Yapıştırıcı formülleri geliştirmek inanılmaz derecede zorlu olabilir. Birincil sorun, hedeflenen formülasyonlara duyulan ihtiyaçtır. İstenilen özellikleri elde etmek için birçok uygun ham madde birleştirilmelidir ve içsel çelişkileri çözmek için sürekli deneme yanılma gerekir. Özellikle bir darboğazla karşı karşıya kalındığında, bir seçenek daha sunmak önemli bir atılıma yol açabilir.
Yapıştırıcı Formül Geliştirmedeki Temel Zorluklar
Yapıştırıcı formülleri oluşturmadaki zorluklar pratik örneklerle daha iyi anlaşılabilir. Tang Long ve diğerleri, iki bileşenli poliüretan yapıştırıcılardaki poliol bileşenleri için özel olarak yeni bir formül geliştirme yöntemini araştırdı. Yaklaşımları, düşük sertlik ve yüksek bağlanma mukavemeti arasındaki performans dengesini sağlamayı amaçlıyordu.
Hammaddelerin Optimizasyonu
Yazarlar, kullanılan hammadde türlerini optimize etmek için ortogonal deneysel tasarım kullanarak başladılar. Bu adım, yapıştırıcı formülasyonu için en uygun bileşenleri belirlemek için çok önemliydi.
Oranların İnce Ayarı
Bunu takiben, seçilen hammaddelerin oranlarını optimize etmek için JMP özelleştirilmiş deneysel tasarımını kullandılar. Bu yöntem, geleneksel formül geliştirmede hem malzeme türlerini hem de oranlarını aynı anda ele almanın yaygın zorluğunu etkili bir şekilde ortadan kaldırır.
Çalışmalarının sonuçları, bu yenilikçi yöntemin yapıştırıcılardaki düşük sertlik ve yüksek bağlanma mukavemeti arasındaki çelişkili gereksinimleri başarıyla ele aldığını göstermektedir. Şu özelliklerle karakterize edilen bir poliüretan yapıştırıcı elde ettiler:
- Kolloidal Sertlik: 40D
- Çekme Kesme Dayanımı: 11.34 MPa (alüminyum levhadan alüminyum levhaya)
- Bağlanma Gücü: Birim sertlik başına 283,5 kPa/D
Geliştirme Deneyi Tamamlandı mı? Tam olarak değil. Yazarlar, yapıştırıcı formülasyonu geliştirmedeki devam eden zorlukları vurgulayan birkaç "sorunun" devam ettiğini belirtti. Bu zorluklar genellikle önemli yeniliklerin ortaya çıkabileceği yerlerdir.
Aşağıdaki yanlış varsayımları değerlendirmenin önemi
Ana Kategoriler Arasındaki Etkileşim:Optimizasyon sürecinde, test yanıtlarını önemli ölçüde etkileyebilecek farklı hammadde kategorileri arasındaki etkileşimler dikkate alınmamıştır.
Hammaddelerin Fiziksel Özellikleri: Analizde ham maddelerin saflığı, nem içeriği ve homojenliği gibi faktörler göz ardı edilmiş ve bu durum sonuçların çarpıtılmasına neden olmuştur.
Hammadde Etkilerinin Bağımsızlığı:Ham maddelerin türü ve oranının test yanıtlarını bağımsız olarak etkilediği varsayımı hatalıdır, çünkü bu faktörler çoğu zaman birbirini etkiler.
Formülasyondaki bu belirsizlikler göz önüne alındığında, etkilerini azaltmanın yollarını bulmak çok önemlidir. Etkili bir strateji, bu belirsizlikleri telafi etmek için nispeten kontrol edilebilir faktörlerden yararlanmaktır.
Yapıştırıcılarda Dolgu Maddelerinin Kullanımı
(1) Ana Akım Dolgu Maddelerini Seçme
Yaygın olarak kullanılan dolgu maddelerini seçmek (kalsiyum karbonat ve silika gibi) yapıştırıcı performansını artırabilir. Mineral dolgu maddeleri yalnızca uygun maliyetli bir çözüm sağlamakla kalmaz, aynı zamanda çeşitli işlevler de sunar. Yıllardır yapıştırıcı formülasyonunda temel bir madde olmuştur ve özelliklerin ince ayarlanmasına olanak tanır. Tang Long ve diğerleri, çalışmalarında matris reçinesi ve zincir uzatıcı/çapraz bağlama maddesinin aralığının test sonuçları üzerinde en büyük etkiye sahip olduğunu vurguladılar. Reolojik katkı maddesi ikincil bir etkiye sahipken, dolgu maddeleri birincil ve ikincil etkiler arasında konumlanmış önemli bir etkiye sahipti.
