ما را دنبال کنید.
دنبال چیزی میگردید ؟
La Défense, Paris
+06 48 48 87 40

الاستومرهای حرارتی

 

سیلیکون رابر الاستومر مصنوعی ویژه ای است که می تواند بین خواص شیمیایی و مکانیکی تعادل بی نظیری را ایجاد نماید. که مورد نیاز بسیاری از کاربردهای صنعتی امروزه است .از زمان ساخت اولیه آن در سال 1940که در آزمایشگاه Grignardانجام گردید تا شکل نهایی تجاری امروزی آن برتری سیلیکون در خواص مشروحه در  زیر به اثبات رسیده است :

1-پایداری در حرارت بالا ، 2-انعطاف پذیری در دمای پایین،3-مقاومت شیمیایی 4-سازگاری با محیط زیست ،5-عملکرد الکتریکی مناسب 6-قابلیت آببندی

علاوه بر آن بدلیل خلوص نسبی و آرایش شیمیایی آن ، سیلیکون رابر نمایانگر زیست سازگاری استثنایی است که موجب گردیده تا آنرا برای بسیاری از نیازهای مراقبتی بهداشتی و داروئی مناسب نماید. در مقایسه با بسیاری از الاستومرهای آلی سیلیکون رابر سهولت ساخت بالایی ارایه میدهد که منجر به بهره وری بالا مقرون بصرفه بودن برای مدت زمان طولانی با قابلیت خدمات اطمینان بخش خواهد گردید .

مثال خوب این مدعا می تواند واشرهای آببندی وکانکتورهای مورد استفاده در صنایع خودرو باشد که عمر طولانی در تغییرات حرارتی شدید وشرایط محیطی متنوع داشته باشد .

شیمی لاستیک سیلیکون

در زمینه الاستومرهای ویژه ، وجه تمایز سیلیکون رابر مربوط است به منشا معدنی آن که  شن و ماسه معمولی ساحل دریا است. که حاصل آن  شیمی منحصر بفردیست که بدلیل اتصال s-o-s می تواند منشاء خدمات گسترده ای گردد. قابلیت حرارتی و همچنین مقاومت فوق العاده آن در مقابل اکسیداسیون و تخریب در مقابل  ازون نشانگر تفاوت اساسی بین پلیمر سیلیکون وسایر پلیمرهای اورگانیک میباشد .

این پیوند سیلیکون و اکسیژن با پیوند شیمیایی موجود در مواد بسیار پایدار نظیر کوارتز، شیشه و  شن یافت گردیده که به طور برجسته ای پاسخگوی حرارت بالا می باشند.

عملکرد سیلیکون ها و  مقاومت عمومی آنها در مقابل عوامل مخرب مانند ازون و طیف الکتریکی کرونا، فرسایش محیطی وتابش اشعه میباشد.

این در حالی است  که بسیاری  از پلیمرهای آلی که در زنجیره اصلی شان اتصال دوگانه دارند در  معرض حمله  ازون و اکسیداسیون قراردارند.

فقدان هرگونه اشباع در زنجیره اصلی سیلیکون آنهارا بصورت فوق العاده ای در مقابل تخریب محیطی مقاوم می سازد.

مولکول سیلیکون را می توان توسط شیمیدان تنظیم کرد تا ویژگی های خاصی برای نیازهای خاص بهینه نماید

از چندین شاخه آلی جانبی  زنجیره سیلیکونی که میتوان استفاده نمود  متیل ،وینیل،فنیل و تری کلرو پروپیل میتوان نام برد که رایج ترین آنها هستند واز اهمیت تجاری بالایی برخوردارند

.گنجانیدن شاخه وینیل (که عموماً کمتراز یک مول درصد است)تا حد زیادی با  اتصال عرضی توسط  پراکساید های آلی افزایش یافته و موجب مانایی فشاری کم و مقاومت در برابر روغن داغ را بهبود می بخشد.

به همین دلیل امروزه تقریباً تمامی  سیلیکون های موجود در بازار حاوی مقداری معینی از وینیل می باشند.

اگرچه دی متیل سیلیکون در درجه حرارت 60- درجه انعطاف پذیر است ولی جایگزینی جزئی از شاخه فنیل می تواند عملکرد انعطاف پذیری را تا حد 93- درجه افزایش داده و مانع ارتباط استراتژیک زنجیره های پلیمری شود ،

از چنین ترکیبات لاستیکی در برنامه های هوا فضا که عملکرد در دمای پائین بسیار مهم است  استفاده میشود

سرانجام  گنجانیدن شاخه جانبی تری فلوئوروپروپیل یک ماهیت قطبی به سیلیکون میدهد که در نهایت موجب میگردد تا

فلوئورو سیلیکون در برابر مواد سوختی و مشتقات آن مقاوم باشد.

لاستیک فلوئورو سیلیکون مانند سایر سیلیکون ها از امتیاز تحمل دمای بالا وپایین برخوردار بوده و در مقابل مواد شیمیایی خشن، و سخت ترین کاربردهااستفاده میشود

بیش از یک شاخه جانبی در زنجیره اصلی سیلیکون می تواند موجب امتیازات خاصی در ترکیب همان پلیمر گردد.

بعنوان مثال پلیمری که حاوی شاخه های  وینیل و فنیل باشد می تواند موجب بهبود اتصال متقاطع و انعطاف پذیری در دمای پایین گردد.

ساختار شیمیایی انواع مختلف پلیمر سیلیکون همراه با طبقه بندی ASTMD14118 آنها در شکل زیر نشان داده شده است.

طبقه بندی پلیمر سیلیکون

 

MQ =Dimethyl silicone – General purpose , sponge

PMQ=Methyl phenyl silicone

VMQ=Methyl vinyl silicone- low compression set

FVMQ=Fluoro silicone solvent resistance

دامنه  وزن مولکولی از 000/ 300    تا  000 /800 Molecular weight Range                         =

ویسکوزیته از 000 /000/ 2 تا  000/000/20      CPS                       =                            Viscosity Range

نفوذ پذیری 1010 2                                                                  Penetration                                          =

ویسکوزیته

 

خواص مقایسه ای پلیمر های مختلف سیلیکون

1)ازدیاد طول بالا                  Dimethyl                              2)استحکام بالا                          Dimethyl

3)مقاومت در مقابل تغییر شکل         Vinyl                             4)   جهندگی بالا                             Vinyl

5)مانائی فشاری پائین                    Vinyl                             6) مقاومت در برابر روغن            vinyl-fluoro

7)پایداری حرارتی                     phenyl                            8)  مقاومت در برگشت پذیری  vinyl

9) انعطاف پذیری در دمای پایین     phenyl                          10) مقاومت در برابر مواد سوختی             fluoro

11) مقاومت در برابر اشعه                phenyl                        12) شفافیت بالا                              phenyl

 

13) نرخ سریع پخت                    Vinyl

 

توجه: این جدول فقط اثرات منفرد را نشان میدهد ، گنجانیدن دو یا چند نوع از طرفین شاخه میتواند مشخصات کلی ویژگی ها را بهینه نماید.

 

تجاری سازی پلیمر سیلیکون

 

غالب محصولات سیلیکون شامل سیلیکون های مایع نظیر  RTV  و سیلیکون رابر مشتقات مواداولیه شیمیایی سیلیکون ها هستند که بعداً با تغییرات در ویسکوزیته  یا درجه پلیمریزاسیون از یکدیگر متمایز میگردند.

این فرایند با تبدیل شن به عنصر فلز سیلیکون  آغاز میگردد ،         silicon metal فلزی که بصورت مکانیکی آسیاب شده و با متیل کلراید در دمای 300 درجه در مجاورت کاتالیست مس واکنش شیمیایی میشود .

این  نتایج در  شکل گیری متیل کلروسیلان های واکنشی که تقطیر شده و مشتقات آن منوکلروسیلان –دی کلروسیلان و تری کلروسیلان بدست می آید و نتایج حاصله منجر به شکل گیری متیل کلروسیلان های واکنشی میگردد که با کمی تقطیر به سه نوع مونو، دی و تری کلروسیلان جداسازی می گردند.

توجه داشته باشید که گونه های دی کلروسیلان برای شکل گیری زنجیره های بلند خطی پلیمری از اهمیت بالایی برخوردارند ، بدلیل اینکه میتوانند از نظر شیمیایی رشد دو بعدی داشته باشند

گونه های تری کلروسیلان شبکه اتصالات سه بعدی ایجاد نموده، اگرچه برای رزین های قالب گیری سفت و سخت و غیر الاستومری مهم هستند ولی بایستی برای جلوگیری از ژل شدن پلیمر از جریان دی (Di) جدا سازی شوند

پس از تقطیر، دی متیل کلرو سیلان ها هیدرولیز می شوند تا سیلانول ها تشکیل شوند، که به سرعت متراکم شده و به سیلوکسان های حلقوی و سیلوکسان های خطی با وزن مولکولی پایین تبدیل گردند.

 

دومی ها با سود سوزآور واکنش داده میشوند تا سیلوکسان های حلقوی تولید شوند، بخصوص دی متیل تترامر یا D4 که مواد اولیه همه دی متیل سیلیکون رابرها می باشد . که ماده ای است بصورت مایع شفاف با ویسکوزینه کم

 

1-پلیمریزاسیون زنجیره ای حلقه گشا Ring opening Polymerization ، D4 با بدل شدن به پایه پلیمر خطی تکمیل میشوند که ویسکوزیته آن ها با افزودن سیلوکسان های تک عملکردی که عملکرد آن خاتمه دادن به زنجیره مولکولی پلیمر میباشد.  

 

 

 

ترکیب سازی سیلیکون رابر Termiator(stopper)

 

برخلاف پلیمر های آلی پلیمرهای سیلیکون ذاتاً بصورت نسبی ضعیف هستند واستحکام کششی آن ها پس از کراس لینک فقط 1 مگا پاسگال می باشد ، برای بدست آوردن خواص مهندسی مفید لازم است برای تقویت پلیمر از فیلرهای تقویت کننده بسیار ریز با سطح پراکندگی بالا که سازگاری شیمیایی مناسبی با سیلیکون دارند استفاده نمود.

