Doplnok-vytvrdzovania silikónových systémov a platinovej katalýzy
Úvod
Silikónové elastoméry sú široko používané v modernom priemysle vďaka ich vynikajúcej tepelnej stabilite, pružnosti, chemickej odolnosti a elektroizolačným vlastnostiam. Spomedzi rôznych technológií vytvrdzovania dostupných pre silikónové materiály sa za jeden z najpokročilejších a najpoužívanejších vytvrdzovacích mechanizmov považujú adičné-systémy vytvrdzovania-tiež známe ako platinové-silikónové systémy katalyzované-.
Adičné-silikónové systémy sa bežne používajú v aplikáciách, ako je tekutá silikónová guma (LSR), silikónové gély, zapuzdrovacie materiály a vysokovýkonné elastoméry. Tieto materiály sú nevyhnutné v odvetviach vrátane automobilového priemyslu, elektroniky, zdravotníctva a spotrebných výrobkov.
Proces vytvrdzovania-vytvrdzovania silikónových elastomérov je založený na chemickej reakcii známej ako hydrosilylácia. Táto reakcia zahŕňa adíciu kremíkových-vodíkových (Si–H) skupín cez uhlíkové-uhlíkové dvojité väzby vo vinylových-funkčných silikónových zlúčeninách. Reakcia je typicky katalyzovaná komplexmi platiny.
Štruktúra doplnkových{0}}systémov vytvrdzovania silikónu
Adičné-vytvrdzovacie silikónové systémy sa zvyčajne skladajú z dvoch hlavných komponentov, ktoré sa často označujú ako časť A a časť B.
Časť A vo všeobecnosti obsahuje vinylové-funkčné silikónové polyméry a platinový katalyzátor.
Časť B obsahuje hydridové-funkčné silikónové sieťovacie činidlá a ďalšie prísady.
Keď sa tieto dve zložky zmiešajú, začne hydrosilylačná reakcia, pričom sa vytvorí sieťovaná silikónová sieť.
Konečné vlastnosti materiálu závisia od niekoľkých faktorov zloženia, vrátane:
● Molekulová hmotnosť silikónových polymérov
● Koncentrácia vinylových skupín
● Množstvo hydridového zosieťovacieho činidla
● Koncentrácia katalyzátora
Úpravou týchto parametrov môžu výrobcovia navrhnúť silikónové elastoméry s rôznymi mechanickými vlastnosťami a charakteristikami vytvrdzovania.
Hydrosilylačný reakčný mechanizmus
Hydrosilylačná reakcia je kľúčový chemický proces zodpovedný za vytvrdzovanie adičných-vytvrdzovacích silikónových systémov.
Pri tejto reakcii reagujú kremíkové-vodíkové väzby (Si–H) s vinylovými skupinami (C=C) v prítomnosti platinového katalyzátora.
Zjednodušenú reakciu možno opísať takto:
Si–H + CH₂=CH– → Si–CH₂–CH₂–
Táto reakcia vedie k vytvoreniu nových kremíkových -uhlíkových väzieb, spájaniu polymérnych reťazcov a vytváraniu trojrozmernej silikónovej siete.
Jednou z hlavných výhod hydrosilylačného vytvrdzovania je, že neprodukuje vedľajšie-produkty, ako je alkohol alebo kyselina octová. Vďaka tomu sú dodatočne-vytvrdzované silikóny ideálne pre aplikácie vyžadujúce vysokú čistotu a minimálne zmrštenie.
Platinové katalyzátory sú nevyhnutné na umožnenie hydrosilylačnej reakcie v praktických podmienkach spracovania.
Bez katalyzátora by reakcia medzi skupinami Si–H a vinylovými skupinami prebiehala extrémne pomaly. Komplexy platiny urýchľujú reakciu a umožňujú vytvrdzovanie pri miernych teplotách.
Bežné platinové katalyzátory používané v silikónovej chémii zahŕňajú:
Karstedtove katalyzátory
Divinyltetrametyldisiloxánové komplexy platiny
Ďalšie koordinačné katalyzátory-na báze platiny
Tieto katalyzátory sú vysoko účinné a môžu podporovať rýchle zosieťovanie aj pri nízkych koncentráciách.
Systémy katalyzované platinou- však môžu byť citlivé na inhibítory katalyzátora, ako je síra, amíny a určité zlúčeniny kovov. Preto je potrebná starostlivá formulácia a materiálová kompatibilita.
