Struktur dan Pemilihan Hidrogen-Mengandungi Minyak Silikon

Sebagai tambahan-menyembuhkan rumusan getah silikon cecair (LSR/RTV-2), minyak silikon vinil menentukan "karakter asas", manakala hidrogen-mengandungi minyak silikon menentukan "rangka silang." Memilih minyak silikon yang mengandungi hidrogen yang betul adalah separuh daripada perjuangan yang dimenangi dalam merumuskan produk yang berjaya.

satu. Hidrogen-mengandungi minyak silikon: "Arkitek" penambahan-menyembuhkan silikon.

Jika kita membandingkan rangkaian pemautan silang silikon dengan bangunan:

• Minyak silikon vinil=rangka keluli (menyediakan struktur rantai utama)

• Hidrogen-mengandungi minyak silikon=sambungan konkrit (menyediakan titik sambungan silang)

• Pemangkin platinum=arahan pembinaan (mengawal permulaan tindak balas)

Jenis struktur, kandungan hidrogen dan berat molekul hidrogen-yang mengandungi minyak silikon secara langsung menentukan ketumpatan, kekuatan dan fleksibiliti "bangunan" ini.

dua. Struktur dan Klasifikasi Hidrogen-Mengandungi Minyak Silikon

2.1Struktur Kimia Asas Nama kimia hidrogen-yang mengandungi minyak silikon ialah polymethylhydrogensiloxane (PMHS), dan unit struktur asasnya ialah:

Di mana:

• Unit M: Trimethylsiloxy (CH₃)₃SiO [1/2] – Tamat-kumpulan pengehad

• Unit Mᴴ: Dimethylhydrosiloxy (CH₃)₂HSiO [1/2] – Hidrogen-mengandungi hujung-penutup

• Unit D: Dimetilsiloksi (CH₃)₂SiO [2/2] – Unit pengulangan rantai utama

• Unit Dᴴ: Methylhydrosiloxy (CH₃)HSiO [2/2] – Hidrogen-mengandungi unit rantai utama

2.2 Tiga Jenis Struktur Utama Berdasarkan taburan ikatan Si-H pada rantai molekul, hidrogen-yang mengandungi minyak silikon boleh dibahagikan kepada tiga kategori:

tamat-minyak silikon hidrogenTindak balas silang hujung-minyak silikon hidrogen terutamanya berlaku pada hujung rantai molekul, menghasilkan segmen rantai yang lebih panjang dalam rangkaian bersilang. Oleh itu: • Ketumpatan pemautan silang yang lebih rendah • Kekerasan pemvulkanan yang lebih rendah • Pemanjangan yang lebih tinggi • Umumnya ketelusan yang lebih baik (titik pemautan silang yang lebih sedikit, ketidakhomogenan mikroskopik yang lebih rendah)

Sisi-minyak silikon hidrogenmempunyai Si-H diedarkan pada rantai utama, dengan setiap molekul mengambil bahagian dalam berbilang titik pemautan silang: • Ketumpatan silang silang yang tinggi • Kekerasan pemvulkanan yang tinggi • Kekuatan tegangan dan koyakan yang baik • Walau bagaimanapun, penggunaan yang berlebihan boleh menyebabkan kompaun mudah hancur.

Akhir- dan sisi-minyak silikon hidrogentelah melihat pertumbuhan pesat dan berterusan dalam penggunaan dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Dengan melaraskan nisbah kandungan hidrogen bagi kumpulan akhir/kumpulan sampingan, struktur rangkaian silang boleh dikawal dalam julat yang luas untuk memenuhi keperluan senario aplikasi yang berbeza.

2.3 Perbezaan penting antara minyak silikon hidroksil dan hidrogen-yang mengandungi minyak silikon. Kesalahpahaman biasa di kalangan pemula:

mengelirukan hidrogen-yang mengandungi minyak silikon dan minyak silikon hidroksil.

