Non, isto non vai ser aburrido, de verdade, sobre todo se che gustan as cousas de goma elástica. Se segues lendo, descubrirás case todo o que sempre quixeches saber sobre os selantes de silicona dunha soa parte.
1) O que son
2) Como facelos
3) Onde usalos
Introdución
Que é un selante de silicona dun só compoñente?
Existen moitos tipos de selantes de curado químico: os máis coñecidos son a silicona, o poliuretano e o polisulfuro. O nome provén da estrutura principal das moléculas implicadas.
A estrutura principal de silicona é:
Si – O – Si - O – Si – O – Si
A silicona modificada é unha tecnoloxía nova (polo menos nos Estados Unidos) e en realidade significa unha cadea principal orgánica curada con química de silano. Un exemplo é o óxido de polipropileno terminado en alcoxisilano.
Todas estas composicións químicas poden ser dunha ou dúas partes, o que obviamente se relaciona co número de partes que se necesitan para que o material cure. Polo tanto, unha parte simplemente significa abrir o tubo, o cartucho ou o balde e o material curarase. Normalmente, estes sistemas dunha soa parte reaccionan coa humidade do aire para converterse en goma.
Entón, unha silicona dun só componente é un sistema que é estable no tubo ata que, ao expoñerse ao aire, cura para producir unha goma de silicona.
Vantaxes
As siliconas dunha soa parte teñen moitas vantaxes únicas.
-Cando se mesturan correctamente, son moi estables e fiables, con excelentes propiedades de adhesión e físicas. Unha vida útil (o tempo que se pode deixar no tubo antes de usalo) de polo menos un ano é normal, e algunhas formulacións duran moitos anos. As siliconas tamén teñen, sen dúbida, o mellor rendemento a longo prazo. As súas propiedades físicas apenas cambian co tempo, sen ningún efecto da exposición aos raios UV, e ademais presentan unha excelente estabilidade á temperatura, superando a doutros selantes en polo menos 50 ℃.
As siliconas dunha soa parte curan con relativa rapidez, normalmente desenvolven unha pel en 5 a 10 minutos, desfacéndose da pega nunha hora e curando formando unha goma elástica duns 3 mm de grosor en menos dun día. A superficie ten un agradable tacto gomoso.
-Dado que se poden facer translúcidas, o que é unha característica importante en si mesma (a translúcida é a cor máis usada), é relativamente doado pigmentalas a calquera cor.
Limitacións
As siliconas teñen dúas limitacións principais.
1) Non se poden pintar con pintura a base de auga; tamén pode ser complicado coa pintura a base de solventes.
2) Despois do curado, o selante pode liberar parte do seu plastificante de silicona que, ao usarse nunha xunta de expansión dun edificio, pode crear manchas antiestéticas ao longo do bordo da xunta.
Por suposto, debido á propia natureza de ser unha soa peza, é imposible obter unha sección profunda rápida a través do curado porque o sistema ten que reaccionar co aire, polo que cura de arriba abaixo. Para ser un pouco máis específicos, as siliconas non se poden usar como único selo en fiestras de vidro illantes porque. Aínda que son excelentes para manter fóra a auga líquida a granel, o vapor de auga pasa con relativa facilidade a través da goma de silicona curada, o que fai que as unidades de vidro illado se empañen.
Áreas de mercado e usos
As siliconas dun só componente úsanse case en calquera lugar e en todas partes, mesmo, para consternación dalgúns propietarios de edificios, onde as dúas limitacións mencionadas anteriormente causan problemas.
Os mercados da construción e o bricolaxe representan o maior volume, seguidos da automoción, a industria, a electrónica e a aeroespacial. Do mesmo xeito que ocorre con todos os selantes, a función principal das siliconas en parte é adherirse e encher o oco entre dous substratos similares ou diferentes para evitar a entrada de auga ou correntes de aire. Ás veces, unha formulación apenas se modifica, agás para facela máis fluida, sobre a que se converte nun revestimento. A mellor maneira de diferenciar entre un revestimento, un adhesivo e un selante é sinxela. Un selante sela entre dúas superficies, mentres que un revestimento cobre e protexe só unha, mentres que un adhesivo mantén amplamente dúas superficies unidas. Un selante é máis parecido a un adhesivo cando se usa en acristalamento estrutural ou acristalamento illante; porén, segue funcionando para selar os dous substratos, ademais de mantelos unidos.
Química básica
O selante de silicona en estado sen curar normalmente ten o aspecto dunha pasta ou crema espesa. Ao expoñerse ao aire, os grupos terminais reactivos do polímero de silicona hidrolízanse (reaccionan coa auga) e logo únense entre si, liberando auga e formando longas cadeas de polímeros que continúan reaccionando entre si ata que finalmente a pasta se converte nunha goma impresionante. O grupo reactivo no extremo do polímero de silicona provén da parte máis importante da formulación (excluíndo o propio polímero), é dicir, o reticulante. É o reticulante o que lle dá ao selante as súas propiedades características, xa sexa directamente, como o cheiro e a velocidade de curado, ou indirectamente, como a cor, a adhesión, etc., debido ás outras materias primas que se poden usar con sistemas de reticulación específicos, como recheos e promotores de adhesión. A selección do reticulante axeitado é clave para determinar as propiedades finais do selante.
