Le caoutchouc de silicone fait référence au caoutchouc dont la chaîne principale est composée d'atomes de silicium et d'oxygène en alternance, et deux groupes organiques sont généralement connectés à l'atome de silicium. Le caoutchouc de silicone ordinaire est principalement composé d'unités de chaîne de silicone contenant des groupes méthyle et une petite quantité de groupes vinyle. L'introduction de phényle peut améliorer la résistance aux températures élevées et basses du caoutchouc de silicone, et l'introduction de groupes trifluoropropyle et cyano peut améliorer la résistance à la température et à l'huile du caoutchouc de silicone. Le caoutchouc de silicone a une bonne résistance aux basses températures et peut généralement encore fonctionner à -55 degrés. Après l'introduction du phényle, il peut atteindre -73 degrés. La résistance à la chaleur du caoutchouc de silicone est également très remarquable. Il peut fonctionner longtemps à 180 degrés et peut supporter quelques semaines ou plus même s'il est légèrement supérieur à 200 degrés. Il peut résister instantanément à des températures élevées supérieures à 300 degrés. Le caoutchouc de silicone a une bonne perméabilité à l'air et le taux de transmission de l'oxygène est le plus élevé parmi les polymères synthétiques. De plus, le caoutchouc de silicone a des propriétés exceptionnelles d'être physiologiquement inerte et de ne pas provoquer de coagulation, il est donc largement utilisé dans le domaine médical.
Le caoutchouc de silicone est divisé en type de vulcanisation thermique (gel de silice à vulcanisation à haute température HTV) et en type de vulcanisation à température ambiante (RTV). Parmi eux, le type de vulcanisation à température ambiante est divisé en type de réaction de polycondensation et type de réaction d'addition. Le caoutchouc de silicone à haute température est principalement utilisé pour fabriquer divers produits en caoutchouc de silicone, tandis que le caoutchouc de silicone à température ambiante est principalement utilisé comme adhésif, matériau d'enrobage ou moule. Le type de vulcanisation thermique a la plus grande quantité, et le type de vulcanisation thermique est divisé en caoutchouc de silicone méthylique (MQ), caoutchouc de silicone méthylvinylique (VMQ, la plus grande quantité et marque de produit) et caoutchouc de silicone méthylvinylphényle PVMQ (résistance à basse température , résistance aux radiations). ), et d'autres incluent le caoutchouc de silicone, le caoutchouc de fluorosilicone, etc.
Historique du développement :
The highest silicone rubber is synthesized by the United States using ferric chloride as a catalyst. In 1945, silicone rubber products came out. In 1948, silicone rubber reinforced with high specific surface area fumed silica was successfully developed, which made the performance of silicone rubber jump to the practical stage and laid the foundation of modern silicone rubber production technology. The United States is the country that produces silicone rubber from the synthesis of dimethyldichlorosilane. Russia, Germany, Japan, South Korea and China, etc. The industrialization research of silicone rubber in China began in 1957, and many research institutes and enterprises have successively developed various silicone rubbers. By the end of 2003, China's silicone rubber production capacity was 135,000 tons, of which 100,000 tons of high-temperature rubber
Les fabricants de caoutchouc de silicone ont généralement des dizaines voire des centaines de variétés et de marques, dont la plupart sont classées en fonction des caractéristiques du produit et des numéros d'utilisation, et également classées en fonction des méthodes de vulcanisation et des structures chimiques. Selon la température de vulcanisation, le caoutchouc de silicone peut être divisé en caoutchouc de silicone vulcanisé à haute température et en caoutchouc de silicone vulcanisé à température ambiante. À partir de la forme d'emballage, il peut être divisé en caoutchouc de silicone RTV à un-composant et à deux-composants. Selon le degré de polymérisation, le caoutchouc de silicone peut également être divisé en caoutchouc de silicone malaxé et en caoutchouc de silicone liquide
Caoutchouc de silicone vulcanisé à haute température
High temperature vulcanized silicone rubber means that the process of polysiloxane into an elastomer is vulcanized at high temperature (110-170 degree C). It mainly uses high molecular weight polymethyl vinyl siloxane as raw rubber, mixed with reinforcing filler, vulcanizing agent, etc., and vulcanized into elastomer under heating and pressure. The reinforcement of silicone rubber is mainly various types of silica, which can increase the strength of the vulcanizate dozens of times. Sometimes in order to reduce the cost or improve the performance of the rubber compound and give the vulcanized rubber various special properties, various additives are also added. Sulfiding agents are various organic peroxides or addition reaction catalysts. 1
Types de caoutchouc brut et préparation
Les principaux types de caoutchouc brut sont le caoutchouc de méthylsilicone, le caoutchouc de méthylvinylsilicone, le caoutchouc de méthylphénylvinylsilicone et le caoutchouc de fluorosilicone, comme le montre la figure. De plus, un groupe phénylène peut également être introduit sur la chaîne principale. La plus grande quantité est le caoutchouc brut de méthylvinylsilicone. En raison de l'introduction de groupes vinyle, qui sont des groupes actifs pour la réticulation-, l'efficacité de réticulation-de la réticulation au peroxyde-du caoutchouc de silicone brut est grandement améliorée. Presque tous les caoutchoucs de silicone commerciaux contiennent une certaine quantité de vinyle.
