-
Эл. почта
Hifull@hifull.com
Производительность пустых образцов в течение 24 часов при температуре 275°C при горячем хранении резко упала, а высокотемпературный клей нанотитана по-прежнему «совместим»
2025-07-25
В аэрокосмической, автомобильной промышленности, электронном оборудовании и других областях высокотемпературная вулканизированная силиконовая резина, как основной материал для уплотнения и склеивания, должна выдерживать экстремальные температуры выше 200°C в течение длительного времени. Тем не менее, традиционные высокотемпературные клеи склонны к деградации молекулярной цепи и плотности сшивания при длительном термическом напряжении, что приводит к резкому снижению механических свойств, таких как прочность на разрыв и удлинение при разрыве, что серьезно влияет на надежность обслуживания. Появление наноматериалов в дымовой фазе дает новый способ прорыва через это узкое место, которое может образовывать особую границу соприкосновения с полимерной матрицей за счет эффекта малых размеров и высоких характеристик удельной поверхности наночастиц, эффективно задерживая процесс термического старения высокотемпературных клеев.
Среди них нанодиоксид титана (TiO₂) стал идеальным материалом-кандидатом для высокотемпературного адгезивного армирования благодаря своей превосходной термостойкости, химической стабильности и потенциалу армирования. Научно-исследовательский персонал компании Hubei Huifu Nanomaterials Co., Ltd. взял в качестве сценария исследования условие теплового хранения при температуре 275°C, и после 24 часов непрерывных экспериментальных испытаний они сравнили и проанализировали прочность на разрыв, удлинение при разрыве и время между заготовкой образца и добавлением высокотемпературного клея 1,5% nano TiO₂, выявив влияние нано TiO₂ на термическую стабильность высокотемпературного клея.
Рисунок 1
Специалисты АО хубэй хуэйфу нанматериалы подсчитали и записали данные о прочности на разрыв, а также получили изменение прочности на разрыв высокотемпературного клея со временем аккумулирования тепла (рис. 1). В исходном состоянии образца заготовки и экспериментального образца прочность на разрыв образца заготовки от 0 до 2 часов была очень близка, около 7 МПа, но после 2 часов горячего хранения прочность образца на разрыв быстро снизилась, и в течение 24 часов оставалось всего около 1 МПа, в то время как тенденция ослабления прочности на разрыв TiO₂ имела тенденцию к значительному замедлению в течение всего 24-часового времени испытания, а уровень прочности около 6 МПа все еще сохранялся в конце 24 часов.
Результаты показывают, что наноразмерный эффект нано-TiO₂ заставляет его образовывать прочную межфазную связь с полимерной цепью, а когда материал растягивается, напряжение может передаваться наночастицам через границу раздела, чтобы избежать концентрации напряжения внутри матрицы. Во-вторых, химическая стабильность TiO₂ может ингибировать реакции окислительной деградации при высоких температурах, задерживать снижение плотности сшивки и разрывов молекулярных цепей, а также поддерживать относительно неповрежденную структуру сети при длительных высоких температурах, демонстрируя лучшие характеристики термической стабильности. Однако из-за отсутствия эффективной защиты молекулярная цепь постепенно разрывается и точка сшивания теряется, что приводит к резкому падению прочности.
Рисунок 2
На рисунке 2 показана тенденция удлинения при разрушении высокотемпературного клея со временем термического хранения при 275°С. В исходном состоянии удлинение при разрыве пустого образца составляло около 420%, что было немного выше, чем у экспериментального образца с 1,5% нано-TiO₂, но после 2 часов горячего хранения кривые двух образцов были значительно дифференцированы:
Удлинение при разрыве пустого образца продолжало уменьшаться с удлинением времени и приближалось к 0% через 24 часа, что указывает на то, что молекулярная цепь сильно деградировала при высокой температуре и пластичность материала была полностью утрачена, в то время как удлинение при разрыве экспериментального образца с нано-TiO₂ оставалось в основном стабильным через 2 часа и оставалось на уровне около 250% через 24 часа.
С одной стороны, он ограничивает случайное тепловое движение молекулярных цепей и уменьшает разрывы цепей, вызванные нагревом, а с другой стороны, синергетический эффект между частицами может эффективно рассеивать напряжение и избегать хрупких разрушений, вызванных локальной концентрацией деформации. На более поздней стадии термического хранения резкое затухание образца заготовки резко контрастирует со стабильностью экспериментального образца, что доказывает, что нано-TiO₂ значительно улучшает сопротивление термоусадке высокотемпературного клея.
Высокотемпературные клеи обычно основаны на силиконовом каучуке, фторэластомере и т. Д., Хотя эти материалы обладают врожденным потенциалом устойчивости к высоким температурам, но ослабление характеристик чистой резины в экстремальных условиях по-прежнему является болевой точкой в отрасли. Введение нано-TiO₂ (типа NT-50/NF-50) дает новую идею для решения этой проблемы, нано-диоксид титана является новым наноматериалом как с анатазной, так и с рутиловой фазами, удельная площадь поверхности составляет около 50 м²/г, высокая поверхностная активность может образовывать водородные связи или ковалентные связи с полимерной матрицей, усиливать межфазные связи, и в то же время стерический препятствующий эффект наночастиц может ингибировать тепловое движение полимерных цепей и задерживать термическую окислительную деградацию.
С точки зрения применения, высокотемпературный клей после добавления нано-диоксида титана может не только сохранять механические свойства при длительном хранении тепла при температуре 275 °C, но и использоваться в более сложных высокотемпературных сценариях, таких как уплотнения авиационных двигателей и склеивание выхлопных труб автомобилей, обеспечивая материальную поддержку для повышения надежности высокотехнологичного оборудования. В будущем, с развитием нанокомпозитных технологий (таких как синергия многомерных наночастиц, модификация поверхностного прививки и т. д.), синергия производительности между нано-TiO₂ и высокотемпературными адгезивами будет еще больше углубляться, способствуя высокотемпературным герметизирующим и склеивающим материалам для перехода к более высоким температурам и более длительному сроку службы, а также внедряя новые двигатели и придавая новый импульс технологическим обновлениям в стратегических областях.
