Primjena silicijevog dioksida u silikonskoj gumi
Silika je jedan od najvažnijih visokotehnoloških ultrafinih anorganskih materijala, zbog svoje male veličine čestica, ima veliku specifičnu površinu, jaku površinsku adsorpciju, veliku površinsku energiju, visoku kemijsku čistoću, dobre disperzijske karakteristike, toplinsku otpornost, električni otpornost i druga posebna svojstva. Sa svojom vrhunskom stabilnošću, ojačanjem, zadebljanjem i tiksotropijom, ima jedinstvene karakteristike u mnogim disciplinama i poljima i igra nezamjenjivu ulogu.
Korištenjesilicij dioksidmogu se podijeliti na silikonske materijale i druga polja, u kojima količina silikonskih materijala čini gotovo 60% ukupne količine dimljenog silicijevog dioksida. Silikonska guma je najčešće korišten materijal u silikonskim materijalima, a njegova količina dodavanja može doseći više od 50%. Dimljeni silicijev dioksid uglavnom igra ojačavajuću ulogu u HVT silikonskoj gumi. Budući da je molekularni lanac silikonske gume vrlo fleksibilan, a interakcija između lanaca slaba, čvrstoća silikonske gume bez ojačanja vrlo je mala (ne više od 0,4MPa) i nema korisnu vrijednost. Može se primijeniti samo nakon pojačanja. Međutim, čvrstoća silikonske gume ojačane dimljenim silicijevim dioksidom može se povećati za 40 puta.
Učinak dimljenog silicijevog dioksida na mehanička svojstva HTV silikonske gume
Na učinak pojačanja dimljenog silicijevog dioksida na HTV silikonskoj gumi utječu veličina čestica, usporedna površina i struktura. Općenito, što je manja veličina čestica, to su veća specifična površina i struktura, to je bolji učinak pojačanja i veća čvrstoća i tvrdoća vulkanizata. Uz to, količina dimljenog silicijevog dioksida i njegova disperzija u matrici također imaju velik utjecaj na svojstva vulkanizata. Na slici 1. prikazan je učinak količine dimljenog silicijevog dioksida na vlačnu čvrstoću vulkanizata. Iz slike se vidi da se s porastom količine dimljenog silicijevog dioksida povećava snaga vulkanizata, koji općenito doseže vrhunac od 35-50 phr. Postoje i mnogi mehanizmi za pojačanje i modeli dimljenog silicijevog dioksida za silikonsku gumu. Prihvatljivije objašnjenje je da slobodne hidroksilne skupine na površini dimljenog silicijevog dioksida tvore fizikalnu ili kemijsku kombinaciju s molekulama silikonske gume, tvoreći adsorpcijski sloj molekula silikonske gume na površini silicijevog dioksida, tvoreći trodimenzionalnu mrežnu strukturu dimljenog silicijevog dioksida. i molekule silikonske gume, čime učinkovito ograničava silikonsku gumu. Deformacija molekularnog lanca dovodi do pojačanja. Promjena puzne čvrstoće vulkanizata slična je onoj kod vlačne čvrstoće, koja se povećava s pojačavanjem dimljenog silicijevog dioksida. S povećanjem količine dimljenog silicijevog dioksida, čvrstoća na kidanje prvo se povećava, doseže vrhunac, a zatim lagano opada.
Učinak dimljenog silicijevog dioksida na obradivost HTV silikonske gume
Učinak dimljenog silicijevog dioksida na obradivost HTV silikonske gume općenito se izražava kao stupanj strukture (△ krep), što je jednako razlici između vrijednosti plastičnosti (P28) spoja čuvanog na sobnoj temperaturi tijekom 28 dana i vrijednost plastičnosti (P0) izmjerena neposredno nakon miješanja. Vrijednost plastičnosti spoja povezana je s količinom isparenog silicijevog dioksida, površinskim svojstvima i strukturom. Strukturni razlog je taj što hidroksilne skupine na površini dimljenog silicijevog dioksida i atomi kisika u silikonskoj gumi tvore vodikove veze, a silicijska površina adsorbira molekularni lanac silikonske gume, što dovodi do smanjenja fluidnosti spoja s produljenje vremena i stvrdnjavanje spoja, što utječe na izvedbu obrade. Stoga je potrebno dodati sredstvo za kontrolu strukture ili odabrati dimljeni silicijev dioksid nakon površinske obrade u procesu upotrebe. Dodavanje agensa za kontrolu strukture i površinska obrada dimljenog silicijevog dioksida odvija se reakcijom stroja za kontrolu strukture ili sredstva za površinsku obradu sa silicijevim hidroksilom na površini silicijevog dioksida, kako bi se smanjio broj površinskih hidroksila, smanjio broj vodika veze nastale silikonskom gumom i čine smjesu stabilnijom. Vrijeme miješanja se skraćuje, a povećava se plastičnost, što može smanjiti strukturni učinak i poboljšati obradivost i stabilnost skladištenja.
