Opus tentang Yang Mulia Clay. Bagian Empat - Silikon

Didedikasikan untuk Andrei A., yang saya belum minta maaf untuk sesuatu yang rusak oleh silikon ...

Kami terus melanjutkan cerita kami tentang memancing karya tentang perekat. Pahlawan kita saat ini tidak dapat menyombongkan gelar lem struktural populer untuk pesawat ruang angkasa apa pun, tetapi ia akrab dengan mayoritas absolut pembaca. Karena silikon adalah perekat utama untuk semua jenis stiker, label dan pita perekat dari konsumen (sebagai lawan dari pita perekat profesional) segmen. Nah, untuk semua yang lain, itu adalah silikon yang paling sering digunakan dalam menyegel segala sesuatu. Di bawah potongan - penjelasan mengapa dia bisa melakukannya dan bagaimana membantunya melakukannya dengan lebih baik. Tentang "silikon - pekerja yang tidak mencolok."


RU Wikipedia memberi tahu kita bahwa silikon (poliorganosiloksan, polisiloksana) adalah polimer silikon yang mengandung oksigen, struktur yang diwakili oleh rantai silikon-oksigen anorganik utama - Si-O-Si-O-Si-O- dengan kelompok samping organik yang melekat (terpasang untuk atom silikon). Kadang-kadang kelompok fungsional lateral ini dapat bergabung bersama dua atau lebih rantai organosilicon, membentuk ikatan silang. Dengan memvariasikan a) panjang rantai organosilicon utama, b) gugus fungsi lateral, dan c) jumlah dan jenis ikatan silang, silikon dengan sifat yang berbeda dapat disintesis.


Studi pertama dalam kimia silikon dilakukan pada akhir abad ke-19 oleh ahli kimia Inggris Frederick Kipping (= "bapak silikon") dan dialah yang mengajukan istilah silikon pada tahun 1901. Berkat ini, banyak "penerjemah" (terutama persaudaraan jurnalistik) masih mengacaukan silikon dan silikon. Silikon adalah bahan anorganik , semikonduktor, yang digunakan untuk pembuatan sirkuit terpadu dan sel surya. Dan silikon adalah senyawa organik yang mengandung silikon, karbon, hidrogen, oksigen, dan kadang-kadang atom lainnya, dan paling sering digunakan sebagai sealant, label perekat dan ... misalnya, implan untuk pembesaran payudara. Jadi, saya harap, pembaca Habra tidak akan pernah membingungkan silikon (silikon) dan silikon (silikon). Termasuk ketika pembicaraan muncul tentang " Lembah Silikon ."

Beranjak dari kesejajaran sejarah, kita dapat mengatakan bahwa pengusaha kimia, yang diwakili oleh Corning Glassworks (sekarang Dow Corning) dan General Electric, adalah yang pertama mempertimbangkan potensi komersial dalam silikon, dan itu berkat mereka bahwa ratusan dan ribuan berbagai modifikasi, komposisi, dll dikembangkan.

Kebanyakan silikon sealant didasarkan pada polydimethylsiloxanes yang diakhiri silan, sering disebut sebagai silanol, misalnya: di mana n biasanya 300 hingga 1600:


Karena strukturnya, senyawa ini menempati posisi antara yang unik antara bahan anorganik dan organik. Tulang punggung Si-O-Si anorganik jenuh memberikan elastisitas, fleksibilitas, dan ketahanan yang sangat baik terhadap sinar matahari (terutama radiasi UV), sementara gugus fungsi organik bertanggung jawab atas gaya antarmolekul. Fitur-fitur utama berikut yang menentukan fleksibilitas dan daya tahan kelas bahan ini dapat dicatat:

- Ketegangan permukaan rendah
- Penolak air yang tinggi
- Suhu transisi gelas rendah
- Permeabilitas gas tinggi
- Resistensi termal dan oksidan yang tinggi
- Tidak larut dalam air
- Silikon-oksigen energi pengikat tinggi


