不同气相二氧化硅添加量对环氧胶粘剂拉伸强度的影响研究

　　在现代高分子材料科学中，环氧胶粘剂因其优异的粘接性能、良好的耐热性与化学稳定性，被广泛应用于航空航天、电子封装、汽车制造以及建筑结构等领域。然而，纯环氧树脂体系存在韧性不足、内应力大等缺陷，限制了其在高性能应用中的进一步拓展。为了改善这些性能，研究人员常通过添加功能性填料来优化胶粘剂的力学性能。其中，气相二氧化硅(fumed silica)作为一种纳米级无机填料，因其高比表面积、良好的分散性和表面活性，成为提升环氧胶粘剂综合性能的重要改性材料。

　　湖北汇富纳米材料股份有限公司技术人员基于HB-139与某疏水型竞品两种气相二氧化硅在不同添加量下对环氧胶粘剂拉伸强度的影响数据，系统分析其作用规律，并探讨其增强机制，旨在为高性能胶粘剂配方设计提供理论依据和实践指导。

图1

　　如图1所示，观察HB-139的性能表现：当添加量为0%时，胶粘剂的拉伸强度仅为15MPa;随着添加量增加至1%，拉伸强度提升至23.9MPa;继续增至2%时达到32.1MPa;在3%时达到峰值44.2MPa，较基体强度提升近200%。随后，当添加量上升至4%时，强度下降至33.2MPa;至5%时进一步降至25.9MPa。整体呈现“先升后降”的典型抛物线趋势，表明存在一个最优添加比例。

图2

　　如图2所示，相比之下，疏水竞品的表现则有所不同。在0%添加量时，拉伸强度同样为15MPa;1%时提升至23.2MPa;2%时达到最高值37.0MPa;之后随添加量增加，强度波动较小，3%时降至28.1MPa，4%时回升至31.0MPa，5%时稳定在33.1MPa。尽管其最大强度低于HB-139(44.2MPa)，但整体曲线更为平缓，显示出较强的抗过量填充能力。

　　气相二氧化硅对胶粘剂拉伸强度的影响主要取决于其在基体中的分散状态、界面结合强度以及所形成的三维网络结构。疏水型气相二氧化硅经过表面改性，其硅羟基被有机基团取代，降低了表面能，改善了与有机树脂的相容性;其次，气相二氧化硅在胶粘剂中可通过范德华力或氢键形成三维网络结构，该结构能有效限制树脂分子链的运动，提升其强度，但由于纳米填料易因高比表面积而团聚，尤其是在高添加量下，其拉伸强度逐渐下降，符合“适量添加显著提升、过量则适得其反”的普遍规律。

　　综合来看，气相二氧化硅作为重要的功能性添加剂，能显著提升环氧胶粘剂的拉伸强度。HB-139在3%添加量时表现出最优性能，强度可达44.2MPa，体现其优异的增强能力;而疏水竞品则展现出良好的分散稳定性和抗过载能力，适合高填充需求的应用。两种材料的选择应根据具体应用场景进行权衡：追求极致强度者宜选用HB-139并精确控制用量，注重加工稳定性和长期性能者则可优先考虑疏水竞品。

　　未来的研究方向可进一步探索不同表面处理方式、复合填料体系以及动态力学行为对胶粘剂性能的影响，以推动高性能胶粘剂向更广领域发展。