Структура и избор силиконског уља-које садржи водоник

Поред -очвршћавања формулација течне силиконске гуме (ЛСР/РТВ-2), винил силиконско уље одређује „основни карактер“, док силиконско уље које садржи водоник- одређује „костур умреженог“. Одабир правог силиконског уља које садржи водоник је пола битке добијене у формулисању успешног производа.

Један. Силиконско уље које-садржи водоник: „Архитекта“ силикона за додавање-лека.

Ако упоредимо силиконску мрежу за умрежавање са зградом:

• Челични скелет од винил силиконског уља=(обезбеђује структуру главног ланца)

• Бетонски спојеви који садрже водоник-силиконско уље=(обезбеђују тачке за умрежавање)

• упутства за конструкцију платинастог катализатора=(контролише покретање реакције)

Тип структуре, садржај водоника и молекулска тежина силиконског уља-које садржи водоник директно одређују густину, снагу и флексибилност ове „зграде“.

Два. Структура и класификација силиконских уља-која садрже водоник

2.1Основна хемијска структура Хемијски назив силиконског уља које садржи водоник- је полиметилхидрогенсилоксан (ПМХС), а његова основна структурна јединица је:

где:

• М јединица: Триметилсилокси (ЦХ₃)₃СиО [1/2] – Крај- група за затварање

• Мᴴ јединица: Диметилхидросилокси (ЦХ₃)₂ХСиО [1/2] – Водоник-садржи крај-затварање

• Д јединица: Диметилсилокси (ЦХ₃)₂СиО [2/2] – Јединица која се понавља главни ланац

• Дᴴ јединица: метилхидросилокси (ЦХ₃)ХСиО [2/2] – јединица главног ланца која садржи водоник-

2.2 Три главна структурна типа На основу расподеле Си-Х веза у молекуларном ланцу, силиконска уља која садрже водоник- могу се поделити у три категорије:

енд-водоник силиконска уљаРеакција умрежавања крајњих-водоник-силиконских уља се углавном дешава на крајевима молекуларних ланаца, што резултира дужим сегментом ланца у умреженој мрежи. Због тога: • Мања густина умрежавања • Мања тврдоћа вулканизата • Веће истезање • Генерално боља транспарентност (мање тачака умрежавања, мања микроскопска нехомогеност)

Бочна-водикова силиконска уљаимају Си-Х дистрибуиран на главном ланцу, при чему сваки молекул учествује у више тачака умрежавања: • Висока густина умрежавања • Висока тврдоћа вулканизата • Добра затезна чврстоћа и чврстоћа на кидање • Међутим, прекомерна употреба може лако довести до крхкости једињења.

Крајња- и бочна-водикова силиконска уљабележе брз и континуиран раст у употреби последњих година. Подешавањем односа садржаја водоника крајњих група/бочних група, умрежена мрежна структура се може контролисати у широком опсегу како би се задовољиле потребе различитих сценарија примене.

2.3 Суштинска разлика између хидроксил силиконског уља и силиконског уља које-садржи водоник. Уобичајена заблуда међу почетницима:

збуњујући водоник-које садржи силиконско уље и хидроксил силиконско уље.

• Силиконско уље које садржи водоник- (Си-Х): Користи се за додавање -типа силиконског уља, умрежава се са винил групама и не захтева воду.

• Хидроксил силиконско уље (Си-ОХ): Користи се за кондензационо-тип силиконског уља, кондензује и дехидрира помоћу агенаса за умрежавање (као што је тетраетил ортосиликат).

Ова два имају потпуно различита хемијска својства и никада се не смеју мешати.

Три. Садржај водоника: „Кучак“ густине умрежавања

3.1 Дефиниција и мерење садржаја водоника Садржај водоника се односи на количину Си-Х веза у водоник-које садржи силиконско уље, и обично се изражава у две јединице:

Јединица: Дефиниција: Типични опсег:

теж.% Проценат масе Х у Си-Х вези у односу на укупну масу 0,05%~1,6%

мол% Молни проценат Д^Х јединица у односу на све Д јединице 5%~100%

У индустрији, садржај водоника се обично одређује хемијским методама (реаговање са вишком алкалија за мерење запремине водоника) или инфрацрвеном спектроскопијом (карактеристични апсорпциони пик Си-Х на 2160 цм⁻¹).

3.2Утицај садржаја водоника на густину умрежавања

Однос између густине умрежености и садржаја водоника и садржаја винила може се извести из класичне теорије еластичности гуме.

Кључни закључци:

• Када је садржај водоника испод стехиометрије, густина умрежења расте линеарно са повећањем садржаја водоника.

• Када садржај водоника премашује стехиометрију, густина умрежене везе има тенденцију засићења (ограничено садржајем винила).