Tipos de curado
Existen varios sistemas de curado diferentes.
1) Acetoxi (cheiro a vinagre ácido)
2) Oxima
3) Alcoxi
4) Benzamida
5) Amina
6) Aminoxi
As oximas, as alcoxias e as benzamidas (máis empregadas en Europa) son os chamados sistemas neutros ou non ácidos. Os sistemas de aminas e aminoxi teñen un cheiro a amoníaco e adoitan empregarse máis en áreas de automoción e industriais ou en aplicacións específicas de construción no exterior.
Materias primas
As formulacións inclúen varios compoñentes diferentes, algúns dos cales son opcionais, dependendo do uso final previsto.
As únicas materias primas absolutamente esenciais son os polímeros reactivos e os reticulantes. Non obstante, case sempre se engaden recheos, promotores de adhesión, polímeros non reactivos (plastificantes) e catalizadores. Ademais, pódense usar moitos outros aditivos, como pastas de cor, funxicidas, retardantes de chama e estabilizadores térmicos.
Formulacións básicas
Unha formulación típica de selante para construción con oxima ou para facerse a si mesmo terá un aspecto similar a:
| % | ||
| Polidimetilsiloxano, terminado en OH 50.000 cps | 65,9 | Polímero |
| Polidimetilsiloxano, terminado en trimetilo, 1000 cps | 20 | Plastificante |
| Metiltrioximinosilano | 5 | Reticulante |
| Aminopropiltrietoxisilano | 1 | Promotor de adhesión |
| 150 m²/g de superficie de sílice piroxénica | 8 | Recheo |
| Dilaurato de dibutilestaño | 0,1 | Catalizador |
| Total | 100 |
Propiedades físicas
As propiedades físicas típicas inclúen:
| Alongamento (%) | 550 |
| Resistencia á tracción (MPa) | 1.9 |
| Módulo a 100 Elongación (MPa) | 0,4 |
| Dureza Shore A | 22 |
| Pel ao longo do tempo (min) | 10 |
| Tempo sen tacos (min) | 60 |
| Tempo de raspado (min) | 120 |
| Curación completa (mm en 24 horas) | 2 |
As formulacións que empregan outros reticulantes terán un aspecto similar, quizais difira no nivel de reticulante, no tipo de promotor de adhesión e nos catalizadores de curado. As súas propiedades físicas variarán lixeiramente a menos que se utilicen extensores de cadea. Algúns sistemas non se poden fabricar facilmente a menos que se empregue unha gran cantidade de recheo de xiz. Obviamente, este tipo de formulacións non se poden producir no tipo transparente ou translúcido.
Desenvolvemento de selantes
Hai 3 etapas para desenvolver un novo selante.
1) Concepción, produción e probas no laboratorio: volumes moi pequenos
Aquí, o químico do laboratorio ten novas ideas e normalmente comeza cun lote manual duns 100 gramos de selante só para ver como cura e que tipo de goma se produce. Agora hai unha nova máquina dispoñible, "The Hauschild Speed Mix", de FlackTek Inc. Esta máquina especializada é ideal para mesturar estes pequenos lotes de 100 g en segundos mentres expulsa aire. Isto é importante xa que agora permite ao desenvolvedor probar realmente as propiedades físicas destes pequenos lotes. A sílice piroxénica ou outros recheos, como as xiz precipitadas, pódense mesturar na silicona en aproximadamente 8 segundos. A desaireación leva uns 20-25 segundos. A máquina funciona mediante un mecanismo de centrífuga asimétrica dual que basicamente usa as propias partículas como os seus propios brazos de mestura. O tamaño máximo da mestura é de 100 gramos e hai varios tipos de vasos diferentes dispoñibles, incluídos os desbotables, o que significa que non hai absolutamente ningunha limpeza.
A clave no proceso de formulación non son só os tipos de ingredientes, senón tamén a orde de adición e os tempos de mestura. Naturalmente, a exclusión ou eliminación de aire é importante para permitir que o produto teña unha vida útil, xa que as burbullas de aire conteñen humidade que logo fará que o selante cure desde dentro.
Unha vez que o químico obtivo o tipo de selante necesario para a súa aplicación particular, a escala pode chegar a unha mesturadora planetaria dun cuarto de galón, que pode producir uns 3 ou 4 tubos pequenos de 110 ml (3 onzas). Este material é suficiente para as probas iniciais de vida útil e a proba de adhesión, ademais de calquera outro requisito especial.
Despois, pode pasar a unha máquina de 1 ou 2 galóns para producir de 8 a 12 tubos de 10 onzas para probas máis exhaustivas e mostras para clientes. O selante extrúese desde o envase a través dun cilindro metálico cara ao cartucho que se axusta sobre o cilindro de envasado. Despois destas probas, está listo para a ampliación de escala.
