El cautxú de silicona es refereix a la goma la cadena principal de la qual es compon d'àtoms alterns de silici i oxigen, i dos grups orgànics solen estar connectats a l'àtom de silici. El cautxú ordinari de silicona es compon principalment d'unitats de cadena de silicona que contenen grups metil i una petita quantitat de grups de vinil. La introducció de fenil pot millorar la resistència a alta i baixa temperatura del cautxú de silicona, i la introducció de grups trifluoropropil i cian pot millorar la temperatura i la resistència a l'oli del cautxú de silicona. El cautxú de silicona té una bona resistència a baixa temperatura i generalment encara pot funcionar a -55 ° C. Després de la introducció del fenil, pot arribar a -73 °C. La resistència a la calor del cautxú de silicona també és molt destacada. Pot funcionar durant molt de temps a 180 °C, i pot suportar unes poques setmanes o més, fins i tot si és lleugerament superior a 200 °C. Pot suportar altes temperatures superiors als 300 °C instantàniament. El cautxú de silicona té una bona permeabilitat a l'aire i la taxa de transmissió d'oxigen és la més alta entre els polímers sintètics. A més, el cautxú de silicona té propietats excepcionals de ser fisiològicament inert i no causar coagulació, per la qual cosa s'utilitza àmpliament en el camp mèdic.
El cautxú de silicona es divideix en tipus de vulcanització tèrmica (gel de sílice de vulcanització d'alta temperatura HTV) i tipus de vulcanització a temperatura ambient (RTV). Entre ells, el tipus de vulcanització a temperatura ambient es divideix en tipus de reacció de policondensació i tipus de reacció d'addició. El cautxú de silicona d'alta temperatura s'utilitza principalment per fabricar diversos productes de cautxú de silicona, mentre que el cautxú de silicona a temperatura ambient s'utilitza principalment com a adhesiu, material de test o motlle. El tipus de vulcanització tèrmica té la major quantitat, i el tipus de vulcanització tèrmica es divideix en cautxú de silicona de metil (MQ), cautxú de silicona de vinil de metil (VMQ, la major quantitat i marca de producte), i cautxú de silicona de fenil de metilil PVMQ (resistència a baixa temperatura, resistència a la radiació). ), i altres inclouen cautxú de silicona, cautxú fluorosilicona, etc.
Història del desenvolupament:
El cautxú de silicona més alt és sintetitzat pels Estats Units utilitzant clorur fèrric com a catalitzador. El 1945 van sortir productes de cautxú de silicona. El 1948, es va desenvolupar amb èxit cautxú de silicona reforçat amb sílice fumada d'alta superfície específica, que va fer que el rendiment de cautxú de silicona saltés a l'etapa pràctica i va establir les bases de la tecnologia moderna de producció de cautxú de silicona. Estats Units és el país que produeix cautxú de silicona a partir de la síntesi de dimetildiclororoilà. Rússia, Alemanya, Japó, Corea del Sud i xina, etc. La investigació d'industrialització del cautxú de silicona a la Xina va començar el 1957, i molts instituts i empreses d'investigació han desenvolupat successivament diverses gomes de silicona. A finals de 2003, la capacitat de producció de cautxú de silicona de la Xina era de 135.000 tones, de les quals 100.000 tones de cautxú d'alta temperatura.
Els fabricants de cautxú de silicona generalment tenen dotzenes o fins i tot centenars de varietats i marques, la majoria de les quals es classifiquen segons les característiques del producte i el nombre d'ús, i també es classifiquen segons els mètodes de vulcanització i les estructures químiques. Segons la temperatura de vulcanització, el cautxú de silicona es pot dividir en cautxú de silicona vulcanitzat d'alta temperatura i cautxú de silicona vulcanitzat a temperatura ambient. A partir de la forma d'embalatge, es pot dividir en cautxú de silicona RTV d'un sol component i dos components. Segons el grau de polimerització, el cautxú de silicona també es pot dividir en cautxú de silicona pastat i cautxú de silicona líquida
Cautxú de silicona vulcanitzat d'alta temperatura
Cautxú vulcanitzat de silicona d'alta temperatura significa que el procés de polisiloxà en un elastòmer es vulcanitza a alta temperatura (110-170 ° C). Utilitza principalment siloxà de vinil de polimetil d'alt pes molecular com a cautxú cru, barrejat amb farciment de reforç, agent vulcanitzant, etc., i vulcanitzat en elastòmer sota calefacció i pressió. El reforç de cautxú de silicona és principalment diversos tipus de sílice, que poden augmentar la força del vulcanizat desenes de vegades. De vegades per tal de reduir el cost o millorar el rendiment del compost de cautxú i donar al cautxú vulcanitzat diverses propietats especials, també s'afegeixen diversos additius. Els agents sulfurants són diversos peròxids orgànics o catalitzadors de reacció d'addició. [1]
Tipus i preparació de cautxú cru
Els principals tipus de cautxú cru són cautxú de silicona de metil, cautxú de silicona de vinil metil, cautxú de silicona de vinil de fenil de metil i cautxú fluorosilicona, com es mostra a la figura. A més, també es pot introduir un grup fenilè a la cadena principal. La major quantitat és cautxú cru de silicona de vinil metil. A causa de la introducció de grups de vinil, que són grups actius per a la connexió creuada, es millora considerablement l'eficiència d'enllaç creuat de peròxid de cautxú de silicona crua. Gairebé totes les gomes comercials de silicona contenen una certa quantitat de vinil.
