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増粘とチキソトロピー

フュームドシリカAEROSIL®は、液体系の優れた増粘性及びチキソトロピー性付与剤であり、チキソトロピー性付与剤の代名詞とも言えます。

優れたチキソトロピー性は、多くの接着剤・シーラントの良好な使用に非常に重要な特性です。多くの接着剤とシーラントは、良好な垂れ止め性を得る為には高い剪断速度下では低い粘性を、低い剪断速度下では、高い粘性を示さなければなりません。

フュームドシリカAEROSIL®が液体に分散される場合、表面のシラノール基が直接的、又は液中の分子を介して間接的に互いに作用し合います。この親和性が水素架橋結合に起因していることは確実で、一時的に三次元格子構造を作り、この構造は巨視的に増粘として「目に見える」ようになります。疎水性AEROSIL®グレードは特に、シリカ粒子間にファンデルワールス結合を生成します。この構造は、例えば、激しい撹拌や振とうによる機械的応力を受けると、再び破壊されます。この系は流動性が上昇する、つまり、粘度が低下します。静止状態では、フュームドシリカAEROSIL®粒子は再度結合し、粘度は元の値に戻ります。このプロセスは可逆的で、チキソトロピー性と呼ばれています。

チキソトロピーは、レオメーター(粘弾性測定器)で測定可能であり、3区間時間試験(3-interval-time-test: 3ITT)法で測定されます。第1区間で、接着剤とシーラントが塗布される前の状態のシミュレーションを行います。第2区間では塗布のシミュレーションを行い、最後の第3区間で塗布後の粘度の回復を測定します。元の粘度への回復が効果的で迅速なほど、チキソトロピー性は大きくなります。

図: エポキシ樹脂へのチキソトロピー性付与剤としてのAEROSIL® R 202の優れた性能

Thixotropic behaviour of AEROSIL® fumed silica in epoxy resins