Aplicação de sílica em borracha de silicone
A sílica é um dos materiais inorgânicos ultrafinos de alta tecnologia mais importantes. Devido ao seu pequeno tamanho de partícula, tem grande área de superfície específica, forte adsorção de superfície, grande energia de superfície, alta pureza química, bom desempenho de dispersão, resistência térmica, elétrica resistência e outras propriedades especiais. Com sua estabilidade, reforço, espessamento e tixotropia superiores, possui características únicas em muitas disciplinas e campos e desempenha um papel insubstituível.
O uso dedióxido de silíciopode ser dividido em materiais de silicone e outros campos, nos quais a quantidade de materiais de silicone é responsável por quase 60% da quantidade total de sílica pirogênica. A borracha de silicone é o material mais utilizado em materiais de silicone, e sua quantidade de adição pode chegar a mais de 50%. A sílica pirogênica desempenha principalmente um papel de reforço na borracha de silicone HVT. Como a cadeia molecular da borracha de silicone é muito flexível e a interação entre as cadeias é fraca, a resistência da borracha de silicone sem reforço é muito baixa (não mais do que 0,4 MPa) e não tem valor de uso. Só pode ser aplicado após reforço. No entanto, a resistência da borracha de silicone reforçada com sílica pirogênica pode ser aumentada em 40 vezes.
Efeito da sílica pirogênica nas propriedades mecânicas da borracha de silicone HTV
O efeito de reforço da sílica pirogênica na borracha de silicone HTV é afetado por seu tamanho de partícula, área comparativa e estrutura. Geralmente, quanto menor o tamanho da partícula, quanto maior a área de superfície específica e a estrutura, melhor o efeito de reforço e maior a resistência e dureza do vulcanizado. Além disso, a quantidade de sílica pirogênica e sua dispersão na matriz também têm grande influência nas propriedades do vulcanizado. A Figura 1 mostra o efeito da quantidade de sílica pirogênica na resistência à tração do vulcanizado. Pode-se observar na figura que com o aumento da quantidade de sílica pirogênica, a resistência do vulcanizado aumenta, geralmente atingindo o pico em 35-50 phr. Existem também muitos mecanismos de reforço e modelos de sílica pirogênica para borracha de silicone. A explicação mais aceita é que os grupos hidroxila livres na superfície da sílica pirogênica formam combinação física ou química com moléculas de borracha de silicone, formando uma camada de adsorção de moléculas de borracha de silicone na superfície da sílica, formando uma estrutura de rede tridimensional de sílica pirogênica e moléculas de borracha de silicone, limitando efetivamente a borracha de silicone. A deformação da cadeia molecular leva ao reforço. A alteração da resistência ao rasgo do vulcanizado é semelhante à da resistência à tração, que aumenta com o reforço da sílica pirogênica. Com o aumento da quantidade de sílica pirogênica, a resistência ao rasgo primeiro aumenta, atinge o pico e depois diminui ligeiramente.
Efeito da sílica pirogênica na processabilidade da borracha de silicone HTV
O efeito da sílica pirogênica na processabilidade da borracha de silicone HTV é geralmente expresso como o grau de estrutura (△ crepe), que é igual à diferença entre o valor de plasticidade (P28) do composto armazenado à temperatura ambiente por 28 dias e o valor de plasticidade (P0) medido imediatamente após a mistura. O valor da plasticidade do composto está relacionado à quantidade de sílica pirogênica, propriedades de superfície e estrutura. A razão estrutural é que os grupos hidroxila na superfície da sílica pirogênica e os átomos de oxigênio na borracha de silicone formam ligações de hidrogênio, e a superfície da sílica adsorve a cadeia molecular da borracha de silicone, o que leva à diminuição da fluidez do composto com a extensão do tempo e o endurecimento do composto, o que afeta o desempenho do processamento. Portanto, é necessário adicionar agente de controle de estrutura ou selecionar sílica pirogênica após o tratamento de superfície no processo de uso. A adição de agente de controle de estrutura e o tratamento de superfície de sílica pirogênica são todos através da reação da máquina de controle de estrutura ou agente de tratamento de superfície com hidroxila de silício na superfície da sílica, de modo a reduzir o número de hidroxila superficial, reduzir o número de hidrogênio As ligações formadas com borracha de silicone tornam a mistura mais estável. O tempo de mistura é encurtado e a plasticidade aumentada, o que pode reduzir o efeito estrutural e melhorar a processabilidade e estabilidade de armazenamento.
