Застосування діоксиду кремнію в силіконовій гумі
Кремній - це один з найважливіших високотехнологічних надтонких неорганічних матеріалів, завдяки своєму невеликому розміру частинок він має велику питому поверхню, сильну поверхневу адсорбцію, велику поверхневу енергію, високу хімічну чистоту, хороші дисперсійні характеристики, термостійкість, електричний стійкість та інші особливі властивості. Завдяки своїй чудовій стійкості, підсиленню, потовщенню та тиксотропії, він має унікальні характеристики у багатьох дисциплінах та галузях і відіграє незамінну роль.
Використаннядіоксид кремніюможна розділити на силіконові матеріали та інші галузі, в яких кількість силіконових матеріалів становить майже 60% від загальної кількості димного діоксиду кремнію. Силіконовий каучук є найбільш використовуваним матеріалом у силіконових матеріалах, і кількість його додавання може досягати більше 50%. Димний діоксид кремнію головним чином відіграє посилюючу роль у силіконовому каучуку HVT. Оскільки молекулярний ланцюг силіконового каучуку є дуже гнучким, а взаємодія між ланцюгами слабка, міцність силіконового каучуку без підсилення дуже низька (не більше 0,4 МПа) і не має корисної вартості. Його можна застосовувати лише після армування. Однак міцність силіконового каучуку, посиленого димним діоксидом кремнію, може бути збільшена в 40 разів.
Вплив димного діоксиду кремнію на механічні властивості силіконового каучуку HTV
На підсилюючий ефект димного діоксиду кремнію на силіконовому каучуку HTV впливають його розмір частинок, порівняльна площа та структура. Як правило, чим менший розмір частинок, тим вища питома поверхня та структура, тим кращий ефект зміцнення та вища міцність та твердість вулканізату. Крім того, кількість випареного діоксиду кремнію та його дисперсія в матриці також мають великий вплив на властивості вулканізату. На малюнку 1 показано вплив кількості димного діоксиду кремнію на міцність вулканізату на розрив. З малюнка видно, що із збільшенням кількості димного діоксиду кремнію міцність вулканізату зростає, як правило, досягаючи піку при 35-50 phr. Існує також безліч посилювальних механізмів та моделей димового кремнезему для силіконової гуми. Більш прийнятним поясненням є те, що вільні гідроксильні групи на поверхні димного кремнезему утворюють фізичну або хімічну комбінацію з молекулами силіконового каучуку, утворюючи адсорбційний шар молекул силіконового каучуку на поверхні кремнезему, утворюючи тривимірну мережеву структуру димного діоксиду кремнію і молекули силіконового каучуку, таким чином ефективно обмежуючи силіконовий каучук. Деформація молекулярного ланцюга призводить до посилення. Зміна міцності вулканізату на розрив подібна до сили міцності на розрив, яка зростає із зміцненням димного діоксиду кремнію. Зі збільшенням кількості димного діоксиду кремнію міцність на розрив спочатку збільшується, досягає піку, а потім трохи зменшується.
Вплив димного діоксиду кремнію на технологічність силіконового каучуку HTV
Вплив димного діоксиду кремнію на технологічність силіконового каучуку HTV зазвичай виражається як ступінь структури (△ креп), що дорівнює різниці між величиною пластичності (P28) сполуки, що зберігається при кімнатній температурі протягом 28 днів, і значення пластичності (P0), виміряне відразу після змішування. Значення пластичності сполуки пов'язане з кількістю димного діоксиду кремнію, властивостями поверхні та структурою. Структурна причина полягає в тому, що гідроксильні групи на поверхні димного діоксиду кремнію та атоми кисню в силіконовому каучуку утворюють водневі зв'язки, а поверхня кремнезему адсорбує молекулярний ланцюг силіконового каучуку, що призводить до зменшення плинності сполуки з продовження часу та затвердіння сполуки, що впливає на продуктивність обробки. Отже, необхідно додати агент, що контролює структуру, або вибрати димний діоксид кремнію після обробки поверхні в процесі використання. Додавання агента для контролю структури та обробка поверхні випареного діоксиду кремнію відбувається за допомогою реакції машини для управління структурою або агента для обробки поверхні з гідроксилом кремнію на поверхні кремнезему, щоб зменшити кількість поверхневих гідроксилів, зменшити кількість водню зв’язки, утворені силіконовим каучуком, роблять суміш більш стабільною. Час змішування скорочується, а пластичність збільшується, що може зменшити структурний ефект та покращити технологічність та стабільність зберігання.
