Dodatak-Silikonski sistemi očvršćavanja i platinasta kataliza
Uvod
Silikonski elastomeri se široko koriste u modernim industrijama zbog svoje odlične termičke stabilnosti, fleksibilnosti, hemijske otpornosti i svojstava električne izolacije. Među različitim tehnologijama očvršćavanja koje su dostupne za silikonske materijale, dodatni-sistemi očvršćavanja-također poznati kao silikonski sistemi katalizirani platinom-se smatraju jednim od najnaprednijih i najšire korištenih mehanizama očvršćavanja.
Silikonski sistemi sa dodatno-očvršćavanjem se obično koriste u aplikacijama kao što su tečna silikonska guma (LSR), silikonski gelovi, materijali za kapsuliranje i elastomeri visokih{1}}načina. Ovi materijali su neophodni u industrijama uključujući automobilsku, elektroniku, zdravstvenu zaštitu i proizvode široke potrošnje.
Proces očvršćavanja silikonskih elastomera -stvrdnjavanjem se zasniva na hemijskoj reakciji poznatoj kao hidrosililacija. Ova reakcija uključuje dodavanje silicijum-vodonik (Si–H) grupa preko ugljenik-ugljik dvostrukih veza u vinil-funkcionalnim silikonskim jedinjenjima. Reakciju obično kataliziraju kompleksi platine.
Struktura sistema za adiciju-stvrdnjavanja silikona
Silikonski sistemi za dodatno{0}}očvršćivanje se obično sastoje od dvije glavne komponente, koje se često nazivaju Dio A i Dio B.
Dio A općenito sadrži vinil-funkcionalne silikonske polimere i platinasti katalizator.
Dio B sadrži hidridne-funkcionalne silikonske umrežene tvari i druge aditive.
Kada se ove dvije komponente pomiješaju, počinje reakcija hidrosililacije, formirajući umreženu silikonsku mrežu.
Konačna svojstva materijala zavise od nekoliko faktora formulacije, uključujući:
● Molekularna težina silikonskih polimera
● Koncentracija vinilnih grupa
● Količina hidridnog umreženog sredstva
● Koncentracija katalizatora
Prilagođavanjem ovih parametara, proizvođači mogu dizajnirati silikonske elastomere s različitim mehaničkim svojstvima i karakteristikama očvršćavanja.
Mehanizam reakcije hidrosililacije
Reakcija hidrosililacije je ključni hemijski proces odgovoran za stvrdnjavanje silikonskih sistema za dodavanje-stvrdnjavanja.
U ovoj reakciji, silicijum-vodikove veze (Si–H) reaguju sa vinil grupama (C=C) u prisustvu platinskog katalizatora.
Pojednostavljena reakcija se može opisati kao:
Si–H + CH₂=CH– → Si–CH₂–CH₂–
Ova reakcija rezultira stvaranjem novih silikonskih{0}}ugljičnih veza, povezujući polimerne lance zajedno i stvarajući trodimenzionalnu silikonsku mrežu-.
Jedna od glavnih prednosti očvršćavanja hidrosililacijom je da ne proizvodi nusproizvode{0}}kao što su alkohol ili octena kiselina. Ovo čini silikone za dodatno-stvrdnjavanje idealnim za aplikacije koje zahtijevaju visoku čistoću i minimalno skupljanje.
Platinasti katalizatori su neophodni za omogućavanje reakcije hidrosililacije u praktičnim uslovima obrade.
Bez katalizatora, reakcija između Si-H grupa i vinilnih grupa odvijala bi se izuzetno sporo. Kompleksi platine ubrzavaju reakciju i omogućavaju stvrdnjavanje na umjerenim temperaturama.
Uobičajeni platinasti katalizatori koji se koriste u hemiji silikona uključuju:
Karstedt katalizatori
Diviniltetrametildisiloksanski kompleksi platine
Drugi koordinacioni katalizatori na bazi platine{0}}
Ovi katalizatori su visoko efikasni i mogu promovirati brzo umrežavanje čak i pri niskim koncentracijama.
Međutim, sistemi katalizirani platinom{0}} mogu biti osjetljivi na inhibitore katalizatora kao što su sumpor, amini i određena metalna jedinjenja. Stoga je neophodna pažljiva formulacija i kompatibilnost materijala.
