Не, това няма да е скучно, честно - особено ако обичате еластични гумени неща. Ако продължите да четете, ще разберете почти всичко, което някога сте искали да знаете за еднокомпонентните силиконови уплътнители.
1) Какви са те
2) Как да ги направим
3) Къде да ги използвате
Въведение
Какво представлява еднокомпонентният силиконов уплътнител?
Има много видове химически втвърдяващи се уплътнители - най-известните са силикон, полиуретан и полисулфид. Името идва от гръбнака на участващите молекули.
Силиконовият гръбнак е:
Si – O – Si - O – Si – O – Si
Модифицираният силикон е нова технология (поне в САЩ) и всъщност означава органичен гръбнак, втвърден със силанова химия. Пример е полипропиленов оксид с алкоксисилан.
Всички тези химикали могат да бъдат от една или две части, което очевидно е свързано с броя на частите, от които се нуждаете, за да накарате нещото да се излекува. Следователно една част просто означава отваряне на тръбата, патрона или кофата и вашият материал ще се втвърди. Обикновено тези системи от една част реагират с влагата във въздуха, за да се превърнат в гума.
И така, еднокомпонентният силикон е система, която е стабилна в тръбата, докато при излагане на въздух не се втвърди, за да се получи силиконова гума.
Предимства
Еднокомпонентните силикони имат много уникални предимства.
-Когато са сложени правилно, те са много стабилни и надеждни с отлична адхезия и физически свойства. Срок на годност (времето, през което можете да го оставите в тубичката, преди да го използвате) от най-малко една година е нормално, като някои формулировки издържат много години. Силиконите също имат безспорно най-доброто дълготрайно представяне. Техните физически свойства почти не се променят с течение на времето без ефект от UV излагане и в допълнение, те показват отлична температурна стабилност, надвишаваща тази на други уплътнители с поне 50 ℃.
-Една част силикони се втвърдява относително бързо, като обикновено се образува кожа в рамките на 5 до 10 минути, освобождава се от лепкавост в рамките на един час и се втвърдява до еластична гума с дълбочина около 1/10 инча за по-малко от ден. Повърхността има приятно гумено усещане.
-Тъй като те могат да бъдат направени полупрозрачни, което само по себе си е важна характеристика (полупрозрачният е най-използваният цвят), сравнително лесно е да ги пигментирате във всеки цвят.
Ограничения
Силиконите имат две основни ограничения.
1) Те не могат да бъдат боядисани с боя на водна основа - може да е трудно и с боя на основа на разтворител.
2) След втвърдяване, уплътнителят може да освободи част от своя силиконов пластификатор, който, когато се използва в разширителна фуга на сграда, може да създаде неприятни петна по ръба на фугата.
Разбира се, поради самото естество на това, че е една част, е невъзможно да се постигне бързо дълбоко втвърдяване, защото системата трябва да реагира с въздуха, следователно да се втвърдява отгоре надолу. Ако станем малко по-конкретни, силиконите не могат да се използват като единствено уплътнение в изолационни стъклени прозорци, защото. Въпреки че са отлични в задържането на насипна течна вода, водната пара преминава сравнително лесно през втвърдената силиконова гума, причинявайки запотяване на IG елементите.
Пазарни зони и приложения
Еднокомпонентните силикони се използват почти навсякъде и навсякъде, включително, за ужас на някои собственици на сгради, където двете ограничения, споменати по-горе, създават проблеми.
Пазарите на строителството и „Направи си сам“ представляват основния обем, следван от автомобилостроенето, промишлеността, електрониката и космонавтиката. Както при всички уплътнители, основната функция на еднокомпонентните силикони е да залепват и запълват празнините между два сходни или различни субстрата, за да предотвратят проникването на вода или течения. Понякога формулировката трудно ще бъде променена, освен за да стане по-течна, върху която след това се превръща в покритие. Най-добрият начин да направите разлика между покритие, лепило и уплътнител е лесен. Уплътнителят запечатва между две повърхности, докато покритието покрива и защитава само едната, докато лепилото поддържа две повърхности заедно. Уплътнителят прилича най-много на лепило, когато се използва в структурно остъкляване или изолирано остъкляване, но все още функционира за запечатване на двата субстрата в допълнение към поддържането им заедно.
Основна химия
Силиконовият уплътнител в невтвърдено състояние обикновено изглежда като гъста паста или крем. При излагане на въздух, реактивните крайни групи на силиконовия полимер се хидролизират (реагират с вода) и след това се свързват една с друга, освобождавайки вода и образувайки дълги полимерни вериги, които продължават да реагират една с друга, докато накрая пастата се превърне във впечатляваща гума. Реактивната група в края на силиконовия полимер идва от най-важната част от формулата (с изключение на самия полимер), а именно омрежващия агент. Това е омрежващият агент, който придава на уплътнителя неговите характерни свойства или директно, като мирис и скорост на втвърдяване, или косвено, като цвят, адхезия и т.н., поради другите суровини, които могат да се използват със специфични системи за омрежване, като пълнители и промотори на адхезията . Изборът на правилния омрежващ агент е ключов за определяне на крайните свойства на уплътнителя.