مانند سیلیکای دودی (فیومد سیلیکا) و سیلیکای رسوبی

علاوه بر این از مایعات  عملکردی موسوم به کمک فرایندها برای کنترل ماندگاری کافی و همچنین  فرایند پذیری خوب لازم است استفاده نمود.

و برای ولکانیزه شدن پلیمر عوامل پخت مورد نیاز میباشد

برای ترکیبات سیلیکون رابر فرمول های مختلف بشرح زیر طراحی گردیده است :

 

فیلرها

متداول ترین ماده تقویت کننده مورد استفاده در ترکیبات سیلیکونی ، سیلیکای دودی یا فیومد سیلیکا میباشد که از سوختن تتراکلراید سیلیسیم در حضور هیدروژن و اکسیژن حاصل میگردد،ذرات سیلیس تولید شده دود مانند و بسیار ریز و کروی هستند و میزان سطح پراکندگی آن می تواند تا 325 متر مربع در گرم برسد،

این ذرات  آمورف هستند اما در خوشه های رشته ای مرتبط بوده و از نظر شیمیایی می تواند به زنجیره   si-o متصل گردیده و خواص تقویت کننده مطلوبی به پلیمر بدهند.

ترکیبات سیلیکونی کراس لینک شده که حاوی فیومد سیلیکا هستند می توانند استحکام کششی بالاتر از 10 Mpa داشته باشند یعنی ده برابر استحکام بالاتر از سیلیکون خالص .

همچنین سیلیکای رسوبی که از طریق اسیدی کردن و رسوب نمودن سیلیکات سدیم حاصل میگردد، میتواند بعنوان فیلر تقویت کننده سیلیکون رابر مورد استفاده واقع گردد ولی نسبت به فیومدسیلیکا از استحکام کمتری برخوردار است .

 

سیلیکون شفاف

پلیمرهای مبتنی برسیلیکون دارای مجموعه ای از خواص منحصر بفرد هستند که آنهارا برای کاربردهای نوری بسیار مناسب مینماید.آنها علاوه بر پایداری حرارتی عالی ، خواص مکانیکی و سهولت پردازش ، در باندهای فرابنفش ،مرئی و طیف نزدیک به مادون قرمز شفاف هستند

از موارد مصرف این نوع سیلیکون ها که معمولا بهداشتی هم هستند میتوان از ماسک تنفسی و عینک شنا نام برد

این شرکت توان تولید سیلیکون شفاف در محدوده سختی 30-70shore A با استحکام کششی 7-8Mpa را دارد.

 

سیلیکون با استحکام پارگی بالا

الاستومرهای سیلیکونی بدلیل پایداری حرارتی و شیمیایی بالا و انعطاف پذیری در طیف وسیعی از دماها در کاربردهای بی شماری مورد استفاده قرار میگیرند. با این حال سیلیکونها به شدت مستعد پارگی هستند

و مقاومت پارگی بسیار کمتری نسبت به سایر پلیمرهای الاستومری مانند پلی اتیلن یا پلی پروپیلن دارند

به خوبی مشخص شده است که استحکام پارگی الاستومرهای سیلیکونی را میتوان به آسانی با افزودن پرکننده هایی مانند سیلیس بهبو بخشید، اما افزودن پرکننده هم چنین تغییرات قابل توجهی را در سایر خواص مکانیکی مانند افزایش سختی و کاهش ازدیاد طول ایجاد می نماید که ممکن است در همه برنامه ها مطلوب نباشد

شرکت وایرایران قادر است تا با حفظ سایر خواص مطلوب استحکام پارگی را به مقدار قابل توجهی تا حد 50 نیوتن بر میلی متر افزایش دهد. در محدوده سختی 30-70shore A

 

سیلیکون سرامیک فایر(مقاوم در برابر شعله آتش)

در حالیکه آتش سوزی بطور فزاینده ای پیچیده میشود ،ایجاد انفجار و خسارت بزرگتر ناشی از آتش سوزی که به سختی میتوان آن را خاموش کرد ،آتش ناشی از تجهیزات الکتریکی میتواند باعث خسارات مالی جبران ناپذیری گردد.

علم و فناوری ،تجهیزات الکترومکانیکی با قدرت بالا به طور فزاینده ای در حال افزایش است که میتواند خطر آتش سوزی را افزایش دهد

بنابراین برای جلوگیری از گسترش آتش به مواد ضدشعله نیاز است که برای ساخت سیلیکونهای ضد آتش فرمول هایی طراحی و ساخته شده است که به خوبی میتواند نیاز ضد آتش بودن را فراهم سازد.

در این خصوص شرکت وایرایران موفق گردید تا گرید ویژه سیلیکون ضد آتش را تولید و عرضه نماید

یک پاسخ بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.فیلد های مورد نیاز علامت گذاری شده اند *