Perekat silikon tidak dicirikan oleh kekuatan tinggi (termasuk pengelupasan), mereka terutama dihargai karena elastisitas dan kemampuannya untuk bekerja dalam kisaran suhu yang luas (dari cryotechnics dari -115 ° C hingga lebih dari 265 ° C dengan tanda tambah, omong-omong, jika perlu lebih tinggi, gunakan suplemen yang berbasis besi oksida). Secara sederhana, perekat silikon sangat lengket (sedemikian rupa sehingga karena energi permukaan yang rendah mereka dapat berikatan dengan polietilen / polipropilen dan fluorokarbon - hi sappience dengan pertanyaan tentang " Tas Bebas Bea ").


Selain itu, penyusutan yang rendah dan kemampuan untuk dengan mudah mengisi ketidakteraturan permukaan dan celah (karena tegangan permukaan yang rendah) membuat bahan-bahan ini menjadi bahan pelapis yang ideal di dapur dan kamar mandi. Silikon sangat ideal ketika kekuatan kulit lebih penting daripada tarik atau geser.

Konstruksi : pemasangan dan pemasangan kaca (kayu, logam, plastik, kaca), celah pengisi dan sambungan ekspansi pada fasad dan pasangan bata, segel tahan air saat membuat wadah dan akuarium (industri dan domestik), segel dalam sistem pendingin dan pendingin udara.

Polaritas rendah silikon elastomer memberikan senyawa ini sifat isolasi listrik yang sangat baik, yang membuatnya sangat tahan terhadap ionisasi tegangan tinggi dan pembentukan pelepasan korona. Selain itu, perekat silikon dan sealant mempertahankan sifat isolasi yang berguna pada suhu tinggi karena kurangnya degradasi termal.

Elektronik: silikon isolasi dengan viskositas rendah digunakan untuk mengisi komponen elektronik (senyawa). Silikon yang diisi logam digunakan sebagai perekat konduktif.

Resistensi yang sangat baik terhadap radiasi ozon dan ultraviolet yang melekat dalam polimer silikon membuat aditif khusus dan aditif tidak diperlukan. Silikon elastomer dapat bekerja untuk waktu yang lama tanpa retak dan susut di udara terbuka dalam semua kondisi iklim. Hal ini disebabkan fakta bahwa silikon secara universal digunakan untuk menempelkan kaca ketika membangun kaca (yaitu, di mana nilai signifikan ekspansi termal bahan dapat diharapkan) atau untuk pembuatan tangki.


Biaya awal yang tinggi lebih dari dikompensasi oleh daya tahan tinggi dan tidak adanya kebutuhan untuk sering melakukan perbaikan.

Ilmu roket: silikon digunakan dalam teknologi vakum tinggi (termasuk ruang), dalam pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir (di fasilitas nuklir laboratorium, dll.) Karena ketahanan radiasi mereka.

Di antara kekurangan dapat dicatat, resistensi rendah terhadap bensin, yang agak membatasi penggunaan silikon dalam industri mobil / pesawat terbang. Dan fakta bahwa perekat ini menyembuhkan untuk waktu yang sangat lama di lapisan dalam (tidak disarankan untuk menggunakan lapisan yang lebih tebal dari 12-13 mm) karena kekhasan pengikat silang melalui kelembaban udara (= difusi udara lembab ke interior bahan melambat dengan meningkatnya ketebalan lapisan perekat, dll. Dan dll.) Energi permukaan rendah tidak memungkinkan cat untuk membentuk adhesi yang baik pada lapisan silikon (oleh karena itu, sealant sulit untuk dicat dengan cat biasa), yang kadang-kadang penting ketika Anda ingin menyembunyikan garis lem. Dan akhirnya, tergantung pada jenis silikon yang digunakan (lebih lanjut tentang itu di bawah), asam asetat, yang bertindak sebagai agen akselerasi korosi, dapat dilepaskan selama proses penyembuhan (terutama jika terjadi kontak dengan logam seperti tembaga dan kuningan).

