Silikónová guma sa vzťahuje na gumu, ktorej hlavný reťazec sa skladá zo striedajúcich sa atómov kremíka a kyslíka a dve organické skupiny sú zvyčajne spojené s atómom kremíka. Obyčajná silikónová guma sa skladá hlavne zo silikónových reťazových jednotiek obsahujúcich metylové skupiny a malé množstvo vinylových skupín. Zavedenie fenylu môže zlepšiť vysokú a nízku teplotnú odolnosť silikónovej gumy a zavedenie trifluórovaných a cyano skupín môže zlepšiť teplotu a odolnosť silikónového kaučuku voči olejom. Silikónová guma má dobrú odolnosť voči nízkej teplote a vo všeobecnosti môže stále pracovať pri -55 °C. Po zavedení fenylu môže dosiahnuť -73 °C. Tepelná odolnosť silikónovej gumy je tiež veľmi vynikajúca. Môže pracovať dlhú dobu pri teplote 180 °C a vydrží niekoľko týždňov alebo dlhšie, aj keď je o niečo vyššia ako 200 °C. Dokáže okamžite odolať vysokým teplotám nad 300 °C. Silikónová guma má dobrú priepustnosť vzduchu a rýchlosť prenosu kyslíka je najvyššia spomedzi syntetických polymérov. Okrem toho má silikónová guma vynikajúce vlastnosti, že je fyziologicky inertná a nespôsobuje koaguláciu, takže je široko používaná v lekárskej oblasti.
Silikónová guma je rozdelená na typ tepelnej vulkanizácie (vysokoteplotný silikagél HTV) a typ vulkanizácie izbovej teploty (RTV). Medzi nimi je typ vulkanizácie teploty v miestnosti rozdelený na typ polykondenzačnej reakcie a typ dodatočnej reakcie. Vysokoteplotná silikónová guma sa používa hlavne na výrobu rôznych silikónových gumových výrobkov, zatiaľ čo silikónová guma izbovej teploty sa používa hlavne ako lepidlo, potting materiál alebo plesne. Typ tepelnej vulkanizácie má najväčšie množstvo a typ tepelnej vulkanizácie je rozdelený na metyl-silikónovú gumu (MQ), metylviny silikónovú gumu (VMQ, najväčšie množstvo a značku výrobku) a metyl vinyl fenyl kremíkovú gumu PVMQ (nízka teplotná odolnosť, radiačná odolnosť). ) a ďalšie zahŕňajú silikónovú gumu, fluorosilikónu gumu atď.
História vývoja:
Najvyššia silikónová guma je syntetizovaná Spojenými štátmi pomocou chloridu železitého ako katalyzátora. V roku 1945 vyšli silikónové gumové výrobky. V roku 1948 bola úspešne vyvinutá silikónová guma vystužená vysoko špecifickou povrchovou plochou taveného oxidu kremičitého, vďaka ktorému sa výkon silikónového kaučuku dostal do praktického štádia a položil základy modernej technológie výroby silikónového kaučuku. Spojené štáty sú krajinou, ktorá vyrába silikónový kaučuk zo syntézy dimetyldichlorosilanu. Rusko, Nemecko, Japonsko, Južná Kórea a Čína atď. Industrializačný výskum silikónového kaučuku v Číne sa začal v roku 1957 a mnohé výskumné ústavy a podniky postupne vyvinuli rôzne silikónové gumy. Do konca roka 2003 bola výrobná kapacita silikónového kaučuku v Číne 135 000 ton, z toho 100 000 ton vysokoteplotného kaučuku.
Výrobcovia silikónovej gumy majú vo všeobecnosti desiatky alebo dokonca stovky odrôd a značiek, z ktorých väčšina je klasifikovaná podľa vlastností výrobku a čísel použitia a tiež klasifikovaná podľa metód vulkanizácie a chemických štruktúr. Podľa teploty vulkanizácie môže byť silikónová guma rozdelená na vysokoteplotnú vulkanizovanú silikónovú gumu a izbovú teplotu vulkanizovanú silikónovú gumu. Z baliacej formy môže byť rozdelená na jednozložkovú a dvojzložkovú silikónovú gumu RTV. Podľa stupňa polymerizácie môže byť silikónová guma tiež rozdelená na miesenie silikónovej gumy a tekutej silikónovej gumy.
