Основные сведения

Основы химии. Химическая структура

Почему силиконовый каучук по своей природе отличается от других эластомеров?

Невулканизированный силиконовый каучук содержит полимеры с цепями различной длины. Он всегда состоит из основной неорганической кремний-кислородной цепи (скелет молекулы силоксана) и органического заместителя, который связан с атомами кремния. Одинатом кремния всегда образует четыре связи, поэтому для обозначения силиконового каучука часто используется буква Q («quarta» - «четвертичный»).

В зависимости от органического заместителя и его структуры силиконовый каучук может приобретать самые разные свойства. Заместители могут быть представлены метильными, винильными, фенильными или другими группами. Соответственно, среди имеющих практическое значение силиконовых полимеров различают следующие:

MQ
MQ или полидиметилсилоксан (ПДМС) - полимер, к скелету молекулы силоксана которого крепятся две метильные группы.

VMQ
VMQ соответствует полиметилсилоксану, у которого небольшая часть метильных групп замещена винильными группами.

PVMQ
PVMQ обозначает VMQ, у которого небольшая часть метильных групп замещается фенильными группами.

FVMQ
FVMQ обозначает VMQ, у которого небольшая часть метильных групп замещена трифторпропильным заместителем.

Основные виды силиконовых резин

Стандартная поставка твердой силиконовой резины (блок/брусок)

Жидкая силиконовая резина в двух бочках (компоненты А и В)

В качестве классификационного признака часто используется не только структура полимера, но и его вязкость. По вязкости различают жидкую и твердую силиконовую резину.

Твердая силиконовая резина
Твердая силиконовая резина содержит полимеры с высокой молекулярной массой и более длинными полимерными цепями. Обозначается такая резина сокращением HTV (горячего отверждения).

WACKER предлагает две группы твердых силиконовых резин: группу пероксидной вулканизации под торговой маркой ELASTOSIL® R (R = Rubber = резина) и группу аддитивной вулканизации (с платиновым катализатором) под торговой маркой ELASTOSIL® R plus.

Стандартная поставка блоками размером прим. 90 х 100 мм (в поперечном сечении), завернутыми в полиэтиленовую пленку и уложенными в картонные коробки. По специальному заказу поставка готовых смесей возможна и в других формах: полосы, шнуры круглого сечения, гранулят или профилированные ленты.

Жидкая силиконовая резина
Жидкая силиконовая резина содержит полимеры с меньшей молекулярной массой, следовательно, с более короткими полимерными цепями, что обуславливает ее лучшую текучесть. Она относится к группе аддитивной вулканизации (с платиновым катализатором) и известна под торговой маркой ELASTOSIL® LR (LR = Liquid Rubber = жидкая резина).

Компоненты A1) и B2) поставляются в емкостях весом 20 или 200 кг:

  • бочонки 20 кг со вложенным полиэти- леновым мешком (внутренний диаметр 280 мм);
  • бочки 200 кг со вложенным полиэти- леновым мешком (внутренний диаметр 571,5 мм).

1) Содержит платиновый катализатор.
2) Содержит сшивающие агенты.

Компоненты

Структура неотвержденного и вулканизированного полимера с наполнителем

Как правило, резиновая смесь кроме «чистого полимера» содержит три вида дополнительных веществ: сшивающие агенты, наполнители и добавки.

Сшивающие агенты
Сшивающие агенты необходимы для получения механически прочного вулканизата из резиновой смеси. В качестве агентов используются пероксиды или системы с платиновым катализатором.

Наполнители
Наполнители необходимы для придания прочности эластичному каркасу полимера. Вид, количество и состав наполниелей в значительной мере определяют свойства каучука и вулканизата.

  • Усиливающие наполнители К усиливающим наполнителям относятся прежде всего пирогенные кремниевые кислоты с очень высокой удельной площадью поверхности - более 100 м2/г. Особенно хорошо зарекомендовала себя на практике WACKER HDK®. Иногда в качестве усиливающего наполнителя могут использоваться осажденные кремниевые кислоты и сажа.
  • Неусиливающие наполнители Они используются для наполнения полимера. Кварц, например, повышает устойчивость вулканизата к различным средам.