Видове втвърдяване
Има няколко различни системи за втвърдяване.
1) Ацетокси (мирис на кисел оцет)
2) Оксим
3) Алкокси
4) Бензамид
5) Амин
6) Аминокси
Оксимите, алкоксиите и бензамидите (по-широко използвани в Европа) са така наречените неутрални или некиселинни системи. Амините и аминокси системите имат миризма на амоняк и обикновено се използват повече в автомобилни и промишлени зони или специфични външни строителни приложения.
Суровини
Формулировките включват няколко различни компонента, някои от които са незадължителни, в зависимост от предвидената крайна употреба.
Единствените абсолютно необходими суровини са реактивен полимер и омрежител. Почти винаги обаче се добавят пълнители, промотори на адхезия, нереактивен (пластифициращ) полимер и катализатори. Освен това могат да се използват много други добавки като оцветяващи пасти, фунгициди, забавители на горенето и топлинни стабилизатори.
Основни формулировки
Типична оксимна конструкция или състав на уплътнител „Направи си сам“ ще изглеждат така:
| % | ||
| Полидиметилсилоксан, OH прекратен 50 000 cps | 65.9 | Полимер |
| Полидиметилсилоксан, триметилтерминиран, 1000 cps | 20 | Пластификатор |
| Метилтриоксиминозилан | 5 | Омрежващ агент |
| Аминопропилтриетоксисилан | 1 | Промотор на адхезията |
| 150 sq.m/g повърхностна площ пирогенен силициев диоксид | 8 | Пълнител |
| Дибутилкалаен дилаурат | 0,1 | Катализатор |
| Общо | 100 |
Физически свойства
Типичните физични свойства включват:
| Удължение (%) | 550 |
| Якост на опън (MPa) | 1.9 |
| Модул при 100 удължение (MPa) | 0,4 |
| Твърдост по Шор А | 22 |
| Кожа във времето (мин.) | 10 |
| Време без залепване (мин) | 60 |
| Време за надраскване (мин) | 120 |
| Втвърдяване (mm за 24 часа) | 2 |
Съставите, използващи други омрежващи агенти, ще изглеждат подобни, може би различаващи се в нивото на омрежващия агент, вида на адхезионния промотор и втвърдяващите катализатори. Техните физически свойства ще варират леко, освен ако не са включени удължители на веригата. Някои системи не могат да бъдат направени лесно, освен ако не се използва голямо количество тебеширен пълнител. Тези видове състави очевидно не могат да бъдат произведени в прозрачен или полупрозрачен тип.
Разработване на уплътнители
Има 3 етапа за разработване на нов уплътнител.
1) Концепция, производство и тестване в лабораторията - много малки обеми
Тук лабораторният химик има нови идеи и обикновено започва с ръчна партида от около 100 грама уплътнител, само за да види как се втвърдява и какъв вид каучук се произвежда. Сега има налична нова машина „The Hauschild Speed Mix“ от FlackTek Inc. Тази специализирана машина е идеална за смесване на тези малки партиди от 100 g за секунди, докато изтласква въздух. Това е важно, тъй като сега позволява на разработчика действително да тества физическите свойства на тези малки партиди. Пирен силициев диоксид или други пълнители, като утаени тебешири, могат да се смесят със силикона за около 8 секунди. Обезвъздушаването отнема около 20-25 секунди. Машината работи чрез механизъм с двойна асиметрична центрофуга, който основно използва самите частици като собствени рамена за смесване. Максималният размер на сместа е 100 грама и се предлагат няколко различни вида чаши, включително за еднократна употреба, което означава абсолютно никакво почистване.
Ключът в процеса на формулиране е не само видовете съставки, но и редът на добавяне и времената на смесване. Естествено изключването или отстраняването на въздух е важно, за да може продуктът да има срок на годност, тъй като въздушните мехурчета съдържат влага, която след това ще доведе до втвърдяване на уплътнителя отвътре.
След като химикът получи вида уплътнител, който се изисква за неговото конкретно приложение, той се мащабира до 1 квартов планетарен миксер, който може да произведе около 3-4 малки туби от 110 ml (3oz). Това е достатъчен материал за първоначално изпитване на срока на годност и тест за адхезия плюс всякакви други специални изисквания.
След това той може да отиде до машина с обем 1 или 2 галона, за да произведе 8-12 туби от 10 унции за по-задълбочено тестване и вземане на проби от клиенти. Уплътнителят се екструдира от съда през метален цилиндър в патрона, който пасва върху опаковъчния цилиндър. След тези тестове той е готов за мащабиране.
