Технология за производство на силиконов еластомер
Въведение
Силиконовите еластомери се използват широко в съвременните индустриални приложения поради тяхната уникална комбинация от гъвкавост, термична стабилност и химическа устойчивост. В сравнение с много конвенционални органични полимери, силиконовите материали поддържат отлични механични характеристики в широк температурен диапазон и показват силна устойчивост на атмосферни влияния, ултравиолетова радиация и окисление.
Поради тези предимства, силиконовите еластомери се използват в широк спектър от индустрии, включително автомобилостроенето, електрониката, строителството, здравни устройства и потребителски продукти.
Производството на силиконови еластомери включва няколко ключови технологии, включително полимерен синтез, омрежваща химия и техники за обработка. Разбирането на тези производствени технологии е от съществено значение за разработването на силиконови материали с висока-производителност.
Основна структура на силиконовите еластомери
Силиконовите еластомери се основават на полисилоксанови полимери, които съдържат повтарящи се силициево-кислородни (Si–O) връзки в основната си структура.
Общата структура на силиконовия полимер може да бъде представена като:
–Si–O–Si–O–Si–
Този силоксанов скелет осигурява уникални свойства в сравнение с полимерите на базата на въглерод-.
Връзката Si-O има по-висока енергия на връзката и по-голяма гъвкавост от връзките въглерод-въглерод, което допринася за отличната термична стабилност и еластичност на силиконовите материали.
Страничните групи, прикрепени към силициевите атоми-като метилови, винилови или фенилови групи-могат значително да повлияят на крайните свойства на силиконовия еластомер.
Видове силиконови еластомери
Произвеждат се няколко вида силиконови еластомери в зависимост от системата за втвърдяване и производствения процес.
HTV силиконова гума
Високо{0}}температурно вулканизираната (HTV) силиконова гума обикновено се доставя като твърда гума, която изисква топлина и налягане, за да се втвърди. Той се използва широко в автомобилни компоненти, електрическа изолация и промишлени уплътнителни продукти.
Течен силиконов каучук (LSR)
LSR е дву-компонентна течна система, която се втвърдява чрез присъединителни реакции. Обикновено се обработва чрез технология за леене под налягане.
LSR материалите се използват широко за:
● Медицински изделия
● Материали-в контакт с храни
● Прецизно формовани компоненти
● Електронни части
RTV силикон
Вулканизиращите се при стайна температура (RTV) силикони се втвърдяват при температура на околната среда и обикновено се използват като уплътнители, лепила и материали за капсулиране.
Механизми за омрежване
Механичните свойства на силиконовите еластомери се постигат чрез реакции на омрежване, които превръщат течните или меките полимерни вериги в три-измерни мрежи.
Две основни технологии за омрежване са широко използвани.
Системи за втвърдяване на конденза
Кондензационното втвърдяване включва реакцията на силанолни групи с омрежващи агенти, произвеждащи странични -продукти с малка молекула, като алкохол или оцетна киселина.
Тази технология обикновено се използва в RTV уплътнители и строителни материали.
Системи за допълнително втвърдяване
Системите за допълнително втвърдяване разчитат на реакции на хидросилилиране между винил-функционални силиконови полимери и хидридни-функционални омрежващи агенти.
Тази реакция обикновено се катализира от платинови комплекси и не произвежда летливи странични -продукти.
Поради тяхната висока чистота и отлична производителност, допълнително{0}}втвърдяващите се силиконови системи са широко използвани в усъвършенстваното производство на еластомери.
Производствен процес на силиконови еластомери
Производството на силиконови еластомери включва няколко важни стъпки.
Полимерен синтез
Силиконовите полимери обикновено се синтезират чрез контролирана полимеризация на силоксанови мономери.
Молекулното тегло и разпределението на функционалните групи се контролират внимателно, за да се постигнат желаните свойства на материала.
Комбиниране
Различни добавки могат да бъдат включени в полимера за модифициране на свойства като механична якост, скорост на втвърдяване и термична стабилност.
Обичайните добавки включват:
◆ Подсилващи пълнители
◆ Омрежващи агенти
◆ Катализатори
◆ Пигменти
Втвърдяване и омрежване
По време на втвърдяването протичат химични реакции между функционалните групи в полимерната система, образувайки омрежена силиконова мрежа.
Условията на втвърдяване зависят от вида на произведения силиконов еластомер.
Индустриални приложения
Силиконовите еластомери се използват в голямо разнообразие от приложения.
Автомобилна индустрия
Компонентите от силиконов каучук се използват в уплътнения, уплътнения, маркучи и електрически изолационни системи поради тяхната устойчивост на топлина и издръжливост.
Електронна индустрия
Силиконовите еластомери осигуряват отлична електрическа изолация и защита на околната среда за електронните компоненти.
Медицински изделия
Поради своята биосъвместимост и стабилност, силиконовите еластомери се използват широко в медицински тръби, импланти и здравни устройства.
Потребителски продукти
Силиконовите материали се използват и в кухненски съдове, носими устройства и гъвкави потребителски продукти.
Роля на винил силоксан междинни продукти
Винил-функционалните силоксанови междинни продукти са важни градивни елементи в производството на силиконов еластомер.
Тези материали осигуряват реактивни винилови групи, които участват в реакциите на омрежване по време на втвърдяване при хидросилилиране.
Чрез контролиране на съдържанието на винил в полимерната система, производителите могат да регулират плътността на омрежване и механичните свойства на крайния еластомер.
Дивинилтетраметилдисилоксанът е често използван междинен продукт на винил силоксан в химията на силикона. Използва се в синтеза на силиконови полимери и в каталитични системи, които регулират реакциите на полимеризация.
Препоръчани продукти
За производството на силиконов еластомер широко се използва следният органосилициев междинен продукт.
DVTMDS е винил-функционално силоксаново съединение с висока-чистота, използвано при синтеза на силиконов еластомер, производство на винил силиконово масло и модификация на силиконов полимер.
Този материал осигурява реактивни винилови групи, които участват в реакциите на хидросилилиране и помага за контролиране на полимерната архитектура.
Заключение
Силиконовите еластомери са важни материали в съвременните индустриални технологии поради тяхната изключителна гъвкавост, издръжливост и термична стабилност.
Чрез усъвършенствани производствени технологии, като втвърдяване чрез хидросилилиране и контролиран синтез на полимери, силиконовите еластомери могат да бъдат проектирани да отговарят на изискванията на взискателните приложения в автомобилостроенето, електрониката, здравеопазването и потребителските продукти.
Винилсилоксановите междинни продукти като дивинилтетраметилдисилоксан играят критична роля в тези системи, позволявайки прецизен контрол на структурата на полимера и поведението на омрежване.
Тъй като силиконовата технология продължава да напредва, тези материали ще останат основни компоненти във високо-ефективните еластомерни системи.
