Täiendus-silikoonsüsteemid ja plaatina katalüüs
Sissejuhatus
Silikoonelastomeerid on tänapäevastes tööstusharudes laialdaselt kasutusel tänu nende suurepärasele termilisele stabiilsusele, paindlikkusele, keemilisele vastupidavusele ja elektriisolatsiooniomadustele. Silikoonmaterjalide jaoks saadaolevate erinevate kõvendustehnoloogiate hulgas peetakse liit-kõvastumissüsteeme-, mida tuntakse ka plaatina-katalüüsitud silikoonsüsteemidena-, üheks kõige arenenumaks ja laialdasemalt kasutatavaks kõvendusmehhanismiks.
Lisa-kõvastuvaid silikoonsüsteeme kasutatakse tavaliselt sellistes rakendustes nagu vedel silikoonkumm (LSR), silikoongeelid, kapseldamismaterjalid ja suure jõudlusega elastomeerid. Need materjalid on olulised tööstusharudes, sealhulgas autotööstuses, elektroonikas, tervishoius ja tarbekaupades.
Silikoonelastomeeride lisamise{0}}kõvastumise protsess põhineb keemilisel reaktsioonil, mida nimetatakse hüdrosilüülimiseks. See reaktsioon hõlmab räni-vesinik (Si-H) rühmade lisamist süsinik-süsinik kaksiksidemetele vinüül-funktsionaalsetes silikoonühendites. Reaktsiooni katalüüsivad tavaliselt plaatinakompleksid.
Lisamise struktuur-Kõvenev silikoonsüsteem
Täiendava-kõvastuva silikoonsüsteemid koosnevad tavaliselt kahest põhikomponendist, mida sageli nimetatakse osaks A ja osaks B.
Osa A sisaldab üldiselt vinüül{0}}funktsionaalseid silikoonpolümeere ja plaatinakatalüsaatorit.
Osa B sisaldab hüdriid{0}}funktsionaalseid silikoonristsildajaid ja muid lisandeid.
Kui need kaks komponenti segatakse, algab hüdrosilüülimisreaktsioon, moodustades ristseotud silikoonvõrgu.
Materjali lõplikud omadused sõltuvad mitmest koostistegurist, sealhulgas:
● Silikoonpolümeeride molekulmass
● Vinüülrühmade kontsentratsioon
● hüdriidristsildaja kogus
● Katalüsaatori kontsentratsioon
Neid parameetreid kohandades saavad tootjad kujundada erinevate mehaaniliste omaduste ja kõvenemisomadustega silikoonelastomeerid.
Hüdrosilüülimise reaktsioonimehhanism
Hüdrosilüülimisreaktsioon on võtmetähtsusega keemiline protsess, mis vastutab liitmis{0}}kõvastuva silikoonsüsteemide kõvenemise eest.
Selles reaktsioonis reageerivad räni-vesiniksidemed (Si-H) vinüülrühmadega (C=C) plaatinakatalüsaatori juuresolekul.
Lihtsustatud reaktsiooni võib kirjeldada järgmiselt:
Si–H + CH₂=CH– → Si–CH₂–CH₂–
Selle reaktsiooni tulemuseks on uute räni{0}}süsiniksidemete moodustumine, mis seovad omavahel polümeeriahelad ja loovad kolmemõõtmelise silikoonvõrgustiku.
Hüdrosilüüliga kõvenemise üks peamisi eeliseid on see, et see ei tekita kõrvalsaadusi, nagu alkohol või äädikhape. See muudab lisa{2}}kõvastuvad silikoonid ideaalseks rakenduste jaoks, mis nõuavad kõrget puhtust ja minimaalset kokkutõmbumist.
Plaatinakatalüsaatorid on olulised hüdrosilüülimisreaktsiooni võimaldamiseks praktilistes töötlemistingimustes.
Ilma katalüsaatorita toimuks reaktsioon Si-H rühmade ja vinüülrühmade vahel äärmiselt aeglaselt. Plaatinakompleksid kiirendavad reaktsiooni ja võimaldavad kõvenemist mõõdukal temperatuuril.
Silikoonkeemias kasutatavad tavalised plaatina katalüsaatorid on järgmised:
Karstedti katalüsaatorid
Plaatina divinüültetrametüüldisiloksaani kompleksid
Muud plaatina{0}}põhised koordinatsioonikatalüsaatorid
Need katalüsaatorid on väga tõhusad ja võivad soodustada kiiret ristsidumist isegi madalatel kontsentratsioonidel.
Kuid plaatina{0}}katalüüsitud süsteemid võivad olla tundlikud katalüsaatori inhibiitorite, nagu väävel, amiinid ja teatud metalliühendid, suhtes. Seetõttu on vajalik hoolikas koostis ja materjalide sobivus.
