Типы силиконового каучука
Органическими группами в силиконовых каучуках могут быть метильные, винильные, фенильные или другие группы. Согласно стандарту ASTM D1418, который охватывает систему общей классификации или номенклатуры каучуков и каучуковых латексов, силиконовые каучуки классифицируются следующим образом:
Метильная группа — также известен как диметилсиликоновый эластомер/каучук или просто метилсиликоновый каучук. Обозначается как MQ.
Метильная и фенильная группы — также известен как метилфенилсиликоновый эластомер/каучук или фенилсиликоновый каучук. Обозначается как PMQ и обладает превосходными низкотемпературными характеристиками.
Метильная и винильная группы — также известен как метилвинилсиликоновый эластомер/каучук. Обозначается как VMQ.
Метильная, фенильная и винильная группы — также обозначается как PVMQ и известен своими превосходными низкотемпературными характеристиками.
Фторо-, винильные и метильные группы — также известен как фторированный каучук или фторсиликоновый каучук. Обозначается как FVMQ и обладает высокой устойчивостью к химическому воздействию (топливо, масло, растворители…).
Среди разновидностей семейства силиконовых каучуков существует три основные формы, зависящие от метода обработки: жидкий, вулканизуемый при комнатной температуре и вулканизуемый при высокой температуре.
Жидкий силикон (LSR) содержит полимеры с более низкой молекулярной массой, а следовательно, с более короткими цепями. Его можно экструдировать или лить под давлением на специализированном оборудовании. Этот тип силиконового каучука более устойчив к атмосферным воздействиям и более прозрачен.
Силиконовый каучук RTV (вулканизуемый при комнатной температуре)— это тип силиконового каучука, изготавливаемый из однокомпонентных (RTV-1) или двухкомпонентных (RTV-2) систем с диапазоном твердости от очень мягкого до среднего. Он обычно используется для заливки, герметизации и капсулирования. Силикон для форм также изготавливаются из силиконового каучука RTV.
Твердый силиконовый каучук или высокотемпературный вулканизуемый (HTV) имеет длинноцепочечные полимеры с наибольшей молекулярной массой. Они доступны в невулканизованной форме и требуют традиционных методов обработки каучука.
Метод отверждения силиконового материала
В неотвержденном состоянии силиконовый каучук представляет собой очень вязкий гель или жидкость. Для преобразования в твердое состояние его необходимо отвердить, вулканизировать или катализировать. Обычно это осуществляется в двухступенчатом процессе: на этапе производства до получения желаемой формы, а затем в процессе длительной последующей термообработки. Его также можно формовать литьем под давлением.
Силиконовый каучук может быть отвержден с помощью платинокатализируемой системы отверждения, конденсационной системы отверждения, системы отверждения с использованием пероксидов или оксимной системы отверждения. В платинокатализируемой системе отверждения процесс отверждения может быть ускорен путем нагревания или повышения давления.
Платинокатализируемая система отверждения
В платинокатализируемой системе отверждения силикона, также называемой аддитивной системой (поскольку ключевой реакцией построения полимера является реакция присоединения), гидрид- и винилфункциональный силоксановый полимер реагируют в присутствии катализатора — платинового комплекса, образуя этиленовый мостик между ними.[1] В результате реакции не образуются побочные продукты. Такие силиконовые каучуки быстро отверждаются, хотя скорость или даже способность к отверждению легко ингибируется в присутствии элементарного олова, серы и многих аминных соединений.
Конденсационная система отверждения
Конденсационные системы отверждения могут быть однокомпонентными или двухкомпонентными.[3] В однокомпонентной системе, или системе RTV (вулканизуемой при комнатной температуре), сшивающий агент, подвергающийся воздействию атмосферной влажности (т.е. воды), проходит стадию гидролиза и остается с гидроксильной или силанольной группой. Силанол конденсируется далее с другой гидролизуемой группой на полимере или сшивающем агенте и процесс продолжается до полного отверждения системы. Такая система отверждается самостоятельно при комнатной температуре и (в отличие от платинокатализируемой аддитивной системы) нелегко ингибируется при контакте с другими химическими веществами, хотя процесс может быть затронут при контакте с некоторыми пластиками или металлами и может не произойти вовсе при контакте с уже отвержденными силиконовыми компаундами. Сшивающие агенты, используемые в конденсационных системах отверждения, обычно представляют собой алкокси-, ацетокси-, сложноэфирные, енокси- или оксимные силаны, такие как метилтриметоксисилан для алкокси-отверждаемых систем и метилтриацетоксисилан для ацетокси-отверждаемых систем. Во многих случаях добавляется дополнительный конденсационный катализатор для полного отверждения системы RTV и достижения нелипкой поверхности. В алкокси-отверждаемых системах используются органотитановые катализаторы, такие как тетраалкоксититанаты или хелатные титанаты. В оксимных и ацетокси-отверждаемых системах могут использоваться оловянные катализаторы, такие как дибутилолово дилаурат (DBTDL). Ацетокси-оловянное отверждение — одна из старейших химических систем, используемых для отверждения силиконового каучука, и именно она используется в бытовых герметиках для ванных комнат. В зависимости от типа отщепляющейся молекулы, силиконовые системы можно классифицировать как кислые, нейтральные или щелочные.
Двухкомпонентные конденсационные системы упаковывают сшивающий агент и конденсационный катализатор вместе в одной части, в то время как полимер и любые наполнители или пигменты находятся во второй части. Смешивание двух частей вызывает отверждение.
После полного отверждения конденсационные системы эффективны в качестве герметиков и шпатлевок в сантехнике и строительстве, а также в качестве форм для литья полиуретановой смолы, эпоксидных и полиэфирных смол, восков, гипса и легкоплавких металлов, таких как свинец. Они, как правило, очень гибкие и обладают высокой прочностью на разрыв. Они не требуют использования разделительного агента, так как силиконы обладают антипригарными свойствами.
Система отверждения пероксидами
Отверждение пероксидами широко используется для отверждения силиконового каучука. В процессе отверждения остаются побочные продукты, что может стать проблемой при контакте с пищевыми продуктами и в медицинских применениях. Однако эти продукты обычно обрабатываются в печи послеотверждения, что значительно снижает содержание продуктов распада пероксидов. Один из двух основных используемых органических пероксидов, дикумилпероксид (ср. с гидропероксидом кумола), имеет основными продуктами распада ацетофенон и фенил-2-пропанол. Другой — дихлорбензоилпероксид, основными продуктами распада которого являются дихлорбензойная кислота и дихлорбензол.