Добавки
По сравнению с другими эластомерами для силиконового каучука необходимо незначительное количество добавок, так как его основные свойства определяются используемым полимером. Например, готовый компаунд может состоять только из полимеров и наполнителей. В силиконовой резине не используются ускорители или замедлители вулканизации, органические мягчители и органические агенты, препятствующие старению. Среди используемых добавок - стабилизаторы, пластификаторы и пигменты.

Стабилизаторы
Для придания каучуку особых свойств используются определенные стабилизаторы, позволяющие целенаправленно оптимизировать его характеристики, например, термоустойчивость или устойчивость к агрессивным средам.

Пигменты
Как правило, силиконовый каучук прозрачный, поэтому его можно окрасить в цвета разной интенсивности: от прозрачного или просвечивающего до полностью непрозрачного. Компания Евро Кемикалс поставит вам соответствующие пигментные пасты как для жидкой, так и для твердой силиконовой резины. Эти специально разработанные для определенных типов каучука пигментные смеси подмешиваются на вальцах или вводятся в компаунд во время литья под давлением при помощи дозатора. Также нужно учитывать, что некоторые добавки уже имеют собственный цвет.

Пигментные пасты ELASTOSIL® очень легко и быстро вводятся при вальцевании

Вулканизация

Пероксидная вулканизация

Схема пероксидной вулканизации

Чтобы из неотвержденного силиконового каучука получить эластомерные материалы, всегда необходим процесс вулканизации. При этом вулканизация бывает двух видов: пероксидная и аддитивная.

При пероксидной вулканизации используются органические пероксиды. При высоких температурах они распадаются на высокоактивные радикалы, способствующие сшивке полимерных цепей. В результате образуется высокоэластичный трехмерный каркас. WACKER предлагает пероксидные отвердители, образующие поперечные связи, в виде паст и порошка.

Преимущества
Пероксидная вулканизация - довольно давно известный и хорошо зарекомендовавший себя на практике метод. Силиконовая резина WACKER, полученная методом пероксидной вулканизации, используется уже более 50 лет. Он постоянно совершенствуется в процессе тесного сотрудничества с клиентами. Также постоянно развивается и сам процесс производства, гарантирующий высокую стабильность качества продукта. Компаунды отличаются низкой чувствительностью, поэтому они очень стабильные при хранении.

Указание по переработке
Скорость отверждения может регулироваться температурой. Вулканизаты очень легко отделяются от форм, при этом их поверхность остается сухой. Поэтому работу с ними сразу же можно продолжить. Таким образом сокращается время цикла в процессе производства.

Аддитивная вулканизация с платиновым катализатором

Схема аддитивной вулканизации

При аддитивной вулканизации с платиновым катализатором группы Si-H сшивающего агента вступают в реакцию с винильными группами и образуют трехмерный каркас. WACKER предлагает не только силиконовые каучуки, которые уже содержат платиновый катализатор, но и те виды каучука, к которым катализатор необходимо добавлять непосредственно перед использованием.

При пероксидной вулканизации используются органические пероксиды. При высоких температурах они распадаются на высокоактивные радикалы, способствующие сшивке полимерных цепей. В результате образуется высокоэластичный трехмерный каркас. WACKER предлагает пероксидные отвердители, образующие поперечные связи, в виде паст и порошка.

Преимущества
При аддитивной вулканизации с платиновым катализатором продукты расщепления, которые могли бы изменить запах или вкус других продуктов (что характерно для пероксидной вулканизации не образуются, а это очень важно для изделий, контактирующих с пищей. Цвет изделий во время термостатирования не изменяется. Процесс вулканизации непродолжительный, при этом скорость вулканизации может регулироваться температурой. Вулканизаты очень легко отделяются от форм, при этом их поверхность остается сухой. Поэтому работу с ними сразу же можно продолжить. Таким образом сокращается время цикла в процессе производства.

Указание по переработке
Даже незначительное содержание токсинов катализатора в окружающем воздухе может стать причиной ингибирования; особенно активно этому способствуют амино- и серосодержащие соединения, выделяющиеся при переработке органических каучуков. Поэтому хранение и работа с органическим каучуком и системами, вулканизуемыми платиновым катализатором, должны производиться отдельно. Чтобы предотвратить загрязнение, необходима тщательная очистка валов и технологического оборудования.