Применение силиконовых материалов в полимерных эластомерах

Силиконовые материалы имеют широкий спектр применения в полимерных эластомерах. Их уникальная молекулярная структура (органические боковые цепи Si-O-Si) обеспечивает такие свойства, как устойчивость к высоким и низким температурам, устойчивость к атмосферным воздействиям, электрическая изоляция и физиологическая инертность. Основными формами применения являются матрицы из силиконового каучука, модифицированные добавки и гибридные материалы.

I. В качестве эластомерной матрицы: силиконовый каучук

1. Классификация и характеристики
●Высокотемпературный вулканизированный силиконовый каучук (HTV): Вулканизированный с использованием пероксидов или реакций присоединения, он обладает высокой прочностью (сопротивление разрыву >30 кН/м) и устойчивостью к температурам до 250°C, что делает его пригодным для таких применений, как аэрокосмические уплотнения и медицинские катетеры.
●Вулканизированный силиконовый каучук при комнатной температуре (RTV): вулканизированный путем конденсации или реакции присоединения, он обеспечивает простоту в обращении и глубокое отверждение, используется в строительных герметиках, изготовлении пресс-форм и т. Д.
●Жидкий силиконовый каучук (LSR): вулканизированный с помощью реакций добавления, катализируемых платиной, обеспечивает быстрое литье под давлением (<30 секунд) с высокой точностью, используется в детских сосках, инкапсуляции изоляторов и т. д.

2. Эксплуатационные преимущества
●Диапазон термостойкости: от -60°C до 250°C (кратковременный 300°C).
● Химическая стабильность: устойчив к озону, ультрафиолетовому излучению и большинству растворителей (за исключением кетонов/алканов).
●Биосовместимость: сертифицирована в соответствии со стандартами USP класса VI (например, материалы для медицинских имплантатов).
●Электрические свойства: объемное удельное сопротивление >10¹⁵Ω·см, диэлектрическая прочность >20 кВ/мм.

II. В качестве модификатора для традиционной резины

1. Оптимизация обработки и производительности
●Пластификация и смазка: добавление 3–5% диметилсиликонового масла (вязкость 50–1000 сСт) снижает вязкость NR/SBR Mooney на 20% и снижает потребление энергии при смешивании. Улучшает гладкость поверхности при экструзии EPDM и устраняет феномен акульей кожи.
●Улучшает диспергацию наполнителя: Силановый соединительный агент Si-69, обработанный кремнеземом, повышает стойкость протектора к истиранию на 30% (объем истирания уменьшен до 0,08 см³/1,61 км).
●Регулировка динамических характеристик: модифицированный гидроксилом технический углерод снижает сопротивление качению шины на 15%.

2. Функциональная модификация
●Повышение термостойкости: смесь фенилсиликоновой смолы (10–15 частей) повышает температуру термостойкости NBR со 120°C до 180°C.
●Синергия огнестойкости: Водородсодержащее силиконовое масло платиновый катализатор ATH увеличивает кислородный индекс EPDM до >35%.
●Повышение адгезии: грунтовка Aminosilane повышает прочность адгезии резины к металлу (прочность на отслаивание >8 кН/м).

III. Гибридные эластомеры на основе силикона

1. Взаимопроникающая сеть
●Силикон-полиуретан: Полиуретановый преполимер и винилсиликоновое масло отверждаются совместно, достигая прочности на разрыв 25 МПа и эластичного восстановления >95%. Путем сополимеризации силиконовых мономеров с полиуретановыми мономерами можно получить эластомеры, обладающие преимуществами обоих вариантов. Прививка силиконовых сегментов на основную цепь полиуретана улучшает поверхностные свойства и механические свойства эластомера, избегая при этом ухудшения характеристик, вызванного разделением микрофаз. Например, полиуретановые эластомеры, модифицированные силиконовым блок-сополимером, сохраняют эластичность полиуретана, значительно повышая гидрофобность и термостойкость. Области применения включают амортизаторы с высоким отскоком и искусственные сердечные клапаны.
●Силикон-акрилат: Системы отверждения акрилата и тиолсиликонового масла достигают светопропускания >92% и устойчивости к пожелтению (ΔYI <1.5@1000h), что делает их пригодными для светодиодных гибких световых лент и оптических клеев.

2. Nano-composite reinforcement

●Nano-silica is hydrophobicised using hexamethyldisilazane, resulting in a 40% increase in tear strength (up to 50 kN/m). It is used in high-voltage cable insulation layers. Cage-shaped siloxane is copolymerised with octaethylenedione, increasing its thermal decomposition temperature by 60°C (up to 550°C). It is used in spacecraft seals.