Zastosowanie krzemionki w gumie silikonowej
Krzemionka jest jednym z najważniejszych ultra-drobnych materiałów nieorganicznych high-tech, ze względu na mały rozmiar cząstek ma dużą powierzchnię właściwą, silną adsorpcję powierzchniową, dużą energię powierzchniową, wysoką czystość chemiczną, dobrą dyspersję, odporność termiczną, elektryczność odporność i inne specjalne właściwości. Dzięki wyjątkowej stabilności, wzmocnieniu, zagęszczeniu i tiksotropii ma unikalne właściwości w wielu dyscyplinach i dziedzinach oraz odgrywa niezastąpioną rolę.
Sposób użyciadwutlenek krzemumożna podzielić na materiały silikonowe i inne dziedziny, w których ilość materiałów silikonowych stanowi prawie 60% całkowitej ilości zmatowionej krzemionki. Kauczuk silikonowy jest najczęściej używanym materiałem w materiałach silikonowych, a jego dodatek może sięgać ponad 50%. Krzemionka pirogeniczna odgrywa głównie rolę wzmacniającą w kauczuku silikonowym HVT. Ponieważ łańcuch molekularny kauczuku silikonowego jest bardzo elastyczny, a oddziaływanie między łańcuchami jest słabe, wytrzymałość gumy silikonowej bez wzmocnienia jest bardzo niska (nie więcej niż 0,4 MPa) i nie ma wartości użytkowej. Można go nakładać dopiero po wzmocnieniu. Jednak wytrzymałość kauczuku silikonowego wzmocnionego zmatowioną krzemionką można zwiększyć 40-krotnie.
Wpływ koloidalnej krzemionki na właściwości mechaniczne kauczuku silikonowego HTV
Na efekt wzmacniający zmatowioną krzemionką koloidalną na kauczuk silikonowy HTV wpływa wielkość jego cząstek, porównywalna powierzchnia i struktura. Ogólnie rzecz biorąc, im mniejszy rozmiar cząstek, tym większa powierzchnia właściwa i większa struktura, tym lepszy efekt wzmocnienia oraz wyższa wytrzymałość i twardość wulkanizatu. Dodatkowo duży wpływ na właściwości wulkanizatu ma również ilość zmatowionej krzemionki i jej dyspersja w osnowie. Rysunek 1 przedstawia wpływ ilości zmatowionej krzemionki na wytrzymałość wulkanizatu na rozciąganie. Z rysunku widać, że wraz ze wzrostem ilości zmatowionej krzemionki zwiększa się wytrzymałość wulkanizatu, osiągając zwykle maksimum przy 35-50 części na godzinę. Istnieje również wiele mechanizmów wzmacniających i modeli zmatowionej krzemionki do kauczuku silikonowego. Bardziej akceptowanym wyjaśnieniem jest to, że wolne grupy hydroksylowe na powierzchni zmatowionej krzemionki tworzą fizyczne lub chemiczne połączenie z cząsteczkami kauczuku silikonowego, tworząc warstwę adsorpcyjną cząsteczek kauczuku silikonowego na powierzchni krzemionki, tworząc trójwymiarową strukturę sieciową zmatowionej krzemionki i cząsteczki kauczuku silikonowego, skutecznie ograniczając w ten sposób kauczuk silikonowy. Odkształcenie łańcucha molekularnego prowadzi do wzmocnienia. Zmiana wytrzymałości na rozdzieranie wulkanizatu jest podobna do zmiany wytrzymałości na rozciąganie, która wzrasta wraz ze wzmocnieniem zmatowionej krzemionki. Wraz ze wzrostem ilości zmatowionej krzemionki wytrzymałość na rozdzieranie najpierw wzrasta, osiąga wartość szczytową, a następnie nieznacznie spada.
