Fumed Silica For Cyanoacrylate

إيثيل سيانواكريلات السائل له لزوجة تبلغ تقريباً 1–10 mPa·s — رقيق جداً لملء الفجوات أو الالتصاق بالأسطح الرأسية. تُشكّل السيليكا المدخنة شبكة مترابطة هيدروجينياً ترفع اللزوجة بمراتب مع الحفاظ على قابلية التشكيل بالقص. عند تحميل 2–6 wt%، يرتفع مؤشر الثيكسوتروبيا (اللزوجة عند 1 rpm / 10 rpm) من قرب 1.0 إلى 3–5، مُحوّلاً السائل المائي إلى جيل لا يقطر. القيد الرئيسي هو أن CA يتبلمر فوراً عند الاتصال بمجموعات الهيدروكسيل، مما يجعل السيليكا المدخنة المحبة للماء غير المعالجة غير قابلة للاستخدام.

تحمل السيليكا المدخنة المحبة للماء القياسية ~2 مجموعات سيلانول لكل nm²، كل منها يُقدم –OH يُطلق البلمرة الأيونية لـ CA عند الاتصال. تُغطّي معالجة HMDS هذه السيلانولات بمجموعات ثلاثي‌ميثيل‌سيليل، مُقلّصةً كثافة –OH السطحية إلى أقل من 0.5 لكل nm². هذا يمنع التجليد المبكر أثناء الخلط والتخزين. تتشتت الدرجات المعالجة بـ HMDS أيضاً بسهولة أكبر في مونومر CA غير القطبي.

يجب دمج السيليكا المدخنة تحت نيتروجين جاف أو هواء منزوع الرطوبة (نقطة الندى <-40°C). CA يتبلمر فوراً مع الرطوبة لذا أي رطوبة محيطية تُطلق المعالجة المبكرة. يجب أن تبقى درجة حرارة الدفعة أقل من 30°C طوال المعالجة.

علاوةً على التحكم الرئيسي في الرئولوجيا، تُقوي السيليكا المدخنة مصفوفة البولي‌سيانواكريلات. تتحسن قوة القص الشدي على روابط الفولاد بالفولاد بنسبة 15–25% عند تحميل 4 wt% مقارنةً بـ CA غير المملوء. كما يرتفع مقاومة الصدمات. تنخفض الوضوح البصري بشكل معتدل؛ تبدو جيلات CA شفافة بدلاً من شفافة كالماء.

لاصقات الجيل CA، السيليكا المدخنة المعالجة بـ HMDS عند تحميل 3–5 wt% هي الثيكسوتروب القياسي في الصناعة — تمنع التقطير على الأسطح الرأسية مع الحفاظ على قابلية الإخراج وتعزيز قوة الرابطة المعالجة بما يصل إلى 25%.

لماذا لا يمكن استخدام السيليكا المدخنة المحبة للماء في السيانواكريلات؟ تحمل السيليكا المدخنة المحبة للماء مجموعات هيدروكسيل سطحية تُطلق البلمرة الأيونية للسيانواكريلات عند الاتصال. معالجة سطح HMDS تُغطي هذه المجموعات –OH بوحدات ثلاثي‌ميثيل‌سيليل خاملة.

ما مستوى التحميل النموذجي للسيليكا المدخنة لاصقات الجيل CA؟ تستخدم معظم صياغات الجيل CA 3–5 wt% سيليكا مدخنة معالجة بـ HMDS. عند 3% تصل اللاصق إلى قوام معجون مناسب لملء الفجوات. عند 5–6% تصبح جيلاً لا يقطر.

ما الهدف من مؤشر الثيكسوتروبيا لجيلات CA؟ مؤشر الثيكسوتروبيا 3–5 (نسبة اللزوجة عند 1 rpm إلى 10 rpm) هو الهدف القياسي.

هل تؤثر السيليكا المدخنة على قوة رابطة CA؟ السيليكا المدخنة تُحسّن قوة الرابطة. عند تحميل 4 wt%، تزيد قوة القص الشدي على الفولاد بنسبة 15–25% مقارنةً بـ CA غير المملوء.

لماذا يُفضل HMDS على المعالجات السطحية الأخرى لتطبيقات CA؟ يتفاعل HMDS بنظافة مع السيلانولات، تاركاً فقط مجموعات ثلاثي‌ميثيل‌سيليل وغاز الأمونيا (الذي يتبخر). على عكس معالجات DDS أو زيت السيليكون، لا يترك HMDS بقايا تفاعلية يمكن أن تُلدّن اللاصق المعالج.

ما ضوابط البيئة المطلوبة عند خلط السيليكا المدخنة مع CA؟ يجب أن يتم الخلط تحت نيتروجين جاف أو هواء بنقطة ندى أقل من −40°C ورطوبة نسبية أقل من 5%.