접착제 공식을 개발하는 것은 엄청나게 어려울 수 있습니다. 가장 큰 문제는 타깃이 되는 공식이 필요하다는 것입니다. 원하는 특성을 얻기 위해 많은 적합한 원료를 결합해야 하며, 내재된 모순을 해결하기 위해 지속적인 시행착오가 필요합니다. 특히 병목 현상에 직면했을 때, 한 가지 옵션을 더 도입하면 상당한 돌파구가 마련될 수 있습니다.
접착제 공식 개발의 주요 어려움
접착제 공식을 만드는 데 있어서의 과제는 실제 사례를 통해 더 잘 이해할 수 있습니다. Tang Long 등은 2성분 폴리우레탄 접착제의 폴리올 성분을 위한 새로운 공식 개발 방법을 탐구했습니다. 그들의 접근 방식은 낮은 경도와 높은 접합 강도 간의 성능 균형을 맞추는 것을 목표로 했습니다.
원자재 최적화
저자들은 직교 실험 설계를 사용하여 사용된 원료 유형을 최적화하는 것으로 시작했습니다. 이 단계는 접착제 제형에 가장 적합한 구성 요소를 식별하는 데 중요했습니다.
미세 조정 비율
그 후, 그들은 JMP 맞춤형 실험 설계를 활용하여 선택된 원료의 비율을 최적화했습니다. 이 방법은 기존 공식 개발에서 두 가지 재료 유형과 비율을 동시에 다루는 일반적인 과제를 효과적으로 회피합니다.
연구 결과에 따르면 이 혁신적인 방법은 접착제의 낮은 경도와 높은 접합 강도라는 상충되는 요구 사항을 성공적으로 해결했습니다. 그들은 다음과 같은 특징이 있는 폴리우레탄 접착제를 달성했습니다.
- 콜로이드 경도: 40일
- 인장 전단 강도: 11.34 MPa (알루미늄 시트 대 알루미늄 시트)
- 결합 강도: 단위 경도당 283.5 kPa/D
개발 실험이 완료되었을까요? 아직은 아닙니다. 저자들은 접착제 제형 개발의 지속적인 어려움을 강조하면서 몇 가지 "문제"가 남아 있다고 언급했습니다. 이러한 과제는 종종 상당한 혁신이 발생할 수 있는 곳입니다.
다음의 잘못된 가정을 평가하는 것의 중요성
주요 범주 간의 상호 작용: 최적화 과정에서는 다양한 원자재 범주 간의 상호작용을 고려하지 않았으며, 이는 테스트 반응에 중대한 영향을 미칠 수 있습니다.
원료의 물리적 특성: 순도, 수분 함량, 원료의 균일성과 같은 요소가 분석에서 간과되어 결과가 왜곡될 가능성이 있습니다.
원자재 효과의 독립성: 원자재의 종류와 비율이 시험 반응에 독립적으로 영향을 미친다는 가정은 잘못된 것입니다. 왜냐하면 이러한 요소들은 종종 서로 영향을 미치기 때문입니다.
이러한 공식화의 불확실성을 감안할 때, 그 영향을 완화할 방법을 찾는 것이 중요합니다. 효과적인 전략 중 하나는 비교적 통제 가능한 요소를 활용하여 이러한 불확실성을 상쇄하는 것입니다.
접착제의 필러 활용
(1) 주류 필러 선택
탄산칼슘과 실리카와 같이 널리 사용되는 필러를 선택하면 접착제 성능을 향상시킬 수 있습니다. 미네랄 필러는 비용 효율적인 솔루션을 제공할 뿐만 아니라 다양한 기능을 제공합니다. 수년 동안 접착제 제형의 필수 요소였으며, 특성을 미세 조정할 수 있었습니다. Tang Long 등은 연구에서 매트릭스 수지와 사슬 연장제/가교제의 범위가 테스트 결과에 가장 큰 영향을 미쳤다고 강조했습니다. 유동 첨가제는 2차적인 영향을 미쳤고, 필러는 1차 효과와 2차 효과 사이에 위치하여 상당한 영향을 미쳤습니다.