El cautxú de silicona es produeix principalment per polimerització catalitzada per àlcali i polimerització catalitzada per àcid en la indústria. Més ús de KOH i catalitzadors temporals [(CH3)4NOH, (n-C4H9)4POH]. [1]
Tramitació i formació
El mètode de processament es mostra a la figura. El propòsit de la vulcanització primària és dur a terme la reacció d'enllaç creuat de la cadena polimèrica; el propòsit de la vulcanització secundària és complementar l'enllaç creuat, expulsar els productes de descomposició de l'agent vulcanitzant i altres compostos volàtils per estabilitzar les propietats del vulcanitzat. Els equips d'ús comú són mesclador de cautxú obert, pastador i mesclador al buit. [1]
Actuació principal
(1) Rendiment d'alta temperatura. La característica notable del cautxú de silicona és l'estabilitat d'alta temperatura. Tot i que la força del cautxú de silicona a temperatura ambient és només la meitat de la del cautxú natural o algunes gomes sintètiques, encara pot mantenir un cert grau de flexibilitat i recuperació a altes temperatures superiors a 200 °C. Elasticitat i duresa superficial, i cap canvi significatiu en les propietats mecàniques. (2) Baix rendiment a temperatura La temperatura de transició del vidre del cautxú de silicona és generalment -70 ~ -50 ° C, i la fórmula especial pot arribar a -100 ° C, el que indica que el seu rendiment de baixa temperatura és excel·lent. Això és de gran importància per a les indústries de l'aviació i aeroespacial. (3) L'enllaç Si-O-Si en cautxú de silicona resistent a la intempèrie és molt estable per als raigs oxigen, ozó i ultraviolats, i té una excel·lent resistència a la intempèrie sense cap additiu. (4) Propietats elèctriques. El cautxú de silicona té excel·lents propietats aïllants, la resistència a la corona i la resistència a l'arc també són molt bons. 5) Propietats físiques i mecàniques. Les propietats físiques i mecàniques del cautxú de silicona a temperatura ambient són pitjors que les del cautxú d'ús general, però a una temperatura alta de 150 °C i una baixa temperatura de -50 °C, les seves propietats físiques i mecàniques són millors que el cautxú d'ús general. Resistència al petroli i als reactius químics. El cautxú ordinari de silicona té una resistència moderada a l'oli i al dissolvent. (7) Permeabilitat al gas. A temperatura ambient, la permeabilitat de l'aire del cautxú de silicona a l'aire, nitrogen, oxigen, diòxid de carboni i altres gasos és 30-50 vegades superior a la del cautxú natural. Inèrcia fisiològica. El cautxú de silicona és no tòxic, insípid, inodor, no adhesiu al teixit humà, té efecte anticoagulant i té molt poca reactivitat al teixit humà. Especialment indicat com a material mèdic. [1]
4 cautxú de silicona RTV
La principal diferència entre el cautxú vulcanitzat de silicona a temperatura ambient i el cautxú de silicona vulcanitzat d'alta temperatura és que es basa en polisiloxà amb un pes molecular menor. La goma de silicona RTV es compon de cautxú base, agent d'enllaç creuat, catalitzador, farciment, etc. A partir del formulari d'embalatge, es pot dividir en un component i dos components. [1]
cola base
El cautxú base és preferiblement polidimetilsiloxà acabat amb grup hidroxil, i es pot seleccionar polimetilsiloxà que conté alcoxi o altres grups actius per a propòsits especials. α,ω-Dihidroxipolysiloxà és la cola base de cautxú de silicona de dos components i un component tipus de condensació, comunament conegut com a cola 107 al mercat. [1]
Cautxú de silicona RTV d'un sol component
