El tiempo de vulcanización del caucho de silicona de adición líquida LSR
1 Los componentes principales de LSR
LSR generalmente consiste en pegamento base: caucho crudo de polimetilvinilsiloxano, agente reticulante: polimetilhidrogensiloxano, catalizador. Está compuesto de complejos de metales de transición (como como platino, níquel, rodio, etc.). ), y se pueden añadir otras cargas según diferentes usos, como negro de humo blanco, óxido de hierro, dióxido de titanio, negro de humo, etc. Para preparar LSR transparente, también se puede añadir resina de silicona como relleno. LSR es un elastómero de caucho de silicona unido por grupos SiH en el agente reticulante y grupos Si-Cl=CH2 en el caucho base.
1.1 Adhesivo básico
El caucho bruto de polietileno siloxano es el caucho básico del LSR. La distribución del peso molecular del caucho en bruto LSR es amplia y generalmente oscila entre varios miles y 100.000-200.000. Debido a que los componentes con peso molecular pequeño pueden reducir la viscosidad, los componentes con peso molecular grande pueden aumentar la resistencia. De acuerdo con las propiedades requeridas del caucho vulcanizado, el contenido de vinilo en el caucho crudo de polimetilvinilsiloxano debe controlarse dentro de un cierto rango. Si el contenido de vinilo es demasiado bajo, la densidad de reticulación será baja y el caucho vulcanizado tendrá un rendimiento deficiente; por el contrario, si la densidad de reticulación es demasiado alta, el caucho vulcanizado se volverá quebradizo y se producirá alargamiento y envejecimiento; la resistencia será pobre. Cuando los grupos terminales de las moléculas de caucho en bruto de polimetilvinilsiloxano son grupos vinilo, es beneficioso para la expansión del molde y mejora la resistencia al desgarro cuando hay un espacio entre las cadenas moleculares del caucho en bruto de polimetilvinilsiloxano y en ambos extremos. , el módulo molecular en sí aumentará durante la reticulación, lo que puede mejorar aún más las propiedades físicas y mecánicas del caucho vulcanizado.
1.2 Agente reticulante
El polimetilhidrogensiloxano es el agente reticulante del LSR, los átomos de hidrógeno activos conectados directamente a los átomos de silicio en la molécula y el polímero adhesivo básico, el vinilo. Los grupos del caucho bruto de metilvinilsiloxano reaccionan para vulcanizar el caucho bruto. Normalmente hay al menos tres grupos ≡SiH en una molécula, lo que puede mejorar significativamente la flexibilidad y las propiedades físicas y mecánicas de la estructura de red de caucho vulcanizado. Al preparar LSR, se debe prestar atención a la relación molar de los grupos de silicio-hidrógeno en el agente reticulante con respecto a los grupos de silicio-hidrógeno en el gel base. Sólo combinándolos se podrá conseguir el mejor caucho vulcanizado. Considerando la plena utilización de los grupos vinilo y la pérdida de enlaces silicio-hidrógeno, generalmente es apropiado tener un exceso de grupos hidrógeno.
1.3 Catalizadores
Los complejos de metales de transición del grupo VII de la tabla periódica tienen efectos catalíticos adicionales sobre casi todos los ≡SiH y ≡SiCH=CH2, pero el LSR suele utilizar varias formas de platino y sus compuestos y complejos. En la actualidad se utilizan principalmente catalizadores homogéneos, entre los que se utilizan ampliamente complejos de ácido cloroplatínico con olefinas, cicloalcanos, alcoholes, aldehídos, éteres, etc. Debido a la alta actividad y selectividad de este tipo de catalizador, la mayoría de los catalizadores tienen una alta actividad, lo que hace que el caucho se vulcanice demasiado rápido y el tiempo de operación segura sea corto. En términos de platino metálico, la cantidad mínima de catalizador de platino debe ser 1×10-7 de la cantidad total de goma base y agente reticulante. Sin embargo, teniendo en cuenta que el sistema impuro provoca intoxicación por platino, la dosis real es generalmente 1 × 10-6-2 × 10-5, que es demasiado alta y antieconómica, y se aumenta la dosis de inhibidores.