• Hidrogen-mengandungi minyak silikon (Si-H): Digunakan untuk penambahan-minyak silikon jenis, ia bersilang dengan kumpulan vinil dan tidak memerlukan air.

• Minyak silikon hidroksil (Si-OH): Digunakan untuk minyak silikon jenis pemeluwapan-, ia terpeluwap dan dehidrasi dengan agen pemautan silang (seperti tetraethyl orthosilicate).

Kedua-duanya mempunyai sifat kimia yang sama sekali berbeza dan tidak boleh dicampur.

Tiga. Kandungan Hidrogen: "Tombol" Ketumpatan Pautan Silang

3.1 Definisi dan Pengukuran Kandungan Hidrogen Kandungan hidrogen merujuk kepada jumlah ikatan Si-H dalam hidrogen-yang mengandungi minyak silikon, dan biasanya dinyatakan dalam dua unit:

Unit: Definisi: Julat Biasa:

wt% Peratusan jisim H dalam ikatan Si-H berbanding jumlah jisim 0.05%~1.6%

mol% Peratusan mol unit D^H berbanding semua unit D 5%~100%

Dalam industri, kandungan hidrogen biasanya ditentukan oleh kaedah kimia (bertindak balas dengan alkali berlebihan untuk mengukur isipadu hidrogen) atau spektroskopi inframerah (puncak penyerapan ciri Si-H pada 2160 cm⁻¹).

3.2Kesan kandungan hidrogen pada ketumpatan silang silang

Hubungan antara ketumpatan pautan silang dengan kandungan hidrogen dan kandungan vinil boleh diperoleh daripada teori keanjalan getah klasik.

Kesimpulan utama:

• Apabila kandungan hidrogen berada di bawah stoikiometri, ketumpatan pautan silang meningkat secara linear dengan peningkatan kandungan hidrogen.

• Apabila kandungan hidrogen melebihi stoikiometri, ketumpatan pautan silang cenderung tepu (terhad oleh kandungan vinil).

• Hidrogen yang berlebihan-mengandungi minyak silikon bukan sahaja membazir tetapi juga memperkenalkan sisa Si-H yang tidak bertindak balas, yang membawa kepada penurunan rintangan haba.

3.3 Kesan Kandungan Hidrogen pada Kekerasan Kekerasan (Shore A) secara langsung berkaitan dengan ketumpatan silang silang.

Data eksperimen menunjukkan bahawa:

Nota: Data adalah berdasarkan-hidrogen sisi-yang mengandungi minyak silikon (kelikatan 200 mPa·s), minyak silikon vinil dengan kandungan vinil 0.5 mol% dan mangkin platinum dengan 10 ppm.

Corak: Kekerasan meningkat lebih kurang secara linear apabila kandungan hidrogen meningkat daripada 0.05% kepada 0.30%; melebihi 0.50%, peningkatan kekerasan menjadi perlahan, tetapi kerapuhan meningkat dengan ketara.

3.4 Kesan Kandungan Hidrogen pada Sifat Mekanikal:

Kekuatan Tegangan dan Kekuatan Koyakan

Kesan kandungan hidrogen pada kekuatan tegangan mengikuti lengkung berbentuk U-terbalik:

• Kandungan hidrogen yang rendah (<0.10%): Insufficient crosslinking density, large slip space between molecular chains, low tensile strength (<3 MPa) 

• Kandungan hidrogen sederhana (0.15~0.35%): Ketumpatan silang silang sederhana, segmen rantai boleh menahan tekanan dan mempunyai ruang gelincir tertentu, menghasilkan kekuatan tegangan tertinggi (5~8 MPa)

• High hydrogen content (>0.50%): Pautan silang yang berlebihan, pergerakan segmen rantai yang terhad, kepekatan tegasan mudah menyebabkan keretakan, kekuatan tegangan berkurangan.

