不同气相二氧化硅对聚氨酯胶粘剂增稠触变性影响
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2025-11-21 14:02:30

(来源:中化新网)

  随着现代工业对高性能胶粘剂需求的不断提升,聚氨酯胶粘剂因其优异的粘接强度、耐候性及柔韧性,在汽车、建筑、电子和包装等领域得到广泛应用。然而,传统聚氨酯胶粘剂在使用过程中常面临流挂、施工性差等问题,尤其在垂直表面或复杂结构粘接时表现不佳。为解决这些问题,增稠触变剂成为关键改性手段之一,而气相二氧化硅(气硅)凭借其独特的高比表面积、高表面活性以及三维网络结构,被广泛用于调控胶粘剂的流变性能,实现“低剪切高粘度、高剪切低粘度”的理想触变行为。

  近年来,国内外多家企业纷纷推出不同牌号的气相二氧化硅产品,以满足多样化应用场景的需求。湖北汇富纳米材料股份有限公司技术人员基于实验室基础数据,分别考察不同气相二氧化硅对聚氨酯胶粘剂A/B组份增稠触变性能的影响,系统比较HB-139、HB-139B与国外竞品(A、B)、国内竞品及HL-200在增稠粘度和触变值方面的差异,并深入剖析其性能优劣成因。

  A组份的影响分析

图1

  图1所示,在A组份中,空白样12rpm粘度约为2500cP,说明无填料时体系增稠能力极弱,HB-139粘度提升至约18000cP,HB-139B粘度约18500cP,国外竞品A粘度约19500cP,国外竞品B粘度约22500cP,国产竞品粘度约17800cP,HL-200粘度约18200cP。

  在触变值方面,空白样触变值约1.1,几乎无触变性,体系剪切稀化效果较差,HB-139触变值跃升至约3.5,HB-139B触变值约3.7,国外竞品A触变值约3.4,国外竞品B触变值约3.6,国产竞品触变值约3.0,HL-200触变值约2.8。

  在粘度表现上,国外竞品B是所有样品中A组份粘度最高的,增稠性表现突出,国产竞品增稠性表现较弱,HB-139与HB-139B与其他牌号增稠效果相当。在触变性表现上,与HB-139B为A组份所有样品中最高,说明其构建的三维网络在剪切作用下的破坏与恢复效率最优。

图2

  图2所示,在B组份中,空白样12rpm粘度约为4000cP,增稠性明显不足,HB-139粘度提升至约16500cP,HB-139B粘度约26000cP,国外竞品A粘度约23000cP,国外竞品B粘度约35000cP,国产竞品粘度约21000cP,HL-200粘度约16000cP。

  在触变值方面,空白样触变值约1.2,触变性匮乏,HB-139触变值跃升至约2.8,HB-139B触变值约3.2,国外竞品A触变值约3.3,国外竞品B触变值约3.3,国产竞品触变值约3.0,HL-200触变值约2.2。

  综合来看HB-139B在B组份中实现了最佳的“高粘+高触变”平衡,其粘度提升幅度超过6倍于空白,且触变值稳定在3.1,说明其能在静止状态提供良好抗流挂能力,而在搅拌或涂布时又能迅速降低粘度,便于施工。

  HB-139与HB-139B的优异表现,源于其表面改性技术与聚氨酯体系的相容性。气相二氧化硅的表面羟基与聚氨酯分子链的相互作用(氢键形成与破坏)是触变网络构建的核心机制。HB-139与HB-139B采用了更适配聚氨酯的表面处理工艺,使其表面活性基团与聚氨酯分子链的缠结效率更高,从而在较低添加量下即可实现高效的增稠与触变调控。此外,其纳米颗粒的分散性更优,避免了团聚导致的性能衰减,进一步保障了体系的稳定性与一致性。

  HB-139B可以在聚氨酯胶粘剂中展示更加优异的触变调控能力,更高效性的增稠效率和低添加量,更优异的分散性稳定性,更好的环保和兼容性。可见未来,气相二氧化硅在聚氨酯胶粘剂领域的发展将朝着高性能化、定制化、功能化和绿色化方向持续发展。

  在高性能化、定制化方面,通过精准调控气相二氧化硅的比表面积、表面化学组成与粒径分布,可实现对聚氨酯胶粘剂增稠触变性能的定制化设计,满足汽车轻量化、电子精密封装等高端领域对胶粘剂“极致工艺性”的需求。例如,在风电叶片用聚氨酯胶粘剂中,可开发超高效触变的气相二氧化硅,确保胶粘剂在复杂曲面施工时既不流挂,又能实现均匀涂布。

  功能化发展将是另一重要趋势。未来可探索“智能触变”型气相二氧化硅,使其触变性能随环境因素(如温度、湿度、电场)动态响应,为胶粘剂赋予自适应性。同时,结合复合材料技术,将气相二氧化硅与其他纳米填料(如碳纳米管、石墨烯)协同复配,在调控增稠触变的同时,同步提升胶粘剂的力学强度、导热性、导电性等功能属性,拓展聚氨酯胶粘剂在6G通信、新能源电池等前沿领域的应用。

  绿色化发展同样不可忽视。随着环保政策的趋严与行业可持续发展需求的提升,开发生物基表面改性剂处理的气相二氧化硅,或采用可降解聚氨酯体系与气相二氧化硅的组合,将助力聚氨酯胶粘剂行业实现“性能+环保”的双重突破,为循环经济与低碳制造贡献力量。

  总而言之,气相二氧化硅作为聚氨酯胶粘剂的“性能调控核心”,其技术演进将持续推动胶粘剂行业的革新,在智能制造、绿色建筑、高端装备等国民经济关键领域发挥愈发关键的作用,最终成为支撑先进制造业升级与新材料产业腾飞的重要基石。

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