Täiendavate{0}}silikoonsüsteemide eelised
Lisaks{0}}kõvastuvad silikoonelastomeerid pakuvad mitmeid eeliseid võrreldes muude kõvendustehnoloogiatega, nagu kondensatsiooni{1}}kõvastumisega silikoonid.
Ei mingeid tooteid{0}}
Hüdrosilüülimisreaktsioon ei tekita lenduvaid kõrvalsaadusi{0}}, mille tulemuseks on minimaalne kokkutõmbumine kõvenemise ajal.
Kõrge puhtusastmega
Kuna happelisi ega alkoholi{0}}kõrvalsaadusi ei teki, sobivad lisamis-kõvastuvad silikoonid tundlikes rakendustes, nagu meditsiiniseadmed ja elektroonika.
Suurepärased mehaanilised omadused
Lisaks-kõvastuvad silikoonelastomeerid võivad saavutada suurepärase tõmbetugevuse, rebenemiskindluse ja pikaajalise{1}}vastupidavuse.
Kiire kõvenemine
Kõvenemise kiirust saab täpselt reguleerida katalüsaatori kontsentratsiooni ja temperatuuri reguleerimisega.
Tööstuslikud rakendused
Täiendavaid-kõvastuvaid silikoonsüsteeme kasutatakse paljudes suure jõudlusega-rakendustes.
Vedel silikoonkumm (LSR)
LSR-i kasutatakse laialdaselt survevaluprotsessides, et toota ülitäpseid{0}}silikoonikomponente. Tüüpilised rakendused hõlmavad meditsiiniseadmeid, beebitooteid, tihendeid ja autoosi.
Elektrooniline kapseldamine
Silikoongeele ja elastomeere kasutatakse tavaliselt tundlike elektroonikakomponentide kaitsmiseks niiskuse, vibratsiooni ja temperatuurikõikumiste eest.
Autode komponendid
Silikoonelastomeere kasutatakse nende suurepärase kuumakindluse tõttu autode tihendites, tihendites ja elektriisolatsiooni komponentides.
Optilised ja meditsiinilised rakendused
Kuna lisa{0}}kõvastuvatel silikoonidel on kõrge puhtusaste ja vähe ekstraheeritavaid aineid, kasutatakse neid laialdaselt optilistes läätsedes, meditsiinilistes torudes ja siirdatavates seadmetes.
Vinüülsiloksaani vaheühendite roll
Vinüül-funktsionaalsed siloksaani vahesaadused mängivad olulist rolli liitumis-kõvastuvate silikoonsüsteemide sünteesil ja formuleerimisel.
Neid materjale kasutatakse silikoonpolümeeride vinüülisisalduse reguleerimiseks ja lõpliku elastomeeri ristsidumise tiheduse reguleerimiseks.
Divinüültetrametüüldisiloksaan on üks näide vinüülsiloksaani vaheühendist, mida kasutatakse laialdaselt silikoonikeemias. See pakub vinüüli funktsionaalsust, mis osaleb hüdrosilüülimisreaktsioonides ja aitab reguleerida polümeeri struktuuri sünteesi ajal.
Sellised vahesaadused on olulised reaktsiooni kineetika ja materjali jõudluse kontrollimiseks silikoonelastomeeri tootmisel.
Soovitatavad tooted
Silikooni lisamise{0}}kõvastumisega seotud rakenduste puhul kasutatakse tavaliselt järgmisi räniorgaanilisi vaheühendeid.
DVTMDS on vinüül{0}}funktsionaalne siloksaaniühend, mida kasutatakse laialdaselt silikoonelastomeeride sünteesis ja polümeeri modifitseerimisprotsessides. See pakub reaktiivseid vinüülrühmi, mis osalevad hüdrosilüülimisreaktsioonides.
Seda materjali kasutatakse tavaliselt:
● Silikoon elastomeeri tootmine
● Vinüülsilikooniõli süntees
● Silikoonpolümeeri modifikatsioon
Järeldus
Plaatina-katalüüsitud hüdrosilüülimisreaktsioonidel põhinevad liit-kõvastuv silikoonsüsteemid on tänapäevase silikoonkeemia üks olulisemaid tehnoloogiaid. Need süsteemid pakuvad suurepäraseid materjaliomadusi, kõrget puhtust ja usaldusväärset kõvenemist.
Tänu oma suurepärastele omadustele kasutatakse{0}}lisanduvaid silikoone laialdaselt sellistes tööstusharudes nagu elektroonika, autotööstus, tervishoid ja tarbekaubad.
Vinüülsiloksaani vaheühendid, nagu divinüültetrametüüldisiloksaan, mängivad nendes süsteemides polümeeri struktuuri ja reaktsioonikäitumise kontrollimisel olulist rolli. Kuna silikoonmaterjalid arenevad edasi, jäävad need vahesaadused suure jõudlusega-silikooni koostiste olulisteks komponentideks.
