Silikoonkumm viitab kummitüübile, mille põhiahel koosneb vaheldumisi räni- ja hapnikuaatomitest ning räni aatomid on tavaliselt seotud kahe orgaanilise rühmaga. Tavaline silikoonkumm koosneb peamiselt siloksaansidemetest, mis sisaldavad metüülrühmi ja vähesel määral vinüülrühmi.
Silikoonkummi termiline vananemine
Termiline vanandamine on silikoonkummi kõige olulisem vananemisviis. Silikoonkummi hoolduskeskkond on kõrge-temperatuuri õhus, kus soojuse ja hapniku kombinatsioon viib termilise vananemiseni. Termilise -oksüdatiivse vananemisprotsessi käigus soodustavad kõrged temperatuurid silikoonkummi oksüdeerumist ja hapnik selle termilist lagunemist.
Silikoonkummi struktuursed muutused termilise-oksüdatiivse vananemise ajal võib jagada kahte kategooriasse: esiteks molekulaarse ahela lagunemine, mis on põhjustatud termilistest-oksüdatiivsetest vananemisreaktsioonidest; teiseks molekulaarahelate ristsidumine. Molekulaarse ahela lagunemise tõttu muutub kumm pärast vananemist kleepuvaks; vananemisjärgne-ristsidumine{5}}kangistab kummi. Mõlemad põhjustavad kummi mehaaniliste omaduste halvenemist, mis viib lõpuks rikkeni. Õhutemperatuuri tõustes vulkaniseeritud silikoonkumm ristub-ja murdevenivuse vähenemine on palju suurem kui tõmbetugevus.
Silikoonkummi kuumakindlust mõjutavad tegurid
1. Keemiline struktuur
(1). Peaahel ja kõrvalrühmad
Peakett on silikoonkummi kõige põhilisem selgroog ja sellel on otsustav mõju selle termilisele vananemisele. Peaahel koosneb siloksaansidemetest, mis on paigutatud spiraalsesse struktuuri, millel on märkimisväärne polaarsus ja paindlikkus. Seetõttu on kõrgetel temperatuuridel kalduvus põhiahela lagunemisele ja kõrvalrühmade oksüdatsioonireaktsioonidele, mille tõttu silikoonkummi järk-järgult pehmeneb ja selle kasulikkus muutub. Kui silikoonkummi põhikett koosneb erinevatest struktuuridest, varieerub oluliselt ka selle kuumakindlus. Rühmade, nagu fenüleen, tsüklodisilasaan, difenüüleeter, fenüleenrühmad või karboranüleen, lisamine põhiahelasse võib oluliselt pärssida tsüklisatsiooni lagunemisreaktsioonide võimalust ja parandada materjali üldist kuumakindlust. Mis puutub külgrühmadesse, siis kui vinüül-silikoonkummi külgrühmadeks on vastavalt fenüül, metüül, etüül, propüül ja butüül, oksüdeeruvad need kõrge temperatuuriga keskkonnas järjestikku, mis viib materjali kuumakindluse vähenemiseni. Lisaks on uuringud leidnud, et kui alküülrühmad suurenevad, väheneb ka silikoonkummi termiline stabiilsus. Näiteks dimetüülsilikoonkummi kuumuskindlus on parem kui butüülsilikooni kummil.
(2). Lõpetage rühmad
Kui metüülsilikoonkummi lõpprühm on hüdroksüülrühm, võivad madalamatel temperatuuridel tekkida molekulidevahelised kondensatsioonireaktsioonid, mis soodustavad peaahela katkemist, mõjutades seeläbi materjali kuumakindlust. Kõrgematel temperatuuridel võivad tekkida tagasihammustusreaktsioonid, mis põhjustavad juhuslikku lagunemist, mis lõpuks mõjutab räni-fenüülsidemete ja räni-hapniksidemete lõhustamise kaudu silikoonkummi kuumakindlust.
2. Pool-anorgaanilised polümeerkomposiitmaterjalid
Pool{0}}anorgaanilise polümeerkomposiitmaterjalina võib erinevate täiteainete lisamine silikoonkummile avaldada selle kuumakindlusele erinevat mõju. Näiteks võivad teatud amfoteersed metalliühendite täiteained absorbeerida silikoonkummist happelisi või aluselisi aineid, vähendades tõhusalt nende ainete põhjustatud silikoonkummi katalüütilist lagunemist. See meede võib tõhusalt vähendada termilise vananemise võimalust. Tavaliselt kasutatav materjal sel eesmärgil on tavaliselt alumiiniumoksiid. Kokkuvõtteks võib öelda, et täiteained ei ole mitte ainult suurepärased pikendajad, vaid võivad asjakohasel kasutamisel oluliselt parandada ka silikoonkummi kuumakindlust.
3. Keskkonnategurid
Kasutuskeskkonnas olev vesi, sealhulgas veeaur, võib põhjustada silikoonkummi siloksaansidemete lõhenemist, tekitades lõpuks silanoolirühmi. On hästi teada, et silanoolrühmade olemasolu mõjutab negatiivselt silikoonkummi kuumakindlust. Lisaks on väga huvitav asjaolu, et täidetud silikoonkummis on siloksaanide hüdrolüüsil ja ümberkorraldamisel sama mõju mehaanilistele omadustele. Seetõttu on hüdrolüüsi olemasolu ainult mehaanilise omaduse analüüsi abil raske tõhusalt määrata, kuid selle määramise aluseks võivad olla erinevused kuumakindluses. Hapete või aluste olemasolu silikoonkummist süsteemis katalüüsib selle lagunemist. Lisaks on keskkonna hapnikul ja osoonil ka teatud kahjulik mõju silikoonkummi termilisele lagunemisele. Samal ajal, kui rakenduskeskkonnas esineb tsüklilisi pingeid, võib see kiirendada dimetüülsiloksaani ja difenüülsiloksaani kopolümeeri elastomeeride lagunemist, vähendades seeläbi materjali kuumakindlust. Veelgi enam, lagunemismehhanism erineb sõltuvalt nende kahe kopolümeeri koostise suhtest.
Meetmed silikoonkummi kuumakindluse parandamiseks
Vulkaniseeritud silikoonkummi termilise vananemise mehhanismi alusel on selle termilise vananemise omaduste parandamiseks mitu meetodit:
(1) Muutke silikoonkummist külgahelate koostist, näiteks lisage fenüülrühmi, et vältida külgahelate lagunemisest põhjustatud ristsidumist või molekulaarsete ahelate lagunemist. Seda seetõttu, et fenüülrühmad ei oksüdeeru kergesti ja tekitavad silikoonahelas steerilisi takistusi, muutes räniorgaanilise ahela lagunemise raskemaks. Lisaks on nende suurema konjugatsiooni ja steerilise takistuse tõttu nende termilise lagunemise temperatuur kõrgem.
(2) Sisestage silikoonkummi molekulaarsesse ahelasse mahukad segmendid, et suurendada vulkanisaadi ristsiduvate sidemete, näiteks süsinik-, detsüüloksü-, benseen-, difenüüleetri- ja tsüklodisilasaanirühmad, termilist stabiilsust.
(3) Lisage ühendile kuumuskindlaid-lisandeid, et vältida külgahelate oksüdatiivset ristsidumist- ja peaahela tsüklisatsiooni lagunemist, nagu raudoksiid, dioksaan, heksafenüültsüklotrisiloksaan jne.
