Ні, це не буде нудно, чесно, особливо якщо ви любите еластичні гумові речі. Якщо ви читатимете далі, ви дізнаєтеся майже все, що хотіли знати про однокомпонентні силіконові герметики.
1) Які вони
2) Як їх зробити
3) Де їх використовувати
вступ
Що таке однокомпонентний силіконовий герметик?
Існує багато типів герметиків хімічного затвердіння, найбільш відомі силіконові, поліуретанові та полісульфідні. Назва походить від основи залучених молекул.
Силіконова основа:
Si – O – Si - O – Si – O – Si
Модифікований силікон є новою технологією (принаймні в США) і фактично означає органічний хребет, вироблений силановою хімією. Прикладом є поліпропіленоксид з алкоксисилановими терміналами.
Усі ці хімікати можуть складатися як з однієї, так і з двох частин, що, очевидно, залежить від кількості частин, які вам потрібні для затвердіння. Тому одна частина просто означає відкрити трубку, картридж або відро, і ваш матеріал затвердіє. Зазвичай ці однокомпонентні системи реагують з вологою в повітрі, перетворюючись на гуму.
Отже, однокомпонентний силікон — це система, яка стабільна в трубці, поки під дією повітря не затвердіє, утворюючи силіконову гуму.
Переваги
Однокомпонентні силікони мають багато унікальних переваг.
- При правильному складі вони дуже стабільні та надійні з чудовою адгезією та фізичними властивостями. Термін придатності (час, який ви можете залишити в тюбику перед використанням) принаймні один рік є нормальним для деяких складів протягом багатьох років. Силікони також мають, безсумнівно, найкращі довгострокові властивості. Їх фізичні властивості майже не змінюються з часом без впливу ультрафіолетового випромінювання, і, крім того, вони демонструють чудову температурну стабільність, що перевищує температуру інших герметиків щонайменше на 50 ℃.
- Одна частина силікону твердне відносно швидко, зазвичай утворюючи шкірку протягом 5-10 хвилин, звільняючись від липкості протягом однієї години та тверднучи до еластичної гуми глибиною приблизно 1/10 дюйма менш ніж за день. Поверхня має приємне гумове відчуття.
-Оскільки їх можна зробити напівпрозорими, що саме по собі є важливою особливістю (напівпрозорий колір є найбільш використовуваним), їх відносно легко пігментувати до будь-якого кольору.
Обмеження
Силікони мають два основні обмеження.
1) Вони не можуть бути пофарбовані фарбою на водній основі - це також може бути складно з фарбою на основі розчинника.
2) Після затвердіння герметик може вивільнити частину свого силіконового пластифікатора, який під час використання в будівельних деформаційних швах може створити непривабливі плями вздовж краю шва.
Звичайно, через саму природу того, що це одна частина, неможливо отримати швидке глибоке затвердіння, тому що система має реагувати з повітрям, таким чином затвердіючи зверху вниз. Якщо говорити трохи точніше, силікони не можна використовувати як єдину герметику у вікнах зі скла, тому що. Незважаючи на те, що вони чудово запобігають проникненню великої кількості рідкої води, водяна пара відносно легко проходить через затверділий силіконовий каучук, спричиняючи запотівання IG-блоків.
Ринкові зони та використання
Однокомпонентні силікони використовуються майже скрізь і скрізь, у тому числі, на розчарування деяких власників будівель, де два згадані вище обмеження викликають проблеми.
Ринки будівництва та DIY становлять основний обсяг, за яким йдуть автомобільна, промислова, електроніка та авіакосмічна промисловість. Як і у випадку з усіма герметиками, основна функція однокомпонентного силікону полягає в тому, щоб зчепити та заповнити проміжки між двома однаковими чи різними субстратами, щоб запобігти проникненню води чи протягів. Іноді композицію навряд чи можна змінити, крім того, щоб зробити її більш текучою, на якій вона потім стає покриттям. Найкращий спосіб розрізнити покриття, клей і герметик простий. Герметик ущільнює дві поверхні, тоді як покриття покриває та захищає лише одну, тоді як клей значною мірою утримує дві поверхні разом. Герметик найбільше схожий на клей, коли він використовується в структурному склінні або теплоізоляційному склінні, однак він все ще функціонує для ущільнення двох субстратів, а також для утримання їх разом.
Основи хімії
Силіконовий герметик в незатверділому стані зазвичай виглядає як густа паста або крем. Під впливом повітря реакційноздатні кінцеві групи силіконового полімеру гідролізуються (вступають у реакцію з водою), а потім з’єднуються одна з одною, вивільняючи воду та утворюючи довгі полімерні ланцюги, які продовжують реагувати один з одним, поки врешті паста не перетвориться на вражаючу гуму. Реакційноздатна група на кінці силіконового полімеру походить від найважливішої частини складу (за винятком самого полімеру), а саме зшивача. Саме зшивальник надає герметику його характерні властивості або безпосередньо, наприклад, запах і швидкість затвердіння, або опосередковано, наприклад колір, адгезію тощо, завдяки іншим сировинним матеріалам, які можуть використовуватися зі спеціальними системами зшивачів, такими як наповнювачі та прискорювачі адгезії. . Вибір правильного зшиваючого агента є ключовим для визначення кінцевих властивостей герметика.