Kekuatan koyakan mengikut corak yang sama, dengan julat kandungan hidrogen optimum lebih rendah sedikit daripada nilai kekuatan tegangan optimum.

Untuk aplikasi yang memerlukan fleksibiliti tinggi (seperti manekin dan acuan fleksibel), formula kandungan-hidrogen-rendah disyorkan; untuk komponen struktur, rumusan kandungan-hidrogen-tinggi boleh digunakan.

3.5Kesan Kandungan Hidrogen pada Ketelusan Ketelusan penambahan-silikon penawar dihadkan oleh dua faktor:

• Penyerakan pengisi (penambahan-sistem penawar biasanya tiada atau pengisi minimum, jadi ini bukan faktor utama)

• Keseragaman mikroskopik bagi-rangkaian terpaut silang Mekanisme kesan kandungan hidrogen pada ketelusan:

• Kandungan hidrogen yang rendah: Pautan silang-jarang, pemautan-tempat yang tidak rata, berpotensi membawa kepada pemisahan fasa mikroskopik → Jerebu sedikit

• Kandungan hidrogen sederhana: Pautan silang-seragam, rangkaian biasa → Ketelusan optimum (transmisi > 90%)

• Kandungan hidrogen yang tinggi: Pautan silang-terlalu pantas, membentuk kawasan-mikro berketumpatan tinggi-setempat → Kepekatan tegasan mikroskopik dan perbezaan indeks biasan → Ketelusan berkurangan

Untuk silikon gred optik (enkapsulasi LED, kanta optik), adalah disyorkan untuk mengawal kandungan hidrogen dalam julat 0.15~0.25% berat%.

3.6 Kesan Kandungan Hidrogen terhadap Rintangan Haba Rintangan haba getah silikon dipengaruhi terutamanya oleh faktor-faktor berikut:

• Kestabilan pengoksidaan terma rantai utama (tenaga ikatan Si-O tinggi, rintangan haba asas yang baik)

• Kestabilan terma titik silang silang

• Pengoksidaan terma sisa Si-H Kesan kandungan hidrogen pada rintangan haba:

• Kandungan hidrogen yang sesuai: membentuk Pautan silang Si-C-C-Si yang stabil, rintangan haba yang sangat baik (penggunaan jangka-panjang pada 200 darjah )

• Kandungan hidrogen yang berlebihan: sisa Si-H mudah teroksida pada suhu tinggi, membawa kepada pemecahan rantai utama dan kemerosotan rangkaian pemautan silang, dimanifestasikan sebagai melembut, melekit dan mengurangkan sifat mekanikal pada suhu tinggi.

Pengalaman industri: kandungan hidrogen hendaklah ditambah pada 90~95% daripada nisbah stoikiometri untuk memastikan pemautan silang yang mencukupi sambil mengelakkan sisa Si-H.

For high-temperature applications (>200 darjah ), adalah disyorkan untuk menggunakan rumusan kandungan-hidrogen atau rendah-hidrogen.

3.7Kesan Kandungan Hidrogen pada Prestasi Proses Hayat Periuk: Kandungan hidrogen itu sendiri mempunyai sedikit kesan langsung ke atas hayat periuk (hayat periuk terutamanya dikawal oleh jumlah pemangkin dan perencat platinum).

Walau bagaimanapun, formulasi kandungan hidrogen yang tinggi selalunya mempunyai masalah proses berikut:

• Tindak balas eksotermik yang lebih pekat (lebih banyak Si-H per unit isipadu mengambil bahagian dalam tindak balas), yang membawa kepada kenaikan suhu setempat dan secara tidak langsung memendekkan hayat periuk.

• Lebih sensitif kepada pemangkin; walaupun kekotoran surih boleh mencetuskan "pempolimeran letupan." Kelajuan Pengawetan: Pada dos pemangkin yang sama:

• Kandungan hidrogen yang lebih tinggi menghasilkan kelajuan pengawetan yang lebih cepat (lebih banyak tapak tindak balas).

