0 просмотров

Что такое кремнийорганическая резина

Силиконовая резина

Эластомер, получаемый на основе соединений кремния и органики, называют силиконовой резиной. По внешнему виду она неотличима от традиционной резины, изготовленной на основе каучука.

Соединение кремния и органики обеспечили этому материалу уникальные свойства, что позволяет ему занимать особое место в номенклатуре эластомеров.

Производство силиконовой резины

Для производства силиконовой резины необходим набор технологического оборудования:

  • смесительные вальцы;
  • пласикатор;
  • экструдер;
  • каландра;
  • прессов;
  • отопительные каналы.

Такой набор оборудования довольно специфичен и как правило его можно скомпоновать только на предприятиях, занятых на производстве резиново-технической продукции.

Для производства силиконовой резины применяют смеси для изготовления синтетического каучука. В состав такой смеси входят такие вещества, как:

Инфузорная земля (горная мука)

Наполнители на базе кремниевой кислоты, инфузорной земли (горной муки), и другие материалы, которые ускоряют и упрощают производство готовой продукции.

В процессе горячей вулканизации силиконовой резины, надо следить за тем, чтобы все оборудование, задействованное в изготовлении готовой продукции, содержалось в идеальном состоянии. Дело в том, попадание даже мельчайших частиц посторонних веществ могут свести на нет всю полученную продукцию. Поэтому для организации производства силиконового каучука целесообразно формировать отдельный участок.

Правила хранения

Для ингредиентов, применяемых при производстве синтетического каучука, должны быть созданы определенные условия хранения. То есть, их запрещено содержать рядом с натуральными каучуками. Компоненты должны быть упакованы в закрытые емкости и защищены от воздействия солнечного света.

Правильное хранение готовой силиконовой смеси

После того как смеси готовы к вулканизации температура хранения не должна превышать 30 градусов Цельсия. В противном случае при дальнейшей обработке появляются некоторые проблемы. К производству можно допускать только те ингредиенты, срок хранения которых не превышает 12 месяцев, а смесей готовых к производству не должен превышать 4 месяцев.

Пластификация

При длительном хранении смеси, из которой будут изготавливать силиконовый каучук, некоторые ингредиенты теряют свои свойства и становятся хрупкими. Поэтому проводят их пластификацию. Это послужит гарантией того, полученные изделия обретут необходимые качественные параметры.

Для пластификации задействуют вальцы. Смесь несколько раз пропускают через это устройство. Если смесь после прохождения не обрела необходимой пластичности, то операцию необходимо повторить до того, пока смесь не превратится в сплошную ленту. При проведении этой операции необходимо чередовать скоростные режимы вращения вальцов.

Смешивание с наполнителями

По мере достижения необходимой пластичности можно приступать к подаче на валки наполнителей. Использование этих компонентов позволяет обеспечить повышение прочности материала и иногда позволяет снизить стоимость его изготовления. Для изготовления силиконовой резины чаще всего применяют следующие наполнители:

  1. Пиролитическая кремниевая кислота.
  2. Инфузорная земля (горная мука).
  3. Карбид кремния.
  4. Оксиды цинка, титана и пр.

Оксиды, применяемые при изготовлении, поднимают термическую стойкость готового материала до +300 градусов Цельсия.

Вулканизирующие средства

Для вулканизации силиконовой резины применяют органические перекиси. В целях безопасности, перекиси применяют в виде паст. В отличие от чистых химикатов, способных взрываться или самовозгораться, пасты абсолютно безопасны для использования.

Красящие пигменты

Смеси, приготовленные для производства каучука, хорошо подвергаются окрашиванию. Для этого применяют цветные пигменты, которые перемешиваются в определенной пропорции с перекисью.

Сферы применения

Химический состав и технология обработки силиконовой резины (силикона) обеспечило готовую продукцию такими свойствами, которые оказались, востребованы практически во всей промышленности.

Стойкость этого продукта к воздействию воды и озона, а также диэлектрические свойства позволяют его применять в качестве изолятора в изделиях электротехнической промышленности. Из этого сырья производят изоляционные оболочки, которой покрывают и силовые кабели, и слаботочные провода.

Силикон применяют для производства изолятора, который наматывают на электрический провод. Для повышения эффективности такого продукта силикон перемешивают со стеклонитями или полиэфирным волокном.

