จะเกิดอะไรขึ้นกับความหนืดของซิลิโคนเมื่อผสมกับสารบ่ม?

หลังจากสารผสมซิลิโคนและการบ่มความหนืดจะได้สัมผัสกับกระบวนการเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิกของการมีเสถียรภาพครั้งแรกในช่วงเวลาสั้น ๆ จากนั้นค่อยๆเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ กระบวนการนี้ส่วนใหญ่ขับเคลื่อนโดยปฏิกิริยาทางเคมี (ปฏิกิริยาเชื่อมโยงข้าม) กฎการเปลี่ยนแปลงเฉพาะและปัจจัยที่มีอิทธิพลมีดังนี้:

I. ขั้นตอนทั่วไปของการเปลี่ยนแปลงความหนืด

ขั้นตอนการผสมเริ่มต้น (0-10 นาที)

ความหนืดมีความเสถียรหรือลดลงเล็กน้อย: หลังจากสารซิลิโคนและการบ่ม (เช่นตัวเร่งปฏิกิริยาแพลตตินัมเปอร์ออกไซด์ ฯลฯ ) มีการผสมโซ่โมเลกุลเริ่มกระจายตัว แต่ยังไม่ได้เกิดการเชื่อมโยงข้ามขนาดใหญ่ ในเวลานี้ความหนืดอาจลดลงชั่วคราวเนื่องจากเอฟเฟกต์การทำให้ผอมบางเฉือน (กวน) หรือยังคงอยู่ใกล้กับความหนืดของซิลิโคนดั้งเดิม (เช่น 10, 000-50, 000 mpa · s)

ระยะเวลาการเหนี่ยวนำ (10 นาทีถึงชั่วโมง)

ความหนืดเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ: สารบ่มเริ่มกระตุ้นปฏิกิริยาการเชื่อมโยงข้ามระหว่างโซ่โมเลกุลซิลิโคน (เช่นปฏิกิริยาของ Si-H และไวนิลในซิลิโคนประเภทเพิ่มเติม) เพื่อสร้างโครงสร้างเครือข่ายสามมิติ ในเวลานี้ความหนืดเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆและวัสดุยังคงทำงานได้ (เช่นการเคลือบและการฉีดขึ้นรูป)
ระยะเจล (จุดวิกฤต)
ความหนืดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว: เมื่อความหนาแน่นของจุดเชื่อมโยงข้ามถึงค่าวิกฤตซิลิโคนจะเปลี่ยนจากของเหลวเป็นเจล (เช่น "สถานะ" ไม่ไหล ") ในเวลานี้ความหนืดเข้าใกล้อินฟินิตี้และวัสดุจะสูญเสียความลื่นไหล แต่ยังไม่ได้รับการรักษาอย่างเต็มที่
การรักษาขั้นตอนเสร็จสมบูรณ์ (หลายชั่วโมงถึงหลายวัน)
ความหนืดมีแนวโน้มที่จะมีเสถียรภาพ: ปฏิกิริยาการเชื่อมโยงข้ามยังคงดำเนินต่อไปและความแข็งความยืดหยุ่นและคุณสมบัติอื่น ๆ ของวัสดุจะค่อยๆดีขึ้นและในที่สุดก็ไปถึงสภาวะที่หายขาด ในเวลานี้ความหนืดจะไม่เปลี่ยนแปลงอีกต่อไปสร้างอีลาสโตเมอร์ที่เสถียร (เช่นชายฝั่งความแข็ง 20-80)
2. ปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงความหนืด
การรักษาประเภทตัวแทนและปริมาณ
ซิลิโคนประเภทเพิ่มเติม: การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลตตินัมความเร็วในการบ่มนั้นเป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของตัวเร่งปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่นตัวเร่งปฏิกิริยา 1% แพลตตินัมสามารถสร้างเจลซิลิโคนใน 1 ชั่วโมงในขณะที่ 0 1% อาจใช้เวลา 6 ชั่วโมง
ซิลิโคนชนิดการควบแน่น: ขึ้นอยู่กับการบ่มความชื้นและปริมาณของสารบ่ม (เช่น organotin) ส่งผลกระทบต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา ตัวแทนการรักษาที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดเจลเนชั่นก่อนและลดเวลาการใช้งาน
ซิลิโคนที่ผ่านการรักษาด้วยเปอร์ออกไซด์: สารบ่มสลายตัวเพื่อผลิตอนุมูลอิสระซึ่งเริ่มต้นการเชื่อมโยงข้าม ปฏิกิริยามีความรุนแรงที่อุณหภูมิสูงและความหนืดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว (เช่นเจลภายในไม่กี่นาที)
อุณหภูมิ
อุณหภูมิสูงเร่งการบ่ม: สำหรับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 10 องศาทุกครั้งอัตราการบ่มโดยทั่วไปจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ตัวอย่างเช่นซิลิโคนเพิ่มเติมที่ใช้เวลา 4 ชั่วโมงในการรักษาที่ 25 องศาอาจใช้เวลาเพียง 30 นาทีที่ 80 องศา
อุณหภูมิต่ำชะลอการบ่ม: อุณหภูมิต่ำ (เช่นต่ำกว่า 5 องศา) อาจส่งผลให้เกิดการบ่มที่ไม่สมบูรณ์หรือความหนืดสูงอย่างต่อเนื่อง
อัตราส่วนการผสม
อัตราการเบี่ยงเบนอัตราส่วน: ตัวแทนการบ่มมากเกินไปอาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปฟองสบู่หรือ embrittlement; สารรักษาที่ไม่เพียงพออาจส่งผลให้เกิดการบ่มที่ไม่สมบูรณ์และความหนืดต่ำเรื้อรัง ตัวอย่างเช่นอัตราส่วนมาตรฐานของซิลิโคนเพิ่มเติมคือ 10: 1 (ซิลิโคน: ตัวเร่งปฏิกิริยา) และการเบี่ยงเบนมากกว่า 5% อาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพ
สารเติมแต่ง
พลาสติก: ลดความหนืดเริ่มต้น (เช่นการเพิ่มน้ำมันซิลิโคน 5% สามารถลดความหนืดจาก 30, 000 MPa · S ถึง 15, 000 MPa · s) แต่อาจชะลออัตราการบ่ม
ฟิลเลอร์: ตัวอย่างเช่นซิลิกาที่มีควันสามารถเพิ่มความหนืดได้อย่างมีนัยสำคัญ (การเพิ่ม 10% สามารถเพิ่มความหนืดได้จาก 20, 000 MPa · s เป็น 100, 000 mPa · s) ในขณะที่ปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกล
3. การใช้งานที่สำคัญของการเปลี่ยนแปลงความหนืด
การควบคุมเวลาการดำเนินงาน
กำหนด "ชีวิตหม้อ" (ชีวิตหม้อ) ตามเส้นโค้งความหนืดเพิ่มขึ้นนั่นคือเวลาจากการผสมกับเจล ตัวอย่างเช่นอายุการใช้งานหม้อของซิลิโคนเชื้อรามักจะ 30-60 นาทีและการเทต้องเสร็จในช่วงเวลานี้
การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ
กระบวนการเคลือบ: การเคลือบจะต้องเสร็จสิ้นเมื่อความหนืดต่ำ (เช่น<50,000 mPa·s) to avoid leveling defects after gelation.
การพิมพ์ 3 มิติ: ปรับความเร็วการพิมพ์และความหนาของชั้นโดยการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงความหนืดแบบเรียลไทม์เพื่อป้องกันการลอกแบบ interlayer
การควบคุมคุณภาพ
ความหนืดที่ผิดปกติ (เช่นเจลเลชั่นที่เร็วเกินไปหรือการไม่ผ่านระยะยาว) อาจบ่งบอกถึงความล้มเหลวของสารรักษาความล้มเหลวการผสมที่ไม่สม่ำเสมอหรืออุณหภูมิสิ่งแวดล้อมและปัญหาความชื้นซึ่งจำเป็นต้องตรวจสอบในเวลา
4. การวิเคราะห์กรณีทั่วไป
กรณีที่ 1: ซิลิโคนเพิ่มเติม (อัตราส่วน 10: 1)
หลังจากผสมที่ 25 องศา: ความหนืดเริ่มต้น 25, 000 mpa · s, เพิ่มขึ้นเป็น 50, 000 mpa · s หลังจาก 1 ชั่วโมง (ยังคงทำงาน) และเจลหลังจาก 2 ชั่วโมง
หลังจากผสมที่ 80 องศา: ความหนืดเริ่มต้น 25, 000 mpa · s, เพิ่มขึ้นถึง 50, 000 mpa · s หลังจาก 15 นาทีและเจลหลังจาก 30 นาที
กรณีที่ 2: ประเภทการควบแน่นซิลิกาเจล (มีสารรักษากระป๋องอินทรีย์)
ภายใต้สภาพแวดล้อมความชื้น 50%: ความหนืดเริ่มต้นหลังจากผสม 40, 000 MPa · S เพิ่มขึ้นเป็น 200, 000 MPa · s หลังจาก 4 ชั่วโมง (การเจล)
ภายใต้สภาพแวดล้อมความชื้น 90%: ความหนืดเริ่มต้นหลังจากผสม 40, 000 MPa · S, เพิ่มขึ้นเป็น 200, 000 MPA · s หลังจาก 1 ชั่วโมง (การเร่งปฏิกิริยาปฏิกิริยา)
5. คำแนะนำขั้นสูง
การตรวจสอบแบบเรียลไทม์: ใช้การหมุนรอบตัวหรือการหมุนแบบหมุนเพื่อติดตามการเปลี่ยนแปลงความหนืดและวาดเส้นโค้งการบ่ม
ซอฟต์แวร์การจำลอง: ใช้ซอฟต์แวร์ CAE (เช่น polyflow) เพื่อทำนายการเปลี่ยนแปลงความหนืดตลอดเวลาและอุณหภูมิและปรับพารามิเตอร์กระบวนการให้เหมาะสม
การจัดเก็บอุณหภูมิต่ำ: ซิลิกาผสมที่ไม่ได้ใช้สามารถแช่เย็นได้ (5-10 องศา) เพื่อขยายเวลาการทำงาน แต่ควรหลีกเลี่ยงการควบแน่นความชื้น
โดยการทำความเข้าใจรูปแบบการเปลี่ยนแปลงความหนืดหลังจากผสมซิลิโคนและสารบ่มกระบวนการบ่มสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ที่เสถียร เหมาะสำหรับสาขาที่มีความแม่นยำสูงเช่นการผลิตแม่พิมพ์บรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์การแพทย์