Dodatek-Utwardzanie systemów silikonowych i kataliza platynowa
Wstęp
Elastomery silikonowe są szeroko stosowane w nowoczesnym przemyśle ze względu na ich doskonałą stabilność termiczną, elastyczność, odporność chemiczną i właściwości elektroizolacyjne. Spośród różnych technologii utwardzania dostępnych dla materiałów silikonowych, addycyjne-systemy utwardzania-znane również jako systemy silikonu katalizowanego platyną--uważane są za jedne z najbardziej zaawansowanych i powszechnie stosowanych mechanizmów utwardzania.
Systemy-silikonów utwardzanych addycyjnie są powszechnie stosowane w takich zastosowaniach, jak ciekły kauczuk silikonowy (LSR), żele silikonowe, materiały do kapsułkowania i-elastomery o wysokiej wydajności. Materiały te są niezbędne w takich gałęziach przemysłu, jak motoryzacja, elektronika, opieka zdrowotna i produkty konsumenckie.
Proces utwardzania addycyjnych-elastomerów silikonowych opiera się na reakcji chemicznej znanej jako hydrosililowanie. Reakcja ta obejmuje dodanie grup krzemu-wodoru (Si–H) przez podwójne wiązania węgla-węgla w związkach silikonowych z winylowymi-funkcyjnymi grupami funkcyjnymi. Reakcję zazwyczaj katalizują kompleksy platyny.
Struktura dodatku-Utwardzane systemy silikonowe
Systemy silikonu utwardzanego-dodatkowo zazwyczaj składają się z dwóch głównych składników, często określanych jako część A i część B.
Część A zazwyczaj zawiera winylowe-polimery silikonowe i katalizator platynowy.
Część B zawiera silikonowe środki sieciujące-z wodorkowymi grupami funkcyjnymi i inne dodatki.
Po zmieszaniu tych dwóch składników rozpoczyna się reakcja hydrosililowania, w wyniku której powstaje usieciowana sieć silikonowa.
Ostateczne właściwości materiału zależą od kilku czynników składowych, w tym:
● Masa cząsteczkowa polimerów silikonowych
● Stężenie grup winylowych
● Ilość wodorkowego środka sieciującego
● Stężenie katalizatora
Dostosowując te parametry, producenci mogą projektować elastomery silikonowe o różnych właściwościach mechanicznych i charakterystykach utwardzania.
Mechanizm reakcji hydrosililowania
Reakcja hydrosililowania to kluczowy proces chemiczny odpowiedzialny za utwardzanie addycyjnych-układów silikonowych.
W tej reakcji wiązania wodorowe krzemu-(Si–H) reagują z grupami winylowymi (C=C) w obecności katalizatora platynowego.
Uproszczoną reakcję można opisać jako:
Si–H + CH₂=CH– → Si–CH₂–CH₂–
Ta reakcja powoduje utworzenie nowych wiązań krzemowych-węglowych, łączących ze sobą łańcuchy polimerowe i tworzących-wymiarową sieć silikonową.
Jedną z głównych zalet utwardzania hydrosililowanego jest to, że nie powstają w nim-produkty uboczne, takie jak alkohol czy kwas octowy. Dzięki temu addycyjne-silikony utwardzane idealnie nadają się do zastosowań wymagających wysokiej czystości i minimalnego skurczu.
Katalizatory platynowe są niezbędne do umożliwienia reakcji hydrosililowania w praktycznych warunkach przetwarzania.
Bez katalizatora reakcja pomiędzy grupami Si – H i grupami winylowymi zachodziłaby niezwykle powoli. Kompleksy platyny przyspieszają reakcję i umożliwiają utwardzanie w umiarkowanych temperaturach.
Typowe katalizatory platynowe stosowane w chemii silikonów obejmują:
Katalizatory Karstedta
Kompleksy platyny diwinylotetrametylodisiloksanu
Inne katalizatory koordynacyjne-na bazie platyny
Katalizatory te są bardzo wydajne i mogą sprzyjać szybkiemu sieciowaniu nawet przy niskich stężeniach.
Jednakże układy katalizowane platyną- mogą być wrażliwe na inhibitory katalizatorów, takie jak siarka, aminy i niektóre związki metali. Dlatego konieczne jest ostrożne formułowanie i kompatybilność materiałowa.