Vysokoteplotná vulkanizovaná silikónová guma
Vysokoteplotná vulkanizovaná silikónová guma znamená, že proces polysiloxánu do elastoméru je vulkanizovaný pri vysokej teplote (110-170 ° C). Používa hlavne polymetylmetylviny siloxán s vysokou molekulovou hmotnosťou ako surový kaučuk, zmiešaný s výstužným plnivom, vulkanizačným činidlom atď. A vulkanizovaný do elastoméru pri zahrievaní a tlaku. Výstuž silikónového kaučuku sú hlavne rôzne typy oxidu kremičitého, ktoré môžu zvýšiť pevnosť vulkanizátu desiatkykrát. Niekedy s cieľom znížiť náklady alebo zlepšiť výkon gumovej zlúčeniny a dať vulkanizovanému kaučuku rôzne špeciálne vlastnosti, pridávajú sa aj rôzne prísady. Sulfidačné činidlá sú rôzne organické peroxidy alebo katalyzátory dodatočnej reakcie. [1]
Surové gumové typy a príprava
Hlavnými typmi surového kaučuku sú metyl silikónová guma, metyl vinylová silikónová guma, metylfenyl vinylová silikónová guma a fluorosilikónová guma, ako je znázornené na obrázku. Okrem toho môže byť na hlavnom reťazci zavedená aj skupina fenylénu. Najväčším množstvom je metyl vinyl silikónová surová guma. Vďaka zavedeniu vinylových skupín, ktoré sú aktívnymi skupinami pre krížové prepojenie, sa výrazne zlepšuje prierezová účinnosť krížového prepojenia peroxidu surového silikónového kaučuku. Takmer všetky komerčné silikónové gumy obsahujú určité množstvo vinylu.
Silikónová guma sa vyrába hlavne alkalicko-katalyzovanou polymerizáciou a polymerizáciou katalyzovanou kyselinou v priemysle. Väčšie využitie KOH a dočasných katalyzátorov [(CH3)4NOH, (n-C4H9)4POH]. [1]
Spracovanie a tvárnenie
Metóda spracovania je znázornená na obrázku. Účelom primárnej vulkanizácie je vykonať krížovú reakciu polymérneho reťazca; účelom sekundárnej vulkanizácie je doplniť krížové prepojenie, odstrániť produkty rozkladu vulkanizačného činidla a iných prchavých zlúčenín na stabilizáciu vlastností vulkanizátu. Bežne používané zariadenia sú otvorený gumový mixér, miesenie a vákuový mixér. [1]
Hlavný výkon
(1) Vysoký teplotný výkon. Pozoruhodnou vlastnosťou silikónovej gumy je vysoká teplotná stabilita. Hoci pevnosť silikónovej gumy pri izbovej teplote je len polovičná ako pevnosť prírodného kaučuku alebo niektorých syntetických kaučukov, stále si môže zachovať určitý stupeň flexibility a regenerácie pri vysokých teplotách nad 200 °C. Elasticita a tvrdosť povrchu a žiadna významná zmena mechanických vlastností. (2) Nízka teplotná výkonnosť Teplota skleného prechodu silikónového kaučuku je vo všeobecnosti -70 ~ - 50 °C a špeciálny vzorec môže dosiahnuť -100 °C, čo naznačuje, že jeho nízka teplotná výkonnosť je vynikajúca. To má veľký význam pre letecký a letecký priemysel. (3) Väzba Si-O-Si v silikónovom kaučuku odolnom voči poveternostným vplyvom je veľmi stabilná voči kyslíku, ozónu a ultrafialovému žiareniu a má vynikajúcu odolnosť voči poveternostným vplyvom bez akýchkoľvek prísad. (4) Elektrické vlastnosti. Silikónová guma má vynikajúce izolačné vlastnosti, odolnosť proti korone a odolnosť voči oblúku sú tiež veľmi dobré. (5) Fyzikálne a mechanické vlastnosti. Fyzikálne a mechanické