Что такое силиконовые эластомеры – полное руководство

Эластомеры — это широкая категория материалов, демонстрирующих упругие свойства. Таким образом, при воздействии нагрузки они могут деформироваться, но возвращаться в исходную форму после снятия нагрузки.

Силиконовые эластомеры имеют некоторые общие черты с резиной, но изготовлены на основе силикона.

Силиконовые эластомеры также можно комбинировать с другими полимерными материалами и добавками, такими как сшивающие агенты, армирующие агенты и катализаторы.

В этом руководстве мы рассмотрим все об этих типах силиконов — давайте сразу углубимся в:

Преимущества силиконовых эластомеров

Различные приложения в различных отраслях промышленности используют силиконовые эластомеры в той или иной форме. Вы можете отдать должное выдающимся характеристикам силиконового эластомера:

• Когда вы подвергаете силиконовые эластомеры воздействию высокой температуры, вы видите, что они ведут себя замечательно, сохраняя свой внешний вид. Поэтому они подходят для использования в местах, где высока степень воздействия тепла, например, в автомобильных двигателях, кухонной посуде и промышленных уплотнениях.
• Силиконовые эластомеры не подвержены воздействию химических веществ. Их химическая инертность позволяет использовать их там, где существует высокая степень воздействия агрессивных химикатов, например, в лабораториях и на химических заводах.
• Другим преимуществом использования силиконовых эластомеров являются их превосходные электроизоляционные свойства. Они могут эффективно изолировать электрические компоненты, обеспечивая защиту от поражения электрическим током, что идеально подходит для электротехнических применений.
• Силиконовые эластомеры имеют низкую остаточную деформацию при сжатии, легко восстанавливая свою первоначальную форму после сжатия. Это свойство имеет решающее значение в уплотнительных приложениях, где прокладки и уплотнительные кольца под длительным давлением могут в противном случае протечь.
• Эти материалы выдерживают многократное трение и с минимальным износом обеспечивают длительную работу. Это позволяет использовать их там, где износ является проблемой производительности.
• Силиконовые эластомеры противостоят проникновению воды через абсорбцию, что идеально подходит для сред с высоким содержанием влаги. Следовательно, силиконовые эластомеры сохраняют свою целостность и производительность в таких ситуациях, что позволяет использовать их в подводных приложениях.
• Атмосферостойкость, демонстрируемая силиконовыми эластомерами, такова, что они могут сохранять свои свойства после длительного воздействия стихий. Потрясающие характеристики силиконового эластомера при воздействии солнечного света или влаги позволяют применять его на открытом воздухе.
• Силиконовые эластомеры биосовместимы, поскольку их взаимодействие с живыми тканями происходит с минимальным риском побочных реакций. Поэтому они находят применение в медицине и здравоохранении, например, в имплантатах, медицинских трубках и протезах.
• В то время как длительное воздействие озона может привести к деградации и растрескиванию обычных резиновых материалов, силиконовые эластомеры демонстрируют устойчивость к повреждению озоном. Даже при длительном воздействии в условиях внешней среды, где регистрируются высокие уровни озона, силиконовые эластомеры сохраняют свою структурную целостность и производительность.
• Силиконовые эластомеры обладают впечатляющим набором механических свойств, включая жесткость и прочность. Их способность выдерживать механическое напряжение и деформацию позволяет применять их там, где есть повторяющиеся изгибы, растяжения и удары.

Синтез силиконовых эластомеров

В зависимости от желаемых конечных качеств силиконовых эластомеров технология переработки может принимать различные формы. При синтезе силикона используются силиконовые мономеры, содержащие атомы кремния связаны с метиловыми или фениловыми органическими группами. Реактивные группы в силиконовых мономерах вызывают процессы гидролиза и конденсации.

Во время гидролиза кремний, связанный с кислородом, реагирует с водой, образуя силанольные группы с катализатором на основе кислоты или основания. Далее следует реакция конденсации, в которой эти вещества образуют полимерные цепи с водой в качестве побочного продукта, что называется полимеризацией.

Когда достигается желаемая молекулярная масса, реакция гасится путем добавления терминирующих агентов или охлаждения. Другие добавки могут быть добавлены в дополнительных процессах, таких как очистка и окрашивание, чтобы получить силиконовые эластомеры с различными характеристиками.

Типы силиконовых эластомеров

Процесс, используемый при синтезе силиконового эластомера, идеально соответствующий температуре и прямой цепочке молекулы, определит тип. Каждый тип силиконового эластомера предназначен для определенных применений.

Термоотверждаемая резина (HCR)

В неотвержденном состоянии термоотвержденная резина находится в твердой форме. Следовательно, подвергая ее термоотверждению, она преобразуется в желаемое состояние. неотвержденная форма, требующая термоотверждения для достижения конечных свойств. В процессе отверждения материал приводится в стабильное состояние путем нагревания до повышенных температур в течение определенного периода времени.