• Walau bagaimanapun, kelajuan pengawetan sebenar lebih bergantung pada nisbah padanan Si-H/Si-Vi dan kepekatan mangkin.

Sifat Demolding: Formulasi kandungan hidrogen yang tinggi mempunyai ketumpatan silang silang yang tinggi, pengecutan vulkanisasi yang lebih besar sedikit, dan lekatan yang kompleks pada acuan. Jumlah agen pelepas perlu diselaraskan mengikut bahan acuan tertentu.

Empat. Berat Molekul: "Pengawal Selia" pada Skala Rangkaian

4.1 Hubungan antara Berat Molekul dan Kelikatan Berat molekul hidrogen-yang mengandungi minyak silikon biasanya tidak diukur secara langsung, tetapi dicirikan oleh kelikatan kinematik (mm²/s atau mPa·s, 25 darjah ).

Julat kelikatan biasa untuk hidrogen-yang mengandungi minyak silikon yang digunakan dalam industri:

4.2 Pengaruh Berat Molekul pada Struktur Rangkaian Pautan Silang Berat molekul hidrogen-mengandungi minyak silikon menentukan berat molekul antara pautan silang (Molecular Weight Between Crosslinks, Mc): Hidrogen berat molekul rendah-mengandungi minyak silikon:

• Rantai molekul pendek, jarak kecil antara pautan silang

• Rangkaian pautan silang padat tetapi segmen rantai pendek

• Kekerasan tinggi dan modulus pemvulkanan yang tinggi

• Pemanjangan rendah dan daya tahan yang lemah

• Struktur serupa dengan "bar keluli pendek + nod padat" Hidrogen berat molekul tinggi-mengandungi minyak silikon:

• Rantai molekul yang panjang, jarak yang besar antara pautan silang

• Rangkaian pautan silang yang jarang tetapi segmen rantai panjang

• Pemvulkanan lembut dengan modulus rendah

• Pemanjangan tinggi dan daya tahan yang baik

• Struktur serupa dengan "bar keluli panjang + nod jarang"

4.3Kesan berat molekul pada sifat mekanikal

Mekanisme: Dalam-rangkaian terpaut silang yang dibentuk oleh hidrogen berat molekul tinggi-yang mengandungi minyak silikon, segmen rantai panjang boleh berorientasikan dan memanjang di bawah tekanan, menyerap lebih banyak tenaga, sekali gus menghasilkan kekuatan tegangan dan koyak yang lebih tinggi. Hidrogen dengan berat molekul rendah-mengandungi minyak silikon membentuk rangkaian yang terlalu tegar, membawa kepada kepekatan tekanan dan pecah pramatang.

4.4 Pengaruh Berat Molekul pada Jirim Meruap Ini adalah faktor yang sering diabaikan tetapi penting:

• Hidrogen berat molekul rendah-mengandungi minyak silikon (<200 mPa·s): Contains more oligomers, resulting in high volatile matter (>1%)

• High molecular weight hydrogen-containing silicone oil (>1000 mPa·s): Bahan meruap rendah (<0.5%) Hazards of excessively high volatile matter:

• Sebatian berat molekul rendah meruap semasa pemvulkanan, membentuk kabus minyak atau{0}}mendapan seperti kabus pada permukaan produk

• Dalam aplikasi pembungkusan elektronik, bahan meruap mencemarkan komponen.
• Dalam-aplikasi suhu tinggi, meruap menyebabkan buih dan lompang.

• Dalam aplikasi optik, bahan meruap terpeluwap pada permukaan kanta, menjejaskan penghantaran cahaya.

Prinsip Pemilihan:

• Electronic/Optical Grade Applications: Select high viscosity (>1000 mPa·s) atau hidrogen ditapis dengan volatiliti rendah-yang mengandungi minyak silikon.

• Aplikasi Perindustrian Am: Kelikatan sederhana (100~500 mPa·s) adalah mencukupi.

