(來(lái)源:中化新網(wǎng))
隨著現(xiàn)代工業(yè)對(duì)高性能膠粘劑需求的不斷提升,聚氨酯膠粘劑因其優(yōu)異的粘接強(qiáng)度、耐候性及柔韌性,在汽車、建筑、電子和包裝等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而,傳統(tǒng)聚氨酯膠粘劑在使用過(guò)程中常面臨流掛、施工性差等問(wèn)題,尤其在垂直表面或復(fù)雜結(jié)構(gòu)粘接時(shí)表現(xiàn)不佳。為解決這些問(wèn)題,增稠觸變劑成為關(guān)鍵改性手段之一,而氣相二氧化硅(氣硅)憑借其獨(dú)特的高比表面積、高表面活性以及三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),被廣泛用于調(diào)控膠粘劑的流變性能,實(shí)現(xiàn)“低剪切高粘度、高剪切低粘度”的理想觸變行為。
近年來(lái),國(guó)內(nèi)外多家企業(yè)紛紛推出不同牌號(hào)的氣相二氧化硅產(chǎn)品,以滿足多樣化應(yīng)用場(chǎng)景的需求。湖北匯富納米材料股份有限公司技術(shù)人員基于實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)數(shù)據(jù),分別考察不同氣相二氧化硅對(duì)聚氨酯膠粘劑A/B組份增稠觸變性能的影響,系統(tǒng)比較HB-139、HB-139B與國(guó)外競(jìng)品(A、B)、國(guó)內(nèi)競(jìng)品及HL-200在增稠粘度和觸變值方面的差異,并深入剖析其性能優(yōu)劣成因。
A組份的影響分析
圖1所示,在A組份中,空白樣12rpm粘度約為2500cP,說(shuō)明無(wú)填料時(shí)體系增稠能力極弱,HB-139粘度提升至約18000cP,HB-139B粘度約18500cP,國(guó)外競(jìng)品A粘度約19500cP,國(guó)外競(jìng)品B粘度約22500cP,國(guó)產(chǎn)競(jìng)品粘度約17800cP,HL-200粘度約18200cP。
在觸變值方面,空白樣觸變值約1.1,幾乎無(wú)觸變性,體系剪切稀化效果較差,HB-139觸變值躍升至約3.5,HB-139B觸變值約3.7,國(guó)外競(jìng)品A觸變值約3.4,國(guó)外競(jìng)品B觸變值約3.6,國(guó)產(chǎn)競(jìng)品觸變值約3.0,HL-200觸變值約2.8。
在粘度表現(xiàn)上,國(guó)外競(jìng)品B是所有樣品中A組份粘度最高的,增稠性表現(xiàn)突出,國(guó)產(chǎn)競(jìng)品增稠性表現(xiàn)較弱,HB-139與HB-139B與其他牌號(hào)增稠效果相當(dāng)。在觸變性表現(xiàn)上,與HB-139B為A組份所有樣品中最高,說(shuō)明其構(gòu)建的三維網(wǎng)絡(luò)在剪切作用下的破壞與恢復(fù)效率最優(yōu)。
圖2所示,在B組份中,空白樣12rpm粘度約為4000cP,增稠性明顯不足,HB-139粘度提升至約16500cP,HB-139B粘度約26000cP,國(guó)外競(jìng)品A粘度約23000cP,國(guó)外競(jìng)品B粘度約35000cP,國(guó)產(chǎn)競(jìng)品粘度約21000cP,HL-200粘度約16000cP。
在觸變值方面,空白樣觸變值約1.2,觸變性匱乏,HB-139觸變值躍升至約2.8,HB-139B觸變值約3.2,國(guó)外競(jìng)品A觸變值約3.3,國(guó)外競(jìng)品B觸變值約3.3,國(guó)產(chǎn)競(jìng)品觸變值約3.0,HL-200觸變值約2.2。
綜合來(lái)看HB-139B在B組份中實(shí)現(xiàn)了最佳的“高粘+高觸變”平衡,其粘度提升幅度超過(guò)6倍于空白,且觸變值穩(wěn)定在3.1,說(shuō)明其能在靜止?fàn)顟B(tài)提供良好抗流掛能力,而在攪拌或涂布時(shí)又能迅速降低粘度,便于施工。
HB-139與HB-139B的優(yōu)異表現(xiàn),源于其表面改性技術(shù)與聚氨酯體系的相容性。氣相二氧化硅的表面羥基與聚氨酯分子鏈的相互作用(氫鍵形成與破壞)是觸變網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的核心機(jī)制。HB-139與HB-139B采用了更適配聚氨酯的表面處理工藝,使其表面活性基團(tuán)與聚氨酯分子鏈的纏結(jié)效率更高,從而在較低添加量下即可實(shí)現(xiàn)高效的增稠與觸變調(diào)控。此外,其納米顆粒的分散性更優(yōu),避免了團(tuán)聚導(dǎo)致的性能衰減,進(jìn)一步保障了體系的穩(wěn)定性與一致性。
HB-139B可以在聚氨酯膠粘劑中展示更加優(yōu)異的觸變調(diào)控能力,更高效性的增稠效率和低添加量,更優(yōu)異的分散性穩(wěn)定性,更好的環(huán)保和兼容性。可見(jiàn)未來(lái),氣相二氧化硅在聚氨酯膠粘劑領(lǐng)域的發(fā)展將朝著高性能化、定制化、功能化和綠色化方向持續(xù)發(fā)展。
在高性能化、定制化方面,通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控氣相二氧化硅的比表面積、表面化學(xué)組成與粒徑分布,可實(shí)現(xiàn)對(duì)聚氨酯膠粘劑增稠觸變性能的定制化設(shè)計(jì),滿足汽車輕量化、電子精密封裝等高端領(lǐng)域?qū)δz粘劑“極致工藝性”的需求。例如,在風(fēng)電葉片用聚氨酯膠粘劑中,可開(kāi)發(fā)超高效觸變的氣相二氧化硅,確保膠粘劑在復(fù)雜曲面施工時(shí)既不流掛,又能實(shí)現(xiàn)均勻涂布。
功能化發(fā)展將是另一重要趨勢(shì)。未來(lái)可探索“智能觸變”型氣相二氧化硅,使其觸變性能隨環(huán)境因素(如溫度、濕度、電場(chǎng))動(dòng)態(tài)響應(yīng),為膠粘劑賦予自適應(yīng)性。同時(shí),結(jié)合復(fù)合材料技術(shù),將氣相二氧化硅與其他納米填料(如碳納米管、石墨烯)協(xié)同復(fù)配,在調(diào)控增稠觸變的同時(shí),同步提升膠粘劑的力學(xué)強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性等功能屬性,拓展聚氨酯膠粘劑在6G通信、新能源電池等前沿領(lǐng)域的應(yīng)用。
綠色化發(fā)展同樣不可忽視。隨著環(huán)保政策的趨嚴(yán)與行業(yè)可持續(xù)發(fā)展需求的提升,開(kāi)發(fā)生物基表面改性劑處理的氣相二氧化硅,或采用可降解聚氨酯體系與氣相二氧化硅的組合,將助力聚氨酯膠粘劑行業(yè)實(shí)現(xiàn)“性能+環(huán)保”的雙重突破,為循環(huán)經(jīng)濟(jì)與低碳制造貢獻(xiàn)力量。
總而言之,氣相二氧化硅作為聚氨酯膠粘劑的“性能調(diào)控核心”,其技術(shù)演進(jìn)將持續(xù)推動(dòng)膠粘劑行業(yè)的革新,在智能制造、綠色建筑、高端裝備等國(guó)民經(jīng)濟(jì)關(guān)鍵領(lǐng)域發(fā)揮愈發(fā)關(guān)鍵的作用,最終成為支撐先進(jìn)制造業(yè)升級(jí)與新材料產(chǎn)業(yè)騰飛的重要基石。
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