Dolgu maddeleri seçerken önemli bir esneklik vardır ve geleneksel dolgu maddeleri genellikle en iyi seçimdir. Üretimde uzun süredir kullanılmaları, onlara daha yüksek maliyet etkinliği ve kararlılık kazandırır. Örneğin, inceliği, homojenliği ve yüksek beyazlığıyla bilinen kalsiyum karbonat, yapıştırıcılarda dolgu maddesi olarak yaygın olarak kullanılmıştır.
Cui Lidong ve diğerleri, ahşap için emülsiyon yapıştırıcılarında dolgu maddesi olarak 850 mesh kalsiyum karbonat kullanarak araştırma yürüttüler. Tek faktörlü deneysel bir yöntemle farklı ekleme oranlarının yapıştırıcı performansı üzerindeki etkilerini incelediler. Sonuçlar şunları gösterdi:
- Viskozite ve Sertlik: Kalsiyum karbonat oranı arttıkça artar.
- Bağlanma Gücü: Başlangıçta artış oldu, daha sonra daha yüksek oranlarda düşüş yaşandı.
- İstikrar:Dolgu içeriğinin artmasıyla bozulmuştur.
Dolgu Maddelerinin Yapıştırıcı Performansına Etkisi
Kalsiyum Karbonat Ekleme Oranı ve Shore A Sertliği Arasındaki İlişki
Zhou Xiao ve diğerleri, tek bileşenli poliüretan yapıştırıcılarda dolgu maddesi olarak kuvars tozunun etkisini araştırdı. Bulguları, kuvars tozunun poliüretan sistemleriyle iyi uyumluluk gösterdiğini, ortaya çıkan yapıştırıcı ürünlerinin çekme dayanımı, kopma uzaması ve yırtılma dayanımı gibi özelliklerini önemli ölçüde artırdığını gösterdi.
(2) Gelişmiş Dolgu Maddelerinin Keşfi: Silisyum Karbür ve Alümina
Li Zhaoyuan ve diğerleri, modifiye edilmiş inorganik yapıştırıcılar geliştirmek için dolgu maddesi olarak kübik nano-silikon karbür (β-SiC) kullandılar. Deneyleri, 40% dolgu maddesi içeriğiyle yapıştırıcının dikkate değer performans ölçütlerine ulaştığını ortaya koydu:
- Çekme Kesme Dayanımı: 13,5 MPa
- Yorgunluk Ömrü Tekrar Sayısı: 67 döngü
- Soyulma Gücü: 46,7 N/mm²
Bu sonuçlar, nanopartikül modifikasyonunun inorganik yapıştırıcıların bağlanma performansını önemli ölçüde artırabileceğini ve çeşitli uygulamalarda üstün güvenilirlik sağlayabileceğini vurgulamaktadır.
Chen Zeming ve diğerleri, silika tozu, Al₂O₃, mullit, bor nitrür, talk pudrası ve mika dahil olmak üzere çeşitli inorganik dolgu maddelerinin modifiye edilmiş epoksi reçine yapıştırıcıları üzerindeki etkilerini araştırdı. Çalışmaları, farklı dolgu türü ve dozajlarının bağlanma mukavemetini ve bağlanma arayüzünü nasıl etkilediğini değerlendirdi. Temel bulgular şunları içeriyordu:
Bağlanma Gücü Eğilimleri: Bağlanma gücü başlangıçta dolgu dozajıyla artmış, daha sonra artan dozlarda azalmıştır.
Optimum Dolgu Performansı:Test edilen dolgu maddeleri arasında 15 kısım Al₂O₃ en iyi sonucu vermiş, sırasıyla 22,42 MPa kesme dayanımı ve 12,84 N/cm soyulma dayanımı değerlerine ulaşılmıştır.
Al₂O₃ dolgusunun eklenmesi, modifiye edilmiş epoksi reçinesinin kohezyon kuvvetini azaltan C-Al ve Al-OC gibi kimyasal bağların oluşumunu kolaylaştırır. Bu geliştirme, yapıştırıcı-alüminyum alaşım arayüzündeki bağlanma kuvvetini artırarak hem soyulma hem de kesme mukavemetini iyileştirir.
(3) Yapıştırıcılardaki Dolgu Maddelerinin Sistematik Çalışması
İki bileşenli akrilik yapısal yapıştırıcılar, havacılık, otomotiv, inşaat ve elektronik gibi çeşitli endüstrilerde metal ve metal olmayan malzemeleri bağlamak için yaygın olarak kullanılır. Dolgu maddeleri, doğal özellikleri nedeniyle yapıştırıcı sistemlerinde çözünmese de, modifikasyonlar dolgu maddeleri ve yapıştırıcılar arasındaki etkileşimi artırabilir. Bu etkileşim yapıştırıcıların mekanik özelliklerini iyileştirir, viskoziteyi artırır ve alt tabakalara daha güçlü yapışmayı destekler.