vlastnosti silikónového kaučuku pri izbovej teplote sú horšie ako vlastnosti gumy na všeobecné použitie, ale pri vysokej teplote 150 °C a nízkej teplote -50 °C sú jeho fyzikálne a mechanické vlastnosti lepšie ako guma na všeobecné účely. (6) Odolnosť voči olejom a chemickým činidlám. Obyčajná silikónová guma má miernu odolnosť voči oleju a rozpúšťadlu. (7) Priepustnosť plynu. Pri izbovej teplote je priepustnosť vzduchu silikónového kaučuku do vzduchu, dusíka, kyslíka, oxidu uhličitého a iných plynov 30-50 krát vyššia ako priepustnosť vzduchu z prírodného kaučuku do vzduchu, dusíka, kyslíka, oxidu uhličitého a iných plynov 30-50 krát vyššia ako priepustnosť prírodného kaučuku. (8) Fyziologická zotrvačnosť. Silikónová guma je netoxická, bez chuti, bez zápachu, nelepiaca na ľudské tkanivo, má antikoagulačný účinok a má veľmi malú reaktivitu na ľudské tkanivo. Vhodné najmä ako zdravotnícky materiál. [1]
4 RTV silikónová guma
Hlavným rozdielom medzi izbovou teplotou vulkanizovaná silikónová guma a vysokoteplotná vulkanizovaná silikónová guma spočíva v tom, že je založená na polysiloxáne s menšou molekulovou hmotnosťou. Silikónová guma RTV sa skladá zo základnej gumy, skríženého činidla, katalyzátora, plniva atď. Z baliaceho formulára ho možno rozdeliť na jednozložkové a dvojzložkové. [1]
základné lepidlo
Základný kaučuk je prednostne polydimetylsiloxán ukončený hydroxylovou skupinou a polymetylsiloxán obsahujúci alkoxy alebo iné aktívne skupiny sa môže vybrať na osobitné účely. α,ω-Dihydroxypolysiloxán je základné lepidlo z dvojzložkového a jednozložkového kondenzačného typu silikónového kaučuku, bežne známeho ako lepidlo 107 na trhu. [1]
Jednozložková silikónová guma RTV
Jednozložková silikónová guma RTV je jedným z hlavných produktov kondenzačného typu silikónovej gumy. Skladá sa zo základného lepidla, plniva, skríženého činidla, katalyzátora, plastifikátora, pigmentu atď. Základná guma je α,ω-dihydroxypolysiloxán. Plnivá pôsobia na posilnenie, kompatibilitu a dodávanie špeciálnych vlastností. Existuje mnoho typov spojovacích spojení a katalyzátorov a iných plnidiel v závislosti od dopytu na trhu a výkonu produktu. Typický recept je znázornený na obrázku. [1]
Dvojzložková silikónová guma RTV
Dvojzložková silikónová guma RTV má rovnaké zložky ako jednozložková okrem skríženého činidla. Dvojzložkový vulkanizovaný silikónový kaučuk s izbovou teplotou sa bežne používa ako spojovacie činidlo etyl ortosilikátu alebo polyetyl kremičitanu a ten má vysokú rýchlosť krížového spojenia. Vulkanizačná reakcia je znázornená na obrázku. [1]
Aplikácia RTV silikónového kaučuku
(1) Stavebný priemysel. Používa sa na lepenie sklenených a kovových záclonových stien, vkladanie strechy, tesnenie dverí a okien, lepenie a utesnenie rôznych bazénov a dlaždíc.
(2) Elektronický priemysel. Zapuzdrenie a zapuzdrenie materiálu pre elektrické a elektronické komponenty, odolné voči vlhkosti, nárazom a nárazom, teplotným šokom a chemikáliám.
(3) Pleseň. Vynikajúca simulácia a dobré uvoľňovacie vlastnosti silikónovej gumy ho robia široko používaným v priemysle mäkkých foriem.
(4) Automobily, lode a letectvo. Používa sa na automobilové tesnenia na tvarovanie in situ, okenných tesnení a elektrických a elektronických konektorov, aby sa zabránilo koróne atď.
5 Prídavkový typ tekutého silikónového kaučuku
Pridaný typ tekutého silikónového kaučuku je založený hlavne na polydimetylsiloxáne obsahujúcom konečnú vinylovú skupinu, polymetylsiloxán obsahujúci dimetylové spojenie a metyl vodíkové spojenie ako skrížené činidlo, pričom platinový komplex je zlúčenina vyrobená zo vzájomne prepojeného katalyzátora. Pod pôsobením katalyzátora prechádza gumová zlúčenina dodatočnou reakciou pri izbovej teplote alebo pri zahrievaní, aby získala silikónovú gumu so sieťovou konštrukciou. [1]
6 hlavných odrôd
Existuje mnoho spôsobov, ako klasifikovať silikónovú gumu, zvyčajne vytvrdzovaním
Prvá forma je rozdelená na pevnú silikónovú gumu a tekutú silikónovú gumu; podľa teploty vulkanizácie môže byť rozdelená na izbovú teplotu vulkanizovanú silikónovú gumu a vysokoteplotnú vulkanizovanú silikónovú gumu; podľa rôznych použitých monomérov môže byť rozdelená na metylvinový silikónový kaučuk, metylfenyl vinyl základný silikónový kaučuk, fluorosilikónu, nitrilovú silikónovú gumu atď.; podľa rôznych vlastností a použití môže byť rozdelená na všeobecný typ, ultra nízky teplotný odporový typ, ultra vysoký teplotný odporový typ, typ vysokej pevnosti, typ odolnosti voči oleju, lekársky typ atď. Nasleduje stručný úvod do bežne používaného silikónového kaučuku:
Dimetyl silikónová guma
Dimetyl silikónová guma sa označuje ako metyl silikónová guma:
Príprava lineárneho dimetyl polysiloxánu s vysokou molekulovou hmotnosťou vyžaduje suroviny vysokej čistoty. S cieľom zabezpečiť čistotu surovín je priemysel zvyčajne prvý, kto čistí dimetyl dimetylmetyl polysiloxán s obsahom vyšším ako 99,5%. Chlórozilát v médiu etanolovej vody,
Silikónová guma
Silikónová guma
Hydrolýza a kondenzácia sa vykonávajú pod katalýzou kyseliny a bifunkčný tetramer siloxánu, konkrétne octametylcyklotetrasiloxán, sa oddelí a potom sa tetracyklické telo vytvorí pôsobením katalyzátora na vytvorenie vysoko molekulárneho lineárneho dimetylpolysiloxánu. Siloxán.
Dimetyl silikónová guma je bezfarebný a priehľadný elastomér, ktorý je zvyčajne vulkanizovaný organickými peroxidmi s vysokou aktivitou. Vulkanizovaná guma môže
Pri použití v rozmedzí -60 ~ + 250 ° C je vulkanačná aktivita dimetyl silikónovej gumy nízka a trvalá deformácia kompresie vysokej teploty je veľká, takže nie je vhodná pre hrubé výrobky. Vzhľadom k tomu, metyl vinyl silikónová guma obsahujúca malé množstvo vinylu má lepšie vlastnosti, dimetyl silikónová guma bola postupne nahradená metyl vinyl silikónovým kaučukom. Iné typy silikónových kaučukov vyrábaných a používaných dnes, okrem toho, že obsahujú štrukturálne jednotky dimetylsiloxánu, obsahujú viac či menej aj iné bifunkčné štrukturálne jednotky siloxánu, ale ich metódy prípravy sa líšia od metód dimetylsiloxánu. Neexistuje žiadny podstatný rozdiel v spôsobe prípravy gumy. Metóda prípravy je vo všeobecnosti hydrolyzovať a kondenzovať požadovaný difunkčný kremíkový monomér za podmienok, ktoré vedú k tvorbe prstencového telesa, a potom pridať oktametralát v požadovanom pomere. cyklotetrasiloxánu a potom spolureagoval pôsobením katalyzátora.
