tenía una viscosidad estática y un límite elástico insuficientes para resistir el flujo gravitacional en las condiciones de ensayo.
En comparación, las cinco muestras que contenían HIFULL® HB-139B o los productos de la competencia 1–4 mostraron distancias de desprendimiento inferiores a 2 mm . Los bordes inferiores del adhesivo permanecieron cerca de la línea de referencia, sin flujo continuo visible. Por lo tanto, en las condiciones de prueba, HB-139B ofreció un rendimiento antidesprendimiento comparable al de los cuatro productos de sílice pirógena hidrofóbica de la competencia.
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Mecanismo reológico de la sílice pirogénica hidrofóbica
El efecto antidesgaste de la sílice pirógena hidrofóbica se asocia con la red de partículas que se forma dentro de la matriz de resina epoxi. La sílice pirógena se compone de nanopartículas primarias que forman agregados y estructuras aglomeradas de mayor tamaño. La modificación de la superficie con grupos hidrofóbicos altera las interacciones entre partículas y entre partículas y resina, lo que permite que la sílice desarrolle una red reversible dentro del sistema de resina orgánica.
En reposo, las interacciones entre las estructuras de sílice dispersas crean una red tridimensional que aumenta la viscosidad a baja velocidad de cizallamiento y contribuye a la tensión de fluencia del adhesivo. Esta red ayuda al adhesivo aplicado a resistir la deformación gravitacional en superficies verticales y elevadas.
Durante la extrusión o aplicación, la cizalladura altera parte de la estructura de la red, reduciendo la viscosidad aparente y permitiendo que el adhesivo fluya a través del equipo de dispensación y se extienda sobre la superficie de unión. Una vez eliminada la cizalladura aplicada, la red de sílice se reconstruye gradualmente y la viscosidad se recupera. Una recuperación estructural suficiente y rápida permite que el adhesivo permanezca en su posición después de la aplicación y limita el descuelgue antes del curado.
Este comportamiento dependiente del esfuerzo cortante es la base del rendimiento tixotrópico requerido en los adhesivos estructurales epoxi: menor viscosidad aparente durante la aplicación y mayor resistencia al flujo después de la aplicación.
La sílice pirógena hidrofóbica HIFULL , producida mediante el postratamiento químico de grados hidrofílicos con agentes de silano (incluidos HMDS, PDMS, DDS y silano especial), ofrece repelencia al agua, un control reológico mejorado y un excelente rendimiento de espesamiento. Disponible en varios grados, es ideal para sistemas de caucho de silicona RTV y HTV, adhesivos y selladores, antiespumantes, compuestos y geles para cables, tóner y formulaciones para la protección de cultivos.
El rendimiento antideslizamiento debe equilibrarse con las propiedades adhesivas.
El control del descuelgue es un requisito fundamental para los adhesivos estructurales epoxi utilizados en el refuerzo de edificios. El modificador de reología también debe ser compatible con la formulación general y no debe afectar negativamente propiedades como la resistencia de la unión o la resistencia al envejecimiento en ambientes cálidos y húmedos.
Por lo tanto, el rendimiento de la sílice pirógena no puede evaluarse únicamente por su máxima eficiencia de espesamiento. El comportamiento de dispersión, la respuesta tixotrópica, la recuperación de la viscosidad, la carga de aditivos y la compatibilidad con la resina epoxi y el sistema de curado influyen en el procesamiento y el rendimiento final del adhesivo.
HIFULL ha desarrollado una gama de grados de sílice pirógena para formulaciones de adhesivos estructurales, incluyendo HIFULL® HB-139B. El control del proceso de modificación de la superficie se utiliza para ajustar el equilibrio entre la dispersibilidad, la eficiencia reológica y la compatibilidad con sistemas de resinas orgánicas.
Aplicación en adhesivos estructurales para la unión de acero
La comparación en paneles verticales demuestra el efecto de la sílice pirógena hidrofóbica sobre la estabilidad estática de un adhesivo estructural epoxi. En las condiciones de prueba, la formulación sin aditivos presentó una deformación superior a 50 mm, mientras que las formulaciones que contenían HIFULL® HB-139B y los productos de la competencia 1 a 4 mostraron una deformación inferior a 2 mm cada una.
Para la unión de placas de acero y aplicaciones de refuerzo relacionadas, este nivel de control reológico puede ayudar a mantener una capa adhesiva más uniforme en sustratos verticales y superiores durante la aplicación y antes del curado. La selección del grado y la dosificación adecuados de sílice pirógena debe realizarse en conjunto con el sistema de resina epoxi, el agente de curado, el paquete de relleno, el proceso de mezcla, la viscosidad de aplicación requerida, los requisitos de resistencia de la unión y las especificaciones de durabilidad ambiental.
HIFULL desarrolla sílice pirógena hidrofóbica para adhesivos epoxi y otros sistemas de resinas orgánicas, con pruebas de aplicación centradas en la dispersión, el comportamiento reológico, las características de procesamiento y la compatibilidad con formulaciones posteriores.
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