Addition-Vytvrzení silikonových systémů a platinové katalýzy
Zavedení
Silikonové elastomery jsou široce používány v moderních průmyslových odvětvích díky jejich vynikající tepelné stabilitě, pružnosti, chemické odolnosti a elektroizolačním vlastnostem. Mezi různými technologiemi vytvrzování dostupných pro silikonové materiály jsou za jeden z nejpokročilejších a široce používaných vytvrzovacích mechanismů považovány adiční-vytvrzovací systémy-také známé jako platinové-katalyzované silikonové systémy-.
Adiční-vytvrzovací silikonové systémy se běžně používají v aplikacích, jako je tekutý silikonový kaučuk (LSR), silikonové gely, zapouzdřovací materiály a vysoce-elastomery. Tyto materiály jsou nezbytné v průmyslových odvětvích včetně automobilového průmyslu, elektroniky, zdravotnictví a spotřebního zboží.
Proces vytvrzování přidáním-vytvrzených silikonových elastomerů je založen na chemické reakci známé jako hydrosilylace. Tato reakce zahrnuje adici křemíkových-vodíkových (Si–H) skupin přes uhlíkové-uhlíkové dvojné vazby ve vinylových-funkčních silikonových sloučeninách. Reakce je typicky katalyzována komplexy platiny.
Struktura přídavných{0}}systémů vytvrzení silikonu
Silikonové systémy s adičním{0} vytvrzováním se obvykle skládají ze dvou hlavních složek, které se často označují jako část A a část B.
Část A obecně obsahuje vinylové-funkční silikonové polymery a platinový katalyzátor.
Složka B obsahuje hydridová-funkční silikonová síťovadla a další přísady.
Když se tyto dvě složky smísí, začne hydrosilylační reakce, čímž se vytvoří síťovaná silikonová síť.
Konečné vlastnosti materiálu závisí na několika faktorech složení, včetně:
● Molekulová hmotnost silikonových polymerů
● Koncentrace vinylových skupin
● Množství hydridového zesíťovacího činidla
● Koncentrace katalyzátoru
Úpravou těchto parametrů mohou výrobci navrhovat silikonové elastomery s různými mechanickými vlastnostmi a charakteristikami vytvrzování.
Hydrosilylační reakční mechanismus
Hydrosilylační reakce je klíčovým chemickým procesem zodpovědným za vytvrzování adičních-vytvrzených silikonových systémů.
Při této reakci křemíkové-vodíkové vazby (Si–H) reagují s vinylovými skupinami (C=C) v přítomnosti platinového katalyzátoru.
Zjednodušenou reakci lze popsat takto:
Si–H + CH₂=CH– → Si–CH₂–CH₂–
Výsledkem této reakce je vytvoření nových křemíkových{0}}uhlíkových vazeb, propojení polymerních řetězců a vytvoření trojrozměrné silikonové sítě.
Jednou z hlavních výhod hydrosilylačního vytvrzování je, že neprodukuje vedlejší-produkty, jako je alkohol nebo kyselina octová. Díky tomu jsou aditivní-silikony ideální pro aplikace vyžadující vysokou čistotu a minimální smrštění.
Platinové katalyzátory jsou nezbytné pro umožnění hydrosilylační reakce za podmínek praktického zpracování.
Bez katalyzátoru by reakce mezi skupinami Si–H a vinylovými skupinami probíhala extrémně pomalu. Komplexy platiny urychlují reakci a umožňují vytvrzování při mírných teplotách.
Mezi běžné platinové katalyzátory používané v silikonové chemii patří:
Karstedtovy katalyzátory
Divinyltetramethyldisiloxanové komplexy platiny
Další koordinační katalyzátory-na bázi platiny
Tyto katalyzátory jsou vysoce účinné a mohou podporovat rychlé zesítění i při nízkých koncentracích.
Platinové-katalyzované systémy však mohou být citlivé na katalyzátorové inhibitory, jako je síra, aminy a některé sloučeniny kovů. Proto je nutná pečlivá formulace a materiálová kompatibilita.
