Piidioksidin käyttö silikonikumilla
Piidioksidi on yksi tärkeimmistä huipputeknisistä erittäin hienoista epäorgaanisiin materiaaleihin, koska sillä on pieni hiukkaskoko, sillä on suuri spesifinen pinta-ala, voimakas pinnan adsorptio, suuri pintaenergia, korkea kemiallinen puhtaus, hyvä dispersiokyky, lämmönkestävyys, sähkövastus ja muut erityisominaisuudet. Ylivoimaisella vakaudella, vahvistuksella, paksuuntumuksella ja thixotropialla on ainutlaatuisia ominaisuuksia monilla tieteenaloilla ja kentillä ja sillä on korvaamaton rooli.
Käyttöpiidioksidivoidaan jakaa silikonimateriaaleihin ja muihin kenttiin, joissa silikonimateriaalien määrä on lähes 60% savustuneen piidioksidin kokonaismäärästä. Silikonikumi on silikonimateriaalien käytetyin materiaali, ja sen lisäysmäärä voi nousta yli 50 prosenttiin. Huuruinen piidioksidi vahvistaa pääasiassa HVT-silikonikumia. Koska silikonikumin molekyyliketju on hyvin joustava ja ketjujen välinen vuorovaikutus heikkoa, silikonikumin lujuus ilman vahvistusta on hyvin alhainen (enintään 0,4 MPa) eikä sillä ole käyttöarvoa. Sitä voidaan käyttää vasta vahvistuksen jälkeen. Höyrytetyllä piidioksidilla vahvistetun silikonikumin lujuutta voidaan kuitenkin lisätä 40-kertainen.
Höyrystyneen piidioksidin vaikutus HTV-silikonikumi mekaanisiin ominaisuuksiin
Huuruisen piidioksidin vahvistusvaikutukseen HTV-silikonikumilla vaikuttavat sen hiukkaskoko, vertailualue ja rakenne. Yleensä mitä pienempi hiukkaskoko, sitä suurempi on tietty pinta-ala ja rakenne, sitä parempi vahvistusvaikutus ja sitä suurempi on vulkanizaatin lujuus ja kovuus. Lisäksi savustettavan piidioksidin määrällä ja sen leviäminen matriisissa on myös suuri vaikutus vulkanizaatin ominaisuuksiin. Kuvassa 1 esitetään huuruisen piidioksidin määrän vaikutus vulkanizaatin vetolujuuteen. Luvusta voidaan nähdä, että höyrystyneen piidioksidin määrän kasvun vuoksi vulkanizaatin vahvuus kasvaa, ja se saavuttaa yleensä huipun 35-50 phr. Silikonikumia varten on myös monia raudoitusmekanismeja ja höyrytettyä piidioksidia. Hyväksyttävämpi selitys on se, että savustuneen piidioksidin pinnalla olevit vapaat hydroksyyliryhmät muodostavat fyysisen tai kemiallisen yhdistelmän silikonikumimolekyylien kanssa muodostaen silikonikumimolekyylien adsorptiokerroksen piidioksidin pinnalle muodostaen kolmiulotteisen verkkorakenteen savustettua piidioksidia ja silikonikumimolekyylejä, mikä rajoittaa tehokkaasti silikonikumia Molekyyliketjun muodonmuutos johtaa vahvistumiseen. Vulkanizaatin repeämän voimakkuuden muutos on samanlainen kuin vetolujuus, joka kasvaa höyrystyneen piidioksidin vahvistuksen mukana. Höyrystyneen piidioksidin määrän kasvun vuoksi repeämän vahvuus ensin kasvaa, saavuttaa huipun ja laskee sitten hieman.
