El tiempo de vulcanización del caucho de silicona de adición líquida LSR
El caucho de silicona líquida de adición (LSR) es una variedad de caucho de silicona de mayor calidad en comparación con el caucho de silicona líquida de condensación, tiene las ventajas de no tener subproductos durante el proceso de vulcanización, una contracción extremadamente pequeña y Puede penetrar profundamente en la piel. Tiene las ventajas de la vulcanización y su rendimiento de sellado a altas temperaturas es mejor que el del tipo condensación. Además, LSR también tiene las ventajas sobresalientes de un proceso simple y de bajo costo. Esto se debe a que el caucho de silicona líquida tiene un peso molecular pequeño, baja viscosidad y es fácil de procesar y formar. Puede eliminar el mezclado, el preformado, el posacabado y otros procesos, es fácil de automatizar, ahorra energía y mano de obra y tiene un. Ciclo de producción corto y alta eficiencia. Por lo tanto, aunque el precio de la materia prima del LSR es ligeramente mayor que el del caucho de silicona ordinario, el costo total es menor que el del caucho de silicona ordinario, especialmente cuando se fabrican productos pequeños, su superioridad en este aspecto es aún más evidente.
1 Los componentes principales de LSR
LSR generalmente se compone de pegamento base, caucho crudo de polimetilvinilsiloxano y agente reticulante, polimetilhidrogensiloxano, catalizador, compuesto de complejos de metales de transición (como platino, níquel, rodio, etc.). Según los diferentes usos, también se pueden añadir otras cargas, como el método en fase gaseosa o el método de precipitación de sílice, óxido de hierro, dióxido de titanio y espera de negro de humo. Para preparar LSR de grado transparente, también se puede agregar resina de silicona como relleno. El LSR es un tipo de elastómero de caucho de silicona que se obtiene formando un puente entre el grupo SiH en el agente reticulante y el grupo Si-Cl=CH2 en el caucho base.
1.1 Pegamento básico
El caucho crudo de polivinilsiloxano es el pegamento básico del LSR. El caucho en bruto de LSR tiene una amplia distribución de pesos moleculares, que generalmente oscila entre miles y 100.000-200.000. Debido a que los componentes con pesos moleculares pequeños pueden reducir la viscosidad, los componentes con pesos moleculares grandes 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 pequeña 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 el alargamiento; y la resistencia al envejecimiento será pobre. Cuando el grupo terminal de la molécula de caucho de polimetilvinilsiloxano es vinilo, es beneficioso para la expansión del molde y mejora la resistencia al desgarro; hay una cierta cantidad de vinilo entre las cadenas de la molécula de caucho de polimetilvinilsiloxano y en ambos extremos. Cuando la reticulación va acompañada del crecimiento. Del propio modelo molecular, esto 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 en su molécula están conectados directamente a los átomos de silicio y al pegamento básico. Los grupos vinilo en el caucho bruto de polimetil vinil siloxano experimentan una reacción de adición para vulcanizar el caucho bruto. Normalmente hay al menos 3 o más grupos ≡SiH en una molécula, de modo que se pueden 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 del grupo silicona en el agente reticulante con respecto al grupo silicona en el caucho base. Solo combinándolos se puede obtener el caucho vulcanizado con el mejor rendimiento. Considerando la plena utilización de los grupos vinilo y la pérdida de enlaces silicio-hidrógeno, generalmente es apropiado tener un ligero exceso de grupos hidrógeno.
1.3 Catalizadores
Los complejos de metales de transición del Grupo VIII de la tabla periódica casi tienen efectos catalíticos de adición sobre ≡SiH y ≡SiCH=CH2, pero en LSR Platino, sus compuestos y complejos, se utilizan comúnmente en diversas formas. En la actualidad se utilizan principalmente catalizadores homogéneos, siendo los más utilizados los complejos formados por ácido cloroplatínico y alquenos, cicloalcanos, alcoholes, aldehídos, éteres, etc. Debido a que este tipo de catalizador tiene alta actividad y selectividad, la mayoría de ellos tienen alta actividad, lo que hace que la vulcanización del caucho sea demasiado rápida y el tiempo de operación segura sea corto. Si se calcula en términos de platino metálico, la cantidad mínima de catalizador de platino debe ser 1×10-7 de la cantidad total de pegamento base y agente reticulante. Sin embargo, considerando la situación de intoxicación por platino debido a la impureza del sistema, la dosis real es generalmente 1×10-6-2×10-5. La dosis es demasiado alta, lo que no es económico y aumenta la dosis de inhibidores.
1.4 Inhibidores
El caucho crudo de polimetilvinilsiloxano puede reaccionar a temperatura ambiente después de mezclarse con cargas, agentes reticulantes y catalizadores. La mezcla y el procesamiento de materiales de caucho lleva una cierta cantidad de tiempo. Si los reactivos se solidifican previamente durante la operación, no se obtendrán la forma y las propiedades requeridas.
Esto es aún más necesario para LSR, por lo que se requiere que casi no haya reacción catalítica antes de la temperatura de vulcanización, y que la reacción catalítica se lleve a cabo rápidamente después de alcanzar la temperatura de vulcanización. La reacción suele inhibirse mediante la adición de inhibidores. Los inhibidores pueden formar cierta forma de complejo con el catalizador de platino, afectando el movimiento del equilibrio de la reacción. Se pueden colocar inhibidores eficaces con el compuesto de caucho durante mucho tiempo y solo se descompondrán cuando se calienten a la temperatura de vulcanización. Los inhibidores se dividen en dos categorías: un tipo se agrega al caucho como aditivo para interactuar con el platino y bloquear su actividad; el otro tipo es un complejo (catalizador compuesto) con ligandos inhibidores preparados de antemano para inhibir la actividad catalítica. actividad. Los más utilizados son compuestos de alcohol acetilénico con buena compatibilidad, compuestos que contienen nitrógeno, peróxidos orgánicos, etc. La cantidad general añadida es del 1 al 5% de la masa de cola base.
Relleno 1.5
Como relleno de refuerzo para LSR, el negro de sílice puede aumentar la resistencia a la tracción del LSR aproximadamente 40 veces, al igual que mezclar caucho de silicona y caucho de silicona de condensación. Para materiales de caucho para encapsular componentes electrónicos o fabricar moldes que tienen requisitos de alta resistencia y buena fluidez, la viscosidad del negro de humo blanco es demasiado alta. El uso de resina de silicona tipo MQ que es soluble en el polímero base como relleno puede hacer que la viscosidad del LSR no aumente significativamente pero la resistencia se puede mejorar significativamente y se puede obtener un elastómero transparente.
1.6 Otros agentes compuestos
Los agentes compuestos de caucho de silicona generales son adecuados para LSR. La selección adecuada 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 ciertos metales de transición y los octoatos de estos metales 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 rendimiento de la llama. El dióxido de titanio, el óxido de hierro, el azul cobalto, el amarillo de cromo, el óxido de aluminio y otros colorantes pueden producir LSR de diferentes colores y se pueden utilizar LSR añadidos con negro de humo como materiales semiconductores, etc.
2 Mecanismo de vulcanización
El mecanismo de vulcanización del LSR es el mismo que el del caucho de silicona de adición ordinario. También utiliza polidiorganosiloxano que contiene vinilo como polímero base y polimetilhidrogensiloxano. se utiliza como agente de reticulación y se calienta y se reticula formando una estructura de red en presencia de un catalizador de platino.
2.1 Proceso de reacción
Describe cómo se añade el material a un tanque de reacción limpio y se añade tolueno para disolverlo, luego se mezcla completamente con el polímero base, se calienta y descomprime, y el se evapora el tolueno. Después de enfriar, agregue la cantidad calculada de agente reticulante y catalizador. Después de mezclar y desespumar, manténgalo a 70-80°C durante 2-4 horas para vulcanizarlo en caucho de silicona transparente.
3 Aplicación y desarrollo de nuevos productos de LSR
LSR tiene excelentes propiedades de aislamiento eléctrico, resistencia al envejecimiento, alta resistencia mecánica, buena elasticidad, moldeado rápido y conveniente y sin subproductos en la reacción no es tóxica ni tiene sabor, tiene una temperatura de funcionamiento amplia, es segura e higiénica y tiene una gran extensibilidad del producto. Se puede convertir en productos serializados y diferenciados de diferentes formas y usos. el encapsulado de componentes electrónicos y equipos eléctricos, como la fabricación de productos eléctricos de alta tensión (como aisladores, pararrayos, cubiertas aislantes de transformadores), uniones terminales de alambres y cables, etc., se pueden utilizar como materiales médicos para fabricar; branquias artificiales, pulmones artificiales y lentes intraoculares pueden usarse como materiales de impresión dental, usarse para copiar reliquias culturales y artesanías, usarse en agentes de tratamiento de secado de transformadores para televisores y grabadoras de video, y películas marchitadoras de aire para mantener frescas las frutas y verduras, etc. . Con el desarrollo de la tecnología LSR, sus aplicaciones en productos químicos diarios, belleza humana, medicina y salud, salud deportiva, absorción de impactos de automóviles y otros campos se generalizarán cada vez más. 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 han desarrollado los siguientes tipos de LSR con propiedades especiales.
3.1 LSR autolubricante (purga de aceite)
Después de la vulcanización del LSR autolubricante (purga de aceite), las moléculas de aceite de silicona precipitarán lentamente y se distribuirán sobre la superficie de la silicona. piezas de goma, formando muchas pequeñas perlas de aceite. Estas perlas de aceite pueden reducir la fricción durante el proceso de ensamblaje del anillo de sello y reducir o evitar daños a las piezas. Además, la superficie y el interior formarán un equilibrio dinámico después de 24 horas de vulcanización y moldeado. Cuando se retira el aceite de silicona de la superficie, el aceite de silicona precipitará lentamente desde el interior para restaurar la lubricidad de la superficie.