Výhody aditivních{0}}vytvrzených silikonových systémů
Adičně vytvrzované silikonové elastomery nabízejí několik výhod ve srovnání s jinými technologiemi vytvrzování, jako jsou kondenzační-vytvrzované silikony.
Žádné podle-produktů
Hydrosilylační reakce neprodukuje žádné těkavé vedlejší-produkty, což má za následek minimální smrštění během vytvrzování.
Vysoká čistota
Protože nevznikají žádné kyselé ani alkoholové-produkty, jsou adiční-vytvrzovací silikony vhodné pro citlivé aplikace, jako jsou lékařská zařízení a elektronika.
Vynikající mechanické vlastnosti
Silikonové elastomery s přídavným{0}}tvrdnutím mohou dosáhnout vynikající pevnosti v tahu, odolnosti proti roztržení a-dlouhodobé životnosti.
Rychlé vytvrzení
Rychlost vytvrzování lze přesně řídit úpravou koncentrace katalyzátoru a teploty.
Průmyslové aplikace
Systémy adičního-vytvrzování silikonu se používají v celé řadě vysoce{1}}výkonných aplikací.
Tekutý silikonový kaučuk (LSR)
LSR se široce používá v procesech vstřikování k výrobě vysoce přesných{0} silikonových součástí. Typické aplikace zahrnují lékařská zařízení, dětské výrobky, těsnění a automobilové díly.
Elektronické zapouzdření
Silikonové gely a elastomery se běžně používají k ochraně citlivých elektronických součástek proti vlhkosti, vibracím a teplotním výkyvům.
Automobilové komponenty
Silikonové elastomery se používají v automobilových těsněních, těsněních a elektrických izolačních součástech díky jejich vynikající tepelné odolnosti.
Optické a lékařské aplikace
Protože přídavné-vytvrzovací silikony mají vysokou čistotu a málo extrahovatelných látek, jsou široce používány v optických čočkách, lékařských hadicích a implantovatelných zařízeních.
Role vinylsiloxanových meziproduktů
Vinylové-funkční siloxanové meziprodukty hrají důležitou roli při syntéze a formulaci adičních-vytvrzovacích silikonových systémů.
Tyto materiály se používají ke kontrole obsahu vinylu v silikonových polymerech a k úpravě hustoty zesítění konečného elastomeru.
Divinyltetramethyldisiloxan je jedním příkladem vinylsiloxanového meziproduktu široce používaného v silikonové chemii. Poskytuje vinylovou funkci, která se účastní hydrosilylačních reakcí a pomáhá regulovat strukturu polymeru během syntézy.
Takové meziprodukty jsou důležité pro řízení reakční kinetiky a materiálového výkonu při výrobě silikonového elastomeru.
Doporučené produkty
Pro aplikace související s adičním-vytvrzovacím silikonovým systémem se běžně používají následující organokřemičité meziprodukty.
DVTMDS je vinyl-funkční siloxanová sloučenina široce používaná při syntéze silikonových elastomerů a procesech modifikace polymerů. Poskytuje reaktivní vinylové skupiny, které se účastní hydrosilylačních reakcí.
Tento materiál se běžně používá v:
● Výroba silikonového elastomeru
● Syntéza vinylového silikonového oleje
● Modifikace silikonového polymeru
Závěr
Adiční-vytvrzovací silikonové systémy založené na platinou-katalyzovaných hydrosilylačních reakcích představují jednu z nejdůležitějších technologií v moderní chemii silikonů. Tyto systémy poskytují vynikající materiálové vlastnosti, vysokou čistotu a spolehlivé vytvrzování.
Díky svým vynikajícím vlastnostem se adiční-vytvrzovací silikony široce používají v odvětvích, jako je elektronika, automobilový průmysl, zdravotnictví a spotřební zboží.
Meziprodukty vinylsiloxanu, jako je divinyltetramethyldisiloxan, hrají kritickou roli při řízení struktury polymeru a reakčního chování v těchto systémech. Vzhledem k tomu, že se silikonové materiály neustále vyvíjejí, zůstanou tyto meziprodukty základními složkami vysoce-silikonových přípravků.
