Opus über Seine Majestät Clay. Vierter Teil - Silikone

Andrei A. gewidmet, den ich noch nicht für eine durch Silikon beschädigte Sache entschuldigt habe ...

Wir setzen unsere Geschichten über das Angeln von Klebstoffen langsam fort. Unser heutiger Held kann sich nicht des Titels eines beliebten Strukturklebers für ein Raumschiff rühmen, aber er kennt die absolute Mehrheit der Leser. Weil Silikone die Hauptklebstoffe für alle Arten von Aufklebern, Etiketten und Klebebändern des Verbrauchersegments (im Gegensatz zu professionellen Klebebändern) sind. Nun, für alles andere ist es Silikon, das am häufigsten zum Versiegeln von allem und jedem verwendet wird. Unter dem Schnitt - eine Erklärung, warum er es kann und wie er ihm helfen kann, es noch besser zu machen. Über "Silikon - ein unauffälliger Arbeiter".


RU Wikipedia sagt uns, dass Silikone (Polyorganosiloxane, Polysiloxane) sauerstoffhaltige Siliciumpolymere sind, deren Struktur durch die anorganische Silicium-Sauerstoff-Hauptkette -Si-O-Si-O-Si-O- mit gebundenen organischen Seitengruppen dargestellt wird (sie sind gebunden) zu Siliziumatomen). Manchmal können diese lateralen funktionellen Gruppen zwei oder mehr Organosiliciumketten miteinander verbinden und Vernetzungen bilden. Durch Variation von a) der Länge der Hauptorganosiliciumkette, b) lateralen funktionellen Gruppen und c) der Anzahl und Art der Kreuzbindungen können Silikone mit unterschiedlichen Eigenschaften synthetisiert werden.


Die ersten Studien zur Chemie von Silikonen wurden Ende des 19. Jahrhunderts vom englischen Chemiker Frederick Kipping (= "Vater der Silikone") durchgeführt, und er war es übrigens, der 1901 den Begriff Silikon vorschlug. Dank dessen verwechseln viele „Übersetzer“ (hauptsächlich journalistische Bruderschaften) immer noch Silikone und Silizium. Silizium ist ein anorganisches Material, ein Halbleiter, der zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen und Solarzellen verwendet wird. Und Silikone sind organische Verbindungen, die Silizium, Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und manchmal andere Atome enthalten und am häufigsten als Versiegelungsmittel, Etikettenklebstoffe und ... zum Beispiel als Implantate zur Brustvergrößerung verwendet werden. Ich hoffe, der Habra-Leser wird Silizium (Silizium) und Silikon (Silikon) niemals verwechseln. Einschließlich, wenn das Gespräch über " Silicon Valley " kommt.

Wenn wir uns von historischen Parallelen entfernen, können wir sagen, dass die Chemieunternehmer, vertreten durch Corning Glassworks (jetzt Dow Corning) und General Electric, als erste das kommerzielle Potenzial von Silikonen in Betracht gezogen haben, und dank ihnen wurden Hunderte und Tausende verschiedener Modifikationen, Zusammensetzungen usw. entwickelt.

Die meisten Silikondichtungsmittel basieren auf Silan-terminierten Polydimethylsiloxanen, die oft als Silanole bezeichnet werden, zum Beispiel: wobei n normalerweise 300 bis 1600 beträgt:


Aufgrund ihrer Struktur nehmen diese Verbindungen eine einzigartige Zwischenposition zwischen anorganischen und organischen Materialien ein. Das gesättigte anorganische Si-O-Si-Grundgerüst bietet eine hervorragende Elastizität, Flexibilität und Beständigkeit gegen Sonnenlicht (hauptsächlich UV-Strahlung), während organische funktionelle Gruppen für intermolekulare Kräfte verantwortlich sind. Die folgenden Hauptmerkmale, die die Flexibilität und Haltbarkeit dieser Materialklasse bestimmen, können festgestellt werden:

- Geringe Oberflächenspannung
- Hochwasserabweisend
- Niedrige Glasübergangstemperatur
- Hohe Gasdurchlässigkeit
- Hohe Wärme- und Oxidationsbeständigkeit
- Unlöslichkeit in Wasser
- Silizium-Sauerstoff mit hoher Bindungsenergie


Silikonklebstoffe zeichnen sich nicht durch hohe Festigkeit (einschließlich Schälen) aus, sondern werden vor allem wegen ihrer Elastizität und Arbeitsfähigkeit in einem weiten Temperaturbereich (von Kryotechnik von -115 ° C bis über 265 ° C mit Pluszeichen) geschätzt, wenn brauchen noch höher, verwenden Sie Ergänzungen auf der Basis von Eisenoxid). In einfachen Worten, Silikonklebstoffe sind sehr klebrig (so sehr, dass sie aufgrund der geringen Oberflächenenergie an Polyethylen / Polypropylen und Fluorkohlenwasserstoffe binden können - eine gute Frage zu „ Duty-Free-Beuteln “).


Aufgrund des geringen Schrumpfens und der Fähigkeit, Oberflächenunregelmäßigkeiten und -lücken (aufgrund der geringen Oberflächenspannung) leicht zu füllen, sind diese Materialien ideale Dichtungsmittel in Küchen und Bädern. Silikon ist ideal, wenn die Schälfestigkeit wichtiger ist als Zugfestigkeit oder Scherfestigkeit.

Konstruktion : Installation und Installation von Verglasungen (Holz, Metalle, Kunststoffe, Glas), Füllen von Lücken und Dehnungsfugen an Fassaden und Mauerwerk, wasserdichte Dichtungen bei der Erstellung von Behältern und einem Aquarium (Industrie und Haushalt), Dichtungen in Kühl- und Klimaanlagen.

Die niedrige Polarität von Silikonelastomeren verleiht diesen Verbindungen hervorragende elektrische Isoliereigenschaften, wodurch sie sehr widerstandsfähig gegen Hochspannungsionisation und die Bildung einer Koronaentladung sind. Darüber hinaus behalten Silikonklebstoffe und Dichtungsmittel ihre nützlichen Isoliereigenschaften bei erhöhten Temperaturen aufgrund des Mangels an thermischem Abbau bei.

Elektronik: Zum Befüllen elektronischer Komponenten (Verbindungen) werden niedrigviskose isolierende Silikone verwendet. Metallgefüllte Silikone werden als leitfähige Klebstoffe verwendet.

Die ausgezeichnete Beständigkeit von Ozonpolymeren gegenüber Ozon und ultravioletter Strahlung macht spezielle Additive und Additive unnötig. Silikonelastomere können unter allen klimatischen Bedingungen lange Zeit arbeiten, ohne zu reißen und zu schrumpfen. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass Silikone universell zum Verkleben von Glas beim Verglasen von Gebäuden (dh wenn signifikante Werte der Wärmeausdehnung von Materialien zu erwarten sind) oder zur Herstellung von Tanks verwendet werden.


Die hohen Anschaffungskosten werden durch eine hohe Haltbarkeit und das Fehlen der Notwendigkeit, häufig Reparaturen durchzuführen, mehr als ausgeglichen.

Raketenwissenschaft: Silikone werden aufgrund ihrer Strahlenbeständigkeit in der Hochvakuumtechnologie (einschließlich des Weltraums), beim Bau von Kernkraftwerken (in nuklearen Laboranlagen usw.) eingesetzt.

Unter den Mängeln ist eine geringe Beständigkeit gegen Benzin festzustellen, die die Verwendung von Silikonen in der Auto- / Flugzeugindustrie etwas einschränkt. Und die Tatsache, dass dieser Klebstoff in tiefen Schichten sehr lange aushärtet (es wird nicht empfohlen, eine Schicht mit einer Dicke von mehr als 12-13 mm zu verwenden), aufgrund der Besonderheiten der Vernetzung durch Luftfeuchtigkeit (= Diffusion feuchter Luft in das Innere des Materials verlangsamt sich mit zunehmender Dicke der Klebstoffschicht usw. und usw.). Eine niedrige Oberflächenenergie ermöglicht es den Farben nicht, eine gute Haftung auf der Silikonbeschichtung zu bilden (daher ist das Dichtmittel mit gewöhnlicher Farbe schwer zu streichen), was manchmal wichtig ist, wenn Sie die Klebelinie verbergen möchten. Und schließlich kann je nach Art des verwendeten Silikons (mehr dazu weiter unten) Essigsäure, die als Korrosionsbeschleuniger wirkt, während des Aushärtungsprozesses freigesetzt werden (insbesondere bei Kontakt mit Metallen wie Kupfer und Messing).

Sorten von Silikonklebstoffen

Silikonklebstoffe werden in zwei Hauptgruppen unterteilt:

-Eine Komponente
-Komponente

Einkomponentensilikone enthalten Polyorganosiloxan mit -OH-Endgruppen und ein Vernetzungsmittel (z. B. Methyltriacetoxysilan), das gegenüber Hydrolyse empfindlich ist, d. H. Mit Wasser (wenn das Material mit Luftfeuchtigkeit in Kontakt kommt) als Ergebnis einer Kondensationsreaktion bei Raumtemperatur reagiert. Daher wird dieser Typ häufig auch als RTV-1 bezeichnet (= Vulkanisation bei Raumtemperatur, Einkomponente). Essigsäure ist ein Nebenprodukt der Kondensation (wenn Methyltriacetoxysilan als Härter verwendet wird, obwohl Alkohol auch für das sogenannte RTV-1 mit neutraler Härtung freigesetzt werden kann). Das billigste und daher gebräuchlichste Silikon (die Grundlage der überwiegenden Mehrheit der Bau- und Haushaltsdichtungsmittel) ist Acetoxysilicium. Die anfängliche Abbindung des Klebstoffs erfolgt innerhalb von 15 bis 20 Minuten und erreicht innerhalb von 24 bis 48 Stunden die volle Tiefe, abhängig von der relativen Luftfeuchtigkeit während des Aushärtens (das folgende Bild zeigt den Aushärtungsplan des häufigsten Acetoxysiliciums in einer Umgebung mit einer Luftfeuchtigkeit von 50%).


Es wird angenommen, dass die Aushärtung im Durchschnitt mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von ungefähr 2 mm pro Tag erfolgt. Da der Prozess von der Luftfeuchtigkeit, der Temperatur und der Dicke der Klebeverbindung abhängt, ist es logisch zu erwähnen, dass zur Beschleunigung der Aushärtung a) kein Silikon mit einer sehr dicken Schicht (maximal 6 mm) aufgetragen werden muss, b) ein maximaler Luftkontakt der Klebeverbindung mit feuchter Luft gewährleistet werden muss (Lüften Sie den Raum aktiv, verwenden Sie keine Nähte mit komplexer Geometrie (spiralförmig / gebrochen usw.) oder Nähte in Objekten ohne Luftzugang. Da Essigsäure während des Kondensationsprozesses freigesetzt wird, fügen Sie Komponenten mit einer alkalischen Reaktion hinzu (z. B. z. Das alkalische Rohrreinigungsmittel „Mol“ oder Kalkhydrat beschleunigt den Aushärtungsprozess. Die Säure reagiert mit Alkali, neutralisiert und ergibt Wasser, das wiederum mit Silikon reagiert (zusätzlich zu Diffusionswasser aus der Luft). Es wird offensichtlich schwächer sein, mit Essig zu stinken (übrigens, wenn Sie ein solches Silikon abwaschen müssen - „sie werfen einen Keil mit einem Keil aus“ -, um dies am effizientesten mit Essigsäure zu tun, ist konzentrierter, mindestens 70% der Essenz).

Zusätzlich zu dem unangenehmen Geruch, wie ich bereits erwähnte, kann die freigesetzte Essigsäure die Korrosion von Metallen stimulieren. Aus diesem Grund wurden RTV-1-Dichtungsmittel unter Verwendung anderer Härter entwickelt.


Beispiele für die am häufigsten verwendeten Verbindungen mit ihren CAS-Nummern sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:


Solche Silikone sind zwar etwas teurer, weniger verbreitet und der Aushärtungsprozess ist langsamer. Vergleich verschiedener RTV-1 unter dem Spoiler


Wenn Einkomponenten-Silikone aus irgendeinem Grund nicht geeignet sind, können Sie Zweikomponenten- Silikone oder RTV-2 (= Vulkanisation bei Raumtemperatur, Zweikomponenten) ausprobieren. Solche Klebstoffe:

- viel schneller heilen als die erste Gruppe
- Benötigen Sie keine hohe Luftfeuchtigkeit
- gleichmäßig über die gesamte Tiefe der Klebeverbindung aushärten (unabhängig von der Breite)
- Während des Aushärtungsprozesses keine zweifelhaften Nebenprodukte abgeben

Ein typisches RTV-2-Silikon besteht aus Silanol + Härter mit einem Katalysator. Als Katalysator wirken organische Zinnverbindungen (Zinnoctoat oder Dibutylzinndilaurat, die übrigens auch mit „neutralem“ RTV-1 als Härtungskatalysatoren arbeiten). Ein Temperaturanstieg beschleunigt den Aushärtungsprozess. Ein Beispiel ist das bekannte Silikondichtmittel SYLGARD 184 , das aktiv zur Abdichtung von Solarmodulen eingesetzt wird.


Gehärtete Zweikomponenten-Silikone schrumpfen leicht und bieten eine bessere Wärmebeständigkeit aller Silikonklebstoffe.

Die TTX einer Silikonklebeverbindung (RTV-2, obwohl einige Punkte für RTV-1 gelten) wird im Allgemeinen von folgenden Faktoren beeinflusst:
- Vorläuferstruktur
- Härterdosis: Eine zu hohe Dosis kann die Klebelinie zu steif, instabil oder im Allgemeinen ungehärtet machen (siehe meine ps).
- pH-Wert des Mediums: Der pH-Wert beschleunigt die Hydrolyse- und Kondensationsrate.
- Viele Substanzen können als Katalysatoren wirken: Mineralsäuren, Alkoxidsalze, Zinnverbindungen, Titanester, Zirkoniumsalze, Phosphorverbindungen und Amine.
-Systemtemperatur: Bei erhöhter Temperatur bewegt sich das Molekül schneller / die Anzahl der Kollisionen nimmt zu => die Aushärtung ist schneller.

Unter dem Spoiler befindet sich ein Tisch mit bekannten Vertretern handelsüblicher Silikone und deren Eigenschaften. Wir stellen traditionell Fragen in den Kommentaren :)



Als "Fliesen abreißen":

Übrigens, wenn Sie ein solches Silikon abwaschen müssen - „sie werfen einen Keil mit einem Keil heraus“ -, tun Sie dies am effizientesten mit Essigsäure auf eine konzentriertere Weise, mindestens 70% der Essenz

Industriewaschanlagen:
- von "Vätern des Silikons" Dow Corning, DS-2025 für gehärtetes Silikon - als Teil von Dodecylbenzolsulfonsäure (anionisches Tensid), ABSK
- von den "Vätern des Silikons" Dow Corning, DS-1000 für ungehärtetes Silikon - nichtionische Tenside - ethoxylierter C6-C12-Alkohol, quaternäre Ammoniumverbindung , Propylenglykolmethylether (= Lösungsmittel zum Waschen von Düsen von Tintenstrahldruckerpatronen), (2-Methoxymethylethoxy) Propanol (Waschflüssigkeit in der Druckindustrie).

PS Meine erste Bekanntschaft mit Zweikomponenten-Silikon


PPS Alle Chemiker mit dem vergangenen Berufsurlaub! Und chemische Chemiker - mit der Entfernung von „Chemie“ aus spezialisierten Zentren :) Also, junge Leute, wir werden jetzt in unserer Freizeit Artikel schreiben.

Wichtig! Ich kann meine Artikel nicht im vollen Sinne des Wortes Populärwissenschaft ("Adult Sciencepop") nennen, da in den meisten Fällen nur eine Person mit einem ziemlich hohen wissenschaftlichen und technischen Hintergrund lesen und verdauen kann, was geschrieben steht. Im Allgemeinen wird angesichts der neuesten "PAP-Habra-Permutationen" beim Schreiben von Serienartikeln auf unbestimmte Zeit ausgesetzt.

Wenn die Community unterstützt, werden wir fortfahren . Zum Standard 5000 p gehen. durch "Unterstütze den Autor" - Ich schreibe einen Artikel über Epoxide . Geben Sie bei der Übersetzung des Kommentars "Fortsetzung der Artikel über Klebstoffe" an. Gleichzeitig werden wir prüfen, ob dieses Thema für den Leser wirklich interessant ist. 1950 Rubel wurden bereits gesammelt .

Früher veröffentlicht:

Opus über Seine Majestät Clay. Erster Teil - Einführung
Opus über Seine Majestät Clay. Zweiter Teil - Viva, Cyanacrylat! Viva, Sekundenkleber
Opus über Seine Majestät Clay. Dritter Teil - Polyurethan gegen Weltraumkälte


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