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有機(jī)硅膠粘劑以其卓越的耐高低溫性能、耐候性、電氣絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性，在電子電器、建筑、汽車、航空航天等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其稠度作為關(guān)鍵性能指標(biāo)，直接影響點(diǎn)膠精度、涂覆均勻性及固化后的機(jī)械性能，傳統(tǒng)無(wú)機(jī)填料(如輕質(zhì)碳酸鈣)雖能通過(guò)物理填充增加體系粘度，調(diào)節(jié)流變性，但存在分散性差、易沉降等問(wèn)題。近年來(lái)，疏水型氣相二氧化硅因其獨(dú)特的納米效應(yīng)和表面改性技術(shù)，逐漸成為有機(jī)硅膠粘劑流變調(diào)控的關(guān)鍵添加劑。
氣相二氧化硅是由硅的鹵化合物在氫氧焰中高溫水解生成的納米級(jí)無(wú)定形二氧化硅。其原生粒子尺寸極小(通常在7-40nm)，具有高表面活性、高比表面積、高熱穩(wěn)定性和高純度等特點(diǎn)。這些粒子通過(guò)表面的硅羥基(Si-OH)形成三維氫鍵網(wǎng)絡(luò)，如同在膠體中構(gòu)建起一張無(wú)形的立體網(wǎng)，能高效限制聚合物分子鏈的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生顯著的增稠和觸變效果，靜置時(shí)有機(jī)硅膠粘劑呈現(xiàn)高粘度維持形狀，剪切時(shí)(如攪拌、涂布)粘度迅速下降利于施工。
HB-139作為疏水型氣相二氧化硅的代表，其獨(dú)特價(jià)值在于其表面經(jīng)過(guò)有機(jī)硅氧烷處理，大部分親水硅羥基被非極性的有機(jī)基團(tuán)(如二甲基硅氧基)所取代。這種疏水化處理可為氣相二氧化硅的應(yīng)用帶來(lái)多重優(yōu)勢(shì)：
一是顯著改善其在有機(jī)硅聚合物基體(本質(zhì)也為疏水)中的潤(rùn)濕性和分散穩(wěn)定性。
二是削弱了粒子間因殘留羥基形成的強(qiáng)氫鍵作用，使其形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更易在剪切下解離(即更好的觸變性)，并在剪切停止后快速重建。
三是極大降低了對(duì)環(huán)境濕度的敏感性，避免了因吸濕導(dǎo)致增稠效果波動(dòng)等問(wèn)題。
為此，湖北匯富納米材料股份有限公司技術(shù)人員以輕質(zhì)碳酸鈣和疏水型氣相二氧化硅HB-139為變量，探究二者不同添加量下有機(jī)硅膠粘劑的稠度變化。上圖為不同輕質(zhì)碳酸鈣/HB-139添加量與有機(jī)硅膠粘劑稠度變化曲線(橫軸為輕質(zhì)碳酸鈣與HB-139加入量，縱軸為稠度)。
當(dāng)不添加氣硅時(shí)，僅使用輕質(zhì)碳酸鈣，從上圖結(jié)果可知：輕質(zhì)碳酸鈣/HB-139為20%/0%、50%/0%對(duì)應(yīng)的有機(jī)硅膠粘劑稠度分別為 17、13.5。
固定輕質(zhì)碳酸鈣20%用量，相較于未添加氣硅的體系，當(dāng)添加10%的HB-139時(shí)，有機(jī)硅膠粘劑的稠度值從17降低至10.8。
固定輕質(zhì)碳酸鈣50%用量，相較于未添加氣硅的體系，當(dāng)添加10%的HB-139時(shí)，有機(jī)硅膠粘劑的稠度值從13.5降低至9.5。說(shuō)明氣硅的加入能顯著增加體系的粘度。
固定氣相二氧化硅HB-139添加量10%時(shí)，輕質(zhì)碳酸鈣添加量從20%增加到60%，稠度從10.8變化到9，變化幅度較小。
這表明添加氣相二氧化硅的增稠效果明顯優(yōu)于輕質(zhì)碳酸鈣。
疏水型氣相二氧化硅HB-139添加量對(duì)有機(jī)硅膠粘劑稠度影響顯著。無(wú)HB-139時(shí)，輕質(zhì)碳酸鈣主要通過(guò)填充改變稠度，影響較小，引入HB-139后，其疏水作用與三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)成為稠度調(diào)控的主導(dǎo)因素。在有機(jī)硅膠粘劑配方設(shè)計(jì)中，可依據(jù)實(shí)際施膠工藝(如點(diǎn)膠要求高流動(dòng)性，密封場(chǎng)景需調(diào)配稠度)，把握其用量與稠度之間微妙的非線性關(guān)系，精準(zhǔn)調(diào)控 HB-139與輕質(zhì)碳酸鈣添加量，優(yōu)化稠度性能。
同時(shí)，后續(xù)還需深入研究HB-139添加量對(duì)有機(jī)硅膠粘劑其他性能(如粘接強(qiáng)度、耐老化性)的影響，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品綜合性能的最優(yōu)匹配，推動(dòng)有機(jī)硅膠粘劑在各行業(yè)的更廣泛、更優(yōu)質(zhì)應(yīng)用。
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