El cautxú de silicona RTV d'un sol component és un dels principals productes de cautxú de silicona tipus condensació. Es compon de cola base, farciment, agent d'enllaç creuat, catalitzador, plastificant, pigment, etc. La geniva base és α,ω-dihidroxipolysiloxà. Els farcits actuen per reforçar, compatibilitzar i impartir propietats especials. Hi ha molts tipus de crosslinkers i catalitzadors i altres farcits, depenent de la demanda del mercat i el rendiment del producte. Una recepta típica es mostra a la figura. [1]
Cautxú de silicona RTV de dos components
La goma de silicona RTV de dos components té els mateixos ingredients que l'únic component, excepte l'agent de reticent. El cautxú vulcanitzat de silicona vulcanitzat de dos components a temperatura ambient s'utilitza comunament com a agent d'enllaç creuat d'ortosilicat etílic o silicat de polietilè, i aquest últim té una alta velocitat de reticent. La reacció de vulcanització es mostra a la figura. [1]
Aplicació de cautxú de silicona RTV
1) El sector de la construcció. S'utilitza per a l'unió de parets de cortina de vidre i metall, incrustació de sostre, segellat de portes i finestres, unió i segellat de diverses piscines i rajoles.
2) La indústria electrònica. Material d'encapsulació i test per a components elèctrics i electrònics, resistent a la humitat, xoc i impacte, descàrregues de temperatura i productes químics.
(3) Motlle. L'excel·lent simulació i les bones propietats d'alliberament del cautxú de silicona el fan àmpliament utilitzat en la indústria del motlle tou.
Automòbils, vaixells i aviació. S'utilitza per a juntes de formació in situ d'automòbils, segells de finestres i connectors elèctrics i electrònics per prevenir la corona, etc.
5 Addició tipus cautxú de silicona líquida
El cautxú de silicona líquida de tipus afegit es basa principalment en polidimethylsiloxà que conté grup de vinil terminal, polimetilsiloxà que conté enllaç dimetil i enllaç d'hidrogen metil com a agent d'enllaç creuat, amb el complex platí és un compost fet d'un catalitzador d'enllaç creuat. Sota l'acció d'un catalitzador, el compost de cautxú experimenta una reacció d'addició a temperatura ambient o sota calefacció per obtenir una goma de silicona amb una estructura de xarxa. [1]
6 varietats principals
Hi ha moltes maneres de classificar el cautxú de silicona, normalment curant
La forma anterior es divideix en cautxú de silicona sòlida i cautxú de silicona líquida; segons la temperatura de vulcanització, es pot dividir en cautxú vulcanitzat de silicona a temperatura ambient i cautxú de silicona vulcanitzat d'alta temperatura; segons els diferents monòmers utilitzats, es pot dividir en cautxú de silicona de vinil metil, vinil de metil fenil cautxú de silicona base, fluorosilicona, cautxú de silicona de nitril, etc.; segons diferents propietats i usos, es pot dividir en tipus general, tipus de resistència a la temperatura ultra baixa, tipus de resistència a ultra alta temperatura, tipus d'alta resistència, tipus de resistència a l'oli, tipus mèdic, així successivament. A continuació es presenta una breu introducció a la goma de silicona d'ús comú:
Goma de silicona dimetil
El cautxú de silicona dimetil es coneix com a cautxú de silicona de metil:
La preparació de cautxú de polisiloxà lineal d'alt pes molecular requereix matèries primeres d'alta puresa. Per tal d'assegurar la puresa de les matèries primeres, la indústria sol ser la primera a purificar el dimetil dimetil polisiloxà amb un contingut superior al 99,5%. Clorosilà en medi d'etanol-aigua, en
Cautxú de silicona
Cautxú de silicona
La hidròlisi i la condensació es duen a terme sota la catàlisi de l'àcid, i el tetràmer de siloxà bifuncional, és a dir, l'octamethylcyclotetrasiloxà, se separa, i després el cos tetracíclic es forma sota l'acció d'un catalitzador per formar un dimetilpolysiloxà lineal alt molecular. Siloxà.