Жидкая силиконовая резина (LSR)

Это двухкомпонентный, отвержденный платиной эластомер с низкой молекулярной массой, обычно в жидкой форме до отверждения при повышенных температурах. LSR обычно представляет собой базовый полимер, платиновый катализатор и сшивающий агент, находящий применение в электронике, медицинских приборах и автомобильных компонентах.

Жидкий силиконовый каучук обеспечивает отличную прочность на разрыв, оптическую прозрачность, биосовместимость и стабильность в широком диапазоне температур. Благодаря своему жидкому состоянию LSR позволяет производить продукцию в больших объемах и сокращать отходы материала.

Вулканизация при комнатной температуре (RTV)

Силиконовые эластомеры этой классификации отверждаются при комнатной температуре посредством реакции сшивания, катализируемой влагой. Обычно с мягкой или средней твердостью, эти эластомеры предлагают преимущество простой обработки благодаря низкотемпературному отверждению.

силикон RTV может быть изготовлен с различными уровнями гибкости, твердости и химической стойкости. Обычно этот эластомер используется в герметизации в аэрокосмической и электронной промышленности, литье и изготовлении форм.

Армирующие агенты и добавки, используемые для силиконовых эластомеров

Добавление добавок и армирующих агентов в силиконовый эластомер обеспечивает достижение определенных характеристик или стандартов производительности. Некоторые из параметров, которые можно изменять, включают вязкость, жизнеспособность, твердость, проводимость, проницаемость и цвет.

Наполнители

Наполнители могут быть армирующими или неармирующими, первые улучшают механические свойства, а вторые служат целям, выходящим за рамки механического улучшения. Пирогенный диоксид кремния — это армирующий наполнитель, который улучшает механические свойства силиконового эластомера (прочность на растяжение, сопротивление разрыву, сопротивление истиранию).

Он гидрофильный с высокопористой структурой и, следовательно, большой площадью поверхности, что способствует сильному взаимодействию полимеров, повышая жесткость. Кроме того, он регулирует вязкость, что позволяет использовать его в покрытиях, герметиках и клеях.

Кварц встречается в природе в виде диоксида кремния с кристаллической структурой, имеющей более крупные частицы, чем пирогенный кремний. Как неармирующий наполнитель, он предлагает и другие преимущества, помимо улучшения механических свойств, например, контроль плотности.

Сшивающие агенты

Вы можете сшивать силиконовые эластомеры с помощью пероксидных сшивающих агентов и платиновых катализаторов для повышения механической и термической стабильности, а также эластичности. Обычные используемые пероксидные сшивающие агенты включают дикумилпероксид и бензоилпероксид, выбор которых зависит от таких факторов, как температура и скорость отверждения.

Платиновые катализаторы представляют собой металлоорганические соединения с платиновыми штаммами наряду с лигандами типа фосфинов. Они облегчают реакцию гидросилилирования, которая сшивает полимерные цепи, образуя трехмерную сетчатую структуру, которая повышает эластичность и механическую прочность.

Огнезащитные составы

Антипирены помогают снизить воспламеняемость и улучшить огнестойкость силиконовых эластомеров. Они могут быть галогенированными, на основе фосфора, неорганическими или азота, а их эффективность зависит от таких факторов, как совместимость с другими добавками и химический состав.

Антипирены могут действовать по-разному, например, образовывать защитные слои угля, разбавлять горючие газы и прерывать реакции горения. Они также могут выделять негорючие газы для подавления распространения пламени или охлаждения поверхности материала.

Стабилизаторы

Добавление стабилизаторов к силиконовым эластомерам повышает устойчивость к деградации, вызванной окислением, теплом и УФ-излучением. Стабилизаторы повышают производительность и продлевают срок службы силиконовых эластомеров.

Термостабилизаторы, такие как фосфиты, помогают сохранить цветовую стабильность, механические свойства и общую производительность силиконовых эластомеров при воздействии высоких температур. УФ-стабилизаторы работают путем поглощения или рассеивания УФ-излучения и включают бензофеноны, светостабилизаторы на основе затрудненных аминов и бензотриазолы.

Стабилизаторы окисления защищают силиконовые эластомеры, ингибируя реакции окисления, вызванные воздействием кислорода, образующего свободные радикалы. Это помогает продлить срок службы эластомера, сохраняя его физические свойства. Некоторые распространенные стабилизаторы окисления включают тиоэфиры и затрудненные фенолы.

Пигменты и краски

Высокая прозрачность, обеспечиваемая силиконовыми эластомерами, позволяет добавлять пигменты для придания желаемого цвета или непрозрачности. При выборе пигментов для силиконовых эластомеров следует учитывать цветовую стабильность, термостойкость, химическую совместимость, непрозрачность и укрывистость.