Wpływ koloidalnej krzemionki na przetwarzalność kauczuku silikonowego HTV
Wpływ zmatowionej krzemionki na przetwarzalność kauczuku silikonowego HTV jest ogólnie wyrażany jako stopień struktury (△ krepy), który jest równy różnicy między wartością plastyczności (P28) mieszanki przechowywanej w temperaturze pokojowej przez 28 dni a wartość plastyczności (P0) mierzona bezpośrednio po zmieszaniu. Wartość plastyczności związku jest związana z ilością zmatowionej krzemionki, właściwościami powierzchni i strukturą. Przyczyną strukturalną jest to, że grupy hydroksylowe na powierzchni zmatowionej krzemionki i atomy tlenu w kauczuku silikonowym tworzą wiązania wodorowe, a powierzchnia krzemionki adsorbuje łańcuch molekularny kauczuku silikonowego, co prowadzi do zmniejszenia płynności związku wydłużenie czasu i twardnienie masy, co wpływa na wydajność obróbki. Dlatego konieczne jest dodanie środka regulującego strukturę lub wybranie zmatowionej krzemionki po obróbce powierzchni w procesie użytkowania. Dodanie środka kontrolującego strukturę i obróbka powierzchni zmatowionej krzemionki jest wynikiem reakcji maszyny do kontroli struktury lub środka do obróbki powierzchni z hydroksylem krzemu na powierzchni krzemionki, aby zmniejszyć liczbę hydroksylowych powierzchni, zmniejszyć liczbę wodoru wiąże się z kauczukiem silikonowym i sprawia, że mieszanka jest bardziej stabilna Czas mieszania ulega skróceniu, a plastyczność wzrasta, co może zmniejszyć efekt strukturalny i poprawić przetwarzalność i stabilność podczas przechowywania.
Zastosowanie zmatowionej krzemionki w gumie silikonowej RTV
Kauczuk silikonowy wulkanizowany w temperaturze pokojowej (RTV) można podzielić na jednoskładnikowy (RTV-1) i dwuskładnikowy (RTV-2) pod względem morfologii produktu, a pod względem mechanizmu wulkanizacji można podzielić na typ kondensacyjny i typ dodatku. Obecnie krzemionka pirogeniczna jest najpowszechniej stosowanym i skutecznym wypełniaczem wzmacniającym do kauczuku silikonowego RTV. Ponieważ kauczuk silikonowy RTV jest ogólnie stosowany jako materiał do zalewania, doszczelniania, powlekania i innych materiałów uszczelniających, w celu utrzymania lepkości i płynności przed wulkanizacją, ilość zmatowionej krzemionki jest na ogół znacznie mniejsza niż w przypadku wulkanizowanej w wysokiej temperaturze gumy silikonowej i jest często stosowany razem z innymi wypełniaczami wzmacniającymi i półwzmacniającymi w celu ułatwienia prac budowlanych.
Wpływ zawartości koloidalnej krzemionki na wytrzymałość na rozciąganie i twardość gumy silikonowej RTV
Krzemionka jest bardzo skutecznym wypełniaczem wzmacniającym do kauczuku silikonowego RTV, który może znacznie poprawić jego wytrzymałość. Z jednej strony wynika to z efektu małych rozmiarów i dużej powierzchni właściwej cząstek zmatowionej krzemionki; z drugiej strony jest tak, ponieważ na powierzchni cząstek zmatowionej krzemionki krzemowej znajduje się wiele grup hydroksylowych krzemu, które mogą tworzyć strukturę sieciową poprzez wiązania wodorowe i siłę van der Waalsa. Jednocześnie cząsteczki krzemionki silnie oddziałują z cząsteczkami polisiloksanu, co poprawia adhezję międzyfazową. Im mniejszy rozmiar cząstek krzemionki, tym większa powierzchnia właściwa, większa powierzchnia styku między cząstkami a mieszanką, a im więcej punktów spojenia, tym lepsze właściwości wzmacniające kauczuku silikonowego RTV i wyższa wytrzymałość na rozciąganie, wytrzymałość na rozdarcie, odporność na ścieranie i twardość wulkanizatu. Jednocześnie jednak dyspersja staje się bardzo trudna, zmniejsza się elastyczność i pogarsza się przetwarzalność. W związku z tym kauczuk silikonowy RTV ma generalnie stosunkowo niskie pole powierzchni właściwej (poniżej 200m2 / g). Jako wypełniacz zastosowano krzemionkę pirogeniczną [16]. Guma silikonowa bez wzmocnienia jest krucha po wulkanizacji. Twardość kauczuku silikonowego wzrasta wraz ze wzrostem ilości krzemionki.
Wpływ zawartości krzemionki na właściwości reologiczne kauczuku silikonowego RTV
Krzemionkaagregat ma trójwymiarową strukturę gałęzi, która może tworzyć sieć interakcji w układzie dyspersyjnym. Wykorzystując tę właściwość, krzemionka w dziedzinie szczeliwa, jako zagęszczacz i środek tiksotropowy, może zwiększyć lepkość, zapewnić swobodny przepływ masy i zapobiegać zbrylaniu, osiadaniu i zapadaniu się. Mechanizm zagęszczania i tiksotropii dwutlenku krzemu jest realizowany głównie przez wzajemne oddziaływanie na powierzchni wiązań wodorowych grup hydroksylowych krzemu. Gdy jest zdyspergowany w polisiloksanie, wiązania wodorowe są generowane między różnymi cząstkami przez krzemowe grupy hydroksylowe na powierzchni, tworząc sieć dwutlenku krzemu, która ogranicza płynność układu, zwiększa lepkość i odgrywa rolę zagęszczającą. Pod wpływem siły ścinającej wzrasta tlenek tlenu Zniszczenie silikonowanej sieci prowadzi do zmniejszenia lepkości układu i efektu tiksotropowego, co jest korzystne dla konstrukcji. Po zaniku siły ścinającej następuje ponowne utworzenie wiązania wodorowego, odbudowa sieci krzemionkowej i stopniowy wzrost lepkości układu mieszanki kauczuku silikonowego RTV, co skutecznie zapobiega zjawisku osiadania mieszanki podczas wulkanizacji [17]. Właściwości systemu zapobiegające osiadaniu są ściśle związane z wartością plastyczności i szybkością redukcji sieci materiału po ścinaniu. W praktyce, im wyższa wartość plastyczności, tym lepsza odporność na zacieki mieszanki. Idealny związek powinien charakteryzować się wysoką wydajnością, wysokim współczynnikiem rozcieńczenia ścinającego i szybkim tempem redukcji.
Wpływ dyspersji krzemionki na właściwości kauczuku silikonowego RTV
Kiedy krzemionka jest dodawana do kauczuku silikonowego RTV, należy zwrócić uwagę na dyspersję krzemionki w polimerze. Po zatrzymaniu procesu dyspersji zmatowiona krzemionka o najlepszych warunkach dyspersji utworzy w układzie kompletną sieć o wysokiej lepkości i doskonałych właściwościach tiksotropowych. Gdy związek jest poddawany działaniu siły ścinającej, lepkość znacznie się zmniejszy, wykazując pewną płynność. Po usunięciu siły ścinającej lepkość szybko powróci; jeśli dyspersja jest niewystarczająca lub nadmierna, utworzy się tylko część zmatowionej krzemionki. W systemie przezroczystym im wyższa przepuszczalność, tym lepsze rozproszenie sadzy. W tych samych warunkach dyspersji produkty o dużej powierzchni właściwej mają zwykle lepszą przezroczystość.
Podsumowując, krzemionka jest niezbędnym materiałem wzmacniającym kauczuk silikonowy. Ze względu na swoje unikalne właściwości jest szeroko stosowany w innych dziedzinach, takich jak powłoki, tusze, medycyna, kosmetyki i chemiczno-mechaniczne polerowanie (CMP) i ma przed sobą świetlaną przyszłość.