필러를 선택할 때는 상당한 유연성이 있으며, 전통적인 필러가 종종 가장 좋은 선택입니다. 생산에서 오랫동안 사용되어 비용 효율성과 안정성이 더 높습니다. 예를 들어, 미세함, 균일성, 높은 백색도로 알려진 탄산칼슘은 접착제의 필러로 널리 사용되었습니다.
Cui Lidong 등은 목재용 에멀전 접착제의 필러로 850메시 탄산칼슘을 사용하여 연구를 수행했습니다. 그들은 단일 요인 실험 방법을 통해 다양한 첨가 비율이 접착제 성능에 미치는 영향을 연구했습니다. 결과는 다음과 같습니다.
- 점도 및 경도: 탄산칼슘 비율이 높을수록 증가합니다.
- 결합 강도: 처음에는 증가한 후 비율이 높아지면 감소합니다.
- 안정: 필러 함량이 증가함에 따라 열화됨.
필러가 접착제 성능에 미치는 영향
탄산칼슘 첨가율과 쇼어 A 경도의 관계
Zhou Xiao 등은 단일 성분 폴리우레탄 접착제에서 필러로서 석영 분말의 영향을 조사했습니다. 그들의 연구 결과에 따르면 석영 분말은 폴리우레탄 시스템과 좋은 호환성을 보이며, 결과적으로 생성되는 접착제 제품의 인장 강도, 파단 신장률, 인열 강도와 같은 특성을 크게 향상시킵니다.
(2) 첨단 필러 탐색: 실리콘 카바이드와 알루미나
Li Zhaoyuan 등은 입방 나노 실리콘 카바이드(β-SiC)를 필러로 사용하여 변형 무기 접착제를 개발했습니다. 그들의 실험 결과, 필러 함량이 40%인 접착제는 놀라운 성능 지표를 달성했습니다.
- 인장 전단 강도: 13.5MPa
- 피로수명 반복 횟수: 67 사이클
- 필링 강도: 46.7N/mm²
이러한 결과는 나노입자 개질을 통해 무기 접착제의 접착 성능을 크게 향상시켜 다양한 응용 분야에서 뛰어난 신뢰성을 제공할 수 있음을 보여줍니다.
Chen Zeming 등은 실리카 분말, Al₂O₃, 멀라이트, 질화붕소, 활석 분말, 운모를 포함한 다양한 무기 필러가 개질 에폭시 수지 접착제에 미치는 영향을 조사했습니다. 그들의 연구는 다양한 유형과 용량의 필러가 결합 강도와 결합 계면에 어떤 영향을 미치는지 평가했습니다. 주요 결과는 다음과 같습니다.
결합 강도 추세: 접합 강도는 필러 복용량에 따라 처음에는 증가하다가 더 높은 수준으로 증가할수록 감소했습니다.
최적의 필러 성능: 시험한 필러 중 Al₂O₃ 15부를 첨가했을 때 가장 좋은 결과를 얻었으며, 각각 전단 강도 22.42 MPa, 박리 강도 12.84 N/cm의 값을 나타냈습니다.
Al₂O₃ 필러를 첨가하면 C-Al 및 Al-OC와 같은 화학 결합이 형성되어 변형 에폭시 수지의 응집력이 감소합니다. 이러한 향상은 접착제-알루미늄 합금 계면에서 결합력을 증가시켜 박리 강도와 전단 강도를 모두 개선합니다.
(3) 접착제의 충전제에 관한 체계적 연구
2성분 아크릴 구조용 접착제는 항공우주, 자동차, 건설, 전자 등 다양한 산업에서 금속 및 비금속 재료를 접합하는 데 널리 사용됩니다. 필러는 고유 특성으로 인해 접착제 시스템에 용해되지 않지만, 개질은 필러와 접착제 간의 상호 작용을 강화할 수 있습니다. 이 상호 작용은 접착제의 기계적 특성을 개선하고 점도를 높이며 기판에 대한 더 강한 접착력을 촉진합니다.