Силиконовый изолятор на электрический провод

Смазка, выполненная на основе силиконового каучука, используется в качестве герметизирующего элемента при установке нагревателей и охладителей. Ее активно применяют при создании гидравлической и тепловой изоляции светопрозрачных конструкций – окон, дверей, витражей.

Нельзя забывать и том, что при наличии определенных присадок, изделия из силиконовой резины могут выступать в роли проводника электрического тока. Такое сырье применяют для изготовления кабельной продукции, устанавливаемой в современные транспортные средства и других электронных приборов, применяемых, например, в усилителях звука.

Не обошлось без изделий из силикона в оборудовании, термические режимы эксплуатации которого колеблются в пределах 250 – 400 градусов Цельсия. К такому оборудованию относят высоконагруженные силовые электрические машины, монтируемые на подъемные краны, средства железнодорожного транспорта, прокатные станы и пр. Надо сразу сказать, что резина, полученная из природного каучука, там долго не продержится.

Что касается таких отраслей, как авиа- и судостроения, то можно прямо сказать, что от этой резины напрямую зависят жизни пассажиров, экипажа, целостность транспортируемого груза. Все дело в том, что эту продукцию применяют для изготовления уплотнителей и изоляции. И страшно представить, что произойдет, если силиконовый шнур, вставленный в иллюминатор пассажирского самолета саморазрушиться на высоте в 12 000 метров от воздействия низких температур и излучения.

Уплотнители из силиконовой резины

Применение силиконовых резин в машиностроении. По большей части из нее производят уплотнители разного размера и конфигурации. Кроме этого, этот материал широко применяют при производстве трубопроводной арматуры. Детали, выполненные из силикона можно встретить в клапанах обратного давления или в фильтрах различного назначения. В системах подачи тепла их применяют в качестве теплостойких уплотнителей.

Стоит помнить и о том, что из силикона производят рукава, по которым можно спокойно подавать горячий воздух.

Силикон, обладает всеми необходимыми свойствами, которые позволили его применять в медицине. Так, его термическая устойчивость позволяет многократно подвергать стерилизации, изделия из него выполненные.

Применение силиконовой резины

Из него производят рукава, шланги, упаковку для медицинских препаратов и пр., без чего медицина не сможет работать.

Отдельный класс продукции это спреи и аэрозоли на базе силикона. Их применяют в разных целях. Например, при ремонте оборудования, которое долго эксплуатировалось, широко применяют смазку ВД 12, ее наносят на разъемные соединения, к примеру, шпильки крепления картера, которые с течением времени настолько корродировали, что обыкновенным гаечным ключом ее снять невозможно. После нанесения силиконовой смазки и заданной выдержки, соединение будет разобрано, причем без приложения значительных усилий.

И еще одно, но не последнее, применение этого продукта — силиконовая смазка шин, которую применяют в случае закладки последних на хранение.

Технические характеристики и свойства силиконовых резин

Основополагающим документом, которым с недавних пор руководсьвуются производители силиконовой резины — это ГОСТ Р 57399-2017, регламентирующий технические требования к продукции, производимой из силиконовой резины. Этот документ введен в действие впервые и по сути, это копия с ASTM C 1115-06. Все технические требования, в частности, по твердости, удлинению и пр., приведены в строгом соответствии с ASTM C 1115-06.

То есть силиконовая резина должна отвечать следующим требованиям:

  • возможность эксплуатации в пресной и морской воде;
  • стойкость к воздействию аммиака, озона;
  • невосприимчивость к действию следующих химикатов – хлориды железа и натрия, карбоната натрия и пр.;
  • отсутствие взаимодействия с пищевыми продуктами – вода, пиво, твердые продукты;
  • возможность эксплуатации при температурах -50 +250 градусов Цельсия, без потери свойств.

Зависимость эластичности от температуры

Кроме названных требований, которым должна отвечать листовая силиконовая резина на основе кремниевых соединений, она должна быть:

  • химически инертной;
  • нетоксичной;
  • неприлипаемой;
  • износостойкой;
  • токонепроводящей.

Детальная классификация, некоторые технические параметры можно узнать ознакомившись с ГОСТ Р 57399-2017.

Габариты листовой резины

Минимальная толщина – 1 мм, максимальная 15 мм;

Техпластина листовая вакуумная

Эта продукция может быть поставлена потребителю в виде листов с размерами:

От 100х100 до 1000х1000 мм.