Primjena dimljenog silicijevog dioksida u RTV silikonskoj gumi
Vulkaniziranu silikonsku gumu sobne temperature (RTV) možemo podijeliti u jednokomponentnu (RTV-1) i dvokomponentnu (RTV-2) u pogledu morfologije proizvoda, a u pogledu mehanizma vulkanizacije možemo podijeliti u vrstu kondenzacije i vrstu dodavanja. Trenutno je dimljeni silicijev dioksid najčešće korišteno i najučinkovitije ojačavajuće punilo za RTV silikonsku gumu. Budući da se RTV silikonska guma obično koristi za izlijevanje, zatvaranje, premazivanje i druge brtvene materijale, kako bi se održala viskoznost i fluidnost prije vulkanizacije, količina dimljenog silicijevog dioksida općenito je puno manja od one u visokotemperaturnoj vulkaniziranoj silikonskoj gumi, često se koristi zajedno s drugim armaturnim i polujačajućim ispunima za olakšavanje građevinskih operacija.
Utjecaj sadržaja dimljenog silicijevog dioksida na vlačnu čvrstoću i tvrdoću RTV silikonske gume
Silika je vrlo učinkovito ojačavajuće punilo za RTV silikonsku gumu, koje može značajno poboljšati njegovu čvrstoću. S jedne strane, to je zbog učinka male veličine i velike specifične površine dimljenih čestica silicijevog dioksida; s druge strane, to je zato što na površini ispušenih čestica silicijevog dioksida ima mnogo silicijevih hidroksilnih skupina koje mogu oblikovati mrežnu strukturu vodikovom vezom i van der Waalsovom silom. Istodobno, čestice silicijevog dioksida imaju snažnu interakciju s molekulama polisiloksana, što poboljšava adheziju na površini. Što je veličina čestica silicijevog dioksida manja, veća je specifična površina, veća je kontaktna površina između čestica i spoja i što je više mjesta vezivanja, to je bolja izvedba ojačanja RTV silikonske gume i veća je vlačna čvrstoća, čvrstoća na kidanje, otpornost na trošenje i tvrdoća vulkanizata. Međutim, istodobno disperzija postaje vrlo teška, elastičnost se smanjuje i obradivost se pogoršava. Stoga RTV silikonska guma općenito ima relativno malu specifičnu površinu (manju od 200m2 / g).） Punjeni silicijev dioksid korišten je kao punilo [16]. Silikonska guma bez armature krhka je nakon vulkanizacije. Tvrdoća silikonske gume raste s porastom količine silicijevog dioksida.
Utjecaj sadržaja silicijevog dioksida na reološka svojstva RTV silikonske gume
Silikaagregat ima trodimenzionalnu gransku strukturu koja može tvoriti interakcijsku mrežu u disperzijskom sustavu. Koristeći ovu karakteristiku, silicijev dioksid na polju brtvila, kao sredstvo za zgušnjavanje i tiksotropno sredstvo, može povećati viskoznost, osigurati slobodan protok spoja i spriječiti stvrdnjavanje, ulegnuće i kolaps. Mehanizam zadebljanja i tiksotropije silicij-dioksida uglavnom se ostvaruje interakcijom vodikovih veza silicijevih hidroksilnih skupina na površini. Kada se dispergira u polisiloksanu, stvaraju se vodikove veze između različitih čestica kroz silicijeve hidroksilne skupine na površini, tvoreći mrežu silicijevog dioksida, koja ograničava fluidnost sustava, povećava viskoznost i igra ulogu zgušnjavanja. Kada je izložen posmičnoj sili, dioksid se povećava. Uništavanje silikonizirane mreže dovodi do smanjenja viskoznosti sustava i tiksotropnog učinka, što je korisno za konstrukciju. Jednom kad posmična sila nestane, vodikova se veza ponovno formira, silikonska mreža se oporavlja, a viskoznost RTV sustava silikonske gume postupno raste, što učinkovito sprječava pojavu popuštanja spoja tijekom vulkanizacije [17]. Svojstvo protiv propuštanja sustava usko je povezano s vrijednošću popuštanja i mrežnom redukcijom materijala nakon smicanja. U praktičnoj primjeni, što je veća vrijednost prinosa, to su bolje performanse protiv propuštanja spoja. Idealan spoj trebao bi imati visoku vrijednost iskorištenja, visoki indeks razrijeđenosti smicanja i brzu redukciju.
Učinak disperzije silicijevog dioksida na svojstva RTV silikonske gume
Kad se silicijev dioksid doda u RTV silikonsku gumu, mora se obratiti pažnja na disperziju silicijevog dioksida u polimeru. Nakon zaustavljanja postupka dispergiranja, dimljeni silicijev dioksid s najboljim uvjetima disperzije formirat će cjelovitu mrežu u sustavu koja ima visoku viskoznost i izvrsne karakteristike tiksotropije. Kad se spoj podvrgne posmičnoj sili, viskoznost će se jako smanjiti, pokazujući određenu fluidnost. Nakon uklanjanja posmične sile, viskoznost će se brzo oporaviti; ako disperzija nije dovoljna ili prekomjerna, formirat će se samo dio dimljenog silicijevog dioksida, mreža bijele čađe faze, što rezultira nižom viskoznošću i lošom tiksotropijom. U prozirnom sustavu, što je veća propusnost, to je bolja disperzija čađe. Pod istim uvjetima disperzije, proizvodi s velikom specifičnom površinom obično imaju bolju prozirnost.
Zaključno, silicijev dioksid je neizostavan ojačavajući materijal za silikonsku gumu. Zbog svojih jedinstvenih svojstava široko se koristi u drugim poljima, kao što su premazi, tinta, medicina, kozmetika i kemijsko mehaničko poliranje (CMP), a ima svijetlu budućnost.