• Прекомерно силиконско уље које-садржи водоник не само да је расипно већ и уноси неизреаговане остатке Си-Х, што доводи до смањене отпорности на топлоту.

3.3 Утицај садржаја водоника на тврдоћу Тврдоћу (Схоре А) је директно повезан са густином умрежавања.

Експериментални подаци показују да:

Напомена: Подаци су засновани на крајњој-страни водоника-које садржи силиконско уље (вискозитет 200 мПа·с), винил силиконско уље са 0,5 мол% садржаја винила и платински катализатор са 10 ппм.

Узорак: Тврдоћа расте приближно линеарно како се садржај водоника повећава са 0,05% на 0,30%; изнад 0,50%, повећање тврдоће се успорава, али се крхкост значајно повећава.

3.4 Утицај садржаја водоника на механичка својства:

Затезна чврстоћа и чврстоћа на кидање

Утицај садржаја водоника на затезну чврстоћу прати обрнуту криву у облику слова У-:

• Низак садржај водоника (<0.10%): Insufficient crosslinking density, large slip space between molecular chains, low tensile strength (<3 MPa) 

• Умерен садржај водоника (0,15~0,35%): Умерена густина умрежавања, сегменти ланца могу да издрже напрезање и имају одређени простор за клизање, што резултира највећом затезном чврстоћом (5~8 МПа)

• High hydrogen content (>0,50%): Прекомерно умрежавање, ограничено кретање сегмента ланца, концентрација напрезања лако доводи до лома, затезна чврстоћа се смањује.

Чврстоћа на кидање прати сличан образац, са оптималним опсегом садржаја водоника нешто нижим од оптималне вредности затезне чврстоће.

За апликације које захтевају велику флексибилност (као што су лутке и флексибилни калупи), препоручује се формулација са малим садржајем-водоника-; за структурне компоненте може се користити формулација са високим садржајем-водоника-.

3.5Утицај садржаја водоника на транспарентност Транспарентност силикона за додавање-стврдњавања је ограничена са два фактора:

• Дисперзија пунила (системи за додатно{0}}очвршћавање обично немају пунило или га имају минимално, тако да ово није примарни фактор)

• Микроскопска униформност унакрсно{0}}повезане мреже Механизам утицаја садржаја водоника на транспарентност:

• Низак садржај водоника: ретке унакрсне-тачке повезивања, неравномерно локално унакрсно-везивање, што потенцијално доводи до микроскопског раздвајања фаза → благо замагљивање

• Умерен садржај водоника: Уједначено унакрсно-повезивање, редовна мрежа → Оптимална транспарентност (трансмитант > 90%)

• Висок садржај водоника: Претерано брзо унакрсно-повезивање, формирање локализованих микро-микрорегиона велике густине- → Микроскопска концентрација напона и разлике у индексу преламања → Смањена транспарентност

За оптички силикон (ЛЕД инкапсулација, оптичка сочива), препоручује се контрола садржаја водоника у опсегу од 0,15~0,25% теж.%.

3.6 Утицај садржаја водоника на отпорност на топлоту На топлотну отпорност силиконске гуме углавном утичу следећи фактори:

• Термичка оксидациона стабилност главног ланца (висока енергија Си-О везе, добра основна отпорност на топлоту)

• Термичка стабилност тачака умрежавања

• Термичка оксидација заосталог Си-Х Утицај садржаја водоника на отпорност на топлоту:

• Одговарајући садржај водоника: формира стабилне Си-Ц-Ц-Си попречне везе, одлична отпорност на топлоту (-дуготрајна употреба на 200 степени)

• Прекомерни садржај водоника: резидуални Си-Х се лако оксидира на високим температурама, што доводи до прекида главног ланца и деградације мреже умрежавања, што се манифестује као омекшавање, лепљивост и смањена механичка својства на високим температурама.

Индустријско искуство: садржај водоника треба додати на 90~95% стехиометријског односа да би се обезбедило довољно умрежавање уз избегавање остатка Си-Х.

For high-temperature applications (>200 степени), препоручује се употреба формула са крајњим-водоником или ниским-садржајем водоника.

3.7Утицај садржаја водоника на перформансе процеса Рок употребе: Сам садржај водоника има мали директан утицај на век трајања (век трајања се углавном контролише количином платинастог катализатора и инхибитора).

Међутим, формулације са високим садржајем водоника често имају следеће проблеме у процесу:

• Концентрованија егзотермна реакција (више Си-Х по јединици запремине учествује у реакцији), што доводи до локалног пораста температуре и индиректно скраћује животни век.

• Осетљивији на катализаторе; чак и нечистоће у траговима могу покренути „експлозивну полимеризацију“. Брзина очвршћавања: При истој дози катализатора:

• Већи садржај водоника доводи до бржег очвршћавања (више реакционих места).