기계적 특성의 조절
기계적 특성은 아크릴 구조의 성능에 중요합니다. 접착제 다양한 응용 분야에서. 연구자들은 이러한 특성을 향상시키기 위한 여러 가지 전략을 제안했는데, 여기에는 열가소성 화합물과 무기 필러를 통합하는 것이 포함됩니다.
열전도도 조절
전기 절연 특성을 가진 적절한 무기 필러를 통합하면 아크릴 접착제 시스템의 열 전도도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 적합한 필러는 다음과 같습니다.
- 수산화알루미늄
- 수산화마그네슘
- 알루미늄 산화물
- 산화마그네슘
- 산화 아연
- 이산화규소
- 이산화티타늄
- 규산칼슘
- 알루미늄 규산염
- 탄산 칼슘
- 실리콘 질화물
- 실리콘 카바이드
- 알루미늄 보레이트
또한, 탄화규소, 산화알루미늄 또는 붕산알루미늄으로 만든 수염은 접착제의 기계적 및 경화 특성을 유지하면서 열전도도와 난연성을 향상시킬 수 있습니다.
습기 및 내열성 조절
Liu Chengliang 등은 특허에서 내후성이 뛰어난 아크릴 구조용 접착제를 제조하는 방법을 소개했습니다. 0~30부의 무기 필러(예: 훈증 실리카, 탄산 칼슘, 나노 알루미나)를 성분 A 및 B에 첨가하여 접착제가 인상적인 성능을 보였습니다.
- 실온에서의 인장 전단 강도: 9.36 MPa(스테인리스 스틸/PMMA) 및 10.35 MPa(마그네슘/PMMA).
- 노화 후 인장 전단 강도: 85°C, 85% 습도에서 2주 후에 각각 105%와 93%의 유지율을 보이며 9.83MPa와 9.64MPa의 값을 유지했습니다.
부식 저항성 규제
아크릴 구조용 접착제를 사용하면 리벳팅 및 용접과 같은 비용이 많이 드는 마무리 작업의 필요성을 줄이거나 없앨 수 있어 부식되기 쉬운 구멍이나 응력 지점이 적어 더욱 미적으로 만족스러운 외관을 얻을 수 있습니다. 다양한 금속을 전기 도금 부식의 위험을 낮추어 접합할 수 있습니다. 금속 몰리브덴산염(예: 아연 몰리브덴산염, 칼슘 몰리브덴산염, 바륨 몰리브덴산염 또는 스트론튬 몰리브덴산염)과 인산아연, 인산칼슘, 인산마그네슘과 같은 불활성 필러의 혼합물을 추가하여 내식성을 향상시킬 수 있습니다.
기타 속성의 규제
일부 무기 필러는 기계적 및 열적 특성을 향상시키는 것 외에도 틱소트로피제, 증점제 및 강화제로서 중요한 역할을 합니다. 밀도, 점도 및 틱소트로피를 포함하여 2성분 아크릴 구조용 접착제 시스템의 다양한 특성을 효과적으로 변경할 수 있습니다. Liu Suyu 등은 자동차 스커팅을 접합하기 위해 특별히 설계된 아크릴 접착제를 만드는 방법을 개발했습니다. 이 제형에서는 탄산칼슘을 주요 필러로 사용했습니다. 탄산칼슘을 포함시키면 다음과 같은 여러 가지 유익한 결과가 나타났습니다.
- 감소된 틱소트로피: 접착제를 바르고 긁어내기가 더 쉬워졌습니다.
- 낮은 발열 온도: 발열 온도가 115℃에서 85℃ 이하로 낮아져 경화가 더욱 안정적으로 진행됩니다.
- 경화 수축 최소화: 경화수축률은 1% 이하로 유지되어 시공시간을 효과적으로 단축시켰습니다.
결론
접착제 제형에서 어려움에 직면했을 때 무기 필러를 활용하는 것을 고려하세요. 무기 필러의 다재다능함은 다양한 문제에 대한 효과적인 솔루션을 제공할 수 있습니다.