Влияние осажденного диоксида кремния на загущающие и тиксотропные свойства эпоксидных клеев.
Эпоксидная смола клеи Обладают превосходной прочностью сцепления, хорошей термостойкостью, химической стабильностью и электроизоляционными свойствами, что делает их пригодными для применения в электронной упаковке, аэрокосмической отрасли, автомобилестроении и строительстве.
Однако эпоксидные смолы по своей природе страдают от плохой текучести и сложности нанесения. Особенно при точной сборке или нанесении на вертикальные поверхности, часто происходит провисание, что ограничивает область их применения. Реологические свойства клеев можно регулировать путем добавления функциональных наполнителей, таких как осажденный диоксид кремния.
Технические специалисты компании HIFULL проанализировали влияние различного количества добавленного осажденного диоксида кремния HB-139 на вязкость и тиксотропные свойства эпоксидных клеев, а также подробно изучили механизм его действия.
О законопроекте HB-139
HIFULL® HB-139 is гидрофобный пирогенный диоксид кремния который производится из гидрофильного пирогенного кремнезема с удельной площадью поверхности 200m2/g после химической обработки ПДМС / Полидиметилсилоксан, также известное как силиконовое масло.
На рисунке 1 показаны тенденции изменения вязкости системы и тиксотропного индекса после добавления различных массовых долей осажденного диоксида кремния HB-139 в эпоксидную клеевую систему, что позволяет оценить статическую вязкость осажденного диоксида кремния при низких скоростях сдвига и характеристики текучести при высоких скоростях сдвига.
В эксперименте было создано шесть градиентов: 0%, 2%, 5%, 6%, 7% и 8% добавки осажденного диоксида кремния. Как показано на графике, с увеличением содержания осажденного диоксида кремния вязкость эпоксидного клея значительно возрастает, а тиксотропные свойства соответственно усиливаются, при этом наблюдается сильная положительная корреляция между этими показателями.
Рисунок 1
С точки зрения тенденций изменения вязкости
При отсутствии добавления осажденного диоксида кремния вязкость системы крайне низка (около 2892 мПа·с), прочность конструкции практически отсутствует, что не позволяет ей соответствовать требованиям большинства строительных сценариев.
При увеличении добавки до 2% вязкость достигает 9284 мПа·с; при 5% вязкость резко возрастает до 31390 мПа·с, что указывает на постепенное упрочнение сетчатой структуры и ее стремление к совершенству.
При добавлении 6% вязкость продолжает расти до 46396 мПа·с; при 8% вязкость резко возрастает до 106791 мПа·с, что примерно в 37 раз превышает исходное значение. Это указывает на то, что избыточное добавление приводит к чрезмерному уплотнению сетчатой структуры, стремлению системы к гелеобразованию и значительному снижению текучести.
С точки зрения тиксотропных изменений
Индекс тиксотропии постепенно увеличивается с увеличением добавки осажденного диоксида кремния. При увеличении добавки от 0% до 8% значение тиксотропии возрастает от 1 до 8, что в 8 раз больше, чем без осажденного диоксида кремния. Суть этого явления заключается в микроструктурной эволюции осажденного диоксида кремния в эпоксидной матрице.
Без наполнителя молекулярные цепи смолы свободно перемещаются, а вязкость остается постоянной; после введения наночастиц SiO₂ его поверхностно-активные функциональные группы подвергаются физической адсорбции или слабой химической связи с эпоксидной смолой, образуя динамическую трехмерную сетевую структуру.
В статических условиях или при низком сдвиговом воздействии эта сетка остается стабильной, что проявляется в высокой вязкости; в то время как при высоких скоростях сдвига (например, при перемешивании или нанесении покрытия) сетка разрушается, частицы повторно диспергируются, а вязкость падает, что приводит к уменьшению вязкости при увеличении скорости сдвига. После снятия внешней силы сетка может быть быстро восстановлена, возвращая состояние высокой вязкости, таким образом, проявляя типичное тиксотропное поведение.
Загущающий и тиксотропный эффект осажденного диоксида кремния в эпоксидной системе в основном зависит от его дисперсионного состояния и способности к построению сетчатой структуры. При низкой дозировке дисперсия частиц относительно разреженная, образующаяся сетка слабая, а рост вязкости ограничен; по мере увеличения дозировки расстояние между частицами уменьшается, водородные связи усиливаются, образуя пространственную сетку, проникающую в систему, и вязкость экспоненциально возрастает. Усиление тиксотропии обусловлено обратимой способностью этой сетки к разрушению и восстановлению под действием внешней силы. Чем выше дозировка, тем выше плотность сетки, тем быстрее скорость восстановления и тем выше тиксотропный индекс.
Однако, когда добавление превышает определенный порог (например, 8%), сетчатая структура становится слишком плотной, что может привести к увеличению сопротивления при нанесении покрытия, трудностям с удалением пузырьков, ухудшению плотности отверждения, снижению стабильности системы и увеличению затрат. Поэтому в практических применениях необходимо искать баланс между вязкостью и тиксотропией в соответствии с конкретными методами нанесения покрытия (соскабливание, заливка, распыление и т. д.) и требованиями к предотвращению стекания.
Дальнейшее чтение:
Привет, Клиенты!
Меня зовут Ван, я бизнес-менеджер HIFULL, я работаю в сфере производства пирогенного кремнезема более 10 лет. Не стесняйтесь обращаться ко мне. Я с радостью предоставлю вам лучший сервис и продукцию.