Zalety systemów z dodatkiem-silikonu utwardzającego
Elastomery silikonowe utwardzane-dodatkowo oferują kilka zalet w porównaniu z innymi technologiami utwardzania, takimi jak silikony utwardzane-kondensacyjnie.
Nie według-produktów
W reakcji hydrosililowania nie powstają lotne-produkty uboczne, co skutkuje minimalnym skurczem podczas utwardzania.
Wysoka czystość
Ponieważ nie powstają żadne produkty uboczne o charakterze kwasowym ani alkoholowym,-silikony utwardzane addycyjnie nadają się do zastosowań wrażliwych, takich jak urządzenia medyczne i elektronika.
Doskonałe właściwości mechaniczne
Dodatkowo utwardzane elastomery silikonowe-mogą osiągnąć doskonałą wytrzymałość na rozciąganie, odporność na rozdarcie i-długoterminową trwałość.
Szybkie utwardzanie
Szybkość utwardzania można precyzyjnie kontrolować, dostosowując stężenie i temperaturę katalizatora.
Zastosowania przemysłowe
Systemy-silikonów utwardzanych addycyjnie są stosowane w wielu różnych-zastosowaniach o wysokiej wydajności.
Płynna guma silikonowa (LSR)
LSR jest szeroko stosowany w procesach formowania wtryskowego do produkcji-precyzyjnych komponentów silikonowych. Typowe zastosowania obejmują urządzenia medyczne, produkty dla dzieci, uszczelki i części samochodowe.
Enkapsulacja elektroniczna
Żele silikonowe i elastomery są powszechnie stosowane do ochrony wrażliwych elementów elektronicznych przed wilgocią, wibracjami i wahaniami temperatury.
Komponenty samochodowe
Elastomery silikonowe są stosowane w uszczelkach samochodowych, uszczelkach i elementach izolacji elektrycznej ze względu na ich doskonałą odporność na ciepło.
Zastosowania optyczne i medyczne
Ponieważ addycyjne-silikony utwardzane mają wysoką czystość i niewielką zawartość substancji ekstrahowalnych, są one szeroko stosowane w soczewkach optycznych, rurkach medycznych i urządzeniach do wszczepiania.
Rola półproduktów winylosiloksanowych
Półprodukty z winylo-siloksanowymi grupami funkcyjnymi odgrywają ważną rolę w syntezie i formułowaniu układów silikonowych-utwardzalnych addycyjnie.
Materiały te służą do kontroli zawartości winylu w polimerach silikonowych i regulacji gęstości usieciowania końcowego elastomeru.
Diwinylotetrametylodisiloksan jest jednym z przykładów półproduktu winylosiloksanowego szeroko stosowanego w chemii silikonów. Zapewnia funkcjonalność winylu, która uczestniczy w reakcjach hydrosililowania i pomaga regulować strukturę polimeru podczas syntezy.
Takie półprodukty są ważne dla kontrolowania kinetyki reakcji i wydajności materiału w produkcji elastomerów silikonowych.
Polecane produkty
Do zastosowań związanych z addycyjnymi-systemami silikonowymi powszechnie stosuje się następujące półprodukty krzemoorganiczne.
DVTMDS to winylo-funkcyjny związek siloksanowy, szeroko stosowany w syntezie elastomerów silikonowych i procesach modyfikacji polimerów. Dostarcza reaktywne grupy winylowe biorące udział w reakcjach hydrosililowania.
Materiał ten jest powszechnie stosowany w:
● Produkcja elastomerów silikonowych
● Synteza winylowo-silikonowego oleju
● Modyfikacja polimeru silikonowego
Wniosek
Addycyjne-systemy silikonowe utwardzane na bazie reakcji hydrosililowania katalizowanych platyną- stanowią jedną z najważniejszych technologii we współczesnej chemii silikonów. Systemy te zapewniają doskonałe właściwości materiału, wysoką czystość i niezawodne działanie utwardzania.
Ze względu na swoje doskonałe właściwości,-silikony utwardzane addycyjnie są szeroko stosowane w takich gałęziach przemysłu, jak elektronika, motoryzacja, opieka zdrowotna i produkty konsumenckie.
Półprodukty winylosiloksanowe, takie jak diwinylotetrametylodisiloksan, odgrywają kluczową rolę w kontrolowaniu struktury polimeru i zachowania reakcji w tych układach. W miarę ciągłego rozwoju materiałów silikonowych te półprodukty pozostaną podstawowymi składnikami-wysoko wydajnych preparatów silikonowych.
