Effet de la silice pyrogénée hydrophobe sur la résistance à la traction et l'allongement à la rupture des adhésifs époxy pour éoliennes

Résistance à la traction et allongement à la rupture

Figure 1. Effet de différents produits de silice pyrogénée hydrophobes sur la résistance à la traction et l'allongement à la rupture de l'adhésif époxy

Comme le montre la figure 1, l'échantillon témoin sans silice pyrogénée présentait une résistance à la traction d'environ 50 MPa, tandis que son allongement à la rupture restait relativement élevé parmi les échantillons testés. Le comportement mécanique de l'adhésif époxy a été significativement modifié après l'introduction de silice pyrogénée hydrophobe.

L'échantillon contenant du HIFULL® HB-139B a atteint une résistance à la traction d'environ 55.5 MPa, soit une augmentation par rapport à la matrice témoin. Les résistances à la traction des quatre autres produits concurrents se situaient entre 53 et 55 MPa, avec des performances de renforcement globales inférieures à celles du HB-139B dans les conditions testées.

L'allongement à la rupture a globalement diminué après l'ajout de silice pyrogénée. En augmentant la rigidité de la matrice, la charge nanométrique restreint également la mobilité des segments de chaînes polymères dans la résine époxy, réduisant ainsi la capacité de déformation du matériau avant rupture en traction.

L’analyse des deux ensembles de données a révélé que le HB-139B présentait une résistance à la traction supérieure tout en conservant un allongement à la rupture dans une plage acceptable pour l’ingénierie. Ces résultats indiquent un compromis favorable entre résistance et ténacité par rapport aux produits concurrents testés.

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 ?

Comment la silice pyrogénée renforce la matrice adhésive époxy

Le comportement mécanique observé peut être associé à la dispersion des nanoparticules de silice au sein de la matrice époxy et à leur interaction avec le polymère environnant. Sous l'effet d'une charge de traction externe, la contrainte peut être transférée de la matrice de résine aux particules de silice rigides via l'interface organique-inorganique. Ce transfert de contrainte efficace peut accroître la contrainte nécessaire à la rupture en traction, contribuant ainsi à l'augmentation observée de la résistance à la traction.

Parallèlement, les nanoparticules rigides limitent le glissement et l'étirement des segments de chaînes polymères sous charge. La réduction de la mobilité des chaînes polymères qui en résulte limite la déformation avant rupture et peut donc réduire l'allongement à la rupture.

Les différences de performance observées entre les produits commerciaux à base de silice pyrogénée hydrophobe peuvent être liées à des paramètres tels que la granulométrie des particules primaires, le taux de recouvrement hydrophobe de la surface , l'uniformité de la modification et l'état de dispersion au sein du système époxy. Les performances mécaniques observées avec le HB-139B témoignent d'une dispersion efficace de la charge et d'interactions particules-matrice maîtrisées, permettant un renforcement tout en limitant la perte de capacité de déformation.

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.

Sélection de silice pyrogénée hydrophobe pour les adhésifs de pales d'éoliennes

Avec l'augmentation de la taille et de la longueur des pales d'éoliennes, les formulations d'adhésifs structuraux époxy doivent répondre à des exigences plus strictes en matière de stabilité des charges et d'équilibre des propriétés mécaniques. Le choix de la silice pyrogénée doit donc prendre en compte davantage que le seul contrôle rhéologique . Le comportement en dispersion, la modification de surface, le renforcement en traction et l'effet qui en résulte sur l'allongement à la rupture sont des paramètres pertinents lors de l'évaluation d'une charge pour le collage des pales d'éoliennes.

Dans les conditions testées, le HIFULL® HB-139B a présenté une résistance à la traction d'environ 55.5 MPa, contre environ 50 MPa pour l'échantillon témoin et entre 53 et 55 MPa pour les quatre produits concurrents. Associés à un allongement à la rupture constant, ces résultats confirment l'intérêt du HB-139B comme silice pyrogénée hydrophobe pour les adhésifs structuraux époxy utilisés dans le collage des pales de grandes éoliennes.

Lectures complémentaires: