Opus sobre Su Majestad Clay. Cuarta parte - Siliconas

Dedicado a Andrei A., a quien aún no me he disculpado por algo dañado por la silicona ...

Continuamos lentamente nuestras historias sobre la pesca de adhesivos. Nuestro héroe de hoy no puede presumir del título de un pegamento estructural popular para ninguna nave espacial, pero está familiarizado con la mayoría absoluta de los lectores. Porque las siliconas son las principales colas para todo tipo de adhesivos, etiquetas y cintas adhesivas del segmento del consumidor (a diferencia de las cintas adhesivas profesionales). Bueno, para todo lo demás, es la silicona que se usa con mayor frecuencia para sellar todo y todo. Debajo del corte: una explicación de por qué puede hacerlo y cómo ayudarlo a hacerlo aún mejor. Sobre "silicona - un trabajador discreto".


RU Wikipedia nos dice que las siliconas (poliorganosiloxanos, polisiloxanos) son polímeros de silicio que contienen oxígeno, cuya estructura está representada por la cadena inorgánica principal de silicio-oxígeno -Si-O-Si-O-Si-O- con grupos laterales orgánicos unidos (están unidos a los átomos de silicio). A veces, estos grupos funcionales laterales pueden unir dos o más cadenas de organosilicio, formando enlaces cruzados. Al variar a) la longitud de la cadena principal de organosilicio, b) grupos funcionales laterales, yc) el número y tipo de enlaces cruzados, se pueden sintetizar siliconas con diferentes propiedades.


Los primeros estudios en la química de las siliconas fueron realizados a finales del siglo XIX por el químico inglés Frederick Kipping (= "padre de las siliconas") y fue él quien, por cierto, fue el que propuso el término silicona en 1901. Gracias a esto, muchos "traductores" (principalmente fraternidades periodísticas) aún confunden siliconas y silicio. El silicio es un material inorgánico , un semiconductor, que se utiliza para la fabricación de circuitos integrados y células solares. Y las siliconas son compuestos orgánicos que contienen silicio, carbono, hidrógeno, oxígeno y, a veces, otros átomos, y se usan con mayor frecuencia como selladores, adhesivos de etiquetas y ... por ejemplo, implantes para el aumento de senos. Entonces, espero, el lector Habra nunca confundirá el silicio (silicio) y el silicón (silicona). Incluso cuando se trata la conversación sobre " Silicon Valley ".

Alejándonos de los paralelos históricos, podemos decir que los empresarios químicos, representados por Corning Glassworks (ahora Dow Corning) y General Electric, fueron los primeros en considerar el potencial comercial de las siliconas, y fue gracias a ellos que se desarrollaron cientos y miles de diversas modificaciones, composiciones, etc.

La mayoría de los selladores de silicona se basan en polidimetilsiloxanos terminados en silano, a menudo denominados silanoles, por ejemplo: donde n suele ser de 300 a 1600:


Debido a su estructura, estos compuestos ocupan una posición intermedia única entre materiales inorgánicos y orgánicos. La columna vertebral inorgánica saturada de Si-O-Si proporciona excelente elasticidad, flexibilidad y resistencia a la luz solar (principalmente radiación UV), mientras que los grupos funcionales orgánicos son responsables de las fuerzas intermoleculares. Se pueden observar las siguientes características clave que determinan la flexibilidad y durabilidad de esta clase de materiales:

- Baja tensión superficial
- Alto repelente al agua
- Baja temperatura de transición vítrea
- Alta permeabilidad al gas
- Alta resistencia térmica y oxidante.
- Insolubilidad en agua.
- Alta energía de unión de silicio-oxígeno


Los adhesivos de silicona no se caracterizan por su alta resistencia (incluido el pelado), se aprecian principalmente por su elasticidad y capacidad para trabajar en un amplio rango de temperatura (desde criotecnia de -115 ° C a más de 265 ° C con un signo más, por cierto, si necesita incluso más, use suplementos a base de óxido de hierro). En términos simples, los adhesivos de silicona son muy pegajosos (tanto que, debido a la baja energía de la superficie, pueden unirse al polietileno / polipropileno y fluorocarbonos: hola con una pregunta sobre " Bolsas libres de impuestos ").


Además, la baja contracción y la capacidad de llenar fácilmente las irregularidades y huecos de la superficie (debido a la baja tensión superficial) hacen de estos materiales selladores ideales en cocinas y baños. La silicona es ideal cuando la resistencia al desprendimiento es más importante que la tensión o el corte.

Construcción : instalación e instalación de acristalamientos (madera, metales, plásticos, vidrio), relleno de huecos y juntas de expansión en fachadas y mampostería, sellos impermeables al crear contenedores y un acuario (industrial y doméstico), sellos en unidades de refrigeración y sistemas de aire acondicionado.

La baja polaridad de los elastómeros de silicona les da a estos compuestos excelentes propiedades de aislamiento eléctrico, lo que los hace altamente resistentes a la ionización de alto voltaje y a la formación de una descarga en corona. Además, los adhesivos y selladores de silicona conservan sus útiles propiedades aislantes a temperaturas elevadas debido a la falta de degradación térmica.

Electrónica: se utilizan siliconas aislantes de baja viscosidad para llenar componentes electrónicos (compuestos). Las siliconas rellenas de metal se usan como adhesivos conductores.

La excelente resistencia al ozono y a la radiación ultravioleta inherente a los polímeros de silicona hace que los aditivos especializados y los aditivos sean innecesarios. Los elastómeros de silicona pueden funcionar durante mucho tiempo sin grietas y contracciones al aire libre en todas las condiciones climáticas. Esto se debe al hecho de que las siliconas se usan universalmente para pegar vidrio al acristalar edificios (es decir, donde se pueden esperar valores significativos de expansión térmica de los materiales) o para la fabricación de tanques.


El alto costo inicial es más que compensado por la alta durabilidad y la ausencia de la necesidad de realizar reparaciones a menudo.

Ciencia espacial : las siliconas se utilizan en la tecnología de alto vacío (incluido el espacio), en la construcción de centrales nucleares (en instalaciones nucleares de laboratorio, etc.) debido a su resistencia a la radiación.

Entre las deficiencias se puede observar la baja resistencia a la gasolina, lo que limita de alguna manera el uso de siliconas en la industria del automóvil / avión. Y el hecho de que este adhesivo se cure durante mucho tiempo en capas profundas (no se recomienda usar una capa más gruesa que 12-13 mm) debido a las peculiaridades de la reticulación por medio de la humedad del aire (= la difusión del aire húmedo en el interior del material se ralentiza al aumentar el espesor de la capa adhesiva, etc. y etc.) La baja energía superficial no permite que las pinturas formen una buena adhesión al revestimiento de silicona (por lo tanto, el sellador es difícil de pintar con pintura normal), lo que a veces es vital cuando se desea ocultar la línea de pegamento. Y finalmente, dependiendo del tipo de silicona utilizada (más sobre eso a continuación), el ácido acético, que actúa como un agente acelerador de la corrosión, puede liberarse durante el proceso de curado (especialmente en caso de contacto con metales como el cobre y el latón).

Variedades de adhesivos de silicona

Los adhesivos de silicona se dividen en dos grupos principales:

-Un componente
-Bicomponente

Las siliconas de un componente contienen poliorganosiloxano con grupos terminales -OH y un agente de reticulación (por ejemplo, metiltriacetoxisilano) que es sensible a la hidrólisis, es decir, reacciona con el agua (cuando el material entra en contacto con la humedad del aire) como resultado de una reacción de condensación a temperatura ambiente. Por lo tanto, a menudo este tipo también se llama RTV-1 (= vulcanización a temperatura ambiente, un componente). El ácido acético es un subproducto de la condensación (cuando se usa metiltriacetoxisilano como endurecedor, aunque también se puede liberar alcohol para el llamado RTV-1 con cura neutral). La silicona más barata y, por lo tanto, común (la base de la gran mayoría de los selladores para edificios y hogares) es el acetoxisilicio. El fraguado inicial del adhesivo comienza dentro de los 15-20 minutos y alcanza la profundidad total dentro de las 24-48 horas, dependiendo de la humedad relativa durante el curado (la siguiente imagen muestra el programa de curado del acetoxisilicio más común en un ambiente con una humedad del 50%).


En promedio, se cree que el curado ocurre a una tasa promedio de aproximadamente 2 mm por día. Dado que el proceso depende de la humedad del aire, la temperatura y el grosor de la junta adhesiva, es lógico mencionar que para acelerar el curado, es necesario a) no aplicar silicona con una capa muy gruesa (6 mm como máximo), b) para garantizar el máximo contacto de la junta adhesiva con el aire húmedo. (ventile activamente la habitación, no use costuras con geometría compleja (espiral / rota, etc.) ni costuras dentro de objetos sin acceso al aire. Dado que el ácido acético se libera durante el proceso de condensación, agregue componentes con una reacción alcalina (por ejemplo, El agente alcalino de limpieza de tuberías "Mole" o cal hidratada) acelerará el proceso de curado, el ácido reacciona con álcali, neutraliza y da agua, que a su vez reacciona con silicona (además del agua de difusión extraída del aire). obviamente será más débil apestar con vinagre (por cierto, si necesita lavar tal silicona - "patean una cuña con una cuña" - para hacer esto de manera más eficiente con ácido acético está más concentrado, al menos el 70% de la esencia).

Además del olor desagradable, como mencioné, el ácido acético liberado puede estimular la corrosión de los metales. Por esta razón, se han desarrollado selladores RTV-1 que utilizan otros endurecedores.


Los ejemplos de los compuestos más utilizados con sus números CAS se pueden ver en la tabla a continuación:


Es cierto que tales siliconas son un poco más caras, menos comunes y el proceso de curado es más lento. Comparación de diferentes RTV-1 bajo el spoiler


Si, por alguna razón, las siliconas de un componente no son adecuadas, puede probar las siliconas de dos componentes , o RTV-2 (= vulcanización a temperatura ambiente, de dos componentes). Tales adhesivos:

- cura mucho más rápido que el primer grupo
- no requieren alta humedad
- cura uniformemente en toda la profundidad de la junta adhesiva (independientemente del ancho)
- no emitir subproductos dudosos durante el proceso de curado

Una silicona típica RTV-2 consiste en silanol + endurecedor con un catalizador. Los compuestos orgánicos de estaño (octoato de estaño o dilaurato de dibutilestaño, que, por cierto, también funcionarán con RTV-1 "neutro" como catalizadores de curado) actúan como catalizador. Un aumento en la temperatura acelera el proceso de curado. Un ejemplo es el conocido sellador de silicona SYLGARD 184 , que se usa activamente para sellar módulos solares.


Las siliconas endurecidas de dos componentes dan una ligera contracción y proporcionan una mejor resistencia al calor entre todos los adhesivos de silicona.

El TTX de una junta adhesiva de silicona (RTV-2, aunque algunos puntos se aplican a RTV-1) generalmente está influenciado por los siguientes factores:
- Estructura precursora
- Dosificación de endurecedor: una dosis demasiado alta puede hacer que la línea de pegamento sea demasiado rígida, inestable o generalmente no curada (vea mi ps)
- pH del medio: el pH acelera la velocidad de hidrólisis y condensación.
- Muchas sustancias pueden actuar como catalizadores: ácidos minerales, sales de alcóxido, compuestos de estaño, ésteres de titanio, sales de circonio, compuestos de fósforo y aminas.
-Temperatura del sistema: a temperatura elevada, la molécula se mueve más rápido / el número de colisiones aumenta => el curado es más rápido.

Debajo del spoiler hay una mesa con representantes bien conocidos de siliconas comerciales y sus propiedades. Tradicionalmente hacemos preguntas en los comentarios :)



Que "arrancar los azulejos":

Por cierto, si necesita eliminar dicha silicona (“quitan una cuña con una cuña”), hágalo de manera más eficiente con ácido acético de una manera más concentrada, al menos el 70% de la esencia.

Lavados industriales:
- de los "padres de silicona" Dow Corning, DS-2025 para silicona curada - como parte del ácido dodecilbencenosulfónico (tensioactivo aniónico), ABS
- de los "padres de silicona" Dow Corning, DS-1000 para silicona sin endurecer - tensioactivos no iónicos - alcohol etoxilado C6-C12, compuesto de amonio cuaternario , propilenglicol metil éter (= disolvente para el lavado de boquillas de cartuchos de impresora de inyección de tinta), (2-metoximetiletoxi) propanol (líquido de lavado en la industria gráfica).

PD: Mi primer contacto con la silicona de dos componentes.


PPS ¡Todos los químicos con las pasadas vacaciones profesionales! Y químicos químicos, con la eliminación de la "química" de centros especializados :) Entonces, jóvenes, ahora escribiremos artículos en nuestro tiempo libre.

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Publicado anteriormente:

Opus sobre Su Majestad Clay. Primera parte: introducción
Opus sobre Su Majestad Clay. Segunda parte: ¡Viva, cianoacrilato! Viva, superpegamento
Opus sobre Su Majestad Clay. Tercera parte: poliuretano vs frío espacial


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