Výhody doplnkových{0}}systémov vytvrdzovania silikónu
Adičné-vytvrdzované silikónové elastoméry ponúkajú niekoľko výhod v porovnaní s inými technológiami vytvrdzovania, ako sú kondenzačné-vytvrdzované silikóny.
Nie podľa-produktov
Hydrosilylačná reakcia neprodukuje žiadne prchavé vedľajšie-produkty, čo má za následok minimálne zmrštenie počas vytvrdzovania.
Vysoká čistota
Pretože nevznikajú žiadne kyslé ani alkoholové-produkty, adičné-vytvrdzovacie silikóny sú vhodné pre citlivé aplikácie, ako sú lekárske zariadenia a elektronika.
Vynikajúce mechanické vlastnosti
Dodatočnými-silikónové elastoméry môžu dosiahnuť vynikajúcu pevnosť v ťahu, odolnosť proti roztrhnutiu a dlhodobú-trvanlivosť.
Rýchle vytvrdzovanie
Rýchlosť vytvrdzovania je možné presne regulovať úpravou koncentrácie katalyzátora a teploty.
Priemyselné aplikácie
Adičné-vytvrdzovacie silikónové systémy sa používajú v širokej škále vysokovýkonných{1}}aplikácií.
Tekutý silikónový kaučuk (LSR)
LSR sa široko používa v procesoch vstrekovania na výrobu vysoko presných{0}} silikónových komponentov. Typické aplikácie zahŕňajú lekárske zariadenia, detské výrobky, tesnenia a automobilové diely.
Elektronické zapuzdrenie
Silikónové gély a elastoméry sa bežne používajú na ochranu citlivých elektronických komponentov proti vlhkosti, vibráciám a teplotným výkyvom.
Automobilové komponenty
Silikónové elastoméry sa používajú v automobilových tesneniach, tesneniach a elektrických izolačných komponentoch kvôli ich vynikajúcej tepelnej odolnosti.
Optické a lekárske aplikácie
Keďže aditívne-vytvrdzovacie silikóny majú vysokú čistotu a málo extrahovateľných látok, sú široko používané v optických šošovkách, lekárskych hadičkách a implantovateľných zariadeniach.
Úloha vinylsiloxánových medziproduktov
Vinylové-funkčné siloxánové medziprodukty hrajú dôležitú úlohu pri syntéze a formulácii adičných-vytvrdzovacích silikónových systémov.
Tieto materiály sa používajú na kontrolu obsahu vinylov v silikónových polyméroch a na úpravu hustoty zosieťovania konečného elastoméru.
Divinyltetrametyldisiloxán je jedným príkladom vinylsiloxánového medziproduktu široko používaného v silikónovej chémii. Poskytuje vinylovú funkčnú skupinu, ktorá sa zúčastňuje hydrosilylačných reakcií a pomáha regulovať štruktúru polyméru počas syntézy.
Takéto medziprodukty sú dôležité na riadenie reakčnej kinetiky a materiálového výkonu pri výrobe silikónového elastoméru.
Odporúčané produkty
Pre aplikácie súvisiace s adičným-vytvrdzovacím silikónovým systémom sa bežne používajú nasledujúce organokremičité medziprodukty.
DVTMDS je vinyl-funkčná siloxánová zlúčenina široko používaná pri syntéze silikónových elastomérov a procesoch modifikácie polymérov. Poskytuje reaktívne vinylové skupiny, ktoré sa zúčastňujú hydrosilylačných reakcií.
Tento materiál sa bežne používa v:
● Výroba silikónového elastoméru
● Syntéza vinylového silikónového oleja
● Modifikácia silikónového polyméru
Záver
Adičné-vytvrdzovacie silikónové systémy založené na platinou-katalyzovaných hydrosilylačných reakciách predstavujú jednu z najdôležitejších technológií v modernej chémii silikónov. Tieto systémy poskytujú vynikajúce materiálové vlastnosti, vysokú čistotu a spoľahlivé vytvrdzovanie.
Vďaka svojim vynikajúcim vlastnostiam sa adičné-vytvrdzovacie silikóny široko používajú v odvetviach, ako je elektronika, automobilový priemysel, zdravotníctvo a spotrebný tovar.
Medziprodukty vinylsiloxánu, ako je divinyltetrametyldisiloxán, hrajú rozhodujúcu úlohu pri kontrole štruktúry polyméru a reakčného správania v týchto systémoch. Keďže silikónové materiály sa neustále vyvíjajú, tieto medziprodukty zostanú základnými zložkami vo vysoko{1}}výkonných silikónových formuláciách.
