Comment la silice pyrogénée améliore la résistance à l'affaissement des adhésifs époxy

Effet de la silice pyrogénée hydrophobe sur la résistance à l'affaissement des adhésifs structuraux époxy pour le collage de l'acier

Les adhésifs structuraux époxy sont largement utilisés pour le collage des plaques d'acier dans les projets de renforcement du béton. Appliqués fréquemment sur des surfaces verticales et en surplomb, leur résistance à l'affaissement influe directement sur l'uniformité du joint et sa qualité. Si l'adhésif présente une limite d'élasticité insuffisante, il peut s'écouler sous son propre poids pendant la période de repos après application, entraînant une couche d'adhésif irrégulière ou amincie, des vides et d'autres défauts de collage.

Test anti-affaissement de panneau vertical

Figure 1. Comparaison de l'adhérence anti-affaissement des adhésifs structuraux époxy contenant du HIFULL® HB-139B, de quatre produits concurrents et d'un échantillon témoin.

Comme illustré sur la figure 1, chaque échantillon d'adhésif a été appliqué uniformément sur une plaque d'acier verticale. Après une période de repos déterminée, la flèche a été mesurée par rapport à des lignes de référence.

L'échantillon témoin sans silice pyrogénée a présenté un affaissement supérieur à 50 mm , accompagné d'un striction marquée et de traces d'écoulement continu. Ces résultats indiquent que le système époxy non modifié présentait une viscosité statique et une contrainte seuil insuffisantes pour résister à l'écoulement gravitaire dans les conditions de test.

En comparaison, les cinq échantillons contenant du HIFULL® HB-139B ou les produits concurrents 1 à 4 ont tous présenté un affaissement inférieur à 2 mm . Les bords inférieurs de l'adhésif sont restés proches de la ligne de référence, sans coulure continue visible. Dans les conditions testées, le HB-139B a donc offert une performance anti-affaissement comparable à celle des quatre produits concurrents à base de silice pyrogénée hydrophobe.

Lectures complémentaires : Pourquoi le HIFULL® HB-139B surpasse-t-il à la fois la silice pyrogénée hydrophile et hydrophobe dans les adhésifs époxy pour éoliennes ?

Mécanisme rhéologique de la silice pyrogénée hydrophobe

L'effet anti-affaissement de la silice pyrogénée hydrophobe est lié au réseau de particules qui se forme au sein de la matrice de résine époxy. La silice pyrogénée est constituée de particules primaires nanométriques qui s'agrègent et forment des structures agglomérées plus importantes. La modification de surface par des groupements hydrophobes modifie les interactions particule-particule et particule-résine, permettant ainsi à la silice de développer un réseau réversible au sein du système de résine organique.

Au repos, les interactions entre les structures de silice dispersées créent un réseau tridimensionnel qui accroît la viscosité à faible cisaillement et contribue à la limite d'élasticité de l'adhésif. Ce réseau permet à l'adhésif appliqué de résister à la déformation gravitationnelle sur les surfaces verticales et inclinées.

Lors de l'extrusion ou de l'application, le cisaillement perturbe partiellement la structure du réseau, réduisant la viscosité apparente et permettant à l'adhésif de s'écouler à travers l'équipement de distribution et de se répartir sur la surface à coller. Une fois le cisaillement supprimé, le réseau de silice se reconstitue progressivement et la viscosité retrouve son niveau initial. Cette reconstitution structurale rapide et suffisante permet à l'adhésif de rester en place après application et limite les coulures avant polymérisation.

Ce comportement dépendant du cisaillement est à la base des performances thixotropes requises pour les adhésifs structuraux époxy : viscosité apparente plus faible lors de l’application et résistance à l’écoulement plus élevée après application.

La silice pyrogénée hydrophobe HIFULL , obtenue par post-traitement chimique de silices hydrophiles avec des agents silanes (dont HMDS, PDMS, DDS et silanes spéciaux), offre des propriétés hydrofuges, un meilleur contrôle de la rhéologie et des performances épaississantes supérieures. Disponible en plusieurs qualités, elle est idéale pour les systèmes de caoutchouc silicone RTV et HTV, les adhésifs et mastics, les antimousses, les composés et gels pour câbles, les toners et les formulations phytosanitaires.

Les performances anti-affaissement doivent être équilibrées avec les propriétés adhésives.

Le contrôle de la déformation est une exigence pour les adhésifs structuraux époxy utilisés dans le renforcement des bâtiments. Le modificateur de rhéologie doit également être compatible avec la formulation globale et ne doit pas altérer des propriétés telles que la résistance de l'adhérence ou la résistance au vieillissement en milieu chaud et humide.

Les performances de la silice pyrogénée ne peuvent donc pas être évaluées uniquement par son efficacité d'épaississement maximale. Le comportement en dispersion, la réponse thixotrope, la récupération de la viscosité, la charge d'additifs et la compatibilité avec la résine époxy et le système de durcissement influencent tous la mise en œuvre et les performances finales de l'adhésif.

Industrie de construction

HIFULL a développé une gamme de silices pyrogénées pour les formulations d'adhésifs structuraux, notamment HIFULL® HB-139B. Le contrôle du processus de modification de surface permet d'ajuster l'équilibre entre la dispersibilité, l'efficacité rhéologique et la compatibilité avec les systèmes de résines organiques.

Application dans les adhésifs structuraux pour le collage de l'acier

La comparaison sur panneaux verticaux démontre l'effet de la silice pyrogénée hydrophobe sur la stabilité statique d'un adhésif structural époxy. Dans les conditions testées, la formulation témoin a présenté un affaissement supérieur à 50 mm, tandis que les formulations contenant du HIFULL® HB-139B et les produits concurrents 1 à 4 ont présenté un affaissement inférieur à 2 mm.

Pour le collage de plaques d'acier et les applications de renforcement associées, ce niveau de contrôle rhéologique permet de maintenir une couche adhésive plus homogène sur les supports verticaux et inclinés, pendant l'application et avant polymérisation. Le choix de la qualité et du dosage appropriés de silice pyrogénée doit être effectué en fonction du système de résine époxy, du durcisseur, des charges, du procédé de mélange, de la viscosité d'application requise, des exigences de résistance du collage et des spécifications de durabilité environnementale.

HIFULL développe de la silice pyrogénée hydrophobe pour les adhésifs époxy et autres systèmes de résine organique, avec des tests d'application axés sur la dispersion, le comportement rhéologique, les caractéristiques de traitement et la compatibilité avec les formulations en aval.

Lectures complémentaires: