(來源:中化新網)
隨著現代工業對高性能膠粘劑需求的不斷提升,聚氨酯膠粘劑因其優異的粘接強度、耐候性及柔韌性,在汽車、建筑、電子和包裝等領域得到廣泛應用。然而,傳統聚氨酯膠粘劑在使用過程中常面臨流掛、施工性差等問題,尤其在垂直表面或復雜結構粘接時表現不佳。為解決這些問題,增稠觸變劑成為關鍵改性手段之一,而氣相二氧化硅(氣硅)憑借其獨特的高比表面積、高表面活性以及三維網絡結構,被廣泛用于調控膠粘劑的流變性能,實現“低剪切高粘度、高剪切低粘度”的理想觸變行為。
近年來,國內外多家企業紛紛推出不同牌號的氣相二氧化硅產品,以滿足多樣化應用場景的需求。湖北匯富納米材料股份有限公司技術人員基于實驗室基礎數據,分別考察不同氣相二氧化硅對聚氨酯膠粘劑A/B組份增稠觸變性能的影響,系統比較HB-139、HB-139B與國外競品(A、B)、國內競品及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,說明無填料時體系增稠能力極弱,HB-139粘度提升至約18000cP,HB-139B粘度約18500cP,國外競品A粘度約19500cP,國外競品B粘度約22500cP,國產競品粘度約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,國外競品A觸變值約3.4,國外競品B觸變值約3.6,國產競品觸變值約3.0,HL-200觸變值約2.8。
在粘度表現上,國外競品B是所有樣品中A組份粘度最高的,增稠性表現突出,國產競品增稠性表現較弱,HB-139與HB-139B與其他牌號增稠效果相當。在觸變性表現上,與HB-139B為A組份所有樣品中最高,說明其構建的三維網絡在剪切作用下的破壞與恢復效率最優。
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,國外競品A粘度約23000cP,國外競品B粘度約35000cP,國產競品粘度約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,國外競品A觸變值約3.3,國外競品B觸變值約3.3,國產競品觸變值約3.0,HL-200觸變值約2.2。
綜合來看HB-139B在B組份中實現了最佳的“高粘+高觸變”平衡,其粘度提升幅度超過6倍于空白,且觸變值穩定在3.1,說明其能在靜止狀態提供良好抗流掛能力,而在攪拌或涂布時又能迅速降低粘度,便于施工。
HB-139與HB-139B的優異表現,源于其表面改性技術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)是觸變網絡構建的核心機制。HB-139與HB-139B采用了更適配聚氨酯的表面處理工藝,使其表面活性基團與聚氨酯分子鏈的纏結效率更高,從而在較低添加量下即可實現高效的增稠與觸變調控。此外,其納米顆粒的分散性更優,避免了團聚導致的性能衰減,進一步保障了體系的穩定性與一致性。
HB-139B可以在聚氨酯膠粘劑中展示更加優異的觸變調控能力,更高效性的增稠效率和低添加量,更優異的分散性穩定性,更好的環保和兼容性。可見未來,氣相二氧化硅在聚氨酯膠粘劑領域的發展將朝著高性能化、定制化、功能化和綠色化方向持續發展。
在高性能化、定制化方面,通過精準調控氣相二氧化硅的比表面積、表面化學組成與粒徑分布,可實現對聚氨酯膠粘劑增稠觸變性能的定制化設計,滿足汽車輕量化、電子精密封裝等高端領域對膠粘劑“極致工藝性”的需求。例如,在風電葉片用聚氨酯膠粘劑中,可開發超高效觸變的氣相二氧化硅,確保膠粘劑在復雜曲面施工時既不流掛,又能實現均勻涂布。
功能化發展將是另一重要趨勢。未來可探索“智能觸變”型氣相二氧化硅,使其觸變性能隨環境因素(如溫度、濕度、電場)動態響應,為膠粘劑賦予自適應性。同時,結合復合材料技術,將氣相二氧化硅與其他納米填料(如碳納米管、石墨烯)協同復配,在調控增稠觸變的同時,同步提升膠粘劑的力學強度、導熱性、導電性等功能屬性,拓展聚氨酯膠粘劑在6G通信、新能源電池等前沿領域的應用。
綠色化發展同樣不可忽視。隨著環保政策的趨嚴與行業可持續發展需求的提升,開發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實現“性能+環保”的雙重突破,為循環經濟與低碳制造貢獻力量。
總而言之,氣相二氧化硅作為聚氨酯膠粘劑的“性能調控核心”,其技術演進將持續推動膠粘劑行業的革新,在智能制造、綠色建筑、高端裝備等國民經濟關鍵領域發揮愈發關鍵的作用,最終成為支撐先進制造業升級與新材料產業騰飛的重要基石。
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