Szilícium-dioxid alkalmazása szilikon kaucsukban
A szilícium-dioxid az egyik legfontosabb csúcstechnológiájú ultrafinom szervetlen anyag. Kis szemcsemérete miatt nagy fajlagos felülettel, erős felszíni adszorpcióval, nagy felületi energiával, nagy kémiai tisztaságú, jó diszperziós teljesítménnyel, hőállósággal, elektromos ellenállás és egyéb speciális tulajdonságok. Kiváló stabilitásával, megerősítésével, megvastagodásával és tixotropiájával számos tudományterületen és területen egyedülálló tulajdonságokkal rendelkezik, és pótolhatatlan szerepet játszik.
A ... hasznaszilícium-dioxidszilikon anyagokra és más területekre osztható, amelyekben a szilikon anyagok mennyisége a füstölt szilícium-dioxid teljes mennyiségének közel 60% -át teszi ki. A szilikon gumi a szilikon anyagokban a leggyakrabban használt anyag, és hozzáadható mennyisége meghaladhatja az 50% -ot. A füstölt szilícium-dioxid elsősorban a HVT szilikonkaucsukban játszik megerősítő szerepet. Mivel a szilikonkaucsuk láncolata nagyon rugalmas és a láncok közötti kölcsönhatás gyenge, a szilikongumi szilárdsága erősítés nélkül nagyon alacsony (legfeljebb 0,4 MPa), és nincs felhasználási értéke. Csak megerősítés után alkalmazható. A füstölt szilícium-dioxiddal megerősített szilikon gumi szilárdsága azonban 40-szeresére növelhető.
A porlasztott szilícium-dioxid hatása a HTV szilikonkaucsuk mechanikai tulajdonságaira
A füstölt szilícium-dioxid HTV szilikon kaucsuk erősítő hatását szemcsemérete, összehasonlító területe és szerkezete befolyásolja. Általában minél kisebb a részecskeméret, annál nagyobb a fajlagos felület és szerkezet, annál jobb a megerősítő hatás, és annál nagyobb a vulkanizátum szilárdsága és keménysége. Ezenkívül a porlasztott szilícium-dioxid mennyisége és diszperziója a mátrixban szintén nagy hatással van a vulkanizátum tulajdonságaira. Az 1. ábra a füstölt szilícium-dioxid mennyiségének a vulkanizátum szakítószilárdságára gyakorolt hatását mutatja. Az ábrán látható, hogy a füstölt szilícium-dioxid mennyiségének növekedésével a vulkanizátum szilárdsága növekszik, általában a csúcsot 35-50 phr-on éri el. A szilikonkaucsukhoz számos erősítő mechanizmus és modell található. Az elfogadottabb magyarázat az, hogy a porlasztott szilícium-dioxid felületén található szabad hidroxilcsoportok fizikai vagy kémiai kombinációt képeznek szilikonkaucsuk molekulákkal, és szilíciumkaucsuk molekulák adszorpciós réteget képeznek a szilícium-dioxid felületén, így a füstölt szilícium-dioxid háromdimenziós hálózati struktúráját alkotják. és szilikon kaucsuk molekulák, így hatékonyan korlátozzák a szilikon gumit A molekulalánc deformációja megerősítéshez vezet. A vulkanizátum szakítószilárdságának változása hasonló a szakítószilárdsághoz, amely a füstölt szilícium-dioxid megerősítésével növekszik. A füstölt szilícium-dioxid mennyiségének növekedésével a szakítószilárdság először növekszik, eléri a csúcsot, majd kissé csökken.