Между тем производители часто идут навстречу заказчикам и выпускают силиконовую резину в соответствии необходимыми для последних размерами.

Виды силиконовой резины

Производители освоили выпуск следующих форм кремнийорганической резины:

  • твердой, в это число входит и пористая силиконовая резина;
  • жидкой.

Твердая и жидкая силиконовая резина

Твердая, вулканизированная резина применяется при производстве различных изделий, жидкую применяют для производства гелей, аэрозолей и пр.

Появление этого материала вызвало технологический прорыв в изготовлении новых типов оборудования, улучшения их потребительских свойств и предметов народного потребления.

Изоляция из кремнийорганических резин

Кремнийорганические каучуки являются продуктом поликонденсации силандиолов (кремнийорганических спиртов). Кремнийорганические полимеры изготовляют трех типов: диметилсилоксановый каучук СКТ, метил-винилсилоксановый каучук СКТВ (содержащий небольшие количества винильных групп) и метилфенилсилок-сановый каучук СКТФ (содержащий небольшое количество фенильных групп). Насыщенный характер связей поладиметилеилоксана, большая энергия силоксановой связи обусловливают высокую стойкость главной цепи микромолекулы к воздействию тепла и кислорода. Возникающая при определенных температурах термоокислительная деструкция полидиметилсилоксана преимущественно идет за счет окисления боковых метальных групп с последующим поперечным сшиванием полимера силоксановыми связями. При температурах 200-250° С происходит сравнительно слабое окисление метальных групп, но уже при 300-350°С и особенно при 400° С интенсивность деструкции резко возрастает и начинается распад связей Si — О. Большой размер атома кремния обеспечивает малой по размеру метильной группе значительную пространственную свободу для вращения, причем боковые органические радикалы своим расположением экранируют главную цепь макромолекулы. Вследствие этого, несмотря на большую полярность силоксановой связи, для полидиметилсилоксана характерны высокая гидрофобность и стойкость к полярным растворителям. Низкая механическая прочность кремнийорганических резин объясняется слабым межмолекулярным взаимодействием в каучуке. Высокая молекулярная подвижность полидиорганосилоксанов обеспечивает сохранение гибкости полимера при низких температурах (кристаллизация при температурах -60-67° С, а стеклование при-123° С). Для вулканизации резин на основе каучука СКТВ используются менее активные органические перекиси, в результате чего вулканизации приобретают лучшую нагревостойкость и стойкость к деструкции при нагревании без доступа воздуха, чем резины на основе каучука СКТ. Плотность каучука СКТВ 1,6-2,2 г/см 3 ; ρ v = 2∙10 14 ом-см; ε = 4,5; tg δ = 0,1 и электрическая прочность 25 кв/мм.

Полидиметилфенилсилоксановый каучук СКТФ по сравнению с каучуком СКТ обладает более высокими нагревостойкостью и морозостойкостью (-409°С вместо -70° С для СКТ). При замене метальных групп фенильными снижается бензо- и маслоетойкоеть каучука и затрудняется его вулканизация органическими перекисями. Вулканизация резиновых смесей на основе кремний-органических каучуков осуществляется органическими перекисями (перекись бензоила, перекись дикумилаидр.). Кремнийорганические резины облучают также γ — лучами или элементарными частицами высокой энергии. Физическая доза облучения, соответствующая оптимуму физико-механических свойств смесей на — основе каучука СКТВ с белой сажей и соединениями металлов переменной валентности, лежит в диапазоне 7,5-10 Мрад. По нагревостойкости радиационные вулканизаты значительно превосходят перекисные. Нагревостойкость радиационных вулканизатов на основе каучука марки СКТ несколько ниже, чем на основе каучука СКТB.

В качестве наполнителя кремнийорганических резин применяют аморфную кремнийкислоту (белая сажа). По способу получения кремнеземные усиливающие наполнители делят на две группы: получаемые в газопаровой фазе (аэросил) и осаждением (хайсил, белые сажи). Адсорбированный на поверхности хлористый водород удаляют продуванием сжатым воздухом. Хайсил и белые сажи получают путем мокрого осаждения раствора силиката натрия кислотой и хлористым алюминием. Усиливающие свойства кремнеземных наполнителей непосредственно связаны с их удельной поверхностью (размер частиц от 4 до 40 мкм). Предел прочности резин 1400 н/см 2 , а относительное удлинение 900 %. Однако кремнийорганические резины, содержащие этерифицированную двуокись кремния, недостаточно иагревостойки, так как эфирные группы отщепляются уже при температуре -200° С. В качестве усиливающих наполнителей кремнийорганических резин при меняют также двуокись титана, карбонат кальции, гидрат окиси алюминия, каолин, диатомиты, органические сажи. Все эти соединения по эффекту усиления уступают осажденным и парофазным кремнеземным наполнителям.