• Међутим, стварна брзина очвршћавања више зависи од односа подударања Си-Х/Си-Ви и концентрације катализатора.

Особине деформисања: Формулације са високим садржајем водоника имају високу густину умрежавања, нешто веће скупљање вулканизата и сложену адхезију на калупе. Количина средства за одвајање треба да се прилагоди према специфичном материјалу калупа.

Четири. Молекуларна тежина: "Регулатор" на мрежној скали

4.1 Однос између молекулске тежине и вискозитета Молекуларна тежина силиконског уља-које садржи водоник се обично не мери директно, већ се карактерише кинематичким вискозитетом (мм²/с или мПа·с, 25 степени).

Уобичајени опсези вискозитета за силиконска уља која-садрже водоник која се користе у индустрији:

4.2 Утицај молекулске тежине на структуру мреже унакрсних веза Молекуларна тежина силиконског уља-које садржи водоник одређује молекуларну тежину између унакрсних веза (Молецулар Веигхт Бетвеен Цросслинкс, Мц): Водоник ниске молекуларне тежине-који садржи силиконско уље:

• Кратки молекуларни ланци, мали размак између попречних веза

• Густа умрежена мрежа али кратки сегменти ланца

• Висока тврдоћа и висок модул вулканизета

• Мало истезање и слаба еластичност

• Структура слична „кратким челичним шипкама + густи чворови“ Водоник велике молекуларне тежине-садржи силиконско уље:

• Дуги молекуларни ланци, велики размак између попречних веза

• Ретка мрежа умрежених, али дуги сегменти ланца

• Меки вулканизат са ниским модулом

• Високо издужење и добра еластичност

• Структура слична „дугачким челичним шипкама + ретки чворови“

4.3Утицај молекулске тежине на механичка својства

Механизам: У попречно{0}}повезаној мрежи формираној од водоника велике молекуларне тежине-који садржи силиконско уље, сегменти дугог ланца могу да се оријентишу и протежу под стресом, апсорбујући више енергије, што доводи до веће чврстоће на затезање и кидање. Силиконско уље мале молекуларне тежине-садржи водоник, формира мрежу која је превише крута, што доводи до концентрације напрезања и прераног ломљења.

4.4 Утицај молекулске тежине на испарљиве материје Ово је често занемарен, али пресудан фактор:

• Силиконско уље мале молекуларне масе{0}}садржи водоник (<200 mPa·s): Contains more oligomers, resulting in high volatile matter (>1%)

• High molecular weight hydrogen-containing silicone oil (>1000 мПа·с): Ниско испарљиве материје (<0.5%) Hazards of excessively high volatile matter:

• Једињења мале молекуларне тежине испаравају током вулканизације, формирајући уљну маглу или наслаге попут магле на површини производа

• У апликацијама за електронско паковање, испарљиве материје контаминирају компоненте.
• У апликацијама на високим{0}}температурама, испарљиве материје изазивају мехуриће и шупљине.

• У оптичким апликацијама, испарљиве материје се кондензују на површини сочива, утичући на пропусност светлости.

Принципи одабира:

• Electronic/Optical Grade Applications: Select high viscosity (>1000 мПа·с) или силиконско уље ниске испарљивости, рафинисани водоник-.

• Опште индустријске примене: Средњи вискозитет (100~500 мПа·с) је довољан.

• Индустријски калупи који захтевају брзо вађење из калупа: Низак вискозитет је прихватљив, али обезбеђује адекватну вулканизацију.

4.5Утицај молекулске масе на процес мешања

Силиконско уље које садржи водоник- мора да се равномерно помеша са винил силиконским уљем, пунилима и адитивима:

• Силиконско уље ниског вискозитета-које садржи водоник: лако се распршује и ниска потрошња енергије при мешању, али има тенденцију да „пузи“ по површини пунила, што доводи до неравномерне дистрибуције.

• Водоник високог вискозитета{0}}садржи силиконско уље: тешко се меша, захтева дуже време мешања или већу силу смицања, али када се једнолико распрши, има бољу стабилност при складиштењу.

У стварним формулацијама, стратегија комбиновања високог и ниског вискозитета се често усваја како би се уравнотежила обрадивост и перформансе.

Пет. Принципи избора силиконског уља-које садржи водоник: од теорије до праксе

Одлука о избору силиконског уља која садржи водоник{0}

Усклађивање одговарајућег типа силиконског уља-који садржи водоник на основу сценарија примене

Сценарији примене:
Електроника/електрика: Мала испарљивост, висока чистоћа, садржај водоника 0,5-1,0%
Калуповање/индустријски: средњи вискозитет, уравнотежене перформансе, садржај водоника 0,3-0,8%
Медицина/храна: Висока безбедност, низак остатак, садржај хлора 0,2-0,5%
Провера густине умрежавања и услова вулканизације

5.1Избор матрице одлука

5.2 Принципи усклађивања са винил силиконским уљима

Избор силиконских уља која садрже водоник- мора се размотрити у пару са винил силиконским уљима.

