從脆弱到堅韌，HL-200添加量對有機(jī)硅膠粘劑性能的“魔法”調(diào)控

在現(xiàn)代工業(yè)的精密粘接中，有機(jī)硅膠粘劑以其卓越的耐候性、耐溫穩(wěn)定性、優(yōu)良的電絕緣性和強(qiáng)度，成為電子封裝、新能源、航空航天等高端領(lǐng)域不可或缺的“粘接利器”。然而，其天生的低機(jī)械強(qiáng)度—未經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)的有機(jī)硅膠粘劑如同未鍛的軟鐵，拉伸強(qiáng)度極低，成為制約其承擔(dān)結(jié)構(gòu)粘接作用的桎梏。因此，在有機(jī)硅膠粘劑中加入功能性填料—氣相二氧化硅（氣相法白炭黑），借助其獨特的納米結(jié)構(gòu)和表面特性，可對有機(jī)硅膠粘劑的力學(xué)性能，流變性能等產(chǎn)生顯著影響。特別是力學(xué)性能上，猶如納米級的“隱形骨架”，通過精妙的添加量調(diào)控，賦予有機(jī)硅膠粘劑強(qiáng)大的物理性能。那么親水型氣相二氧化硅HL-200因表面富含羥基，在有機(jī)硅膠粘劑體系中會發(fā)揮怎樣的作用呢？

湖北匯富納米材料股份有限公司技術(shù)人員以HL-200為研究對象，系統(tǒng)分析其添加量對有機(jī)硅膠粘劑拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率的影響規(guī)律，并結(jié)合高溫高濕老化后各項數(shù)據(jù)，揭示納米填料與有機(jī)硅基體的作用機(jī)制。

有機(jī)硅膠粘劑以聚硅氧烷（PDMS）為主鏈結(jié)構(gòu)，其Si-O-Si骨架賦予材料卓越的熱穩(wěn)定性，HL-200作為納米級二氧化硅（粒徑7-40nm），表面富含硅羥基（Si-OH），可通過氫鍵作用與PDMS鏈形成物理交聯(lián)點。當(dāng)添加量達(dá)到臨界值時，納米粒子間相互接觸形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種"納米增強(qiáng)效應(yīng)"可有效限制分子鏈運(yùn)動。從而提升有機(jī)硅膠粘劑的拉伸強(qiáng)度，優(yōu)化其斷裂伸長率并改善其抗老化性能。

在有機(jī)硅膠粘劑中分別添加0%、2%、4%、6%、8%的HL-200，經(jīng)高速分散后，依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)制備啞鈴型試樣，進(jìn)行雙85老化測試（85℃/85%RH條件）。在電子萬能試驗機(jī)上進(jìn)行拉伸測試，得到各添加量下老化前后的拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率。

數(shù)據(jù)顯示，無論是老化前或老化后，有機(jī)硅膠粘劑的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率隨著氣相二氧化硅的添加量增加而增加，說明氣相二氧化硅能夠有效的增加有機(jī)硅膠粘劑的力學(xué)性能。這主要是因為親水氣硅HL-200表面含有大量硅羥基，硅羥基與有機(jī)硅分子鏈相互作用，通過在其內(nèi)部形成補(bǔ)強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了分子間的結(jié)合力，阻礙了在外力拉伸時分子鏈的相對滑動，從而表現(xiàn)出力學(xué)性能的提升，且氣硅添加量越多，補(bǔ)強(qiáng)作用越顯著。但值得注意的是，隨著氣硅添加量增加，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率增加幅度逐漸收窄，可能是因為過高添加量下，氣硅分散性變差，易團(tuán)聚，影響補(bǔ)強(qiáng)效果。

綜上，親水型氣相二氧化硅的引入對有機(jī)硅膠粘劑拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率影響顯著。這表明親水氣硅可有效發(fā)揮補(bǔ)強(qiáng)、增韌作用，通過構(gòu)建納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)有機(jī)硅膠粘劑分子間相互作用，提升其抵抗外力與環(huán)境老化的能力 。在實際應(yīng)用中，可根據(jù)對拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率的需求，合理調(diào)控親水氣硅添加量，如對力學(xué)性能要求高的場景，可適當(dāng)增加添加量，但需兼顧分散性等問題，避免因團(tuán)聚影響效果。

從材料科學(xué)發(fā)展看，親水型氣相二氧化硅在有機(jī)硅膠粘劑中的應(yīng)用研究仍有拓展空間。隨著新能源、柔性電子等新興領(lǐng)域發(fā)展，對有機(jī)硅膠粘劑力學(xué)性能與環(huán)境適應(yīng)性提出更高要求，親水氣硅作為關(guān)鍵填料，有望在適配新型有機(jī)硅體系、滿足特殊應(yīng)用場景需求等方面持續(xù)突破，推動有機(jī)硅膠粘劑向更智能、更耐用方向發(fā)展，為眾多行業(yè)的技術(shù)升級與產(chǎn)品創(chuàng)新賦能，助力構(gòu)建更綠色、高效、可靠的新型膠粘材料應(yīng)用生態(tài)。