Varietas Perekat Silikon

Perekat silikon dibagi menjadi dua kelompok utama:

-Satu komponen
-Komponen

Silikon satu komponen mengandung poli-organosiloksana dengan gugus akhir -OH dan zat pengikat-silang (mis. Metil triasetoksisilan) yang peka terhadap hidrolisis, mis. Bereaksi dengan air (ketika bahan bersentuhan dengan kelembaban udara) sebagai hasil dari reaksi kondensasi pada suhu kamar. Oleh karena itu, sering jenis ini juga disebut RTV-1 (= vulkanisasi pada suhu kamar, satu komponen). Asam asetat adalah produk sampingan dari kondensasi (ketika methyltriacetoxysilane digunakan sebagai pengeras, meskipun alkohol juga dapat dilepaskan untuk apa yang disebut RTV-1 dengan penyembuhan netral). Silikon yang termurah, dan karena itu umum (dasar dari sebagian besar pelapis bangunan dan rumah tangga) adalah acetoxysilicon. Pengaturan awal perekat dimulai dalam 15-20 menit dan mencapai kedalaman penuh dalam 24-48 jam, tergantung pada kelembaban relatif selama proses curing (gambar di bawah ini menunjukkan jadwal curing dari acetoxysilicon paling umum di lingkungan dengan kelembaban 50%).


Rata-rata, menyembuhkan diyakini terjadi pada tingkat rata-rata sekitar 2 mm per hari. Karena prosesnya tergantung pada kelembaban udara, suhu dan ketebalan sambungan perekat, maka logis untuk menyebutkan bahwa untuk mempercepat pengeringan, perlu a) tidak menggunakan silikon dengan lapisan yang sangat tebal (maksimum 6 mm), b) untuk memastikan kontak udara maksimum sambungan perekat dengan udara lembab (aktifkan ventilasi ruangan, jangan gunakan lapisan dengan geometri kompleks (spiral / patah, dll.), atau lapisan di dalam benda tanpa akses udara. Karena asam asetat dilepaskan selama proses kondensasi, menambahkan komponen dengan reaksi alkali (misalnya, Zat pembersih pipa alkali “Mol” atau kapur terhidrasi) akan mempercepat proses curing, asam bereaksi dengan alkali, menetralkan dan memberikan air, yang pada gilirannya bereaksi dengan silikon (selain air difusi yang diambil dari udara). jelas akan lebih lemah untuk menyengat dengan cuka (omong-omong, jika Anda perlu membasuh silikon seperti itu - “mereka mengeluarkan irisan dengan irisan” - lakukan paling efisien dengan asam asetat dengan cara yang lebih terkonsentrasi, setidaknya 70% dari esensi).

Selain bau yang tidak sedap, seperti yang saya sebutkan, asam asetat yang dilepaskan dapat menstimulasi korosi logam. Untuk alasan ini, sealant RTV-1 menggunakan pengeras lain telah dikembangkan.


Contoh senyawa yang paling umum digunakan dengan nomor CAS mereka dapat dilihat pada tabel di bawah ini:


Benar, silikon semacam itu sedikit lebih mahal, lebih jarang, dan proses penyembuhannya lebih lambat. Perbandingan berbagai RTV-1 di bawah spoiler


Jika, karena alasan tertentu, silikon satu komponen tidak cocok, Anda dapat mencoba silikon dua komponen , atau RTV-2 (= vulkanisasi pada suhu kamar, dua komponen). Perekat seperti:

- penyembuhan jauh lebih cepat daripada kelompok pertama
- tidak membutuhkan kelembaban tinggi
- Kesembuhan merata pada seluruh kedalaman sambungan perekat (terlepas dari lebar)
- jangan memancarkan produk sampingan yang meragukan selama proses penyembuhan

Silikon RTV-2 khas terdiri dari pengeras silanol + dengan katalis. Senyawa timah organik (tin octoate atau dibutyltin dilaurate, yang, omong-omong, juga akan bekerja dengan "netral" RTV-1 sebagai katalis pengawet) bertindak sebagai katalis. Peningkatan suhu mempercepat proses penyembuhan. Contohnya adalah silikon sealant SYLGARD 184 yang terkenal , yang secara aktif digunakan untuk menyegel modul surya.


