Los formuladores de adhesivos se fijan en el grafeno para dos funciones distintas. Una es mecánica: uniones estructurales más tenaces y resistentes. La otra es térmica: compuestos de encapsulado y adhesivos térmicos que alejan el calor de la electrónica. Este artículo cubre ambas, explica cómo se suministra nuestro aditivo de grafeno para adhesivos (Graphene Adhesive Additive) para sistemas epoxi, de poliuretano y acrílicos, y expone cómo probarlo correctamente.
Por qué grafeno en un adhesivo
Rendimiento mecánico
El grafeno está entre los materiales más resistentes jamás medidos como lámina individual (Lee et al., Science, 2008). En un adhesivo, las escamas delgadas repartidas por la resina curada pueden interactuar con las grietas en crecimiento, uno de los mecanismos que los investigadores estudian para tenacificar termoestables frágiles como los epoxis. El efecto depende mucho de la dispersión y de la carga.
Rendimiento térmico
La altísima conductividad térmica del grafeno en forma de monocapa fue medida por primera vez por Balandin y sus colegas (Nano Letters, 2008). En un compuesto de encapsulado o un adhesivo térmico, el objetivo es ayudar a que el material curado conduzca el calor mejor que la resina sin carga. El rendimiento térmico en un compuesto depende de cómo se conectan las escamas, así que la carga y la dispersión también importan aquí.
Ambas son cosas en las que el grafeno está pensado para ayudar. No publicamos cifras de rendimiento para adhesivos; cada prueba se hace frente a la unión de referencia del cliente.
Qué es el aditivo
- Portador: dispersión en resina o solvente ajustada al sistema adhesivo.
- Químicas: adhesivos, selladores y compuestos de encapsulado epoxi, de poliuretano y acrílicos.
- Dosis: del 1 % al 7 % en peso, según la aplicación.
- Estado: patente en trámite (patent pending), fabricado en EE. UU. en Charlotte, NC, sin negro de humo, nunca se vende en polvo.
Como el grafeno ya está disperso, no hay polvo seco que humectar. En un epoxi de dos componentes, el aditivo suele mezclarse en el lado de la resina antes de añadir el endurecedor.
Puntos de atención en la formulación
- Viscosidad: cualquier carga puede espesar un sistema. Revise la viscosidad y el comportamiento de dosificación, sobre todo en productos en cartucho y de dosificación y mezcla (meter-mix).
- Vida útil de la mezcla y curado: mida el tiempo de gel y el perfil de curado después de añadir el aditivo.
- Propiedades eléctricas: el grafeno conduce la electricidad. En compuestos de encapsulado que además deben aislar, mida la resistividad volumétrica y la rigidez dieléctrica en el compuesto curado. No dé por hecho que un compuesto con mejor comportamiento térmico sigue siendo aislante.
- Color: el grafeno es negro.
Cómo probarlo
- Elija un producto de referencia con datos conocidos de unión y curado.
- Prepare dos o tres cargas dentro del 1 % al 7 %, mezcladas de la misma forma.
- Prepare los sustratos de forma uniforme. La preparación de la superficie influye en los resultados del adhesivo más que casi cualquier otra cosa. Use la misma abrasión, limpieza e imprimación para cada probeta.
- Haga ensayos de cizalla por solape. La cizalla por solape simple sobre sustratos metálicos es la primera prueba más habitual; ASTM D1002 es el método usual para uniones metal-metal.
- Haga ensayos de pelado o impacto si la tenacidad importa en su aplicación.
- Haga pruebas térmicas para encapsulados y adhesivos térmicos: conductividad térmica del compuesto curado, además de comprobaciones de aislamiento eléctrico.
- Envejezca algunas probetas. Humedad, ciclos de temperatura o exposición a fluidos, lo que especifiquen sus clientes.
- Observe el modo de fallo. El fallo cohesivo frente al adhesivo le dice tanto como el número.
Lo que no afirmamos
No afirmamos cifras de resistencia a la cizalla por solape, tenacidad, conductividad térmica ni vida útil para adhesivos elaborados con nuestro aditivo, y no tenemos casos de clientes que compartir. Las únicas afirmaciones que importan son las que respalda su laboratorio de pruebas.
«Un adhesivo es tan bueno como la unión que sostiene, así que el equipo de cizalla por solape tiene la última palabra». — Frans Alkemade
Por dónde empezar
Si fabrica varios productos adhesivos, empiece por aquel en el que más importa la propiedad que busca y en el que tenga los datos de referencia más limpios. Para tenacificar, un epoxi estructural de dos componentes con resultados conocidos de cizalla por solape y pelado es un buen candidato. Para el trabajo térmico, un compuesto de encapsulado con conductividad térmica y datos de aislamiento medidos es un comienzo sensato. Evite empezar con un producto que ya está en su límite de viscosidad o dosificación, ya que cualquier carga lo aumenta.
Escalado
Cuando una fórmula de laboratorio parezca prometedora, haga un lote piloto en equipo de producción y repita las pruebas clave. Revise la vida en almacenamiento del lado de resina cargado, ya que la sedimentación en un cartucho de adhesivo terminado es una cuestión distinta de la sedimentación en nuestro envase. Conserve muestras de retención de cada lote.
Lecturas relacionadas
Vea cómo elegir el portador de una dispersión de grafeno, nuestra guía para plásticos y termoestables y el grafeno en la industria aeroespacial.
Lea el comunicado de prensa del aditivo para adhesivos, vea la página de grafeno en resinas y compuestos o solicite una cotización y muestras.
Preguntas frecuentes
¿Por qué añadir grafeno al epoxi?
Se estudia para tenacificar uniones estructurales y para mejorar la conducción del calor en compuestos de encapsulado y adhesivos térmicos. Los resultados dependen de la carga y la dispersión.
¿El grafeno hará conductor mi compuesto de encapsulado?
Puede afectar las propiedades eléctricas. Mida la resistividad volumétrica y la rigidez dieléctrica en el compuesto curado si debe aislar.
¿Cuánto aditivo de grafeno para adhesivos debo usar?
Del 1 % al 7 % en peso, según la aplicación, en un portador de resina o solvente ajustado a su sistema.
¿Publican resultados de cizalla por solape?
No. Cada prueba se hace frente a la unión de referencia del cliente en su propio laboratorio.
¿A qué lado de un epoxi de dos componentes se añade el aditivo?
Normalmente al lado de la resina, mezclado antes de añadir el endurecedor. Revise después la viscosidad y la vida útil de la mezcla.
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