• Acuan industri yang memerlukan pembongkaran cepat: Kelikatan rendah boleh diterima, tetapi memastikan pemvulkanan yang mencukupi.

4.5Pengaruh berat molekul terhadap proses pencampuran

Hidrogen-yang mengandungi minyak silikon perlu dicampur secara seragam dengan minyak silikon vinil, pengisi dan bahan tambahan:

• Hidrogen kelikatan rendah-mengandungi minyak silikon: mudah diserakkan dan penggunaan tenaga pencampuran rendah, tetapi ia cenderung untuk "merangkak" pada permukaan pengisi, mengakibatkan pengagihan tidak sekata.

• Hidrogen kelikatan tinggi-mengandungi minyak silikon: sukar untuk dicampur, memerlukan masa bancuhan yang lebih lama atau daya ricih yang lebih tinggi, tetapi setelah tersebar secara seragam, ia mempunyai kestabilan penyimpanan yang lebih baik.

Dalam rumusan sebenar, strategi menggabungkan kelikatan tinggi dan rendah sering diguna pakai untuk mengimbangi kebolehprosesan dan prestasi.

lima. Prinsip Pemilihan Hidrogen-Mengandungi Minyak Silikon: Dari Teori hingga Amalan

Hidrogen-Mengandungi Keputusan Pemilihan Minyak Silikon

Memadankan Hidrogen yang Sesuai-Mengandungi Jenis Minyak Silikon Berdasarkan Senario Aplikasi

Senario Aplikasi:
Elektronik/Elektrik: Kemeruapan rendah, ketulenan tinggi, kandungan hidrogen 0.5-1.0%
Pengacuan/Industri: Kelikatan sederhana, prestasi seimbang, kandungan hidrogen 0.3-0.8%
Perubatan/Makanan: Keselamatan tinggi, sisa rendah, kandungan klorin 0.2-0.5%
Mengesahkan Ketumpatan Pautan Silang dan Keadaan Pemvulkanan

5.1Pemilihan Matriks Keputusan

5.2 Prinsip Pemadanan dengan Minyak Silikon Vinil

pemilihan hidrogen-yang mengandungi minyak silikon mesti dipertimbangkan secara berpasangan dengan minyak silikon vinil.

Nisbah stoikiometri: Nisbah molar tindak balas yang ideal: Mol Si-H / Mol Si-Vi=1.0 Nisbah empirikal dalam amalan industri: R=Mol Si-H / Mol Si-Vi • R < 1.0: Vinil berlebihan, permukaan vulkanik • tidak mencukupi Si-H, dalam permukaan vulkanik yang tidak mencukupi=1.0~2.0: Julat ideal, pemautan silang yang mencukupi, prestasi seimbang • R > 2.0: Si{11}}H berlebihan, sisa Si-H yang tinggi, rintangan haba berkurangan, kebolehpercayaan jangka-panjang yang lemah.

5.3Salah Tanggapan Biasa dalam Pemilihan

Salah tanggapan 1: Kandungan hidrogen yang lebih tinggi bermakna pengawetan yang lebih cepat. Jawapan yang betul: Kelajuan pengawetan bergantung terutamanya pada kepekatan dan aktiviti mangkin platinum; kandungan hidrogen mempunyai kesan sekunder. Kandungan hidrogen yang berlebihan sebenarnya boleh menyebabkan pengawetan yang tidak sekata disebabkan oleh-pautan silang yang disetempatkan.

Salah tanggapan 2:-hidrogen kelikatan rendah-yang mengandungi minyak silikon sentiasa lebih mudah untuk dicampur.

Jawapan yang betul: Walaupun kelikatan rendah sememangnya lebih mudah untuk dicampur, ia mempunyai kemeruapan yang lebih tinggi dan terdedah kepada "berpindah" dalam sistem, yang berpotensi membawa kepada stratifikasi dan prestasi tidak sekata selepas-simpanan jangka panjang.

