Допълнителни-втвърдяващи силиконови системи и платинен катализ
Въведение
Силиконовите еластомери се използват широко в съвременните индустрии поради тяхната отлична термична стабилност, гъвкавост, химическа устойчивост и електроизолационни свойства. Сред различните налични технологии за втвърдяване за силиконови материали, допълнително{1}}системите за втвърдяване-известни също като платина{3}}катализирани силиконови системи-се считат за един от най-модерните и широко използвани механизми за втвърдяване.
Силиконовите -системи с допълнително втвърдяване обикновено се използват в приложения като течен силиконов каучук (LSR), силиконови гелове, материали за капсулиране и високо{1}}ефективни еластомери. Тези материали са от съществено значение в индустриите, включително автомобилостроенето, електрониката, здравеопазването и потребителските продукти.
Процесът на втвърдяване на допълнително{0}}втвърдените силиконови еластомери се основава на химическа реакция, известна като хидросилилиране. Тази реакция включва добавянето на силициево-водородни (Si–H) групи през въглерод-въглеродни двойни връзки във винил-функционални силиконови съединения. Реакцията обикновено се катализира от платинови комплекси.
Структура на системите за допълнително-втвърдяване на силикон
Силиконовите-системи с допълнително втвърдяване обикновено се състоят от два основни компонента, често наричани част А и част Б.
Част А обикновено съдържа винил-функционални силиконови полимери и платинен катализатор.
Част Б съдържа хидридни-функционални силиконови омрежващи агенти и други добавки.
Когато тези два компонента се смесят, започва реакцията на хидросилилиране, образувайки омрежена силиконова мрежа.
Крайните свойства на материала зависят от няколко фактора на формулировката, включително:
● Молекулното тегло на силиконовите полимери
● Концентрацията на винилови групи
● Количеството хидриден омрежител
● Концентрация на катализатора
Чрез регулиране на тези параметри, производителите могат да проектират силиконови еластомери с различни механични свойства и характеристики на втвърдяване.
Механизъм на реакцията на хидросилилиране
Реакцията на хидросилилиране е ключовият химичен процес, отговорен за втвърдяването на допълнително{0}}втвърдяващите силиконови системи.
В тази реакция силициевите-водородни връзки (Si–H) реагират с винилови групи (C=C) в присъствието на платинов катализатор.
Опростената реакция може да се опише като:
Si–H + CH₂=CH– → Si–CH₂–CH₂–
Тази реакция води до образуването на нови силициеви-въглеродни връзки, свързващи полимерните вериги заедно и създавайки три{1}}измерна силиконова мрежа.
Едно от основните предимства на втвърдяването чрез хидросилилиране е, че то не произвежда странични-продукти като алкохол или оцетна киселина. Това прави допълнително{2}}втвърдяващите се силикони идеални за приложения, изискващи висока чистота и минимално свиване.
Платиновите катализатори са от съществено значение за осъществяване на реакцията на хидросилилиране при практически условия на обработка.
Без катализатор, реакцията между Si–H групите и виниловите групи би протекла изключително бавно. Платиновите комплекси ускоряват реакцията и позволяват втвърдяването да настъпи при умерени температури.
Обичайните платинени катализатори, използвани в химията на силикона, включват:
Катализатори Karstedt
Платинови дивинилтетраметилдисилоксанови комплекси
Други координационни-катализатори на основата на платина
Тези катализатори са високоефективни и могат да насърчат бързо омрежване дори при ниски концентрации.
Системите, катализирани с платина- обаче, могат да бъдат чувствителни към каталитични инхибитори като сяра, амини и някои метални съединения. Следователно е необходима внимателна формулировка и съвместимост на материалите.
Предимства на системите за допълнително-втвърдяване на силикон
Силиконовите еластомери с-добавено втвърдяване предлагат няколко предимства в сравнение с други технологии за втвърдяване, като силикони с-кондензационно втвърдяване.
Без по-продукти
Реакцията на хидросилилиране не произвежда летливи странични -продукти, което води до минимално свиване по време на втвърдяване.
Висока чистота
Тъй като не се генерират киселинни или алкохолни странични -продукти, допълнително-втвърдяващите се силикони са подходящи за чувствителни приложения като медицински устройства и електроника.
Отлични механични свойства
Силиконовите-втвърдяващи се силиконови еластомери могат да постигнат отлична якост на опън, устойчивост на разкъсване и дългосрочна-трайност.
Бързо втвърдяване
Скоростта на втвърдяване може да се контролира прецизно чрез регулиране на концентрацията и температурата на катализатора.
Индустриални приложения
Силиконовите-системи с допълнително втвърдяване се използват в голямо разнообразие от-приложения с висока производителност.
Течен силиконов каучук (LSR)
LSR се използва широко в процесите на леене под налягане за производство на високо{0}}прецизни силиконови компоненти. Типичните приложения включват медицински изделия, бебешки продукти, уплътнения и автомобилни части.
Електронно капсулиране
Силиконовите гелове и еластомери обикновено се използват за защита на чувствителни електронни компоненти срещу влага, вибрации и температурни колебания.
Автомобилни компоненти
Силиконовите еластомери се използват в автомобилни уплътнения, уплътнения и електрически изолационни компоненти поради тяхната отлична устойчивост на топлина.
Оптични и медицински приложения
Тъй като допълнително{0}}втвърдяващите се силикони имат висока чистота и малко екстрахируеми, те се използват широко в оптични лещи, медицински тръби и имплантируеми устройства.
Роля на винил силоксан междинни продукти
Винил-функционалните силоксанови междинни продукти играят важна роля в синтеза и формулирането на допълнително-втвърдяващи се силиконови системи.
Тези материали се използват за контролиране на съдържанието на винил в силиконовите полимери и регулиране на плътността на омрежване на крайния еластомер.
Дивинилтетраметилдисилоксан е един пример за междинно съединение на винил силоксан, широко използвано в химията на силикона. Той осигурява винилова функционалност, която участва в реакциите на хидросилилиране и помага за регулиране на полимерната структура по време на синтеза.
Такива междинни продукти са важни за контролиране на кинетиката на реакцията и характеристиките на материала при производството на силиконов еластомер.
Препоръчани продукти
За приложения, свързани със силиконови системи-с допълнително втвърдяване, обикновено се използват следните органосилициеви междинни продукти.
DVTMDS е винил-функционално силоксаново съединение, широко използвано в процесите за синтез на силиконови еластомери и модифициране на полимери. Той осигурява реактивни винилови групи, които участват в реакциите на хидросилилиране.
Този материал обикновено се използва в:
● Производство на силиконов еластомер
● Синтез на винил силиконово масло
● Силиконова полимерна модификация
Заключение
Силиконовите системи с-добавено втвърдяване, базирани на-катализирани от платина реакции на хидросилилиране, представляват една от най-важните технологии в съвременната силиконова химия. Тези системи осигуряват отлични свойства на материала, висока чистота и надеждно втвърдяване.
Поради превъзходните си характеристики допълнително{0}}втвърдяващите се силикони се използват широко в индустрии като електроника, автомобилостроене, здравеопазване и потребителски продукти.
Междинните съединения на винил силоксан като дивинилтетраметилдисилоксан играят критична роля в контролирането на полимерната структура и реакционното поведение в тези системи. Тъй като силиконовите материали продължават да се развиват, тези междинни продукти ще останат основни компоненти във високо{1}}ефективните силиконови формули.