El cautxú de silicona dimetil és un elastòmer incolor i transparent, que sol estar vulcanitzat amb peròxids orgànics amb alta activitat. Llauna de cautxú vulcanitzada
Quan s'utilitza en el rang de -60 ~ + 250 ° C, l'activitat de vulcanització del cautxú de silicona dimetil és baixa, i la deformació permanent de la compressió d'alta temperatura és gran, de manera que no és adequada per a productes gruixuts. Atès que el cautxú de silicona de vinil metil que conté una petita quantitat de vinil té millors propietats, el cautxú de silicona dimetil s'ha substituït gradualment per cautxú de silicona de vinil metil. Altres tipus de gomes de silicona produïdes i utilitzades avui en dia, a més de contenir unitats estructurals de dimetilsiloxà, també contenen més o menys altres unitats estructurals bifuncionals de siloxà, però els seus mètodes de preparació són diferents dels del dimetilsiloxà. No hi ha cap diferència essencial en el mètode de preparació del cautxú. El mètode de preparació és generalment hidrolitzar i condensar un monòmer de silici difuncional desitjat sota les condicions propícies per a la formació del cos de l'anell, i després afegir octamatrilat en la proporció requerida. ciclotetrasiloxà base, i després co-reacciona sota l'acció d'un catalitzador.
Goma de silicona de vinil metil
La goma de silicona de vinil metil es coneix com a cautxú de silicona de vinil.
Com que aquest tipus de cautxú conté una petita quantitat de cadenes laterals de vinil, és més fàcil vulcanitzar que el cautxú de silicona de metil, de manera que té més tipus de peròxids per a la vulcanització i pot reduir considerablement la quantitat de peròxids. En comparació amb el cautxú de silicona dimetil, l'ús de cautxú de silicona que conté una petita quantitat de vinil pot millorar significativament la resistència al conjunt de compressió. El conjunt de compressió baixa reflecteix el seu millor suport com a segell a altes temperatures. És un dels requisits que han de tenir els anells O i les juntes. El cautxú de silicona de vinil metil té un bon rendiment tecnològic i és fàcil d'operar. Es pot convertir en productes gruixuts, i la superfície dels productes semielaborats que s'extrueixen i es calenderen és suau. És una goma de silicona d'ús comú.
Cautxú de silicona de vinil fenil de metil
El cautxú de silicona de vinil de fenil de metil es coneix com a cautxú de silicona fenil. Aquest tipus de cautxú s'obté introduint baula de difeniloxà o baula de metilfeniloxà en la cadena molecular del cautxú de silicona de vinil.
Segons el contingut fenil (fenil: àtom de silici) en cautxú de silicona, es pot dividir en fenil baix, fenil mitjà i cautxú de silicona fenil alt. Quan el cautxú cristal·litza o està a prop del punt de transició del vidre, o quan les dues condicions se superposen, la goma es torna rígida. La introducció d'una quantitat adequada de grups voluminosos per destruir la regularitat de la cadena polimèrica pot reduir la temperatura de cristal·lització del polímer. Al mateix temps, com que la introducció de grups voluminosos canvia la força intermolecular del polímer, també pot canviar la temperatura. El cautxú de silicona de fenil baix (C6H5 / Si = 6 ~ 11%) té una excel·lent resistència a la baixa temperatura a causa de les raons anteriors, i no té res a veure amb el tipus de monòmer de fenil utilitzat. La temperatura de fragilitat del vulcanizat és de -120 °C, que és la millor goma amb baix rendiment a temperatura. La goma de silicona de fenil baixa té els avantatges de la goma de silicona de vinil, i el cost no és molt alt, de manera que hi ha una tendència a substituir el cautxú de silicona de vinil. Quan el contingut de fenil s'incrementa considerablement, la rigidesa de la cadena molecular augmentarà, resultant en la reducció de la resistència al fred i l'elasticitat, però la resistència a l'ablació i la resistència a la radiació es milloraran, i el contingut fenil arribarà a C6H5 / Si = 20 ~ 34 % és cautxú de silicona fenil mitjà té les característiques de resistència a l'ablació, cautxú de silicona d'alta fenil (C6H5 / Si = 35 ~ 50%) té una excel·lent resistència a la radiació.
Cautxú de silicona de nitril
La goma fluorosilicona és un tipus de cautxú de silicona amb un grup fluoroalquil introduït a la cadena lateral. Les gomes fluorosilicona d'ús comú són gomes fluorosilicona que contenen grups de metil, trifluoropropil i vinil.
