ความหนืดของยางซิลิโคนเหลวได้รับอิทธิพลจากปัจจัยหลายอย่างซึ่งควบคุมความสามารถในการไหลของมันโดยการเปลี่ยนโครงสร้างโมเลกุลปฏิสัมพันธ์หรือสถานะทางกายภาพ ต่อไปนี้เป็นการวิเคราะห์โดยละเอียดเกี่ยวกับปัจจัยที่มีอิทธิพลหลัก:
1. น้ำหนักโมเลกุลและโครงสร้างของโพลีเมอร์ฐาน (ฐานยาง)
น้ำหนักโมเลกุล: น้ำหนักโมเลกุลที่สูงขึ้นของฐานยางส่งผลให้โซ่โมเลกุลยาวขึ้นและสิ่งกีดขวางระหว่างส่วนโซ่มากขึ้นเพิ่มความหนืดอย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่นความหนืดของ 107 ฐานยางมีตั้งแต่ 10,000 cp ถึง 50,000 CP โดยมีน้ำหนักโมเลกุลที่สูงขึ้นซึ่งบ่งบอกถึงความหนืดเริ่มต้นที่สูงขึ้น
โครงสร้างโมเลกุล: ยางซิลิโคนแบบตรงโซ่มีความหนืดต่ำกว่าในขณะที่โครงสร้างกิ่งหรือเชื่อมโยงข้ามเป็นอุปสรรคต่อการไหลของโมเลกุลและเพิ่มความหนืด ตัวอย่างเช่นความหนืดของยางซิลิโคนชนิดเพิ่มไวนิลที่มีไวนิลได้รับผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญจากความหนาแน่นของ crosslink เนื่องจากโซ่โมเลกุลที่มีปฏิกิริยาสูง
2. ประเภทฟิลเลอร์และเนื้อหา
ประเภทฟิลเลอร์:
ซิลิกา (ควันหรือตกตะกอน): เป็นฟิลเลอร์เสริมแรงมันช่วยเพิ่มความแข็งแรงของการฉีกขาดและแรงดึงของยางซิลิโคน แต่เพิ่มความหนืดอย่างมีนัยสำคัญ ซิลิกา Fumed มีพื้นที่ผิวที่ใหญ่ขึ้นและเอฟเฟกต์เพิ่มความหนืดที่เด่นชัดมากขึ้น ผงแคลเซียมคาร์บอเนตและซิลิกา: เช่นเดียวกับฟิลเลอร์เฉื่อยพวกเขามีผลเพียงเล็กน้อยต่อความหนืด แต่การเติมที่มากเกินไปสามารถเพิ่มความหนืดได้เนื่องจากการสะสมของอนุภาค
เนื้อหาฟิลเลอร์: ยิ่งเนื้อหาฟิลเลอร์สูงเท่าไหร่ความหนืดก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่นซิลิโคนพิมพ์แผ่นต้องใช้ความแข็งสูง (ประมาณ 50 องศา) และด้วยปริมาณฟิลเลอร์สูงความหนืดวัตถุดิบสูงกว่าซิลิโคนธรรมดาอย่างมีนัยสำคัญ
3. การเพิ่มพลาสติก (เจือจาง)
น้ำมันซิลิโคน: น้ำมันซิลิโคน dimethyl เป็นพลาสติไซเซอร์ที่ใช้กันทั่วไปซึ่งช่วยลดความหนืดของซิลิโคน โดยทั่วไปอัตราส่วนการเพิ่มไม่เกิน 10% การเพิ่มมากเกินไปสามารถนำไปสู่ความหนืดของพื้นผิวลดความแข็งและการเสื่อมสภาพของคุณสมบัติเชิงกลหลังจากการบ่ม
เจือจางอื่น ๆ เช่นน้ำมันซิลิโคนไวนิลความหนืดต่ำสามารถใช้ในการปรับความหนืดของซิลิโคนชนิดเพิ่มโดยเฉพาะโดยไม่ส่งผลกระทบต่อปฏิกิริยาการบ่ม
4. crosslinkers และระบบการบ่ม
ประเภท crosslinker:
น้ำมันซิลิโคนไฮโดรเจน (ซิลิโคนประเภทเพิ่มเติม): ยิ่งปริมาณไฮโดรเจนที่สูงขึ้นความหนาแน่นของ crosslink ก็จะยิ่งสูงขึ้นและความแข็งที่สูงขึ้นหลังจากการบ่ม อย่างไรก็ตามความหนืดที่ไม่ได้รับการรักษาอาจเพิ่มขึ้นเนื่องจากแนวโน้มของโซ่โมเลกุลในการเชื่อมขวาง