Рис. 8-13. Зависимость пробивной напряженности резин от температуры.

2 -резина на основе бутилкаучука;

3 — резина на основе натурального

Механическая прочность и сопротивление раздиру кремнийорганических резин при комнатной температуре ниже, чем резин на основе органических каучуков. С целью увеличения прочности на раздир в резину вводят стекловолокно.

Основным преимуществом кремнийорганических резин является их стойкость к воздействию высоких и низких температур (от -60 до +200° С и выше в течение сотен и тысяч часов). Добавка солей железа повышает нагревостойкость резин до 300° С и выше. В условиях длительного теплового старения кремнийорганических резин на воздухе происходит окисление органических радикалов, особенно в наружном слое резины.

Электроизоляционные свойства кремнийорганических резин зависят от их состава и методов изготовления. С ростом температуры возрастает подвижность ионов в резине, что приводит к уменьшению ρ V (рис. 8-11) и возрастанию tg δ (πис. 8-12). Электрическая прочность кремнийорганических резин в диапазоне температур до 200°С возрастает (рис. 8-13), в то время как у резин на основе бутилкаучука при температуре 120° С она снижается в 1,5 раза, а у нитрильного каучука в 4,5-5 раз. Электрическая прочность кремнийорганических резин за время старения при температуре 275 С в течение 4,5 месяца меняется без изменений. Величина ε с увеличением частоты до 1 Мгц изменяется незначительно; tg δ ύтих резин возрастает в зависимости от увеличения частоты (рис. 8-14), но этот рост незначителен. Кремнийорганические резины благодаря отсутствию двойных связей обладают высокими короностойкостью и озоностойкостью.

Виды силиконов

Силиконами называют высокомолекулярные кремнийорганические соединения, содержащие кислород. Само название происходит от слова Silicium, которым в переводе с латыни называют кремний. Как и углерод, этот компонент имеет четыре свободных электрона, благодаря которым он способен образовывать длинные молекулярные цепочки. Благодаря изменению их длины и перекрестных связей можно создавать силиконы с разными свойствами.

На сегодняшний день таких полимеров существует огромное множество. Они могут быть жидкими, как вода, резиноподобными и твердыми, как стекло. К молекулярной цепочке кремний-кислород-кремний можно присоединять любые элементы, создавать разные химические связи. В зависимости от молекулярного веса и других показателей эти соединения подразделяются на три группы:

• Силиконовые жидкости иначе называют силиконовыми маслами или жидкими силоксанами. Они могут иметь линейное, циклическое или разветвленное строение. Такие соединения используют при изготовлении смазочных паст, теплоносителей, пеногасителей, охлаждающих жидкостей, в качестве жидких рабочих сред для различных приборов и механизмов.

• Силиконовые эластомеры выпускаются в виде силиконовых каучуков, резин горячего отверждения, герметиков. Данные материалы применяются в тех условиях, при которых невозможно использование органической резины и традиционных эластомеров.

• Силиконовые смолы представляют собой частично окисленные соединения, содержащие Si-O- группы. Такие компоненты нашли применение в лакокрасочной промышленности, при изготовлении грунтовок, покрытий для промышленного оборудования. Данные материалы используют для гидрофобизации и электроизоляции поверхности, снижения ее горючести.

Более подробно о создании силикона и путях его синтеза вы узнаете из видео:

Свойства силиконов

Полимерные соединения с Si-O- группой нашли широкое применение в разных отраслях благодаря своим уникальным свойствам. Вот основные из них:

• Способность к изменению показателей адгезии;

• Придание гидрофобных свойств;

• Большой диапазон рабочих температур, при которых силиконовые соединения сохраняют свои физико-механические показатели;

• Возможность применения в условиях повышенной влажности;

• Химическая и биологическая инертность;

• Устойчивость к воздействию тока, УФ-излучения, радиации;

• Механическая прочность, устойчивость к износу.

Как производятся силиконы и какими они бывают?