Metyl vinyl silikónová guma
Metyl vinyl silikónová guma sa označuje ako vinyl silikónová guma.
Pretože tento druh gumy obsahuje malé množstvo vinylových bočných reťazcov, je ľahšie vulkanizovať ako metyl silikónová guma, takže má viac druhov peroxidov na vulkanizáciu a môže výrazne znížiť množstvo peroxidov. V porovnaní s dimetyl silikónovou gumou môže použitie silikónovej gumy obsahujúcej malé množstvo vinylu výrazne zlepšiť odolnosť voči kompresnej súprave. Nízka kompresná sada odráža jej lepšiu podporu ako tesnenie pri vysokých teplotách. Je to jedna z požiadaviek, ktoré musia mať O-krúžky a tesnenia. Metyl vinyl silikónová guma má dobrý technologický výkon a ľahko sa ovláda. Môže byť vyrobený do hrubých výrobkov a povrch polotovarov, ktoré sú extrudované a kalenderované, je hladký. Je to bežne používaná silikónová guma.
Metylfenyl vinyl vinylová silikónová guma
Metylfenyl vinylová silikónová guma sa označuje ako fenyl silikónová guma. Tento druh gumy sa získava zavedením difenylsiloxánového spojenia alebo metylfenylsiloxánu do molekulárneho reťazca vinyl silikónovej gumy.
Podľa obsahu fenylu (atóm fenylu: kremíka) v silikónovej gume sa môže rozdeliť na nízky obsah fenylu, stredného fenylu a vysoko fenyl kremíkovej gumy. Keď sa guma kryštalizuje alebo je blízko skleného prechodného bodu, alebo keď sa tieto dve podmienky prekrývajú, guma stuhne. Zavedenie vhodného množstva objemných skupín na zničenie pravidelnosti polymérneho reťazca môže znížiť teplotu kryštalizácie polyméru. Zároveň, pretože zavedenie objemných skupín mení intermolekulárnu silu polyméru, môže tiež zmeniť teplotu. Nízka silikónová guma (C6H5 / Si = 6 ~ 11%) má vynikajúcu odolnosť voči nízkej teplote z vyššie uvedených dôvodov a nemá nič spoločné s typom použitého fenyl monoméru. Teplota krehkosti vulkanizátu je -120 ° C, čo je najlepšia guma s nízkym teplotným výkonom. Nízka fenyl silikónová guma má výhody vinylovej silikónovej gumy a náklady nie sú veľmi vysoké, takže existuje trend nahradiť vinyl silikónovú gumu. Keď sa obsah fenylu výrazne zvýši, zvýši sa tuhosť molekulárneho reťazca, čo povedie k zníženiu odolnosti voči chladu a elasticity, ale odolnosť voči ablácii a radiačnej odolnosti sa zlepší a obsah fenylu dosiahne C6H5 / Si = 20 ~ 34 % je stredne fenyl silikónová guma má vlastnosti ablačnej odolnosti, vysoká silikónová guma fenylu (C6H5 / Si = 35 ~ 50%) má vynikajúcu radiačnú odolnosť.
Nitrilová silikónová guma
Fluorosilikónová guma je typ silikónovej gumy s fluoroalkylovou skupinou zavedenou do bočného reťazca. Bežne používané fluorosiligónové gumy sú fluorosilikónové gumy obsahujúce metylové, trifluórované a vinylové skupiny.