Mekanik Özelliklerin Düzenlenmesi
Akrilik yapısal elemanların performansı için mekanik özellikler kritik öneme sahiptir. yapıştırıcılar farklı uygulamalarda. Araştırmacılar, termoplastik bileşiklerin ve inorganik dolgu maddelerinin dahil edilmesi de dahil olmak üzere bu özellikleri geliştirmek için çeşitli stratejiler önerdiler.
Isıl İletkenliğin Düzenlenmesi
Elektriksel yalıtım özelliklerine sahip uygun inorganik dolgu maddelerinin dahil edilmesi, akrilik yapıştırıcı sistemlerinin termal iletkenliğini önemli ölçüde artırabilir. Uygun dolgu maddeleri şunları içerir:
- Alüminyum Hidroksit
- Magnezyum hidroksit
- Alüminyum Oksit
- Magnezyum Oksit
- Çinko oksit
- Silisyum Dioksit
- Titanyum Dioksit
- Kalsiyum Silikat
- Alüminyum Silikat
- Kalsiyum karbonat
- Silisyum Nitrür
- Silisyum Karbür
- Alüminyum Borat
Ayrıca silisyum karbür, alüminyum oksit veya alüminyum borattan yapılan bıyıklar, yapıştırıcının mekanik ve kürlenme özelliklerini korurken ısı iletkenliğini ve alev geciktiriciliğini artırabilir.
Nem ve Isı Direncinin Düzenlenmesi
Liu Chengliang ve diğerleri, patentlerinde hava koşullarına karşı oldukça dayanıklı akrilik yapısal yapıştırıcılar hazırlamak için bir yöntem sundular. A ve B bileşenlerine 0 ila 30 parça füme silika, kalsiyum karbonat ve nano-alümina gibi inorganik dolgu maddeleri eklenerek yapıştırıcı etkileyici bir performans gösterdi:
- Oda Sıcaklığında Çekme Kesme Dayanımı: 9,36 MPa (paslanmaz çelik/PMMA) ve 10,35 MPa (magnezyum/PMMA).
- Yaşlanma Sonrası Çekme Kesme Dayanımı: 85°C ve 85% nem koşullarında 2 hafta sonunda 9,83 MPa ve 9,64 MPa değerleri korunurken, sırasıyla 105% ve 93% korunma oranları elde edildi.
Korozyon Direncinin Düzenlenmesi
Akrilik yapısal yapıştırıcıların kullanımı, perçinleme ve kaynaklama gibi maliyetli bitirme işlemlerine olan ihtiyacı azaltabilir veya ortadan kaldırabilir ve daha az korozyona eğilimli delik veya gerilim noktasıyla daha estetik bir görünüm elde edilebilir. Farklı metaller, daha düşük galvanik korozyon riskiyle birleştirilebilir. Korozyon direncini artırmak, metal molibdat karışımları (örneğin, çinko molibdat, kalsiyum molibdat, baryum molibdat veya stronsiyum molibdat) ve çinko fosfat, kalsiyum fosfat ve magnezyum fosfat gibi inert dolgu maddeleri eklenerek elde edilebilir.
Diğer Mülklerin Düzenlenmesi
Mekanik ve termal özellikleri geliştirmenin yanı sıra, bazı inorganik dolgu maddeleri tiksotropik ajanlar, koyulaştırıcılar ve takviye edici ajanlar olarak kritik roller üstlenir. Yoğunluk, viskozite ve tiksotropi dahil olmak üzere iki bileşenli akrilik yapısal yapıştırıcı sistemlerinin çeşitli özelliklerini etkili bir şekilde değiştirebilirler. Liu Suyu ve diğerleri, otomotiv süpürgeliklerini yapıştırmak için özel olarak tasarlanmış bir akrilik yapıştırıcı oluşturmak için bir yöntem geliştirdiler. Bu formülasyonda, birincil dolgu maddesi olarak kalsiyum karbonat kullanıldı. Kalsiyum karbonatın dahil edilmesi birkaç faydalı sonuca yol açtı:
- Azaltılmış Tiksotropi: Yapıştırıcının uygulanması ve kazınması daha kolay hale geldi.
- Düşük Ekzotermik Sıcaklık:Ekzotermik sıcaklık 115°C'den 85°C'nin altına düşürülerek daha kararlı bir kürlenme sağlandı.
- En Aza İndirilmiş Kürlenme Büzülmesi:Kürlenme büzülmesi 1%'nin altında tutularak inşaat süresi etkili bir şekilde kısaltıldı.
Çözüm
Yapıştırıcı formülasyonunda zorluklarla karşılaştığınızda, inorganik dolgu maddelerinden yararlanmayı düşünün. Çok yönlülükleri çeşitli sorunlara etkili çözümler sağlayabilir.