Silikon dua komponen yang mengeras memberikan sedikit susut dan memberikan ketahanan panas yang lebih baik di antara semua perekat silikon.

TTX dari sambungan perekat silikon (RTV-2, meskipun beberapa poin berlaku untuk RTV-1) umumnya dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut:
- Struktur prekursor
- Dosis yang lebih keras: dosis yang terlalu tinggi dapat membuat garis lem terlalu kaku, tidak stabil, atau bahkan tidak diawetkan (lihat ps saya)
- pH medium: pH mempercepat laju hidrolisis dan kondensasi.
- Banyak zat dapat bertindak sebagai katalis: asam mineral, garam alkoksida, senyawa timah, ester titanium, garam zirkonium, senyawa fosfor dan amina.
-Sistem suhu: pada suhu tinggi, molekul bergerak lebih cepat / jumlah tumbukan meningkat => curing lebih cepat.

Di bawah spoiler adalah tabel dengan perwakilan silikon komersial yang terkenal dan propertinya. Kami secara tradisional mengajukan pertanyaan di komentar :)



Daripada "merobek ubin":

Ngomong-ngomong, jika Anda perlu membasuh silikon seperti itu - “mereka menendang irisan dengan irisan” - lakukan paling efisien dengan asam asetat dengan cara yang lebih terkonsentrasi, setidaknya 70% esensi

Pencucian industri:
- dari "fathers of silicone" Dow Corning, DS-2025 untuk silikon sembuh - sebagai bagian dari asam dodecylbenzenesulfonic (surfaktan anionik), ABSK
- dari "fathers of silicone" Dow Corning, DS-1000 untuk Silicone Unhardened - surfaktan nonionik - Alkohol C6-C12 teretoksilasi, senyawa ammonium kuaterner , propilen glikol metil eter (= pelarut untuk mencuci nozel dari kartrid printer inkjet), (2-methoxymethylethoxy) propanol (cairan pencuci di industri percetakan).

PS Kenalan pertama saya dengan silikon dua komponen


PPS Semua ahli kimia dengan liburan profesional yang lalu! Dan ahli kimia kimia - dengan menghilangkan "kimia" dari hub khusus :) Jadi, anak muda, sekarang kita akan menulis artikel di waktu luang kita.

Penting! Saya tidak bisa menyebut artikel saya dalam arti penuh kata sains populer ("sciencepop dewasa"), karena dalam kebanyakan kasus hanya orang dengan latar belakang ilmiah dan teknis yang cukup tinggi dapat membaca dan mencerna apa yang tertulis. Secara umum, berdasarkan "PAP-Habra-permutasi" terbaru saat menulis artikel berseri ditangguhkan untuk periode yang tidak terbatas.

Jika komunitas mendukung, kami akan melanjutkan . Akan standar 5000 p. melalui "Dukung penulis" - Saya menulis artikel tentang epoksida . Tunjukkan saat menerjemahkan komentar "kelanjutan artikel tentang perekat." Pada saat yang sama, kami akan memeriksa apakah topik ini benar-benar menarik bagi pembaca. 1950 rubel telah dikumpulkan .

Diterbitkan sebelumnya:

Opus tentang Yang Mulia Clay. Bagian Satu - Pendahuluan
Opus tentang Yang Mulia Clay. Bagian Dua - Viva, Cyanoacrylate! Viva, superglue
Opus tentang Yang Mulia Clay. Bagian Tiga - Polyurethane vs Space Cold


Penting! Semua pembaruan dan catatan sementara yang darinya artikel-artikel habr lancar dibentuk sekarang dapat dilihat di saluran telegram saya lab66 . Berlangganan agar tidak mengharapkan artikel selanjutnya, tetapi untuk segera di ketahui tentang semua penelitian :)