Види затвердіння
Існує кілька різних систем затвердіння.
1) Ацетоксі (кислий запах оцту)
2) Оксим
3) Алкокси
4) Бензамід
5) Амін
6) Амінокси
Оксими, алкокси та бензаміди (ширше використовуються в Європі) є так званими нейтральними або некислотними системами. Аміни та аміноксисистеми мають запах аміаку і зазвичай використовуються більше в автомобільній та промисловій сферах або для спеціальних будівельних робіт на відкритому повітрі.
Сировина
Склади містять кілька різних компонентів, деякі з яких є необов’язковими, залежно від передбачуваного кінцевого використання.
Єдиною абсолютно необхідною сировиною є реактивний полімер і зшивальник. Однак майже завжди додають наповнювачі, прискорювачі адгезії, нереакційноздатні (пластифікуючі) полімери та каталізатори. Крім того, можна використовувати багато інших добавок, таких як кольорові пасти, фунгіциди, антипірени та термостабілізатори.
Основні рецептури
Типова оксимна конструкція або склад герметика своїми руками виглядатиме приблизно так:
| % | ||
| Полідиметилсилоксан, OH з кінцевою 50 000 cps | 65.9 | полімерні |
| Полідиметилсилоксан, триметилтермінований, 1000 cps | 20 | Пластифікатор |
| Метилтриоксиминосилан | 5 | Зшивальник |
| Амінопропілтриетоксисилан | 1 | Стимулятор адгезії |
| 150 кв.м/г площі поверхні діоксиду кремнію | 8 | Наповнювач |
| Дибутилолова дилаурат | 0,1 | Каталізатор |
| Всього | 100 |
Фізичні властивості
Типові фізичні властивості включають:
| Подовження (%) | 550 |
| Міцність на розрив (МПа) | 1.9 |
| Модуль подовження при 100 (МПа) | 0,4 |
| Твердість по Шору А | 22 |
| Шкіра з часом (хв.) | 10 |
| Час без клейкості (хв) | 60 |
| Час стирання (хв) | 120 |
| Наскрізне затвердіння (мм за 24 години) | 2 |
Композиції, в яких використовуються інші зшиваючі агенти, виглядатимуть подібно, можливо, відрізнятимуться рівнем зшиваючого агента, типом промотора адгезії та каталізаторів затвердіння. Їх фізичні властивості дещо відрізнятимуться, якщо не використовувати подовжувачі ланцюга. Деякі системи неможливо зробити легко, якщо не використовувати велику кількість крейдяного наповнювача. Ці типи композицій, очевидно, не можуть бути виготовлені у прозорому чи напівпрозорому вигляді.
Розробка герметиків
Розробка нового герметика складається з 3 етапів.
1) Концепція, виробництво та випробування в лабораторії – дуже малі обсяги
Тут хімік-лаборант має нові ідеї та зазвичай починає з ручної партії близько 100 грамів герметика, щоб побачити, як він затвердіє та який тип гуми виходить. Тепер доступна нова машина «The Hauschild Speed Mix» від FlackTek Inc. Ця спеціалізована машина ідеально підходить для змішування цих невеликих партій по 100 г за лічені секунди, видаляючи повітря. Це важливо, оскільки тепер це дозволяє розробнику фактично перевірити фізичні властивості цих невеликих партій. Діоксид кремнію або інші наповнювачі, такі як осаджена крейда, можна змішати з силіконом приблизно за 8 секунд. Видалення повітря займає приблизно 20-25 секунд. Машина працює за допомогою механізму подвійної асиметричної центрифуги, яка в основному використовує самі частинки як власні змішувальні важелі. Максимальний розмір суміші становить 100 грамів, і доступні кілька різних типів чашок, у тому числі одноразові, що означає повну відсутність очищення.
Ключовим у процесі приготування є не лише види інгредієнтів, але й порядок додавання та час змішування. Природно, виключення або видалення повітря є важливим для того, щоб продукт мав термін придатності, оскільки бульбашки повітря містять вологу, яка потім спричинить затвердіння герметика зсередини.
Після того, як хімік отримав тип герметика, який потрібен для його конкретного застосування, масштабується до 1-квартового планетарного змішувача, який може виробляти приблизно 3-4 маленькі пробірки по 110 мл (3 унції). Цього матеріалу достатньо для початкового тестування терміну придатності та тесту на адгезію, а також будь-яких інших спеціальних вимог.
Потім він може перейти до машини об’ємом 1 або 2 галони, щоб виготовити 8-12 трубок по 10 унцій для більш глибокого тестування та відбору зразків клієнта. Герметик екструдується з ємності через металевий циліндр у картридж, який встановлюється на пакувальний циліндр. Після цих випробувань він готовий до розширення.