Fluórosilikón má dobrú tepelnú odolnosť a vynikajúcu odolnosť voči olejom a rozpúšťadlám, ako sú alifatické uhľovodíky, aromatické uhľovodíky, chlórované uhľovodíky, rôzne palivové oleje na báze ropy, mazacie oleje, hydraulické oleje a niektoré syntetické oleje pri izbovej teplote. Stabilita pri vysokej teplote je lepšia, čo je mimo dosahu čistej silikónovej gumy. Fluorosilikónová guma má dobrý výkon pri nízkej teplote, čo je skvelé zlepšenie pre čistý fluororubber. Teplotný rozsah fluorosilikonového kaučuku obsahujúceho trifluoropropylovú skupinu na udržanie elasticity je vo všeobecnosti -50 °C ~ +200 °C a jeho vysoká a nízka teplotná odolnosť je horšia ako odolnosť voči vinylovej silikónovej gume a toxický plyn sa vytvorí pri zahrievaní na teplotu nad 300 °C. Je to oveľa horšie ako vinylová silikónová guma z hľadiska elektrických izolačných vlastností. Pridanie vhodného množstva hydroxyfluorosilicónového oleja s nízkou viskozitou do zlúčeniny fluorosilikónu, tepelné ošetrenie zlúčeniny a potom pridanie malého množstva vinylovej silikónovej gumy môže výrazne zlepšiť výkon procesu, čo je prospešné pre riešenie problémov lepkavého valca a vážnej skladovacej štruktúry. , môže predĺžiť efektívnu životnosť gumovej zlúčeniny. Keď sa segment reťazca metylfenylsiloxán zavedie do vyššie uvedeného fluorosilikonového kaučuku, prispeje to k zlepšeniu odolnosti voči nízkej teplote a výkon spracovania je dobrý.
Nitrilová silikónová guma je typ silikónového kaučuku, v ktorom sa do bočného reťazca zavádza nitrilová alkylová skupina (zvyčajne β-nitrilový etyl alebo γ-nitrilový propyl). Zavedenie polárnych nitrilových skupín zlepšuje odolnosť oleja a odolné rozpúšťadlá silikónovej gumy, ale jeho tepelná odolnosť, elektrická izolácia a spracovateľnosť sú znížené.
Typ a obsah nitrilových alkylových skupín majú veľký vplyv na výkon nitrilovej silikónovej gumy. Napríklad silikónová guma obsahujúca 7,5% γ-nitrilovej propylovej skupiny má podobnú odolnosť proti chladu voči nízkej odolnosti fenyl silikónového kaučuku a nižšej odolnosti voči olejom. Základná silikónová guma je lepšia. Keď sa obsah γ-nitrilovej propylovej skupiny zvýši na 33 ~ 50% molár, odolnosť voči chladu sa výrazne zníži, zlepší sa odolnosť voči olejom a tepelná odolnosť je 200 °C. Ak sa namiesto γ-nitrilového propylu použije β-nitrilový etyl, môže sa ďalej zlepšiť tepelná odolnosť nitrilového silikónového kaučuku.
Fenylén a fenyléter silikónová guma
Fenylénová silikónová guma je typ silikónového kaučuku, v ktorom sa do hlavného reťazca polysiloxánu zavádza skupina fenylénu.
V dôsledku zavedenia skupín fenylénu sa výrazne zlepšuje radiačná odolnosť silikónovej gumy. Zároveň sa v dôsledku prítomnosti aromatických krúžkov zvyšuje tuhosť molekulárneho reťazca, znižuje sa flexibilita, zvyšuje sa teplota skleného prechodu, znižuje sa odolnosť voči chladu a znižuje sa pevnosť v ťahu. zvýšený. Fenylénová silikónová guma má vynikajúcu vysokú odolnosť voči teplotám, radiačnú odolnosť, vysokú teplotnú odolnosť až do 250 ~ 300 ° C a má dobré dielektrické vlastnosti, odolnosť voči vlhkosti, odolnosť voči plesniam a odolnosť voči vodárenským výparom. V surovom kaučukovom zložení fenylénového silikónového kaučuku je vhodný, keď je obsah fenylénu 60%, obsah fenylu je 30% a obsah metylu je 10% (obsah vinylu je 0,6%). Má dobrý celkový výkon.
Nevýhodou fenylénového silikónového kaučuku je, že výkon pri nízkej teplote nie je dobrý a krehká teplota je -25 °C, čo v niektorých aspektoch ovplyvňuje jeho aplikáciu. Teplota je -64 ~ 70 ° C.
Fenylén éter silikónová guma je polysiloxán s fenylénovými a fenylénovými skupinami zavedenými do hlavného reťazca molekuly.
Silikónová guma z oxidu fenylénu má dobré mechanické vlastnosti