Höyrystyneen piidioksidin vaikutus HTV-silikonikumien jalostettavuuteen
Höyrystyneen piidioksidin vaikutus HTV-silikonikumi-hiekastettavuuteen ilmaistaan yleensä rakenteena (△ kreppiä), joka on yhtä suuri kuin huoneenlämmössä 28 päivän ajan säilytetyn yhdisteen plastisuusarvon (P28) ja välittömästi sekoittamisen jälkeen mitatun plastisuusarvon (P0) välinen ero. Yhdisteen plastisuusarvo liittyy huurusiilin määrään, pinnan ominaisuuksiin ja rakenteeseen. Rakenteellinen syy on se, että höyrystyneen piidioksidin pinnalla oleva hydroksyyliryhmä ja silikonikumin happiatomit muodostavat vetysiteitä, ja piidioksidipinta adsorboi silikonikumin molekyyliketjua, mikä johtaa yhdisteen sujuvuuden vähenemiseen ajan pidentyessä ja yhdisteen kovettuessa, mikä vaikuttaa prosessointitehoon. Siksi on tarpeen lisätä rakenteen ohjausaine tai valita höyrytetty piidioksidi pintakäsittelyn jälkeen käyttöprosessissa. Rakenteensäätöaineen ja huuruisen piidioksidin pintakäsittelyn lisäksi rakenteensäätökone tai pintakäsittelyaine reagoi piidioksidin pinnalla olevalla piihydroksyylillä, jotta voidaan vähentää pintahydroksyylin määrää, vähentää silikonikumilla muodostuvien vetysiteiden määrää ja tehdä seoksesta vakaampi Sekoitusaika lyhenee ja plastisuus lisääntyy , joka voi vähentää rakenteellista vaikutusta ja parantaa jalostettavuutta ja varastoinnin vakautta.
Höyrystyneen piidioksidin käyttö RTV-silikonikumilla
Huoneenlämpöinen vulkanoitu (RTV) silikonikumi voidaan jakaa vulkanointimekanismin osalta erheettä komponenttiin (RTV-1) ja kaksikomponenttiseen (RTV-2), ja se voidaan jakaa kondensaatiotyyppiin ja lisäystyyppiin vulkanointimekanismin osalta. Tällä hetkellä huuruinen piidioksidi on RTV-silikonikumilla eniten käytetty ja tehokkain vahvistava täyteaine. Koska RTV-silikonikumia käytetään yleensä kaato-, polutus-, pinnoitus- ja muiden tiivistysmateriaaliena viskositeetin ja sujuvuuden säilyttämiseksi ennen vulkanointia, huuruisen piidioksidin määrä on yleensä paljon pienempi kuin korkean lämpötilan vulkanoidun silikonikumi, ja sitä käytetään usein yhdessä muiden vahvistavien ja puolikiinnittävien täyteaineiden kanssa rakennustoiminnon helpottamiseksi.
Fumed silikapitoisuuden vaikutus RTV-silikonikumin vetolujuuteen ja kovuuteen
Silika on erittäin tehokas RTV-silikonikumin vahvistus täyteaine, joka voi parantaa merkittävästi sen lujuutta. Toisaalta se johtuu fumed-piidioksidihiukkasten pienestä kokovaikutuksesta ja suuresta erityisestä pinta-alasta; Toisaalta se johtuu siitä, että höyrytettyjen piidioksidihiukkasten pinnalla on monia piihydroksyyliryhmiä, jotka voivat muodostaa verkkorakenteen vetysidäyksen ja van der Waals -voiman kautta. Samaan aikaan piidioksidihiukkaset ovat myös vahvassa vuorovaikutuksessa polysiloksaanimolekyylien kanssa, mikä parantaa rajapinnan tarttumista. Mitä pienempi piidioksidihiukkaskoko on, sitä suurempi on erityinen pinta-ala, sitä suurempi on hiukkasten ja yhdisteen välinen kosketuspinta ja sitä enemmän sidoskohdat, sitä parempi RTV-silikonikumin vahvistusteho ja sitä suurempi on vulkanizaatin vetolujuus, repeämislujuus, kulumiskestävyys ja kovuus. Samalla hajaantuminen kuitenkin vaikeutuu, elastisuus vähenee ja jalostettavuus heikkenee. Sen vuoksi RTV-silikonikumilla on yleensä suhteellisen alhainen spesifinen pinta-ala (alle 200m2 / g) )Täyteainta käytettiin höyrytettyä piidioksidia [16]. Silikonikumi ilman vahvistusta on hauras vulkanoinnin jälkeen. Silikonikumi kovuus kasvaa piidioksidin määrän kasvaessa.