Исходное сырье для силикона любого типа — жидкость, которая подвергается полимеризации. Физико-механические свойства материала зависят от выбранного катализатора. Завершающий этап производства — вулканизация. Под воздействием высокой температуры силиконовая масса становится твердой. Для формирования изделий из силикона используют метод экструзии. Массу помещают в специальный аппарат, из которого сырье выдавливается под давлением. Отверстия аппарата имеют определенную форму, которая зависит от профиля изделия. Таким способом изготавливают силиконовые шланги, трубки, ленты.

Силиконы делятся на две группы: однокомпонентные и двухкомпонентные. Двухкомпонентные эластомерные материалы состоят из основы и катализатора, от которого зависят конечные свойства. Выпускаются силиконовые компаунды на оловянной и платиновой основе. Двухкомпонентные силиконы с катализатором на основе олова стоят сравнительно недорого. Материал используют для изготовления полиуретановых, гипсовых, бетонных, пластиковых отливок.

Силиконовые компаунды на платиновой основе стоят дороже. Их основное преимущество — устойчивость к высокотемпературным воздействиям, химическая и биологическая стойкость. Такие материалы используют в пищевой и фармацевтической промышленности, медицине.

К недостаткам подобных компаундов относят их активное взаимодействие с серо- и оловосодержащими поверхностями, что ограничивает сферу применения материала.

Силиконовая резина, ее свойства и применение

Наша компания занимается производством изделий из твердой силиконовой резины, которую получают методом горячей вулканизации из высокомолекулярных кремнийорганических соединений. По молекулярной структуре материал состоит из длинных цепочек кремний-кислород -кремний с редкими поперечными сшивками.

Этот материал внешне напоминает резину из натурального или синтетического сырья, но благодаря молекулярному строению обладает рядом отличительных свойств. Вот основные преимущества такого сырья:

• Термостойкость и электростойкость

Высокомолекулярная силиконовая резина и изделия из нее могут использоваться при температуре от -50 до 180 С°. Материал способен в течение нескольких часов выдерживать нагрев до 250 С° без изменения первоначальных свойств. Существуют особые марки силиконовой резины с повышенной термостойкостью и морозостойкостью. Такие материалы не теряют своих свойств при длительном воздействии экстремально высоких и низких температур.

Изделия сохраняют первоначальную форму, эластичность, упругость и другие показатели. Это касается не только температурного воздействия, но и электрического.

Силиконовые эластомеры в основном состоят из полимера, наполнителя и вулканизатора; далее прибавляют красители, антиоксиданты и некоторые специальные добавки. Изменяя ингредиенты и их количество, получится менять свойства продукта

О каждом из компонентов вы можете узнать больше в нашей группе вк

Диэлектрические свойства

Твердая силиконовая резина является одним из лучших изоляционных покрытий. По этому показателю материал превосходит традиционные эластомеры. Даже при нахождении в условиях влажной среды электрические свойства силиконовой резины меняются незначительно. Из такого сырья изготавливают огнестойкую изоляцию для электроустановок. Даже в случае перегрузки и сгорания изоляции остается слой SiO2, который обладает диэлектрическими свойствами, защищает оборудование от повреждения.

Устойчивость к воздействию химических средств

Твердая силиконовая резина уникальна тем, что выдерживает прямой контакт с агрессивными химическими соединениями. Она устойчива к воздействию минеральных масел, соединений с содержанием кислот и щелочей, соленой воды, спирта, фенола. Если материал контактирует с алифатическими углеводородами, происходит его набухание, однако после испарения углеводородных соединений резина возвращает свою первоначальную форму.

Безопасность для организма и окружающей среды

Силиконовая резина, которая изготовлена с соблюдением технологии, безопасна для людей и природы. Материал можно использовать для изготовления изделий, которые контактируют с пищей, товаров медицинского назначения.

Возможность применения на открытом воздухе

Изделия из натурального каучука быстро разрушаются под воздействием осадков и солнечного света. Силиконовая резина лишена подобного недостатка. Ей не страшны дождь, снег, морская вода, воздействие озона и солнечных лучей.

Отсутствие адгезии

Силиконовая резина не склонна прилипать к поверхностям из разных материалов. Благодаря этому она служит сырьем для изготовления литьевых форм, покрытий для транспортеров промышленного оборудования, по которым перемещаются липкие детали. Чтобы создать прочное соединение изделий из силиконовой резины с другими материалами, используют специальный клей.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector