來源:匯富納米|
發表時間:2024-08-13
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氣相二氧化硅在膠粘劑中有良好的增稠觸變性、防流掛性和補強性,氣相二氧化硅在液態體系中通過其表面化學和鏈狀結構提供流變控制的獨特能力。聚集體能夠通過表面羥基間的氫鍵鏈接在起來,形成三維的二氧化硅網絡。液體被包裹在二氧化硅網絡結構中,導致粘度及屈服值提高。脆弱的氫鍵可以被剪切力輕易打破。然而,一旦剪切力撤除,氫鍵又快速恢復,二氧化硅網絡結構得以重建,體系的粘度及屈服值也恢復至初始值。這種剪切變稀化并與時間相關的恢復行為就叫做觸變性,而在不同極性的體系中,其增稠觸變性會發生變化。
在非極性和弱極性流體中,由于存在少量帶羥基團的化合物,可以產生一個協同效應。氣相法二氧化硅微粒的網絡上會產生一個附加的架橋作用。但是,如果用于架橋的物質稍微過量,粘度就會出現下降的情況。在有些系統內,羥基和氨基的存在會促進增稠和觸變效應。在極性流體中,分子對硅烷醇基團有親和力時,出現氣相二氧化硅微粒的溶劑化作用和觸變網絡穩定性的降低現象。
在極性流體體系中,疏水型氣相二氧化硅HB-139微粒的表面固定著一定聚合度的疏水基團。它們保護氣相二氧化硅表面剩余的硅烷醇基,以防止其被過分潤濕。剩余的硅烷醇基團和長鏈疏水基團使得HB-139產生增稠和觸變性。疏水性氣相法二氧化硅的增稠和觸變效應也可以用三維網絡來解釋。為驗證親疏水氣相二氧化硅在環氧膠粘劑中的實際應用效果,匯富納米研究人員分別將親水型氣相二氧化硅HL-200與疏水型氣相二氧化硅HB-139進行了增稠觸變性和防流掛方面實驗。
在HB-139在環氧體系實驗中(圖1),匯富納米技術人員將4%添加量的疏水型氣相二氧化硅與環氧樹脂充分分散,隨后使用旋轉流變儀對其粘度進行測試,在高低剪切交變情況下,環氧體系的粘度隨著時間變化發生周期性變化,體現其觸變性。在測試中,空白樣粘度始終沒有變化,而HB-139與競品A所表現的增稠效果和觸變性相近。
在HL-200在環氧體系實驗中(圖2),匯富納米技術人員將2.5%添加量親水型氣相二氧化硅與環氧樹脂充分分散,隨后使用旋轉流變儀對其粘度進行測試,在高低剪切交變情況下,環氧體系的粘度隨著時間變化發生周期性變化,體現其觸變性。在測試中,空白樣粘度始終沒有變化,而HL-200與競品B所表現的增稠效果和觸變性相近。
而在不同添加量下,疏水性氣相二氧化硅HB-139與競品A在防流掛效果上(圖3),又有怎樣的表現呢?匯富納米技術人員分別在環氧膠粘劑中以0%、1%、2%、3%為梯度添加氣相二氧化硅,然后分別對其抗流掛性進行測試,發現當氣相二氧化硅添加量小于2.5%時,環氧膠粘劑有明顯的流掛現象,下垂距離達50毫米以上。當添加量為2.5%時,HB-139相較競品A下垂距離更短,抗流掛效果更佳。當添加量大于2.5%時,HB-139與競品A均未出現下垂。結果表明HB-139與競品性質相當。
圖3
在親水型氣相二氧化硅HL-200與競品B在防流掛效果上也產生了差異。匯富納米技術人員分別在環氧膠粘劑中以1%、1.5%、2%、2.5%為梯度添加氣相二氧化硅,然后分別對其抗流掛性進行測試,發現競品B添加量小于2%(包含2%)時均出現了50毫米的下垂,而親水型氣相二氧化硅HL-200,添加量小于1.5%(包含1.5%)時出現了50毫米的下垂,在抗流掛表現上,HL-200較競品B更具有優勢。
可見在環氧膠粘劑體系中,疏水型氣相二氧化硅較親水型氣相二氧化硅更適合環氧體系中的應用和實踐,效果更佳,而在增稠觸變性和添加量上可根據產品體系最終測試效果來決定。
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