Пигменты могут быть органическими, синтетическими или натуральными, с химическими структурами, которые поглощают определенные длины волн света, что приводит к окрашиванию. Они также могут быть неорганическими, что указывает на их минеральное происхождение с широким спектром, обеспечивающим отличную светостойкость и химическую стабильность, например, оксиды металлов.

Характеристики силиконовых эластомеров

Силиконовые эластомеры демонстрируют прочную связь и химическую структуру, образованную высокой энергией связи между молекулами кремния и кислорода. Результатом является их способность обладать различными жизнеспособными свойствами, идеальными для различных применений.

• Превосходные механические свойства: Силиконовые эластомеры способны выдерживать деформацию без необратимых повреждений благодаря своей упругости, высокой прочности на разрыв и эластичности.
• Низкая химическая реактивность: Эти материалы менее склонны реагировать при взаимодействии с другими химическими веществами, устойчивы к воздействию кислотных или основных элементов.
• Стойкость к окислению, озону и радиации: Силиконовые эластомеры противостоят деградации, вызванной длительным воздействием солнечного света, кислорода и озона при использовании на открытом воздухе. Это происходит благодаря их стабильной молекулярной структуре и сшитой сети.
• Гибкость при низких температурах: Низкая температура стеклования позволяет силиконовым эластомерам сохранять гибкость и эластичность при низких температурах от -100°C до -60°C.
• Изоляционные свойства: Силиконовые эластомеры демонстрируют высокую диэлектрическую прочность, низкие диэлектрические потери, а также устойчивость к трекингу и искрению, что способствует надежной изоляции.
• Изоляционные свойства: Силиконовые эластомеры демонстрируют высокую диэлектрическую прочность, низкие диэлектрические потери, а также устойчивость к трекингу и искрению, что способствует надежной изоляции.
• Оптическая прозрачность: Вы можете синтезировать силиконовые эластомеры, обеспечивающие прохождение света для специального использования в оптических линзах и инкапсуляции светодиодов.
• Широкий диапазон температур: Силиконовые эластомеры выдерживают экстремальные температуры от -50^оС до 250^оC. Они также демонстрируют впечатляющую стойкость к термическому окислению при длительном воздействии повышенных температур.
• Антипригарные и неадгезивные свойства: Низкая поверхностная энергия, которой обладают силиконовые эластомеры, придает им превосходные антипригарные свойства, что позволяет использовать их в изготовлении посуды и форм.
• Низкая токсичность: Силиконовые эластомеры не выделяют вредных химических веществ при контакте с живыми тканями, что делает их нетоксичными и биосовместимыми.

Применение силиконовых эластомеров

Силиконовые эластомеры находят применение в высокопроизводительных средах, где аналогичные полимерные материалы неэффективны. Их использование распространено в самых разных отраслях промышленности благодаря уникальному сочетанию свойств, способствующему повышению производительности и надежности.

Автомобильный

Уплотнения, прокладки, уплотнительные кольца и кабели зажигания, используемые в автомобильные приложения используют силиконовые эластомеры из-за их превосходной термостойкости, гибкости и долговечности. Они также применяются в таких компонентах двигателя, как впускные шланги, клапаны топливной системы и втулки.

Авиация и космонавтика

Их устойчивость к экстремальным температурам, топливу, смазкам и гидравлическим жидкостям обусловливает широкое применение силиконовых эластомеров для герметизации критических компонентов. Эти материалы также используются в системах тепловой защиты и изоляции электрических компонентов.

Потребительские товары

От кухонной утвари до средств по уходу и электроники, силиконовые эластомеры используются в потребительских товарах повсеместно. Их термостойкость и антипригарные свойства в оборудовании для приготовления пищи, биосовместимость в косметических продуктах и изоляция и гибкость в электронике.

Здравоохранение

Силиконовые эластомеры находят применение в катетерах, медицинских трубках, протезах и хирургических имплантатах, где есть прямой контакт с телом. Это происходит благодаря их мягкой текстуре, биосовместимости и гипоаллергенным свойствам, что позволяет использовать их в чувствительных медицинских приложениях.

Энергия

Использование силиконовых эластомеров в системах генерации, передачи и распределения электроэнергии обусловлено их изоляционными, диэлектрическими, термическими и деградационными качествами. Эти материалы находят применение в качестве герметиков и инкапсулянтов в возобновляемой энергетике и нефтяной промышленности.

Заключение

Если вы ищете производителя высококачественного силиконового эластомера из Китая, Weprofab предлагает широкий спектр опций в зависимости от требований вашего применения. От HCR, LSR до силиконовых эластомеров RTV, мы являемся надежным поставщиком в Китае.