Данное техническое руководство содержит информацию об особенностях рынка, различных типах и методах производства силиконового каучука — одного из наиболее широко используемых синтетических эластомеров или полимеров, находящего широкое применение во многих различных отраслях.
Состав и основные свойства
Силиконовый каучук состоит из кремний-кислородного остова (Si-O), к которому присоединены органические боковые группы (обычно метильные, виниловые или фенильные). Это уникальное сочетание неорганической стабильности и органической гибкости придает силиконовому каучуку его собственную уникальную структуру, которая является полуорганической.
Основные характеристики этих материалов можно описать следующим образом:
- Стойкость к высоким температурам: эти материалы могут непрерывно эксплуатироваться в диапазоне температур от -60 °C до +260 °C. Некоторые составы позволяют работать в диапазоне температур от -100 °C до 300 °C.
- Хорошая химическая и атмосферная стойкость: Химическая стойкость этих материалов включает высокую устойчивость к воздействию озона, ультрафиолетового излучения и кислорода, а также к воздействию различных химических веществ.
- Превосходная электроизоляция: эти материалы обладают чрезвычайно низкой диэлектрической прочностью, но при этом демонстрируют превосходную стойкость к коронному разряду.
- Подходят для применения в медицинской и пищевой промышленности: эти материалы нетоксичны и не имеют запаха, что позволяет использовать их в изделиях, контактирующих с медицинскими материалами, а также в пищевых продуктах.
- Хорошая устойчивость к изменениям температуры: эти материалы способны сохранять свою гибкость и устойчивость к остаточной деформации при сжатии в широком диапазоне температур.
Классификация и виды силиконовой резины
Силиконовые каучуки можно классифицировать по способу вулканизации и химическому составу.
Методы отверждения
Высокотемпературная вулканизация (HTV): отверждение путем сшивания при температурах свыше 150 °C; подходит для температур свыше 300 °C.
Вулканизация при комнатной температуре (RTV): отверждение происходит при комнатной температуре (температуре окружающей среды). Существует два вида: однокомпонентные системы (RTV-1) состоят только из одного компонента, а двухкомпонентные системы (RTV-2) — из обоих.
Жидкий силиконовый каучук (LSR): изготавливается в виде двухкомпонентного материала с низкой вязкостью, отвержденного платиной, для литья под давлением сложных деталей.
Химический состав и марка
Винилметилсилоксановый каучук (VMQ): это наиболее широко используемый тип, обладающий превосходной стойкостью к остаточной деформации при сжатии.
Фторсиликоновый каучук (FVMQ): эти материалы обладают превосходной стойкостью к воздействию растворителей, масел и топлива, что делает их идеальным выбором для аэрокосмической и автомобильной отраслей.
Фенилсилоксановый каучук (PMQ, PVMQ): эти силиконы обладают лучшей гибкостью при низких температурах (-120 °C) по сравнению с другими марками силиконов.
К специализированным маркам относятся: огнестойкие (MF775), соответствующие требованиям FDA, электропроводящие и обнаруживаемые металлодетекторами силиконы.
Обзор производственного процесса
Шаг первый — подготовка сырья
Кремний должен быть очень высокого качества, который можно получить в результате очистки кварца или песка, обработанных методом гидролиза с образованием силоксановых связей — основных строительных блоков для всех изделий из силиконовой резины. Затем необходимо подобрать и смешать с полимером добавки, такие как отвердитель, наполнитель и пигменты, для получения конкретного желаемого результата и обеспечения требуемых характеристик.
На этапе полимеризации в процессе производства силикона очищенное сырье, в частности октаметилциклотетрасилоксан (DMC), подвергается обработке в производственных реакторах до достижения необходимых значений температуры, времени и давления, что позволяет обеспечить требуемую молекулярную массу и структурные характеристики; поэтому необходимо обеспечить интенсивное перемешивание для правильного и равномерного распределения добавок по всей силиконовой смеси.
Силиконовую смесь необходимо загрузить в формовочную машину и придать ей форму, используя любой из четырёх способов изготовления, описанных ниже:
- Экструзия — используется для производства изделий, имеющих длительный срок службы, таких как трубы и уплотнители.
- Прессование — изделия, требующие высокой точности, например, уплотнительные кольца.
- Литье под давлением — для производства сложных деталей, которые будут выпускаться большими партиями.
- Каландрирование — используется для производства силиконовых листов и пленок.
Приложения
Автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность: Прокладки, уплотнения, шланги и виброгасители, которые должны выдерживать экстремальные температуры и воздействие агрессивных жидкостей Медицинские изделия: Трубки, имплантаты, хирургические инструменты и уплотнители, обладающие биосовместимостью и устойчивостью к стерилизации Электронная промышленность: Компоненты для экранирования электромагнитных помех, проводящие резины, контакты клавиатур и изоляционные материалы для высоковольтных систем Строительный сектор: Герметики, клеи и уплотнительные материалы, сохраняющие эластичность и устойчивость к воздействию погодных условий Пищевая промышленность: Уплотнители, прокладки и трубки, одобренные FDA для использования в гигиенических целях
Технология грунтования для повышения адгезии
Силиконовые грунтовки играют важную роль в обеспечении прочной связи между силиконовым каучуком и различными основаниями. Эти грунтовки, как правило, состоят из силановые и силоксановые соединения в органических растворителях выступают в качестве адгезионных промоторов, изменяя поверхностную энергию инертных подложек.
Правила подачи заявок:
- Подготовка поверхностей: Подготовьте все основания; они должны быть очищены от всех загрязнений, сухими и чистыми.
- Нанесение грунтовки: нанесите грунтовку на поверхности кистью, распылителем или методом погружения тонким слоем (от 1 до 10 мкм).
- Растворитель для сушки и отверждения: Перед склеиванием растворитель необходимо удалить. Для этого его дают испариться [от 10 мин. до 2 ч.] и/или проводят термическую обработку [при температуре от 100 до 150 °C] с целью улучшения адгезии; адгезия будет нарастать с течением времени;
Для обеспечения оптимальной прочности сцепления изделия из силиконовой резины необходимо приклеивать к ELASTOSIL® AUX G 3243 и G 790 без толуола в течение указанного времени; они обеспечивают очень прочное сцепление с металлическими, пластиковыми, керамическими и стеклянными поверхностями, при этом для достижения максимальной прочности сцепления может потребоваться до нескольких дней.
Факторы, которые следует учитывать при выборе
При выборе силиконовой резины для конкретного применения важно учитывать несколько факторов:
- Температура: следует учитывать как экстремальные значения, так и частоту возникновения данной рабочей температуры.
- Химические вещества: типы жидкостей (рабочих сред), масел или технологических растворителей, которые будут использоваться в системе Silicon.
- Соблюдение нормативных требований: необходимо учитывать требования FDA, UL или любые другие отраслевые нормы.
- Физические характеристики: К ним относятся минимальные требуемые показатели твердости, прочности на разрыв, сопротивления разрыву и относительного удлинения силикона.
- Электрические свойства: Определите, должен ли силикон обладать электроизоляционными свойствами или, напротив, проводить электрический ток.
- Склеивание: Определите, требуется ли грунтовать поверхность, которую вы собираетесь склеивать силиконом.
Силикон продолжает развиваться благодаря достижениям в области создания термостойких силиконов, биосовместимости и усовершенствованных составов силикона, способных выдерживать самые суровые условия (например, химическую стойкость к многим веществам), и поэтому продолжает применяться в промышленности для использования в новых технологиях, поскольку является [коммерчески/промышленно] жизнеспособным.