Влияние количества добавленного газообразного диоксида кремния на прочность полиуретанового клея на растяжение и сдвиг 

Полиуретановые клеи благодаря своей превосходной гибкости и адгезионным свойствам широко применяются в строительстве, автомобилестроении, электронике и других отраслях, однако механические свойства чистых полиуретановых систем имеют определенные недостатки, и модификация с помощью наполнителей является важным способом повышения механических характеристик клея. Газофазный диоксид кремния, являющийся нано-армирующим наполнителем, может значительно улучшить прочность на растяжение и сдвиг полиуретановых клеев. Технические специалисты компании «Хубей Хуйфу Наноматериалы» провели экспериментальные исследования по применению газофазного диоксида кремния в полиуретановых клеях с целью изучения закономерностей влияния различных доз добавления газофазного диоксида кремния на механические свойства клея.

Рис. 1

Как видно из данных на рис. 1, без добавления газофазного диоксида кремния прочность полиуретанового клея на растяжение составляет около 9,2 МПа, а прочность на растяжение-сдвиг — всего 5,8 МПа. По мере постепенного увеличения доли газофазного диоксида кремния оба механических показателя в целом демонстрируют тенденцию сначала к росту, а затем к снижению. Прочность на растяжение достигает пикового значения около 15,6 МПа при доле добавки 3%; прочность на растяжение при сдвиге также достигает максимального значения 14,1 МПа при доле добавки 3%. При дальнейшем увеличении доли добавки до 5% прочность на растяжение и прочность на растяжение при сдвиге начинают снижаться.
Это связано с тем, что поверхность газофазного диоксида кремния богата гидроксил-группами; при диспергировании в полиуретановой матрице эти гидроксил-группы могут вступать в водородные связи с молекулярными цепями полиуретана, образуя сеть физической сшивания. Наночастицы могут равномерно распределяться внутри смеси, выдерживать внешние нагрузки, передавать напряжения, выполнять функцию наноармирования и ограничивать перемещение молекулярных цепей полиуретана, тем самым повышая прочность на растяжение и сдвиг.
Однако при добавлении газофазного диоксида кремния свыше 3 % избыточные наночастицы очень легко агломерируются. Кроме того, избыток газофазного диоксида кремния повышает вязкость системы, что затрудняет равномерное смачивание и диспергирование наполнителя, в результате чего механические свойства при растяжении и сдвиге не повышаются, а, напротив, снижаются. Таким образом, можно сделать вывод, что в случае с газофазным диоксидом кремния не всегда верно, что чем больше его добавлено, тем лучше результат. Рациональный выбор наполнителя из газофазного диоксида кремния и контроль порогового значения его добавления имеют решающее значение для характеристик продукта.
В будущем, по мере того как отрасль клеев будет продолжать развиваться в направлении высокой производительности и надёжности, отечественные производители наноматериалов, такие как «Хуйфу Нано», будут постоянно оптимизировать характеристики своей продукции, способствуя технологическому обновлению отечественной отрасли полиуретановых клеев и содействуя высококачественному развитию производства клеящих материалов в Китае.