Prednosti sistema za dodavanje-stvrdnjavanja silikona
Silikonski elastomeri za dodatno{0}}stvrdnjavanje nude nekoliko prednosti u odnosu na druge tehnologije očvršćavanja kao što su kondenzacijski-silikoni.
Nema sporednih{0}}proizvoda
Reakcija hidrosililacije ne proizvodi isparljive nusproizvode{0}}, što rezultira minimalnim skupljanjem tokom očvršćavanja.
Visoka čistoća
Budući da se ne stvaraju kiseli ili alkoholni nusproizvodi,-silikoni su pogodni za osjetljive aplikacije kao što su medicinski uređaji i elektronika.
Odlična mehanička svojstva
Dodatno-stvrdnjavanje silikonskih elastomera može postići odličnu vlačnu čvrstoću, otpornost na kidanje i dugotrajnu-trajnost.
Fast Curing
Brzina stvrdnjavanja može se precizno kontrolirati podešavanjem koncentracije i temperature katalizatora.
Industrijske primjene
Dodatno-silikonski sistemi se koriste u širokom spektru aplikacija visokih{1}}performansi.
Tečna silikonska guma (LSR)
LSR se široko koristi u procesima brizganja za proizvodnju visoko{0}}preciznih silikonskih komponenti. Tipične primjene uključuju medicinske uređaje, proizvode za bebe, brtve i automobilske dijelove.
Electronic Encapsulation
Silikonski gelovi i elastomeri se obično koriste za zaštitu osjetljivih elektronskih komponenti od vlage, vibracija i temperaturnih fluktuacija.
Automotive Components
Silikonski elastomeri se koriste u automobilskim brtvama, zaptivkama i komponentama električne izolacije zbog njihove odlične otpornosti na toplinu.
Optičke i medicinske primjene
Budući da silikoni za dodatno{0}}stvrdnjavanje imaju visoku čistoću i niske mogućnosti ekstrahiranja, oni se široko koriste u optičkim sočivima, medicinskim cijevima i implantabilnim uređajima.
Uloga vinil siloksanskih intermedijera
Vinil-funkcionalni siloksanski intermedijeri igraju važnu ulogu u sintezi i formulaciji silikonskih sistema za dodavanje-stvrdnjavanja.
Ovi materijali se koriste za kontrolu sadržaja vinila u silikonskim polimerima i podešavanje gustoće umrežavanja konačnog elastomera.
Diviniltetrametildisiloksan je jedan primjer vinil siloksanskog intermedijera koji se široko koristi u hemiji silikona. Pruža vinilnu funkcionalnost koja učestvuje u reakcijama hidrosililacije i pomaže u regulaciji strukture polimera tokom sinteze.
Takvi međuprodukti su važni za kontrolu kinetike reakcije i performansi materijala u proizvodnji silikonskih elastomera.
Preporučeni proizvodi
Za aplikacije koje se odnose na silikonske sisteme -stvrdnjavanja, obično se koriste sljedeći organosilicijumski međuprodukti.
DVTMDS je vinil-funkcionalno siloksansko jedinjenje koje se široko koristi u sintezi silikonskih elastomera i procesima modifikacije polimera. Obezbeđuje reaktivne vinilne grupe koje učestvuju u reakcijama hidrosililacije.
Ovaj materijal se obično koristi u:
● Proizvodnja silikonskog elastomera
● Sinteza vinil silikonskog ulja
● Modifikacija silikonskog polimera
Zaključak
Silikonski sistemi za dodavanje-stvrdnjavanja zasnovani na reakcijama hidrosililacije katalizirane platinom- predstavljaju jednu od najvažnijih tehnologija u modernoj hemiji silikona. Ovi sistemi pružaju odlične karakteristike materijala, visoku čistoću i pouzdane performanse očvršćavanja.
Zbog svojih superiornih karakteristika, silikoni za dodavanje-stvrdnjavanja se široko koriste u industrijama kao što su elektronika, automobilska industrija, zdravstvo i proizvodi široke potrošnje.
Intermedijeri vinil siloksana kao što je diviniltetrametildisiloksan igraju ključnu ulogu u kontroli strukture polimera i reakcijskog ponašanja u ovim sistemima. Kako se silikonski materijali nastavljaju razvijati, ovi međuprodukti će ostati bitne komponente u silikonskim formulacijama visokih{1}}učinaka.