Стехиометријски однос: Идеалан реакцијски моларни однос: Мол Си-Х / Мол Си-Ви=1.0 Емпиријски однос у индустријској пракси: Р=Мол Си-Х / Мол Си-Ви • Р < 1.0: Вишак винила, недовољна веза унакрсне везе, Си површина • Р=1.0~2.0: Идеалан домет, довољно умрежавање, уравнотежене перформансе • Р > 2.0: Вишак Си-Х, високи резидуални Си-Х, смањена отпорност на топлоту, лоша дугорочна-поузданост.

5.3Уобичајене заблуде у избору

Заблуда 1: Већи садржај водоника значи брже очвршћавање. Тачан одговор: Брзина очвршћавања углавном зависи од концентрације и активности платинастог катализатора; садржај водоника има секундарни ефекат. Прекомерни садржај водоника заправо може довести до неуједначеног очвршћавања због локализованог прекомерног-унакрсног повезивања.

Заблуда 2: Силиконско уље ниског вискозитета-које садржи водоник- је увек лакше мешати.

Тачан одговор: Иако је низак вискозитет заиста лакше мешати, он има већу волатилност и подложан је „миграцији“ унутар система, што потенцијално доводи до раслојавања и неуједначеног учинка након дуготрајног-чувања.

Заблуда 3: Крај-садржи водоник-силиконско уље има лошији учинак од бочног-које садржи водоник-садржи силиконско уље.

Тачан одговор: Ова два су погодна за различите примене. Крај{1}}које садржи водоник-силиконско уље често надмашује силиконско уље-које садржи водоник-у погледу транспарентности и флексибилности, што га чини пожељним избором за оптичке и флексибилне апликације.

Заблуда 4: Силиконско уље које-садржи водоник може се чувати на отвореном током дужег периода.

Тачан одговор: Си-Х везе су осетљиве на влагу и кисеоник. Дуготрајно-излагање ваздуху ће изазвати спору хидролизу и оксидацију, што доводи до смањења садржаја водоника, промена вискозитета и стварања водоничних мехурића. Мора се чувати у затвореном,{4}}отпорном на светлост и сувом окружењу.

5.4 Техничке препоруке компаније ДеепСеа Тецхнологи

На основу горње анализе, Схангхаи Силицон Повер Материалс Цо., Лтд. препоручује следеће:

• Прво дефинишите циљеве перформанси, а затим изаберите водоник{0}}која садрже силиконска уља: дајте предност тврдоћи, издужењу, провидности и температурној отпорности пре него што изаберете.

• Почните са тестирањем малог{0}}размера: теоријски прорачуни би требало да дају почетну формулацију. Одредите оптималне параметре кроз мало-тестирање (препоручују се најмање 3 градијента садржаја водоника).

• Обратите пажњу на стабилност складиштења: Изаберите ниско-испарљива,-водоник високе{1}}чистоће-која садрже силиконска уља да бисте избегли флуктуације перформанси серије-до{4}}.

• Размотрите Си-Х/Си-Ви у паровима: Не бирајте водоник-која садрже силиконска уља изоловано; морају бити дизајнирани у комбинацији са винил силиконским уљима.

• Летње формулације захтевају додатну валидацију: Промене у реактивности на високим температурама могу довести до тога да формулације које су прошле зимску валидацију доживе прекомерно кратке радне периоде или ненормално очвршћавање током лета.

Шест. Закључак Одабир силиконског уља-које садржи водоник је „уметност компромиса-“.

• Тврдоћа или флексибилност? → Подесите садржај водоника

• Чврстоћа или издужење? → Подесите молекулску тежину

• Транспарентност или отпорност на температуру? → Подесите тип структуре

• Брзо очвршћавање или дуго време рада? → Подесите катализатор и инхибитор. Не постоји „најбоље“ уље-које садржи водоник, већ само „најпогодније“.

Разумевање унутрашње везе између структуре, параметара и перформанси је кључно за поуздан дизајн формулације, уместо да се ослањамо на покушаје и грешке да бисмо дошли до резултата.

О Деепсеа технологији:

Јиујианг Деепсеа Тецхнологи Девелопмент Цо., Лтд. је дубоко укључена у област специјалних органосилицијумских хемикалија већ дуги низ година, обезбеђујући читав низ силиконских уљних производа који-садрже водоник (крај-садржи, бочно{4}}садржи, крај-садржај-садржај 0,0~1 водоник садржај, 20~1 0,05~1,6 теж%) и може да пружи прилагођене предлоге формулације према специфичним применама купаца.