1.4 Inhibidores
Después de mezclar el caucho de polimetil vinil siloxano con cargas, agentes reticulantes y catalizadores, puede reaccionar a temperatura ambiente. Sin embargo, mezclar y procesar la mezcla de caucho lleva algún tiempo. Si los reactivos se solidifican prematuramente durante la operación, no se obtendrán la forma y las propiedades deseadas. Esto es especialmente cierto para el LSR, que casi no requiere reacción catalítica antes de la temperatura de vulcanización, y luego una reacción catalítica rápida después de alcanzar la temperatura de vulcanización. La reacción suele suprimirse añadiendo un inhibidor. Los inhibidores pueden formar algún tipo de complejo con el catalizador de platino, afectando el movimiento del equilibrio de la reacción. Los inhibidores eficaces se pueden dejar con el caucho durante mucho tiempo y no se descompondrán hasta que se calienten a la temperatura de vulcanización. Los inhibidores se pueden dividir en dos tipos. Uno se agrega como aditivo a los compuestos de caucho que reacciona con el platino e impide su actividad. La otra es preparar de antemano un complejo (catalizador compuesto) con ligandos inhibidores para inhibir la actividad catalítica del platino. Se utilizan comúnmente compuestos de alcohol acetilénico, compuestos que contienen nitrógeno y peróxidos orgánicos con buena compatibilidad. La cantidad general agregada es del 1% al 5% de la calidad del pegamento base.
Relleno 1.5
Como relleno de refuerzo para LSR, la sílice puede aumentar la resistencia a la tracción del LSR aproximadamente 40 veces, como mezclar caucho de silicona y caucho de silicona de condensación. La viscosidad de la sílice es demasiado alta para los compuestos utilizados para encapsular componentes electrónicos o fabricar moldes que requieren alta resistencia y buena fluidez. Usando resina de silicona MQ que es soluble en el polímero base como relleno, la viscosidad del LSR no aumentará significativamente, pero la resistencia se puede mejorar significativamente y se puede obtener un elastómero transparente.
1.6 Otros ingredientes
En términos generales, los agentes compuestos de caucho de silicona son adecuados para LSR. La selección razonable de agentes compuestos es una forma importante de mejorar el rendimiento del caucho vulcanizado.
Por ejemplo, los óxidos de metales alcalinotérreos, elementos de tierras raras y algunos metales de transición y sus octanoatos pueden mejorar significativamente la resistencia al calor del LSR; el uso de catalizadores de ácido cloroplatínico o la adición de cargas retardantes de llama como el polvo de cuarzo pueden mejorar el retardante de llama; rendimiento; los diferentes colores del LSR; se pueden obtener a partir de colorantes como dióxido de titanio, óxido de hierro, azul cobalto, amarillo de cromo y óxido de aluminio. El LSR con negro de humo añadido se puede utilizar como material semiconductor, etc.
2 Mecanismo de vulcanización
El mecanismo de vulcanización del LSR es el mismo que el del caucho de silicona de adición ordinario. Utiliza polidiorganosiloxano que contiene vinilo como polímero base, polimetilhidrogensiloxano de bajo peso molecular como agente reticulante y se calienta y reticula en presencia de un catalizador de platino para formar una estructura de red.
2.1 Proceso de reacción
Agregue los materiales anteriores en un tanque de reacción limpio, disuélvalos en tolueno, luego mézclelos bien con el polímero base, caliente y reduzca la presión, y luego evapore el tolueno. Después de enfriar, agregue la cantidad calculada de agente reticulante y catalizador, mezcle uniformemente y desespume, luego vulcanice a 70-80°C durante 2-4 horas.
3 Aplicación y desarrollo de nuevos productos de LSR
LSR tiene excelentes propiedades de aislamiento eléctrico, resistencia al envejecimiento, alta resistencia mecánica, buena elasticidad, moldeo rápido y conveniente, sin subproductos, no -Tóxico e inodoro, amplia temperatura aplicable, seguridad e higiene, fuerte extensibilidad del producto y otras ventajas. , se pueden convertir en productos serializados y diferenciados de diferentes formas y usos, se pueden usar para empaquetar o encapsular componentes electrónicos y equipos eléctricos, como la fabricación de productos eléctricos de alto voltaje (como aisladores, pararrayos, fundas aislantes de transformadores), alambres y cables Las juntas terminales, etc., se pueden utilizar como materiales médicos para fabricar branquias artificiales, pulmones artificiales, lentes artificiales, etc. Puede utilizarse como material de impresión dental, para copiar reliquias culturales y artesanías, como agente de tratamiento antisecado para transformadores en televisores y grabadoras de vídeo, y como película de conservación de la atmósfera modificada para frutas y verduras. Con el desarrollo de la tecnología LSR, se utilizará cada vez más en productos químicos diarios, belleza humana, atención médica, salud deportiva, absorción de impactos de automóviles y otros campos. Con el avance de la ciencia y la tecnología, cada vez más tecnologías nuevas, nuevos productos y nuevas aplicaciones han planteado requisitos más altos para el rendimiento del caucho de silicona. En los últimos años se ha desarrollado LSR con propiedades especiales de la siguiente manera.