Застосування димованого діоксиду кремнію в силіконовому каучуку RTV
Вулканізований силіконовий каучук кімнатної температури (RTV) можна розділити на однокомпонентний (RTV-1) та двокомпонентний (RTV-2) з точки зору морфології продукту, а також можна розділити на тип конденсації та тип додавання з точки зору механізму вулканізації. В даний час димний діоксид кремнію є найбільш широко використовуваним та ефективним армуючим наповнювачем для силіконового каучуку RTV. Оскільки силіконовий каучук RTV зазвичай використовується для заливки, шпаклювання, нанесення покриттів та інших ущільнювальних матеріалів, щоб зберегти в'язкість і текучість перед вулканізацією, кількість димного діоксиду кремнію, як правило, набагато менше, ніж високотемпературного вулканізованого силіконового каучуку, і це часто використовується разом з іншими армуючими та напівзміцнювальними наповнювачами для полегшення будівельних робіт.
Вплив вмісту димного діоксиду кремнію на міцність на розрив і твердість силіконового каучуку RTV
Кремній - це дуже ефективний армуючий наповнювач для силіконового каучуку RTV, який може значно покращити його міцність. З одного боку, це обумовлено ефектом малих розмірів та великою питомою поверхнею частинок димного діоксиду кремнію; з іншого боку, це тому, що на поверхні частинок димного діоксиду кремнію є багато гідроксильних груп кремнію, які можуть утворювати мережеву структуру за допомогою водневого зв’язку та вандерваальсової сили. У той же час частинки кремнезему також мають сильну взаємодію з молекулами полісилоксану, що покращує адгезію на межі розділу. Чим менший розмір частинок кремнезему, тим більша питома поверхня, тим більша контактна поверхня між частинками та сполукою, і чим більше точок з’єднання, тим кращі показники армування силіконового каучуку RTV та вища міцність на розрив, міцність на розрив, зносостійкість і твердість вулканізату. Однак у той же час диспергування стає дуже важким, еластичність знижується, а технологічність погіршується. Тому силіконовий каучук RTV, як правило, має відносно низьку питому поверхню (менше 200 м2 / г).） В якості наповнювача використовували димовий діоксид кремнію [16]. Силіконовий каучук без армування крихкий після вулканізації. Твердість силіконового каучуку зростає із збільшенням кількості діоксиду кремнію.
Вплив вмісту діоксиду кремнію на реологічні властивості силіконового каучуку RTV
Діоксид кремніюагрегат має тривимірну структуру розгалуження, яка може утворювати мережу взаємодії в дисперсійній системі. Використовуючи цю характеристику, діоксид кремнію в області герметика, як загусник і тиксотропний засіб, може збільшити в’язкість, забезпечити вільний потік сполуки та запобігти злежуванню, провисанню та руйнуванню. Механізм згущення та тиксотропії діоксиду кремнію в основному реалізується взаємодією водневих зв’язків гідроксильних груп кремнію на поверхні. Коли він диспергований у полісилоксані, водневі зв’язки утворюються між різними частинками через гідроксильні групи кремнію на поверхні, утворюючи сітку діоксиду кремнію, яка обмежує текучість системи, збільшує в’язкість і відіграє роль згущення. Коли на нього діє сила зсуву, діоксиген збільшується. Руйнування силіконізованої мережі призводить до зменшення в’язкості системи та тиксотропного ефекту, що сприятливо для конструкції. Як тільки зсувна сила зникає, водневий зв’язок утворюється, кремнеземна мережа відновлюється, а в’язкість RTV силіконової каучукової суміші поступово підвищується, що ефективно запобігає появі провисання сполуки під час вулканізації [17]. Властивість системи проти провисання тісно пов’язана зі значенням врожаю та швидкістю зменшення сітки матеріалу після зсуву. При практичному застосуванні, чим вище значення врожаю, тим кращі ефекти проти провисання сполуки. Ідеальна сполука повинна мати високе значення виходу, високий показник розрідження зсуву та швидкий коефіцієнт відновлення.
Вплив дисперсії діоксиду кремнію на властивості силіконового каучуку RTV
При додаванні кремнезему в силіконовий каучук RTV слід звертати увагу на дисперсію кремнезему в полімері. Після зупинки процесу диспергування димний діоксид кремнію з найкращими умовами диспергування утворює цілісну мережу в системі, що має високу в'язкість та відмінні характеристики тиксотропії. Коли на з'єднання діє сила зсуву, в'язкість сильно зменшиться, проявляючи певну плинність. Після зняття сили зсуву в’язкість швидко відновиться; якщо дисперсія недостатня або надмірна, лише частина димного діоксиду кремнію утворюватиме фазу білої технічної вуглецевої мережі, що призведе до нижчої в'язкості та поганої тиксотропії. У прозорій системі, чим вище коефіцієнт пропускання, тим краще дисперсія сажі. За однакових умов диспергування вироби з великою питомою поверхнею зазвичай мають кращу прозорість.
На закінчення слід сказати, що діоксид кремнію є необхідним зміцнюючим матеріалом для силіконової гуми. Завдяки своїм унікальним властивостям він широко використовується в інших галузях, таких як покриття, чорнило, медицина, косметика та хімічне механічне полірування (CMP), і має світле майбутнє.