Офис в Москве:
+7 (495) 005-23-75
+7 (495) 088-21-07
«Евро Кемикалс»
ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР
Wacker Chemie AG
Силикон - долговечность, надежность, безопасность

Благодаря разнообразным возможностям применения силиконовые резины постоянно совершенствуются

Техническая информация

Основы химии

Силиконовые резины, твердые или жидкие состоят из трех составных частей: каучуков, наполнителей и добавок.

Каучуки

Линейные или с ответвлениями, кучуки состоят из цепочек постоянно повторяющихся маленьких составных частей с концевой группой Х:

X - A - A - A - A - A - A - A - X = X - [A]n - X

Например у полиэтилена Х является метильной группой (СН3):

X - СН2 - СН2 - СН2 - X = X - [СН2]n - X

Силиконы состоят из полимерных цепочек - силоксанов, в которых попеременно соединены Si и O. Так называемый полисилоксановый каркас представляет собой цепочку из кремния и кислорода:

- Si - O - Si - O - Si - O - - В отличие от углеродного каркаса полиэтилена - С - С - С - С - С - С - Стекло или песок тоже имеют каркас состоящий из Si и O. Это роднит силиконы с неорганическими веществами, но в силиконах рядом с кремнием находятся органические группы, что сближает силиконы с органическими соединениями:

SiR2 - O - SiR2 - O - SiR2 - R = Me, Phenil, Vinyl

Органические остатки могут представлять собой метильные (Me), винильные или фенильные группы. В этом случае говорят о полидиорганосилоксанах.

Органические группы определяют тип каучука

Q

Название каучука происходит от органических групп, присоединенных к кремнию. Последний всегда имеет четыре возможности для образования связей, в силу чего силиконы часто обозначаются символом Q (quarta) четырехчастной группы. Различная длина цепочек, с ответвлениями или без, различное содержание винила - каучуки в составе силиконовой резины могут иметь совершенно разную структуру и тем самым оказывать влияние на свойства резин.

MQ

В качестве органических остатков в этих полидиметил-силоксанах присутствуют метильные группы. Они слабо реакционноспособны и почти не реагируют на присутствие сшивающих агентов (пероксидов). Иногда они используются в качестве добавок, например пластификаторов.

MVQ

Это соединение представляет собой полидиметил-силоксан, часть метильных групп которого замещена винильными, в результате чего в полимере появляются активные группы с двойными связями, которые необходимы для реакции сшивки.

PVMQ

Если в MVQ небольшую часть метильных групп заменить фенильными, получится цепочка, которая при низких температурах располагается не так близко к соседним цепочкам, как это имеет место в MQ- и MVQ- каучуках. Это близкое расположение в случае MQ- и MVQ- резин ведет к кристаллизации, а фенилметильные силиконовые резины в силу своей химической структуры остаются эластичными при температурах до - 80 °С.

Игредиенты силиконовых резин

Наполнители

При обычной температуре полимерные цепочки не взаимодействуют друг с другом, химически они ведут себя инертно. Чтобы заполнить пространство между цепями и создать опору для полимерного каркаса внутри, вводятся различные наполнители. Вид, количество и состав наполнителей могут варьироватться и оказывать решающие воздействие на свойства каучука и резины. В зависимости от характера наполнителей различают 2 группы.

Усиливающие наполнители

К ним относятся, прежде всего, пирогенная кремниевая кислота с очень высокой удельной площадью поверхности: более 100 м2/г, например, ВАКЕР HDK®. Иногда в качестве усилиливающего наполнителя используется осадочная кремниевая кислота. Сажа так же может иметь усиливающие действие.

Неусиливающие наполнители

Неусиливающие наполнители также используются для наполнения силиконовой резины при компаундировании для того, чтобы придать резине определенные свойства, например:

  • диатомовая земля используется для получения дешевых резиновых смесей
  • кварц применяется для получения дешевых резиновых смесей и достижения стойкости к некоторым средам
  • сажа

Добавки

В качестве органических остатков в этих полидиметил-силоксанах присутствуют метильные группы. Они слабо реакционноспособны и почти не реагируют на присутствие сшивающих агентов (пероксидов). Иногда они используются в качестве добавок, например пластификаторов.