2) Масштабування та точне налаштування – середні обсяги
Зі збільшенням масштабу лабораторна композиція тепер виробляється на більшій машині, як правило, у діапазоні 100-200 кг або приблизно на барабані. Цей крок має дві основні мети
a) перевірити, чи є якісь значні зміни між розміром 4 фунти та цим більшим розміром, які можуть бути результатом змішування та швидкості диспергування, швидкості реакції та різної кількості чистоти в суміші, і
б) підготувати достатньо матеріалу для вибірки потенційних клієнтів і отримати реальні відгуки на робочому місці.
Ця 50-галонна машина також дуже корисна для промислових продуктів, коли потрібні невеликі обсяги або спеціальні кольори, і потрібно виготовляти лише один барабан кожного типу за раз.
Існує кілька видів змішувальних машин. Найбільш часто використовуваними є планетарні змішувачі (як показано вище) і високошвидкісні диспергатори. Планетарний розчин підходить для сумішей з високою в’язкістю, тоді як диспергатор працює краще, особливо в текучих системах з низькою в’язкістю. У типових будівельних герметиках можна використовувати будь-яку машину, якщо звертати увагу на час змішування та потенційне утворення тепла високошвидкісного диспергатора.
3) Повномасштабні обсяги виробництва
Остаточне виробництво, яке може бути серійним або безперервним, сподіваємось, просто відтворює остаточну рецептуру на етапі збільшення масштабу. Зазвичай відносно невелика кількість (2 або 3 партії або 1-2 години безперервної роботи) матеріалу спочатку виготовляється у виробничому обладнанні та перевіряється перед початком нормального виробництва.
Тестування - що і як тестувати.
Що
Фізичні властивості - подовження, міцність на розрив і модуль
Адгезія до відповідної основи
Термін зберігання - як прискорений, так і при кімнатній температурі
Швидкість полімеризації - Шкіра з часом, час відклеювання, час подряпин і наскрізне полімеризація, температура кольорів або стабільність у різних рідинах, таких як олія
Крім того, перевіряються або спостерігаються інші ключові властивості: консистенція, слабкий запах, корозійна активність і загальний вигляд.
як
Лист герметика витягують і залишають для застигання на тиждень. Потім вирізається спеціальний гантель, який поміщається в тестер для вимірювання фізичних властивостей, таких як подовження, модуль і міцність на розрив. Вони також використовуються для вимірювання сил адгезії/когезії на спеціально підготовлених зразках. Прості тести на адгезію «так-ні» проводяться шляхом натягування кульок затверділого матеріалу на відповідні підкладки.
Вимірювач Shore-A вимірює твердість гуми. Цей пристрій має вигляд ваги та вимірювального приладу з точкою, що вдавлюється в затверділий зразок. Чим більше вістря проникає в гуму, тим м’якша гума і менше значення. Типовий будівельний герметик буде в діапазоні 15-35.
Перевищення рівня шкіри, час вивільнення клейкості та інші спеціальні вимірювання шкіри виконуються пальцем або пластиковими листами з вагами. Вимірюється час до того, як пластик можна буде чисто відтягнути.
Для визначення терміну придатності трубки з герметиком старіють або при кімнатній температурі (що, природно, займає 1 рік, щоб підтвердити 1 рік терміну придатності), або при підвищених температурах, як правило, 50 ℃ протягом 1,3,5,7 тижнів тощо. Після старіння процесу (трубці дають охолонути в прискореному випадку), матеріал екструдується з трубки та втягується в лист, де йому дають затвердіти. Фізичні властивості гуми, сформованої в цих листах, перевіряються, як і раніше. Ці властивості потім порівнюються з властивостями свіжоприготованих матеріалів, щоб визначити відповідний термін зберігання.
Конкретне детальне пояснення більшості необхідних тестів можна знайти в посібнику ASTM.
Деякі заключні поради
Однокомпонентні силікони є герметиками найвищої якості. Вони мають обмеження, і якщо вимагаються особливі вимоги, вони можуть бути розроблені спеціально.
Важливо переконатися, що вся сировина є максимально сухою, рецептура стабільною та що повітря видаляється в процесі виробництва.
Розробка та тестування — це, в основному, той самий процес для будь-якої окремої частини герметика, незалежно від типу — просто переконайтеся, що ви перевірили кожну можливу властивість перед тим, як почати виробництво, і що ви чітко розумієте потреби застосування.
Залежно від вимог застосування можна вибрати правильний хімічний склад. Наприклад, якщо вибрано силікон, а запах, корозія та адгезія не вважаються важливими, але потрібна низька вартість, тоді підійде ацетокси. Однак, якщо йдеться про металеві частини, які можуть піддаватися корозії, або потрібна спеціальна адгезія до пластику в унікальному глянцевому кольорі, тоді вам потрібен оксим.
[1] Дейл Флекетт. Сполуки кремнію: силани та силікони [M]. Gelest Inc: 433-439
* Фото від силіконового герметика OLIVIA
Час публікації: 31 березня 2024 р
