Силіконові системи-затвердіння та платиновий каталіз
вступ
Силіконові еластомери широко використовуються в сучасній промисловості завдяки їхній відмінній термічній стабільності, гнучкості, хімічній стійкості та електроізоляційним властивостям. Серед різних технологій затвердіння, доступних для силіконових матеріалів, системи-затвердіння-також відомі як платинові{3}}каталізовані силіконові системи-вважаються одним із найдосконаліших і широко використовуваних механізмів затвердіння.
Силіконові-системи додаткового затвердіння зазвичай використовуються в таких сферах застосування, як рідкий силіконовий каучук (LSR), силіконові гелі, матеріали для інкапсуляції та високо{1}}еластомери. Ці матеріали необхідні в таких галузях, як автомобілебудування, електроніка, охорона здоров’я та споживчі товари.
Процес затвердіння силіконових еластомерів-затвердіння базується на хімічній реакції, відомій як гідросилілювання. Ця реакція передбачає приєднання кремній-водневих (Si–H) груп до вуглець-вуглецевих подвійних зв’язків у вініл-функціональних силіконових сполуках. Реакція зазвичай каталізується комплексами платини.
Структура силіконових систем-затвердіння
Силіконові-системи додаткового затвердіння зазвичай складаються з двох основних компонентів, які часто називають частиною А та частиною Б.
Частина А зазвичай містить вініл-функціональні силіконові полімери та платиновий каталізатор.
Частина B містить гідридно-функціональні силіконові зшивачі та інші добавки.
Коли ці два компоненти змішуються, починається реакція гідросилілювання, утворюючи зшиту силіконову мережу.
Кінцеві властивості матеріалу залежать від кількох факторів рецептури, зокрема:
● Молекулярна маса силіконових полімерів
● Концентрація вінілових груп
● Кількість гідридного зшиваючого агента
● Концентрація каталізатора
Регулюючи ці параметри, виробники можуть створювати силіконові еластомери з різними механічними властивостями та характеристиками затвердіння.
Механізм реакції гідросилілювання
Реакція гідросилілювання є ключовим хімічним процесом, відповідальним за затвердіння силіконових систем-затвердіння.
У цій реакції кремній-водневі зв’язки (Si–H) реагують з вініловими групами (C=C) у присутності платинового каталізатора.
Спрощено реакцію можна описати так:
Si–H + CH₂=CH– → Si–CH₂–CH₂–
Ця реакція призводить до утворення нових кремнієвих -вуглецевих зв’язків, які з’єднують полімерні ланцюги та створюють три{1}}вимірну силіконову мережу.
Однією з головних переваг затвердіння гідросилілюванням є відсутність -побічних продуктів, таких як спирт або оцтова кислота. Це робить силікони додаткового{2}}твердіння ідеальними для застосувань, які потребують високої чистоти та мінімальної усадки.
Платинові каталізатори необхідні для забезпечення реакції гідросилілювання в практичних умовах обробки.
Без каталізатора реакція між групами Si–H і вініловими групами відбувалася б надзвичайно повільно. Комплекси платини прискорюють реакцію і дозволяють затвердіти при помірних температурах.
Поширені платинові каталізатори, які використовуються в хімії силікону, включають:
Каталізатори Karstedt
Дивінілтетраметилдисилоксанові комплекси платини
Інші координаційні каталізатори-на основі платини
Ці каталізатори є високоефективними і можуть сприяти швидкому зшиванню навіть при низьких концентраціях.
Однак платино{0}}каталізовані системи можуть бути чутливими до інгібіторів каталізатора, таких як сірка, аміни та деякі сполуки металів. Тому необхідний ретельний склад і сумісність матеріалів.
Переваги силіконових систем Addition-Cure
Силіконові еластомери-додаткового затвердіння мають кілька переваг порівняно з іншими технологіями затвердіння, наприклад силіконами-затвердіння конденсацією.
Без-продуктів
Реакція гідросилілювання не утворює летких побічних-продуктів, що призводить до мінімальної усадки під час затвердіння.
Висока чистота
Оскільки не утворюються кислотні або спиртові побічні-продукти, силікони-затвердіння придатні для чутливих застосувань, таких як медичні пристрої та електроніка.
Чудові механічні властивості
Силіконові еластомери-додаткової вулканізації можуть досягти відмінної міцності на розрив, стійкості до розриву та-тривалої довговічності.
Швидке затвердіння
Швидкість затвердіння можна точно контролювати, регулюючи концентрацію та температуру каталізатора.
Промислове застосування
Силіконові-системи додаткового затвердіння використовуються в широкому спектрі високоефективних-застосувань.
Рідка силіконова гума (LSR)
LSR широко використовується в процесах лиття під тиском для виготовлення високо-точних силіконових компонентів. Типові сфери застосування включають медичні пристрої, товари для дітей, пломби та автомобільні деталі.
Електронна інкапсуляція
Силіконові гелі та еластомери зазвичай використовуються для захисту чутливих електронних компонентів від вологи, вібрації та коливань температури.
Автомобільні компоненти
Силіконові еластомери використовуються в автомобільних прокладках, ущільнювачах і компонентах електроізоляції завдяки їхній чудовій термостійкості.
Оптичні та медичні програми
Оскільки силікони додаткової{0}}затвердіння мають високу чистоту та низьку здатність витягуватись, вони широко використовуються в оптичних лінзах, медичних трубках і пристроях для імплантації.
Роль вінілсилоксанових проміжних продуктів
Вініл-функціональні силоксанові проміжні продукти відіграють важливу роль у синтезі та розробці силіконових систем-твердіння.
Ці матеріали використовуються для контролю вмісту вінілу в силіконових полімерах і регулювання щільності зшивання кінцевого еластомеру.
Дивінілтетраметилдисилоксан є одним із прикладів вінілсилоксанового проміжного продукту, який широко використовується в хімії кремнію. Він забезпечує вінілову функціональність, яка бере участь у реакціях гідросилілювання та допомагає регулювати структуру полімеру під час синтезу.
Такі проміжні продукти важливі для контролю кінетики реакції та характеристик матеріалу у виробництві силіконового еластомеру.
Рекомендовані продукти
Для застосувань, пов’язаних із силіконовими системами-затвердіння, зазвичай використовуються наступні кремнійорганічні проміжні продукти.
DVTMDS – це силоксанова сполука з вініл-функціональними групами, яка широко використовується в процесах синтезу силіконового еластомеру та модифікації полімерів. Він забезпечує реакційноздатні вінілові групи, які беруть участь у реакціях гідросилілювання.
Цей матеріал зазвичай використовується в:
● Виробництво силіконового еластомеру
● Синтез вінілового силіконового масла
● Силікон-полімерна модифікація
Висновок
Силіконові-системи додаткового затвердіння на основі-каталізованих платиною реакцій гідросилілювання є однією з найважливіших технологій у сучасній хімії силікону. Ці системи забезпечують чудові властивості матеріалу, високу чистоту та надійну ефективність затвердіння.
Завдяки своїм чудовим характеристикам силікони-затвердіння широко використовуються в електроніці, автомобілебудуванні, охороні здоров’я та споживчих товарах.
Вінілсилоксанові проміжні сполуки, такі як дивінілтетраметилдисилоксан, відіграють вирішальну роль у контролі структури полімеру та поведінки реакції в цих системах. Оскільки силіконові матеріали продовжують розвиватися, ці проміжні продукти залишатимуться важливими компонентами високо-композицій силікону.