Piidioksidipitoisuuden vaikutus RTV-silikonikumi reologisiin ominaisuuksiin
piidioksidiaggregaatilla on kolmiulotteinen haararakenne, joka voi muodostaa vuorovaikutusverkoston hajontajärjestelmässä. Tämän ominaisuuden avulla piidioksidi tiivistysnesteen alalla sakeuttamis- ja tixotropisena aineena voi lisätä viskositeettia, varmistaa yhdisteen vapaan virtauksen ja estää cakingin, tarttumisen ja romahtamisen. Piidioksidin paksuuntumis- ja tixotropiamekanismi toteutuu pääasiassa piihydroksyyliryhmien vetysuspensien vuorovaikutuksessa pinnalla. Kun se hajoaa polysiloksaaniin, vetyssiditeet syntyvät eri hiukkasten välillä pinnalla olevien piihydroksyyliryhmien kautta muodostaen piidioksidiverkoston, joka rajoittaa järjestelmän sujuvuutta, lisää viskositeettia ja on sakeuttamisroolissa. Kun se on leikkausvoiman alainen, dioksigeeni lisääntyy Silikonoidun verkon tuhoutuminen johtaa järjestelmän viskositeetin vähenemiseen ja tiokotrooppiseen vaikutukseen, joka on hyödyllinen rakenteelle. Kun leikkausvoima katoaa, vetyspumpu muodostaa uudelleen, piidioksidiverkko palautuu ja RTV-silikonikumiseoksen viskositeetti nousee vähitellen, mikä estää tehokkaasti yhdisteen sagging-ilmiön vulkanoinnin aikana [17]. Järjestelmän anti-sagging-ominaisuus liittyy läheisesti materiaalin tuottoarvoon ja verkon vähennysprosenttiin leikkauksen jälkeen. Käytännön soveltamisessa, mitä korkeampi saantoarvo, sitä parempi yhdisteen anti-sagging-suorituskyky. Ihanteellisella yhdisteellä tulisi olla korkea saantoarvo, korkea leikkauslaimennusindeksi ja nopea vähennysnopeus.
Piidioksidin dispersion vaikutus RTV-silikonikumiominaisuuksiin
Kun piidioksidia lisätään RTV-silikonikumiin, on kiinnitettävä huomiota piidioksidin leviämiseen polymeeriin. Kun dispersioprosessi pysähtyy, huuruinen piidioksidi, jolla on paras dispersiotila, muodostaa järjestelmään täydellisen verkoston, jolla on korkea viskositeetti ja erinomaiset tixotropy-ominaisuudet. Kun yhdisteeseen kohdistuu leikkausvoimaa, viskositeetti vähenee huomattavasti, mikä osoittaa tiettyä sujuvuutta. Kun leikkausvoima on poistettu, viskositeetti palautuu nopeasti; jos dispersio ei riitä tai liiallinen, muodostuu vain osa huurusta piidioksidia Vaihevalkoinen hiilen musta verkko, mikä johtaa vähäisempaan viskositeettiin ja huonoon tixotropiaan. Läpinäkyvässä järjestelmässä, mitä suurempi läpäisyaste, sitä parempi hiilen mustan hajonta. Samoissa leviämisolosuhteissa tuotteilla, joilla on suuri erityinen pinta-ala, on yleensä parempi läpinäkyvyys.
Lopuksi totean, että piidioksidi on välttämätön silikonikumia vahvistava materiaali. Ainutlaatuisten ominaisuuksiensa vuoksi sitä on käytetty laajalti muilla aloilla, kuten pinnoitteissa, musteteollisuudessa, lääketieteessä, kosmetiikassa ja kemiallisessa mekaanisessa kiillotuksella (CMP), ja sillä on valoisa tulevaisuus.