3.1 LSR autolubricante (fuga de aceite)
Después de vulcanizar el LSR autolubricante (fuga de aceite), las moléculas de aceite de silicona precipitarán lentamente y se distribuirán en la superficie de las piezas de caucho de silicona. , formando muchas finas perlas de aceite. Estas perlas de aceite pueden reducir la fricción y reducir o evitar daños a las piezas durante el montaje del anillo de sellado. Además, se formará un equilibrio dinámico entre la superficie y el interior después de 24 horas de moldeo por vulcanización. Cuando se retira el aceite de silicona de la superficie, el aceite de silicona precipitará lentamente desde el interior y restaurará la lubricidad de la superficie.
3.2 LSR autoadhesivo
El LSR líquido autoadhesivo proporciona una buena adherencia a la mayoría de sustratos sin necesidad de imprimación. No solo resuelve las deficiencias del recubrimiento de imprimación, sino que también promueve el desarrollo y la producción de caucho de silicona y otras piezas de materiales compuestos. Muchas piezas de los automóviles están hechas de caucho de silicona y plásticos de ingeniería o acero. El proceso tradicional para producir este tipo de piezas compuestas es mecanizarlas por separado, aplicar adhesivo a sus superficies de unión y ensamblarlas nuevamente. Este proceso no sólo requiere mucha mano de obra, requiere inventario y es difícil controlar la calidad, sino que no puede utilizarse para producir piezas compuestas complejas. Todos estos problemas se pueden resolver utilizando LSR autoadhesivo y el avanzado proceso de moldeo LSR/ETP (termoplástico de ingeniería)* de dos pasos. Actualmente, el LSR autoadhesivo se ha utilizado ampliamente en la industria del automóvil. Además, existen LSR con funciones autoadhesivas y autolubricantes, y las piezas compuestas que producen tienen todas las ventajas del LSR autoadhesivo y del LSR autolubricante.
3.3 Caucho de silicona espumado líquido
La japonesa Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd. ha divulgado una patente para el método de preparación de caucho de silicona líquido y caucho de silicona espumado. Se mezcla diorganopolisiloxano líquido (que contiene cargas inorgánicas opcionalmente añadidas) con polvo de partículas huecas de resina termoplástica expandida térmicamente, se añade suficiente agente de curado y el material se trata térmicamente a una temperatura suficiente para expandir el polvo de resina para obtener caucho de silicona en espuma con baja densidad. y buen aislamiento térmico. Shinetsu Corporation de Japón ha desarrollado una composición de caucho de silicona líquida de vulcanización en caliente espumosa. Después de 7 días de almacenamiento a 40°C, la composición todavía estaba líquida y formaba espuma al calentarla. La proporción de formación de espuma es 65.438 ± 0,2 veces y la dureza Shore A es 35.
3.4 LSR de alta resistencia
¿Silbione mejorado de silicona Rhodia? (Marca registrada) Los productos LSR tienen un ciclo de moldeo corto, fácil desmoldeo, buena transparencia, resistencia al desgarro promedio entre un 30 % y un 50 % mayor, pequeña deformación por compresión, buena elasticidad y no necesitan postvulcanización. ¿Rodia Sirbion? El LSR viene en dos variedades: 100% sólidos y elastómero de dimeticona puro. ¿Organismos de silicio transparentes? El LSR se utiliza para moldeo por inyección y la silicona líquida es ideal para productos de salud y de consumo, como sistemas intravenosos, módulos de precisión, moldeo de tubos, vajillas y productos de salud infantil. Los productos que se utilizan actualmente en la industria y la atención médica incluyen productos estándar de dureza 40, 50, 60 y 70 y productos de alta resistencia. Además, algunos productos pueden cumplir con los estándares de índice de viscosidad de la USP. El caucho de silicona líquida modificada Silas-tic 9280-70 de Dow Corning tiene mayor resistencia al calor, mayor velocidad de curado y mejor desmoldeo. El curado a 150°C durante aproximadamente 5 minutos forma un elastómero con una dureza de 70. Cuando se forma el caucho, en comparación con la fórmula anterior, su resistencia a la deformación por compresión se puede aumentar en aproximadamente un 35% y su alargamiento se puede aumentar en aproximadamente un 65,438±06%.
Una vez formado el material, su resistencia a la tracción se puede aumentar en un 10%.
3.5 Caucho de fluorosilicona líquida
El caucho de fluorosilicona líquida tiene una excelente resistencia a altas temperaturas y al aceite; tiene una baja tasa de expansión de volumen y puede producir conectores que están en contacto directo con el diésel. puede mantener la estabilidad a largo plazo en el medio ambiente; no necesita vulcanización secundaria, tiene una baja tasa de deformación permanente y es fácil de colorear. Ideal para producir piezas resistentes al aceite como las de automóviles. Además, existen LSR de alta presión y LSR de sulfuro de respaldo. El LSR de alta presión tiene las ventajas de resistencia a los rayos UV, resistencia al ozono y peso ligero. La característica distintiva del LSR es que el tiempo de curado del LSR se puede controlar libremente.