Как осажденный диоксид кремния повышает устойчивость эпоксидных клеев к провисанию

Влияние гидрофобного осажденного диоксида кремния на антипровисающие свойства эпоксидных конструкционных клеев для склеивания стали.

Эпоксидные конструкционные клеи широко используются для склеивания стальных пластин в проектах по армированию бетона. Поскольку эти клеи часто наносятся на вертикальные и потолочные поверхности, сопротивление стеканию напрямую влияет на равномерность клеевого шва и качество клеевого соединения. Если клей имеет недостаточный предел текучести, он может растекаться под собственным весом в период схватывания или покоя после нанесения, что приводит к неравномерному или истонченному клеевому слою, пустотам и другим дефектам склеивания.

Испытание вертикальной панели на устойчивость к провисанию

Рисунок 1. Сравнительная оценка антистекающих свойств эпоксидных конструкционных клеев, содержащих HIFULL® HB-139B, четырех конкурирующих продуктов и контрольного образца.

Как показано на рисунке 1, каждый образец клея равномерно наносился на вертикальную стальную пластину. После заданного периода покоя измерялось расстояние провисания относительно контрольных линий.

В контрольном образце без осажденного диоксида кремния наблюдалось провисание более чем на 50 мм , сопровождающееся выраженным сужением и непрерывными следами текучести. Эти результаты указывают на то, что немодифицированная эпоксидная система имела недостаточную статическую вязкость и предел текучести для сопротивления гравитационному течению в условиях испытаний.

Для сравнения, все пять образцов, содержащих HIFULL® HB-139B или конкурирующие продукты 1–4, показали провисание менее 2 мм . Нижние края клея оставались близко к контрольной линии, без видимого непрерывного растекания. Таким образом, в условиях испытаний HB-139B обеспечил защиту от провисания, сопоставимую с защитой четырех конкурирующих гидрофобных продуктов на основе осажденного диоксида кремния.

Дополнительная информация: Почему HIFULL® HB-139B превосходит по эффективности как гидрофильный, так и гидрофобный диоксид кремния, полученный методом осаждения из газовой фазы, в эпоксидном клее для ветроэнергетики?

Реологический механизм гидрофобного осажденного диоксида кремния

Антипровисающий эффект гидрофобного осажденного диоксида кремния связан с образованием сетчатой ​​структуры частиц внутри эпоксидной смолы. Осажденный диоксид кремния состоит из первичных частиц наноразмера, которые образуют агрегаты и более крупные агломерированные структуры. Модификация поверхности гидрофобными группами изменяет взаимодействия между частицами и между частицами и смолой, позволяя диоксиду кремния образовывать обратимую сетчатую структуру внутри органической смоляной системы.

В состоянии покоя взаимодействие между диспергированными структурами диоксида кремния создает трехмерную сеть, которая увеличивает вязкость при низких скоростях сдвига и способствует пределу текучести клея. Эта сеть помогает нанесенному клею противостоять гравитационной деформации на вертикальных и потолочных поверхностях.

В процессе экструзии или нанесения сдвиговое воздействие разрушает часть сетчатой ​​структуры, уменьшая кажущуюся вязкость и позволяя клею течь через дозирующее оборудование и распределяться по склеиваемой поверхности. После прекращения воздействия сдвигового воздействия кремниевая сетка постепенно восстанавливается, и вязкость возвращается. Достаточное и быстрое восстановление структуры позволяет клею оставаться на месте после нанесения и ограничивает провисание до отверждения.

Такое поведение, зависящее от сдвига, лежит в основе тиксотропных свойств, необходимых для эпоксидных конструкционных клеев: более низкая кажущаяся вязкость во время нанесения и более высокое сопротивление текучести после нанесения.

Гидрофобный осажденный диоксид кремния HIFULL , получаемый путем химической постобработки гидрофильных марок силановыми агентами (включая HMDS, PDMS, DDS и специальный силан), обеспечивает водоотталкивающие свойства, улучшенный контроль реологии и загущающие характеристики. Доступен в нескольких марках и идеально подходит для силиконовых резиновых систем RTV и HTV, клеев и герметиков, пеногасителей, кабельных компаундов и гелей, тонера и составов для защиты растений.

Эффективность предотвращения провисания должна быть сбалансирована с адгезионными свойствами.

Контроль провисания является одним из требований к эпоксидным конструкционным клеям, используемым для армирования зданий. Модификатор реологии также должен быть совместим с общей рецептурой и не должен негативно влиять на такие свойства, как прочность сцепления или устойчивость к старению в условиях высоких температур и влажности.

Таким образом, эффективность осажденного диоксида кремния нельзя оценивать исключительно по максимальной эффективности загущения. На технологические и конечные характеристики клея влияют дисперсионное поведение, тиксотропный отклик, восстановление вязкости, содержание добавки, а также совместимость с эпоксидной смолой и системой отверждения.

Строительная индустрия

Компания HIFULL разработала ряд марок осажденного диоксида кремния для составов конструкционных клеев, включая HIFULL® HB-139B. Контроль процесса модификации поверхности используется для регулирования баланса между диспергируемостью, реологической эффективностью и совместимостью с органическими смолами.

Применение в конструкционных клеях для склеивания стали.

Сравнительный анализ вертикальных панелей демонстрирует влияние гидрофобного осажденного диоксида кремния на статическую стабильность эпоксидного конструкционного клея. В условиях проведенных испытаний контрольный состав показал провисание более 50 мм, в то время как составы, содержащие HIFULL® HB-139B и конкурирующие продукты 1–4, показали провисание менее 2 мм.

При склеивании стальных пластин и связанных с этим армирующих конструкций такой уровень реологического контроля может помочь поддерживать более однородный слой клея на вертикальных и потолочных основаниях во время нанесения и до отверждения. Выбор соответствующего сорта и дозировки пирогенного диоксида кремния следует производить с учетом системы эпоксидной смолы, отвердителя, набора наполнителей, процесса смешивания, требуемой вязкости при нанесении, требований к прочности сцепления и характеристик экологической стойкости.

Компания HIFULL разрабатывает гидрофобный осажденный диоксид кремния для эпоксидных клеев и других органических смоляных систем, при этом испытания на применение сосредоточены на дисперсии, реологическом поведении, технологических характеристиках и совместимости с последующими составами.

Дальнейшее чтение: