Effet de la silice pyrogénée sur la résistance à la traction du coulis
Propriétés physiques et chimiques de la silice pyrogénée
La silice pyrogénée est un nanomatériau caractérisé par une structure amorphe, une surface spécifique élevée, un diamètre de particules nanométrique, une forte activité de surface, des propriétés d'isolation électrique, une stabilité thermique, une inertie chimique et une grande pureté. Avec une taille de particules primaires comprise entre 7 et 40 nm et une surface spécifique de 30 à 450 m²/g , sa surface est riche en groupements fonctionnels silanol.
Grâce à sa structure physico-chimique unique, la silice pyrogénée forme un réseau tridimensionnel dans les milieux liquides par liaisons hydrogène, lui conférant des propriétés épaississantes, thixotropes et de renforcement. De ce fait, elle est largement utilisée comme additif fonctionnel dans les adhésifs, les revêtements et les mastics.
Évaluation de la résistance à la traction des coulis de résine époxy
En tant que matériau de base pour le remplissage des joints de carrelage dans la décoration des bâtiments, la performance du coulis détermine directement sa durabilité. La plupart des coulis commerciaux utilisent une matrice de résine époxy ou de polyurée. Bien que ces systèmes présentent une bonne adhérence, des améliorations en termes de résistance mécanique et de résistance à l'affaissement restent nécessaires. HIFULL a évalué la résistance à la traction d'un coulis à base de résine époxy en y ajoutant 0 % et 6 % de silice fumée afin de déterminer son impact sur les performances mécaniques et d'analyser son mécanisme d'action.
Résultats expérimentaux : Charge de silice fumée de 0 % contre 6 %
L'évaluation a utilisé un échantillon témoin sans silice pyrogénée et un échantillon contenant 6 % de silice pyrogénée comme groupe expérimental. Les essais de résistance à la traction ont été réalisés après durcissement dans des conditions identiques.
La résistance à la traction de l'échantillon témoin était de 2.62 MPa, tandis que l'ajout de 6 % de silice pyrogénée l'a portée à 12.23 MPa, soit une amélioration de 367 %. Ces résultats démontrent qu'un ajout approprié de silice pyrogénée améliore significativement les propriétés de traction du coulis époxy.
Trois mécanismes de renforcement dans les systèmes de résine époxy
L'amélioration de la résistance à la traction résulte de trois mécanismes synergiques :
Renforcement physique du réseau tridimensionnel : Les groupes silanol de surface de la silice pyrogénée forment un réseau tridimensionnel continu par liaisons hydrogène au sein de la matrice de résine. Ce réseau limite le mouvement des chaînes polymères en conditions statiques, augmentant ainsi la rigidité et la capacité de charge sous contrainte de traction.
Amélioration de l'adhérence interfaciale : La silice pyrogénée présente une forte activité de surface et une excellente compatibilité avec la résine époxy, assurant une adhésion interfaciale optimale. Sous contrainte mécanique, les charges sont efficacement transférées aux nanoparticules, induisant une déformation plastique de la matrice environnante qui absorbe l'énergie et accroît la résistance globale.
Densification microstructurale : des particules de silice fumée à l'échelle nanométrique remplissent les vides microscopiques entre les chaînes polymères, réduisant les défauts internes et les points de concentration de contraintes pour obtenir une microstructure plus dense.
Taux de chargement optimaux et capacités d'approvisionnement industriel
Bien qu'un taux d'ajout de 6 % ait permis un renforcement significatif lors de ce test, les évaluations techniques de HIFULL indiquent que la charge en silice pyrogénée ne suit pas une tendance linéaire . La résistance à la traction présente une relation parabolique avec les taux d'ajout : à faibles concentrations, la dispersion uniforme des nanoparticules forme un réseau de renforcement efficace ; à concentrations excessives, l'agglomération des particules introduit des microvides, réduisant ainsi la résistance à la traction. Les taux de charge optimaux doivent donc être déterminés expérimentalement pour chaque formulation de résine.
Hubei Huifu Nanomaterial Co., Ltd. produit de la silice pyrogénée hydrophile et hydrophobe en plusieurs qualités, avec une capacité de production annuelle de 40 000 tonnes. L’entreprise fournit des solutions de matières premières pour les formulations de coulis et d’adhésifs, et ses progrès constants en matière de modification de surface et de dispersion permettent d’optimiser les performances des systèmes à matrice de résine.
À PROPOS DE HIFULL
Nos principaux produits sont la silice pyrogénée (SiO₂ ) , le dioxyde de titane pyrogéné (TiO₂ ) et l'alumine pyrogénée (Al₂O₃). Forts de plus de 20 ans d'expertise et d'une capacité de production annuelle de 20 000 tonnes, nous proposons 23 qualités de silice pyrogénée hydrophile et hydrophobe. Nous sommes enregistrés REACH et pré-enregistrés K-REACH et KKDIK. Nous sommes un organisme certificateur de référence pour les normes ISO 18473-1:2015 , ISO 18473-3:2018 et ISO 23157:2021 . En savoir plus sur Hifull
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