A porlasztott szilícium-dioxid hatása a HTV szilikonkaucsuk feldolgozhatóságára
A porlasztott szilícium-dioxidnak a HTV szilikonkaucsuk feldolgozhatóságára gyakorolt hatását általában a szerkezet mértékében (△ krepp) fejezik ki, amely megegyezik a szobahőmérsékleten 28 napig tárolt vegyület plaszticitási értéke (P28) és a a keverés után azonnal mért plaszticitási érték (P0). A vegyület plaszticitási értéke függ a füstölt szilícium-dioxid mennyiségétől, felületi tulajdonságaitól és szerkezetétől. A szerkezeti ok az, hogy a porlasztott szilícium-dioxid felületén található hidroxilcsoportok és a szilikonkaucsukban lévő oxigénatomok hidrogénkötéseket képeznek, és a szilícium-dioxid felület felszívja a szilikonkaucsuk molekuláris láncát, ami a vegyület folyékonyságának csökkenéséhez vezet. az idő meghosszabbítása és a vegyület megkeményedése, ami befolyásolja a feldolgozási teljesítményt. Ezért szükséges a felületkezelés után a szerkezetkezelő szer hozzáadása, vagy az elszívott szilícium-dioxid kiválasztása a felhasználás során. Szerkezetszabályozó szer hozzáadása és a porlasztott szilícium-dioxid felületkezelése mind a szerkezetszabályozó gép vagy a felületkezelő szer szilícium-hidroxil-reakcióval történik a szilícium-dioxid felületén, a felületi hidroxil számának csökkentése érdekében a hidrogén számának csökkentése. szilikongumival kialakított kötések, és stabilabbá teszik a keveréket. A keverési idő lerövidül és a plaszticitás nő, ami csökkentheti a szerkezeti hatást, és javíthatja a feldolgozhatóságot és a tárolási stabilitást.
Füstölt szilícium-dioxid alkalmazása RTV szilikonkaucsukban
A szobahőmérsékletű vulkanizált (RTV) szilikonkaucsuk a termék morfológiáját tekintve egykomponensűre (RTV-1) és kétkomponensűre (RTV-2) osztható, és a vulkanizációs mechanizmus szempontjából kondenzációs és addíciós típusra osztható. Jelenleg a füstölt szilícium-dioxid a legszélesebb körben használt és leghatékonyabb erősítő töltőanyag az RTV szilikonkaucsukhoz. Mivel az RTV szilikon kaucsukot általában öntő-, tömítő-, bevonó- és egyéb tömítőanyagként használják, a vulkanizálás előtti viszkozitás és folyékonyság fenntartása érdekében a füstölt szilícium-dioxid mennyisége általában jóval kisebb, mint a magas hőmérsékletű vulkanizált szilikonkaucsuké, és ez gyakran használják más megerősítő és félig megerősítő töltőanyagokkal az építési műveletek megkönnyítése érdekében.
A porlasztott szilícium-dioxid-tartalom hatása az RTV szilikon gumi szakítószilárdságára és keménységére
A szilícium-dioxid nagyon hatékony erősítő töltőanyag az RTV szilikonkaucsukhoz, amely jelentősen javíthatja szilárdságát. Egyrészt a füstölt szilícium-dioxid részecskék kis méretének és nagy fajlagos felületének köszönhető; másrészt azért, mert a füstölt szilícium-dioxid részecskék felületén sok szilícium-hidroxil-csoport található, amelyek hidrogénkötéssel és van der Waals-erővel képesek hálózati struktúrát alkotni. Ugyanakkor a szilícium-dioxid részecskék erős kölcsönhatásban vannak a polisziloxán molekulákkal is, ami javítja az interfész tapadását. Minél kisebb a szilícium-dioxid részecskemérete, annál nagyobb a fajlagos felület, annál nagyobb az érintkezési felület a részecskék és a vegyület között, és minél több a kötési pont, annál jobb az RTV szilikonkaucsuk erősítési teljesítménye, és annál nagyobb a szakítószilárdság, a vulkanizátum szakítószilárdsága, kopásállósága és keménysége. Ugyanakkor a diszperzió nagyon nehézzé válik, a rugalmasság csökken és a feldolgozhatóság romlik. Ezért az RTV szilikonkaucsuknak viszonylag alacsony fajlagos felülete van (kevesebb, mint 200 m2 / g). Er Füstölt szilícium-dioxidot használtak töltőanyagként [16]. A szilikongumi megerősítés nélkül törékeny a vulkanizálás után. A szilikongumi keménysége a szilícium-dioxid mennyiségének növekedésével nő.
