количество добавки осажденного диоксида кремния Влияние загустителей и тиксотропных свойств на эпоксидные клеи 

Исходя из тенденции изменения вязкости:

Без добавления осажденного диоксида кремния вязкость системы крайне низка (около 2892 мПа·с), что практически исключает структурную прочность и не соответствует требованиям большинства строительных сценариев. При увеличении количества добавки до 2% вязкость достигает 9284 мПа·с; при 5% вязкость резко возрастает до 31390 мПа·с, что свидетельствует о постепенном упрочнении и целостности сетчатой структуры. При увеличении количества добавки до 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, указывая на то, что избыточное добавление приводит к чрезмерно плотной сетчатой структуре, вызывая стремление системы к гелеобразованию и значительно снижая ее текучесть.

С точки зрения тиксотропных изменений:

Индекс тиксотропии постепенно увеличивается с добавлением осажденного диоксида кремния. При увеличении количества добавки от 0% до 8% значение тиксотропии изменяется от 1 до 8, что в 8 раз больше, чем у диоксида кремния без добавки. Суть этого явления заключается в микроструктурной эволюции осажденного диоксида кремния в эпоксидной смоле. Без наполнителя молекулярные цепи смолы свободно перемещаются, и 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 сдвиге эта сетка существует стабильно, демонстрируя высокую вязкость; однако при высоких скоростях сдвига (например, во время перемешивания или процессов нанесения покрытия) сетка разрушается, частицы повторно диспергируются, и вязкость снижается, достигая эффекта уменьшения вязкости при увеличении скорости сдвига. После снятия внешнего воздействия сеть может быть быстро восстановлена, возвращаясь в состояние высокой вязкости и демонстрируя типичное тиксотропное поведение.

Утолщающий тиксотропный эффект осажденного диоксида кремния в эпоксидных системах в основном зависит от его дисперсионного состояния и способности к построению сетчатой структуры. При низких концентрациях добавки частицы распределены неравномерно, образуя слабую сетчатую структуру с ограниченным увеличением вязкости. По мере увеличения концентрации добавки расстояние между частицами уменьшается, водородные связи усиливаются, и формируется пространственная сетчатая структура, охватывающая всю систему, что приводит к экспоненциальному увеличению вязкости. Усиленная тиксотропия обусловлена обратимой способностью этой сетчатой структуры к разрушению и восстановлению под действием внешних сил; более высокие концентрации добавки приводят к большей плотности сетчатой структуры, более высокой скорости восстановления и более высокому тиксотропному индексу.

Однако, когда количество добавляемого вещества превышает определенный порог (например, 8%), сетчатая структура становится слишком плотной, что может привести к увеличению сопротивления при нанесении покрытия, трудностям с удалением пузырьков воздуха, влиянию на плотность отверждения, снижению стабильности системы и увеличению затрат. Поэтому в практических применениях необходимо искать баланс между вязкостью и тиксотропией в зависимости от конкретного метода нанесения (нанесение скребком, заливка, распыление и т. д.) и требований к предотвращению стекания.

Дисперсный диоксид кремния, как высокоэффективный и экономичный модификатор реологии в эпоксидных клеях, оказывает систематическое воздействие на вязкость и тиксотропию системы при добавлении. Точный контроль позволяет создавать разнообразные конструкции, от низковязких заливочных клеев до высоковязких конструкционных клеев, отвечающих потребностям различных промышленных сценариев. В современную эпоху глубокой интеграции науки и производства глубокое понимание взаимосвязи между микроструктурой и макроскопическими свойствами материалов является краеугольным камнем для достижения независимого проектирования и инновационных применений высокоэффективных клеев. От лабораторных данных до промышленного применения, каждый этап научного контроля демонстрирует мудрость и стремление материаловедения к достижению «высокой производительности» из «мелких частиц» и обеспечивает важнейшую техническую поддержку для будущего развития интеллектуальных материалов и экологически чистого производства.