Специальные добавки

Для получения оптимального сочетания требуемых свойств в резиновые смеси вводят специальные добавки. Это могут быть, например, добавки для негорючести или повышения каркасности экструзионных типов. Также, специальные типы силиконовых резин можно использовать в качестве добавки тогда, когда нужно придать стандартному типу резины определенные свойства.

Сшивающие агенты

В качестве сшивающих агентов в твердых силиконовых резинах могут использоваться как пероксиды, так и системы с платиновым катализатором. Ускорители или замедлители сшивки подобно тому, как это имеет место в органических резинах, в силиконах не используются.

Пластификаторы

Если пластификаторы принципиально необходимы, они имеют силиконовую полимерную основу. Таким образом, проблемы, связанные с органическими пластификаторами, например, фталатами, исключаются.

Пигменты

Силиконовые резины по своей природе прозрачны, поэтому возможная цветовая палитра включает практически все возможные цвета.

Стабилизаторы

В отличие от органических эластомеров силиконы не требуют введения стабилизаторов против воздействия ультрафиолетоыого излучения и прочих факторов. Силиконы по своей природе чрезвычайно стойки к воздействию погодных факторов и старению. Для стабилизации к воздействию горячего воздуха, стойкости к средам и исключения деполимеризации предлагаются специальные стабилизаторы.

Роль наполнителей

Наполнители взаимодействуют с полимерным каркасом и стабилизируют сшивку

Усиливающие

Неусиливающие

Типы вулканизации силиконовых резиновых смесей

Невулканизированная резиновая смесь бывает более или менее вязкой и пластичной. Чтобы получить твердый эластичный резиновый материал, резиновая смесь должна пройти стадию вулканизации, то есть сшиться. Для этого полисилоксановые цепочки должны соединиться друг с другом с помощью химических сшивающих агентов.

Сшивка силиконовых резин возможна благодаря реакционной способности винильных групп полимерных цепей каучуков MVQ и PMVQ, которые активизируются сшивающими агентами. Сам процесс в значительной мере зависит от типа химического агента. Он может быть более быстрым или замедленным, полным или не полным, в результате которого образуется нерегулярная полимерная сетка, более зависимым от температуры или же независимым от внешних воздействий. Наполнитель при этом совершенно инертен. Он играет стабилизирующую роль для полимерного каркаса, который образуется в результате сшивки.

Принципиально различают два типа сшивки: пероксидная и аддитивная. Последняя инициируется платиновым катализатором.

Жидкие силиконовые резины сшиваются исключительно с помощью платинового катализатора. Что касается твердых силиконов, то к ним применим как пероксидный, так и аддитивный тип сшивки.

Пероксидная вулканизация

Активная группа полимера

Двойная связь винильной группы является активной

Реакционноспособная группа

Из пероксидной группы возникает свободный радикал кислорода

место радикала

1-й этап реакции сшивки

Около винила образуется активная радикальная группа

Сшивка

Радикал вступает в реакцию с другой полимерной цепочкой и образует мостик с ней. Реакция образования цепочек с помощью свободных радикалов продолжается.

Аддитивная вулканизация, инициирующаяся платиновым катализатором

Активная группа полимера

Двойная связь винильной группы является активной

Каталитический центр

У платинового центра есть одно свободное координационное место

низкая концентрация зарядов

1-й этап реакции сшивки

Взаимодействие с платиновым центром активирует двойную связь

низкая концентрация зарядов

Сшивка

Винильная группа сшивает путем превращения двойной связи в простую и образует полимерную цепочку. Здесь: в сшивающую молекулу с Si-H- функциями. Катализатор становится свободным и готов к осуществлению дальнейшей сшивки.