A szilícium-dioxid-tartalom hatása az RTV szilikonkaucsuk reológiai tulajdonságaira
Szilícium-dioxidaz aggregátumnak háromdimenziós elágazási szerkezete van, amely interakciós hálózatot képezhet a diszperziós rendszerben. Ennek a jellemzőnek a felhasználásával a szilícium-dioxid a tömítőanyag területén, mint sűrítő és tixotróp szer növelheti a viszkozitást, biztosíthatja a vegyület szabad áramlását, és megakadályozhatja a megrepedést, megereszkedést és összeomlást. A szilícium-dioxid sűrűsödési és tixotróp mechanizmusa főleg a szilícium-hidroxil-csoportok hidrogénkötéseinek kölcsönhatásával valósul meg a felszínen. Polisziloxánban diszpergálva hidrogénkötések keletkeznek a különböző részecskék között a felszínen lévő szilícium-hidroxil-csoportokon keresztül, és szilícium-dioxid-hálózatot képeznek, ami korlátozza a rendszer folyékonyságát, növeli a viszkozitást és sűrítő szerepet játszik. Nyíróerő hatására a dioxigén növekszik. A szilikonizált hálózat megsemmisülése a rendszer viszkozitásának és a tixotropikus hatás csökkenéséhez vezet, ami előnyös a konstrukció szempontjából. Amint a nyíróerő eltűnik, a hidrogénkötés újra létrejön, a szilícium-dioxid-hálózat helyreáll, és az RTV szilikon gumi-vegyület rendszer viszkozitása fokozatosan emelkedik, ami hatékonyan megakadályozza a vegyület megereszkedését a vulkanizálás során [17]. A rendszer anti-megereszkedési tulajdonsága szorosan összefügg az anyag nyírást követő hozamértékével és a hálózat redukciós sebességével. A gyakorlati alkalmazásban minél magasabb a hozamérték, annál jobb a vegyület anti-megereszkedési teljesítménye. Az ideális vegyületnek magas hozamértékkel, nagy nyíróhígítási indexgel és gyors redukciós sebességgel kell rendelkeznie.
A szilícium-dioxid-diszperzió hatása az RTV szilikonkaucsuk tulajdonságaira
Amikor szilícium-dioxidot adnak az RTV szilikon kaucsukhoz, ügyelni kell a szilícium-dioxid polimerben való diszperziójára. Miután a diszperziós folyamat leáll, a legjobb diszperziós állapotú füstölt szilícium-dioxid egy teljes hálózatot képez a rendszerben, amelynek nagy a viszkozitása és a kiváló tixotrópia jellemzői. Ha a vegyületet nyíróerőnek érjük, a viszkozitás nagymértékben csökken, ami bizonyos folyékonyságot mutat. A nyíróerő eltávolítása után a viszkozitás gyorsan helyreáll; ha a diszperzió nem elegendő vagy túlzott, akkor a füstölt szilícium-dioxidnak csak egy része képződik. A fázis fehér korom hálózata alacsonyabb viszkozitást és rossz tixotropiát eredményez. Az átlátszó rendszerben minél nagyobb az áteresztőképesség, annál jobban eloszlik a korom. Ugyanezen diszperziós körülmények között a nagy fajlagos felületű termékek általában nagyobb átlátszósággal rendelkeznek.
Összefoglalva, a szilícium-dioxid nélkülözhetetlen erősítőanyag a szilikonkaucsukhoz. Egyedi tulajdonságai miatt széles körben használják más területeken, például bevonatok, festék, orvostudomány, kozmetikumok és kémiai mechanikai polírozás (CMP) területén, és fényes jövővel rendelkezik.