2) Ampliación e axuste fino: volumes medios
Na ampliación de escala, a formulación de laboratorio prodúcese agora nunha máquina máis grande, normalmente no rango de 100-200 kg ou aproximadamente un tambor. Este paso ten dous propósitos principais
a) para ver se hai algunha variación significativa entre o tamaño de 4 lb e este tamaño maior que poida resultar das taxas de mestura e dispersión, as taxas de reacción e as diferentes cantidades de viscosidade na mestura, e
b) producir material dabondo para tomar unha mostra de clientes potenciais e obter algunha retroalimentación real no traballo.
Esta máquina de 50 galóns tamén é moi útil para produtos industriais cando se requiren volumes baixos ou cores especiais e só se precisa producir aproximadamente un tambor de cada tipo á vez.
Existen varios tipos de máquinas mesturadoras. As dúas máis empregadas son as mesturadoras planetarias (como se mostra arriba) e os dispersores de alta velocidade. Unha planetaria é boa para mesturas de maior viscosidade, mentres que un dispersor funciona mellor, especialmente en sistemas fluidos de menor viscosidade. Nos selantes de construción típicos, pódese usar calquera das dúas máquinas sempre que se preste atención ao tempo de mestura e á posible xeración de calor dun dispersor de alta velocidade.
3) Cantidades de produción a escala completa
A produción final, que pode ser por lotes ou continua, con sorte simplemente reproduce a formulación final da etapa de ampliación de escala. Normalmente, prodúcese primeiro unha cantidade relativamente pequena (2 ou 3 lotes ou 1-2 horas de produción continua) de material no equipo de produción e verifícase antes de que se produza a produción normal.
Probas: que probar e como probalo.
Que
Propiedades físicas: alongamento, resistencia á tracción e módulo
Adhesión ao substrato axeitado
Vida útil, tanto acelerada como a temperatura ambiente
Taxas de curado: tempo de formación de pel, tempo sen pega, tempo de rabuñadura e curado completo, estabilidade da temperatura das cores ou estabilidade en varios fluídos como o aceite
Ademais, compróbanse ou obsérvanse outras propiedades clave: consistencia, baixo cheiro, corrosividade e aspecto xeral.
Como
Extráese unha lámina de selante e déixase curar durante unha semana. Despois, córtase unha mancuerna especial e colócase nun ensaiador de tracción para medir propiedades físicas como o alongamento, o módulo e a resistencia á tracción. Tamén se usan para medir as forzas de adhesión/cohesión en mostras especialmente preparadas. As probas de adhesión sinxelas de tipo si ou non realízanse tirando de perlas de material curado sobre os substratos en cuestión.
Un medidor Shore-A mide a dureza da goma. Este dispositivo ten o aspecto dun peso e dun calibre cunha punta que presiona a mostra curada. Canto máis penetre a punta na goma, máis branda será a goma e menor será o valor. Un selante de construción típico estará no rango de 15 a 35.
Os tempos de fixación da pel, os tempos sen pega e outras medicións especiais da pel realízanse co dedo ou con láminas de plástico con pesos. Mídese o tempo que tarda en que o plástico se poida retirar limpamente.
Para a súa vida útil, os tubos de selante envellecen a temperatura ambiente (o que, naturalmente, leva 1 ano para demostrar unha vida útil dun ano) ou a temperaturas elevadas, normalmente de 50 ℃ durante 1, 3, 5, 7 semanas, etc. Tras o proceso de envellecemento (o tubo déixase arrefriar no caso acelerado), o material extrúese do tubo e estírase nunha lámina onde se deixa curar. As propiedades físicas da goma formada nestas láminas compróbanse como antes. Estas propiedades compáranse entón coas dos materiais acabados de mesturar para determinar a vida útil axeitada.
Pódese atopar unha explicación detallada específica da maioría das probas requiridas no manual da ASTM.
Algúns consellos finais
As siliconas dun só compoñente son os selantes de maior calidade dispoñibles. Teñen limitacións e, se se esixen requisitos específicos, poden desenvolverse especialmente.
É fundamental asegurarse de que todas as materias primas estean o máis secas posible, que a formulación sexa estable e que se elimine o aire no proceso de produción.
O desenvolvemento e as probas son basicamente o mesmo proceso para calquera selante dunha soa peza, independentemente do tipo; só asegúrate de comprobar todas as propiedades posibles antes de comezar a fabricar cantidades de produción e de comprender claramente as necesidades da aplicación.
Dependendo dos requisitos da aplicación, pódese seleccionar a química de curado correcta. Por exemplo, se se selecciona unha silicona e o cheiro, a corrosión e a adhesión non se consideran importantes pero se necesita un baixo custo, entón o acetoxi é a mellor opción. Non obstante, se hai pezas metálicas que poden corroerse ou se require unha adhesión especial ao plástico nunha cor brillante única, entón necesitas unha oxima.
[1] Dale Flackett. Compostos de silicio: silanos e siliconas [M]. Gelest Inc: 433-439
* Foto do selante de silicona OLIVIA
Data de publicación: 31 de marzo de 2024