ตัวเร่งปฏิกิริยา organotin (ซิลิโคนชนิดควบแน่น): ความเข้มข้นของตัวเร่งปฏิกิริยามีผลต่ออัตราการรักษา แต่การเพิ่มมากเกินไปอาจทำให้การเชื่อมโยงข้ามที่มีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นทำให้เกิดความหนืดสูงผิดปกติ เงื่อนไขการรักษา:
อุณหภูมิ: การเพิ่มอุณหภูมิสามารถลดความหนืด (ความหนืดลดลงประมาณครึ่งหนึ่งสำหรับอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 10 องศาทุกครั้ง) แต่ต้องควบคุมอุณหภูมิการบ่มเพื่อหลีกเลี่ยงการเชื่อมขวางมากเกินไป
เวลา: เวลาการบ่มมากเกินไปอาจนำไปสู่การเชื่อมขวางของโซ่โมเลกุลต่อไปเพิ่มความหนืด
5. กลุ่มปลายโมเลกุลและปฏิกิริยาตอบสนอง
กลุ่มปฏิกิริยา: ซิลิโคนที่มีไวนิลไฮดรอกซิลหรือกลุ่มไฮโดรเจนที่ปลายโซ่โมเลกุลมีความหนืดแตกต่างกันไปเนื่องจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซ็กเมนต์ที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นซิลิโคนที่มีปริมาณไวนิลสูงมีความหนืดต่ำ แต่ความแข็งที่สูงขึ้นหลังจากการบ่ม
ตัวแทน Capping: การใช้ตัวแทน capping ที่แตกต่างกัน (เช่น hexamethyldisiloxane) สามารถปรับกิจกรรมของการสิ้นสุดของห่วงโซ่โมเลกุลซึ่งจะส่งผลกระทบต่อความหนืด
6. วิธีการประมวลผลและการผสม
การกวนความเร็วและเวลา: การกวนความเร็วสูงสามารถแนะนำอากาศและขัดขวางการจัดแนวห่วงโซ่โมเลกุลทำให้เกิดความหนืดเพิ่มขึ้นชั่วคราว การผสมอย่างละเอียดทำให้มั่นใจได้ว่าการกระจายตัวของฟิลเลอร์และหลีกเลี่ยงความผิดปกติของความหนืดในท้องถิ่น
degassing: ซิลิโคนที่ไม่ได้รับการเลี้ยงดูอาจมีความหนืดที่ชัดเจนต่ำกว่าค่าจริงเนื่องจากการปรากฏตัวของฟองอากาศ แต่ฟองเหล่านี้จะทำให้คุณสมบัติเชิงกลลดลงหลังจากการบ่ม . 7. ปัจจัยภายนอก
อุณหภูมิ: การเพิ่มอุณหภูมิโดยรอบลดความหนืด (ตามสมการ Arrhenius) แต่ควรพิจารณาถึงผลกระทบของอุณหภูมิต่อปฏิกิริยาการบ่ม
แรงเฉือน: ซิลิโคนของเหลวเป็นของเหลวที่ไม่ใช่นิวตันและความหนืดลดลงเมื่ออัตราการเฉือนเพิ่มขึ้น (การทำให้ผอมบางเฉือน) ทำให้เหมาะสำหรับกระบวนการเฉือนสูงเช่นการฉีดขึ้นรูปและการฉีดพ่น
ตัวอย่างของการควบคุมความหนืดในการใช้งานจริง
ข้อกำหนดความหนืดต่ำ: ตัวอย่างเช่นในการขึ้นรูปการฉีดเข้าคอนแทคเลนส์จำเป็นต้องมีซิลิโคนชนิดเพิ่มเติมที่มีความหนืดต่ำกว่า 10,000 CP นี่คือความสำเร็จโดยการเลือกฐานน้ำหนักโมเลกุลต่ำและน้ำมันซิลิโคนจำนวนเล็กน้อย
ข้อกำหนดความหนืดสูง: ตัวอย่างเช่นในสารประกอบการปลูกส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์จำเป็นต้องมีความหนืดสูงเพื่อป้องกันการไหล สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการเพิ่มสัดส่วนของซิลิกาหรือใช้ฐานกิ่ง
ความสมดุลของความหนืดความหนืด: ซิลิโคนพิมพ์แผ่นต้องการทั้งความแข็งสูง (50 องศา) และความหนืดขนาดกลาง นี่คือความสำเร็จโดยการเพิ่มประสิทธิภาพอัตราส่วนของซิลิกาต่อน้ำมันซิลิโคน