3.2 LSR autoadhesivo
El LSR autoadhesivo puede tener una buena adherencia a la mayoría de sustratos sin utilizar imprimación. No solo resuelve las deficiencias del uso de imprimaciones, sino que también promueve el desarrollo y producción de piezas compuestas de caucho de silicona y otros materiales. Muchas piezas de los automóviles están hechas de caucho de silicona y plásticos de ingeniería o acero y otros materiales. El proceso tradicional para producir dichas piezas compuestas es procesarlas por separado, luego aplicar adhesivo a las superficies de unión de las dos y luego ensamblarlas. Este proceso no sólo requiere mucha mano de obra, requiere inventario y es difícil controlar la calidad, sino que tampoco puede utilizarse para producir piezas compuestas con diseños complejos. Todos estos problemas se pueden resolver utilizando LSR autoadhesivo y utilizando el avanzado proceso de moldeo de dos pasos LSR/ETP (Engineering Thermoplastic). Actualmente, el LSR autoadhesivo se utiliza cada vez más en la industria del automóvil. Además, también hay LSR que tienen propiedades tanto autoadhesivas como autolubricantes. Las piezas compuestas producidas con ellos tienen las ventajas tanto del LSR autoadhesivo como del LSR autolubricante.
3.3 Caucho de silicona espumado líquido
La japonesa Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd. ha divulgado patentes para los métodos de preparación de caucho de silicona líquido y caucho de silicona espumado. Mezcle diorganopolisiloxano líquido (que contiene cargas inorgánicas añadidas opcionalmente) con polvo de partículas huecas de resina termoplástica expandida por calor, agregue una cantidad suficiente de agente de curado y trate térmicamente el material a una temperatura suficiente para expandir el polvo de resina, es decir, caucho de silicona espumado con baja Se produce densidad y buenas propiedades de aislamiento térmico. La compañía japonesa Shin-Etsu ha desarrollado una composición de caucho de silicona líquida autoespumante vulcanizada térmicamente. La composición sigue siendo líquida después de almacenarse a 40°C durante 7 días. Forma espuma cuando se calienta, con una tasa de formación de espuma de 1,2 veces y un valor Shore A. dureza de 35.
3.4 LSR de alta resistencia
El producto LSR Silbione? (marca registrada) reforzado de Rhodia Silicone Company tiene un ciclo de moldeo corto, fácil desmolde y buena transparencia. La resistencia promedio al desgarro es alta. entre 30 y 50, la deformación por compresión es pequeña, la elasticidad es buena y no se requiere postvulcanización. Rhodia Silbione? LSR viene en dos variedades: una es 100% sólida y la otra es elastómero de dimetilsilicona pura. Clear Silbione® LSR se utiliza para moldeo por inyección, y la silicona líquida es ideal para fabricar productos de consumo y para el cuidado de la salud, como sistemas intravenosos, moldes de precisión, formación de tubos, vajillas y productos para el cuidado de la salud infantil. Los productos utilizados actualmente en la industria y el cuidado de la salud son productos estándar de dureza 40, 50, 60 y 70 y productos de alta resistencia. Además, hay varios productos disponibles que cumplen con los estándares de índice de viscosidad de grado USP. El caucho de silicona líquida reformada Silas-tic 9280-70 de Dow Corning tiene mayor resistencia al calor, curado más rápido y mejor desmolde. Cure a 150°C durante aproximadamente 5 minutos para formar un elastómero con una dureza de 70. Cuando se moldea, el compuesto mejora la resistencia a la deformación por compresión en aproximadamente un 35 % y el alargamiento en aproximadamente un 16 % en comparación con formulaciones anteriores. La resistencia a la tracción del material se puede aumentar en 10 cuando se moldea.
3.5 Caucho de fluorosilicona líquida
El caucho de fluorosilicona líquida tiene una excelente resistencia a altas temperaturas y una excelente resistencia al aceite; tiene una baja tasa de hinchazón en volumen y puede producir productos en contacto directo con conectores diesel. mantiene la estabilidad a largo plazo en entornos hostiles; no necesita vulcanización secundaria, baja tasa de deformación permanente y es fácil de colorear. Ideal para producir piezas resistentes al aceite para automóviles, etc. Además, hay LSR de grado de alta presión y LSR curado a la intemperie. El LSR de alto voltaje tiene las ventajas de resistencia a los rayos UV, resistencia al ozono y peso ligero. La característica distintiva del LSR de vulcanización estacional es que el tiempo de vulcanización del LSR se puede controlar libremente.