2) Увеличаване и фина настройка - средни обеми
В мащаба нагоре, лабораторната формула сега се произвежда на по-голяма машина, обикновено в диапазона от 100-200 кг или около барабан. Тази стъпка има две основни цели
а) за да видите дали има някакви значителни промени между размера от 4 lb и този по-голям размер, които могат да бъдат резултат от скоростите на смесване и дисперсия, скоростите на реакцията и различни количества прозрачност в сместа, и
б) да произведе достатъчно материал за извадка от бъдещи клиенти и да получи реална обратна връзка на работното място.
Тази машина от 50 галона също е много полезна за индустриални продукти, когато са необходими малки обеми или специални цветове и трябва да се произвежда само около един барабан от всеки тип наведнъж.
Има няколко вида смесителни машини. Двата най-често използвани са планетарни миксери (както е показано по-горе) и високоскоростни диспергатори. Планетарният е добър за смеси с по-висок вискозитет, докато диспергаторът се представя по-добре, особено в течливи системи с по-нисък вискозитет. При типичните строителни уплътнители може да се използва всяка машина, стига да се обърне внимание на времето за смесване и потенциалното генериране на топлина на високоскоростен диспергатор.
3) Пълномащабни производствени количества
Окончателното производство, което може да бъде партидно или непрекъснато, се надяваме просто да възпроизвежда крайната формула от стъпката на мащабиране. Обикновено сравнително малко количество (2 или 3 партиди или 1-2 часа непрекъснато) материал се произвежда първо в производственото оборудване и се проверява, преди да започне нормалното производство.
Тестване - какво и как да тестваме.
Какво
Физични свойства - удължение, якост на опън и модул
Адхезия към подходяща основа
Срок на годност - както ускорен, така и при стайна температура
Степени на втвърдяване - Кожа във времето, време без лепкавост, време на надраскване и втвърдяване, температура на цветовете Стабилност или стабилност в различни течности като масло
Освен това се проверяват или наблюдават други ключови свойства: консистенция, слаба миризма, корозивност и общ вид.
как
Изтегля се лист уплътнител и се оставя да се втвърди за една седмица. След това се изрязва специална камбана и се поставя в тестер за измерване на физически свойства като удължение, модул и якост на опън. Те се използват и за измерване на силите на адхезия/кохезия върху специално подготвени проби. Прости тестове за адхезия с да-не се извършват чрез издърпване на перли от втвърден материал върху въпросните субстрати.
Уредът Shore-A измерва твърдостта на гумата. Това устройство изглежда като тежест и измервателен уред с точка, притискаща втвърдената проба. Колкото повече точката прониква в гумата, толкова по-мека е гумата и по-ниска е стойността. Типичният строителен уплътнител ще бъде в диапазона 15-35.
Времето за промяна на кожата, времето за освобождаване от залепване и други специални измервания на кожата се извършват или с пръст, или с пластмасови листове с тежести. Измерва се времето, преди пластмасата да може да бъде издърпана чисто.
За срок на годност тубите с уплътнител се стареят или при стайна температура (което естествено отнема 1 година, за да се докаже срок на годност от 1 година) или при повишени температури, обикновено 50 ℃ за 1,3,5,7 седмици и т.н. След стареенето процес (тръбата се оставя да се охлади в ускорения случай), материалът се екструдира от тръбата и се изтегля в лист, където се оставя да се втвърди. Физическите свойства на каучука, образуван в тези листове, се тестват както преди. След това тези свойства се сравняват с тези на прясно смесените материали, за да се определи подходящият срок на годност.
Специфично подробно обяснение на повечето необходими тестове може да се намери в наръчника на ASTM.
Някои последни съвети
Еднокомпонентните силикони са най-висококачествените налични уплътнители. Те имат ограничения и ако се изискват специфични изисквания, те могат да бъдат специално разработени.
От ключово значение е да се гарантира, че всички суровини са възможно най-сухи, формулата е стабилна и че въздухът е отстранен в производствения процес.
Разработването и тестването е основно един и същ процес за всеки уплътнител за една част, независимо от типа – просто се уверете, че сте проверили всяко възможно свойство, преди да започнете да произвеждате количества и че имате ясно разбиране за нуждите на приложението.
В зависимост от изискванията за приложение може да се избере правилната химия на втвърдяването. Например, ако е избран силикон и миризмата, корозията и адхезията не се считат за важни, но е необходима ниска цена, тогава ацетокси е правилният начин. Въпреки това, ако става въпрос за метални части, които могат да бъдат корозирали, или се изисква специална адхезия към пластмаса в уникален лъскав цвят, тогава имате нужда от оксим.
[1] Дейл Флакет. Силициеви съединения: силани и силикони [M]. Gelest Inc: 433-439
* Снимка от Силиконов уплътнител OLIVIA
Време на публикуване: 31 март 2024 г