Aplicação de sílica pirogênica em borracha de silicone RTV
A borracha de silicone vulcanizada à temperatura ambiente (RTV) pode ser dividida em componente único (RTV-1) e dois componentes (RTV-2) em termos de morfologia do produto e pode ser dividida em tipo de condensação e tipo de adição em termos de mecanismo de vulcanização. Atualmente, a sílica pirogênica é o enchimento de reforço mais amplamente usado e eficaz para borracha de silicone RTV. Como a borracha de silicone RTV é geralmente usada como vazamento, calafetagem, revestimento e outros materiais de vedação, a fim de manter a viscosidade e fluidez antes da vulcanização, a quantidade de sílica pirogênica é geralmente muito menor do que a da borracha de silicone vulcanizada de alta temperatura frequentemente usado junto com outros enchimentos de reforço e semi-reforço para facilitar a operação de construção.
Efeito do teor de sílica pirogênica na resistência à tração e dureza da borracha de silicone RTV
A sílica é um enchimento de reforço muito eficaz para borracha de silicone RTV, que pode melhorar significativamente sua resistência. Por um lado, é devido ao efeito de tamanho pequeno e grande área de superfície específica das partículas de sílica pirogênica; por outro lado, é porque existem muitos grupos hidroxila de silício na superfície das partículas de sílica pirogênica, que podem formar uma estrutura de rede por meio de ligações de hidrogênio e força de van der Waals. Ao mesmo tempo, as partículas de sílica também apresentam forte interação com as moléculas de polissiloxano, o que melhora a adesão da interface. Quanto menor for o tamanho da partícula de sílica, maior será a área de superfície específica, maior será a superfície de contato entre as partículas e o composto e quanto mais pontos de ligação, melhor será o desempenho do reforço da borracha de silicone RTV e maior será a resistência à tração, resistência ao rasgo, resistência ao desgaste e dureza do vulcanizado. No entanto, ao mesmo tempo, a dispersão se torna muito difícil, a elasticidade diminui e a processabilidade se deteriora. Portanto, a borracha de silicone RTV geralmente tem uma área de superfície específica relativamente baixa (menos de 200m2 / g)） Sílica pirogênica foi usada como enchimento [16]. A borracha de silicone sem reforço é quebradiça após a vulcanização. A dureza da borracha de silicone aumenta com o aumento da quantidade de sílica.
Efeito do teor de sílica nas propriedades reológicas da borracha de silicone RTV
SílicaO agregado possui uma estrutura de ramificação tridimensional, que pode formar uma rede de interação no sistema de dispersão. Usando essa característica, a sílica no campo do selante, como espessante e agente tixotrópico, pode aumentar a viscosidade, garantir o livre escoamento do composto e prevenir aglomeração, flacidez e colapso. O mecanismo de espessamento e tixotropia do dióxido de silício é realizado principalmente pela interação de ligações de hidrogênio de grupos hidroxila de silício na superfície. Quando está disperso em polissiloxano, ligações de hidrogênio são geradas entre diferentes partículas através dos grupos hidroxila de silício na superfície, formando uma rede de dióxido de silício, que limita a fluidez do sistema, aumenta a viscosidade e desempenha um papel espessante. Quando submetido à força de cisalhamento, o dioxigênio aumenta. A destruição da rede siliconizada leva à diminuição da viscosidade do sistema e efeito tixotrópico, o que é benéfico para a construção. Uma vez que a força de cisalhamento desaparece, a ligação de hidrogênio se forma, a rede de sílica se recupera e a viscosidade do sistema de composto de borracha de silicone RTV aumenta gradualmente, o que evita efetivamente o fenômeno de flacidez do composto durante a vulcanização [17]. A propriedade anti-flacidez do sistema está intimamente relacionada ao valor do rendimento e à taxa de redução da rede do material após o cisalhamento. Na aplicação prática, quanto maior for o valor do rendimento, melhor será o desempenho anti-flacidez do composto. O composto ideal deve ter alto valor de rendimento, alto índice de diluição de cisalhamento e taxa de redução rápida.
Efeito da dispersão de sílica nas propriedades da borracha de silicone RTV
Quando a sílica é adicionada à borracha de silicone RTV, deve-se prestar atenção à dispersão da sílica no polímero. Após a parada do processo de dispersão, a sílica pirogênica com a melhor condição de dispersão formará uma rede completa no sistema, que possui alta viscosidade e excelentes características de tixotropia. Quando o composto é submetido à força de cisalhamento, a viscosidade diminui muito, apresentando certa fluidez. Após a remoção da força de cisalhamento, a viscosidade se recuperará rapidamente; se a dispersão não for suficiente ou excessiva, apenas parte da sílica pirogênica será formada. Rede de negro de fumo branco de fase, resultando em menor viscosidade e baixa tixotropia. No sistema transparente, quanto maior a transmitância, melhor será a dispersão do negro de fumo. Nas mesmas condições de dispersão, os produtos com grande área superficial específica costumam ter melhor transparência.
Em conclusão, a sílica é um material de reforço indispensável para a borracha de silicone. Devido às suas propriedades únicas, tem sido amplamente utilizado em outros campos, como revestimentos, tintas, medicamentos, cosméticos e polimento químico-mecânico (CMP), e tem um futuro brilhante.