La fluorosilicona té una bona resistència a la calor i una excel·lent resistència a l'oli i dissolvent, com hidrocarburs alifàtics, hidrocarburs aromàtics, hidrocarburs clorats, diversos olis de combustible a base de petroli, olis lubricants, olis hidràulics i alguns olis sintètics a temperatura ambient. L'estabilitat a alta temperatura és millor, que està fora de l'abast del cautxú de silicona pura. El cautxú fluorosilicona té un bon rendiment a baixa temperatura, que és una gran millora per al fluororubber pur. El rang de temperatura de cautxú fluorosilicona que conté grup trifluoropropil per mantenir l'elasticitat és generalment de -50 °C ~ +200 °C, i la seva resistència a alta i baixa temperatura és pitjor que la del cautxú de silicona de vinil, i es generarà gas tòxic quan s'escalfa per sobre de 300 °C. És molt pitjor que el cautxú de silicona de vinil en termes de propietats aïllants elèctriques. Afegir una quantitat adequada d'oli de fluorosilicona hidroxi de baixa viscositat al compost de cautxú fluorosilicona, el tractament tèrmic del compost i, a continuació, afegir una petita quantitat de cautxú de silicona de vinil pot millorar significativament el rendiment del procés, que és beneficiós per resoldre els problemes del corró enganxós i l'estructura d'emmagatzematge greu. , pot allargar la vida útil efectiva del compost de cautxú. Quan el segment de la cadena de metilfeniloxà s'introdueix en el cautxú fluorosilicona esmentat anteriorment, contribuirà a la millora de la resistència a baixa temperatura i el rendiment del processament és bo.
La goma de silicona de nitril és un tipus de cautxú de silicona en el qual s'introdueix un grup alquil nitril (normalment β-nitril etílic o γ-nitril propiril) a la cadena lateral. La introducció de grups de nitril polar millora la resistència a l'oli i les propietats de dissolvent duradores del cautxú de silicona, però la seva resistència a la calor, aïllament elèctric i processabilitat es redueixen.
El tipus i el contingut dels grups d'alquil nitril tenen una gran influència en el rendiment de cautxú de silicona nitril. Per exemple, el cautxú de silicona que conté un 7,5% γ-grup de propiril de nitril té una resistència freda similar a la baixa goma de silicona fenil i una menor resistència a l'oli. La goma de silicona base és millor. Quan el contingut de γ grup propil-nitril augmenta a 33 ~ 50% molar, la resistència al fred es redueix significativament, la resistència a l'oli es millora i la resistència a la calor és de 200 ° C. Si s'utilitza β etil nitril en lloc de propil γ-nitril, la resistència a la calor del cautxú de silicona de nitril es pot millorar encara més.
Cautxú de silicona d'èter fenilè i fenilè
El cautxú de silicona de fenilè és un tipus de cautxú de silicona en el qual s'introdueix un grup fenilè a la cadena principal de polisiloxà.
A causa de la introducció de grups de fenilè, la resistència a la radiació del cautxú de silicona es millora considerablement. Al mateix temps, a causa de la presència d'anells aromàtics, s'augmenta la rigidesa de la cadena molecular, es redueix la flexibilitat, s'augmenta la temperatura de transició del vidre, es disminueix la resistència al fred i es redueix la resistència a la tracció. Augmentat. El cautxú de silicona de fenilè té una excel·lent resistència a la temperatura, resistència a la radiació, alta resistència a la temperatura fins a 250 ~ 300 ° C, i té bones propietats dielèctriques, resistència a la humitat, resistència al míldiu i resistència al vapor d'aigua. En la composició de cautxú cru de cautxú de silicona de fenilè, és adequat quan el contingut de fenil és del 60%, el contingut fenil és del 30%, i el contingut de metil és del 10% (el contingut de vinil és del 0,6%). Té un bon rendiment global.
El desavantatge del cautxú de silicona de fenilè és que el rendiment de baixa temperatura no és bo, i la temperatura trencadissa és de -25 °C, la qual cosa afecta la seva aplicació en alguns aspectes. La temperatura és de -64 ~70 °C.
El cautxú de silicona d'èter de fenilè és un polisiloxà amb grups de fenilè i fenilè introduïts a la cadena principal de la molècula.
El cautxú de silicona d'òxid de fenilè té bones propietats mecàniques