Salah tanggapan 3: Penamat-mengandungi hidrogen-minyak silikon berprestasi lebih buruk daripada sisi-mengandungi hidrogen-minyak silikon.

Jawapan yang betul: Kedua-duanya sesuai untuk aplikasi yang berbeza. Akhir-mengandungi hidrogen-mengandungi minyak silikon selalunya mengatasi prestasi sampingan-mengandungi hidrogen-mengandungi minyak silikon dari segi ketelusan dan fleksibiliti, menjadikannya pilihan pilihan untuk aplikasi optik dan fleksibel.

Salah tanggapan 4: Hidrogen-yang mengandungi minyak silikon boleh disimpan secara terbuka untuk tempoh yang lama.

Jawapan betul: Ikatan Si-H sensitif kepada kelembapan dan oksigen. Pendedahan jangka panjang-kepada udara akan menyebabkan hidrolisis dan pengoksidaan yang perlahan, yang membawa kepada penurunan kandungan hidrogen, perubahan kelikatan dan penjanaan gelembung hidrogen. Ia mesti disimpan dalam persekitaran yang tertutup, kalis-cahaya dan kering.

5.4 Syor Teknikal daripada DeepSea Technology

Berdasarkan analisis di atas, Shanghai Silicon Power Materials Co., Ltd. mengesyorkan yang berikut:

• Mula-mula, tentukan sasaran prestasi, kemudian pilih hidrogen-yang mengandungi minyak silikon: Utamakan kekerasan, pemanjangan, ketelusan dan rintangan suhu sebelum membuat pilihan.

• Mulakan dengan ujian-skala kecil: Pengiraan teori harus menyediakan rumusan awal. Tentukan parameter optimum melalui ujian-skala kecil (sekurang-kurangnya 3 kecerunan kandungan hidrogen disyorkan).

• Beri perhatian kepada kestabilan storan: Pilih rendah-tidak menentu, tinggi-hidrogen ketulenan-mengandungi minyak silikon untuk mengelakkan turun naik prestasi kelompok-ke-batch.

• Pertimbangkan Si-H/Si-Vi secara berpasangan: Jangan pilih hidrogen-yang mengandungi minyak silikon secara berasingan; ia mesti direka bersama dengan minyak silikon vinil.

• Rumusan musim panas memerlukan pengesahan tambahan: Perubahan dalam kereaktifan pada suhu tinggi boleh menyebabkan formulasi yang melepasi pengesahan musim sejuk mengalami tempoh operasi yang terlalu singkat atau pengawetan yang tidak normal pada musim panas.

Enam. Kesimpulan Memilih hidrogen-mengandungi minyak silikon ialah "seni tukar-off."

• Kekerasan atau fleksibiliti? → Laraskan kandungan hidrogen

• Kekuatan atau pemanjangan? → Laraskan berat molekul

• Ketelusan atau rintangan suhu? → Laraskan jenis struktur

• Pengawetan cepat atau masa operasi yang lama? → Laraskan mangkin dan perencat. Tiada hidrogen "terbaik"-yang mengandungi minyak silikon, hanya yang "paling sesuai".

Memahami hubungan intrinsik antara struktur, parameter dan prestasi adalah penting untuk reka bentuk formulasi yang yakin, dan bukannya bergantung pada percubaan dan kesilapan untuk mencapai keputusan.

Mengenai Teknologi Deepsea:

Jiujiang Deepsea Technology Development Co., Ltd. telah terlibat secara mendalam dalam bidang kimia organosilikon khusus selama bertahun-tahun, menyediakan rangkaian penuh hidrogen-yang mengandungi produk minyak silikon (akhir-mengandungi, sisi-mengandungi, hujung-sisi-mengandungi, kelikatan 20~10, hidrogen 20~ 0.05~1.6 wt%), dan boleh memberikan cadangan formulasi tersuai mengikut aplikasi khusus pelanggan.