Silicone rubber is mainly produced by alkali-catalyzed polymerization and acid-catalyzed polymerization in industry. More use of KOH and temporary catalysts (CH3)4NOH, (n-C4H9)4POH. 1
Traitement et formage
The processing method is shown in the figure. The purpose of the primary vulcanization is to carry out the cross-linking reaction of the polymer chain; the purpose of the secondary vulcanization is to supplement the cross-linking, drive off the decomposition products of the vulcanizing agent and other volatile compounds to stabilize the properties of the vulcanizate. Commonly used equipment are open rubber mixer, kneader and vacuum mixer. 1
Performances principales
(1) High temperature performance. The remarkable feature of silicone rubber is high temperature stability. Although the strength of silicone rubber at room temperature is only half of that of natural rubber or some synthetic rubbers, it can still maintain a certain degree of flexibility and recovery at high temperatures above 200 degree . Elasticity and surface hardness, and no significant change in mechanical properties. (2) Low temperature performance The glass transition temperature of silicone rubber is generally -70-50 degree , and the special formula can reach -100 degree , indicating that its low temperature performance is excellent. This is of great significance to the aviation and aerospace industries. (3) The Si-O-Si bond in weather-resistant silicone rubber is very stable to oxygen, ozone and ultraviolet rays, and has excellent weather resistance without any additives. (4) Electrical properties. Silicone rubber has excellent insulating properties, corona resistance and arc resistance are also very good. (5) Physical and mechanical properties. The physical and mechanical properties of silicone rubber at room temperature are worse than that of general-purpose rubber, but at a high temperature of 150 degree and a low temperature of -50 degree , its physical and mechanical properties are better than general-purpose rubber. (6) Resistance to oil and chemical reagents. Ordinary silicone rubber has moderate oil and solvent resistance. (7) Gas permeability. At room temperature, the air permeability of silicone rubber to air, nitrogen, oxygen, carbon dioxide and other gases is 30-50 times higher than that of natural rubber. (8) Physiological inertia. Silicone rubber is non-toxic, tasteless, odorless, non-adhesive to human tissue, has anticoagulant effect, and has very little reactivity to human tissue. Especially suitable as medical material. 1
4 Caoutchouc de silicone RTV
The main difference between room temperature vulcanized silicone rubber and high temperature vulcanized silicone rubber is that it is based on polysiloxane with a smaller molecular weight. RTV silicone rubber is composed of base rubber, crosslinking agent, catalyst, filler, etc. From the packaging form, it can be divided into one-component and two-component. 1
base de colle
The base rubber is preferably polydimethylsiloxane terminated with hydroxyl group, and polymethylsiloxane containing alkoxy or other active groups can be selected for special purposes. ,ω-Dihydroxypolysiloxane is the base glue of two-component and one-component condensation type silicone rubber, commonly known as 107 glue in the market. 1
Caoutchouc de silicone RTV à un-composant
One-component RTV silicone rubber is one of the main products of condensation type silicone rubber. It is composed of base glue, filler, crosslinking agent, catalyst, plasticizer, pigment, etc. The base gum is ,ω-dihydroxypolysiloxane. Fillers act to reinforce, compatibilize and impart special properties. There are many types of crosslinkers and catalysts and other fillers, depending on market demand and product performance. A typical recipe is shown in the figure. 1
Caoutchouc de silicone RTV à deux-composants
The two-component RTV silicone rubber has the same ingredients as the one-component except the crosslinking agent. Two-component room temperature vulcanized silicone rubber is commonly used as a crosslinking agent of ethyl orthosilicate or polyethyl silicate, and the latter has a high crosslinking speed. The vulcanization reaction is shown in the figure. 1
Application du caoutchouc de silicone RTV
(1) Industrie du bâtiment. Il est utilisé pour le collage de murs-rideaux en verre et en métal, l'encastrement de toit, l'étanchéité de portes et fenêtres, le collage et l'étanchéité de diverses piscines et tuiles.
(2) Industrie électronique. Matériau d'encapsulation et d'empotage pour composants électriques et électroniques, résistant à l'humidité, aux chocs et impacts, aux chocs thermiques et aux produits chimiques.
(3) Moule. L'excellente simulation et les bonnes propriétés de démoulage du caoutchouc de silicone le rendent largement utilisé dans l'industrie des moules souples.
(4) Automobiles, ships and aviation. It is used for automotive in-situ forming gaskets, window seals, and electrical and electronic connectors to prevent corona, etc. 1
5 Caoutchouc de silicone liquide de type addition
Addition type liquid silicone rubber is mainly based on polydimethylsiloxane containing terminal vinyl group, polymethylsiloxane containing dimethyl link and methyl hydrogen link as cross-linking agent, with The platinum complex is a compound made of a cross-linking catalyst. Under the action of a catalyst, the rubber compound undergoes an addition reaction at room temperature or under heating to obtain a silicone rubber with a network structure. 1
6 variétés principales
Il existe de nombreuses façons de classer le caoutchouc de silicone, généralement en durcissant
La première forme est divisée en caoutchouc de silicone solide et caoutchouc de silicone liquide; selon la température de vulcanisation, il peut être divisé en caoutchouc de silicone vulcanisé à température ambiante et caoutchouc de silicone vulcanisé à haute température; selon les différents monomères utilisés, il peut être divisé en caoutchouc de silicone méthylvinylique, caoutchouc de silicone de base méthylphénylvinylique, fluorosilicone, caoutchouc de silicone nitrile, etc.; selon différentes propriétés et utilisations, il peut être divisé en type général, type de résistance ultra - basse température, type de résistance ultra haute température, type haute résistance, type résistance à l'huile, type médical et ainsi de suite. Voici une brève introduction au caoutchouc de silicone couramment utilisé :
Caoutchouc diméthylsilicone
Le caoutchouc de diméthylsilicone est appelé caoutchouc de méthylsilicone :
La préparation de caoutchouc de diméthylpolysiloxane linéaire de poids moléculaire élevé nécessite des matières premières de haute-pureté. Afin d'assurer la pureté des matières premières, l'industrie est généralement la première à purifier le diméthyl diméthyl polysiloxane avec une teneur supérieure à 99,5 %. Chlorosilane en milieu éthanol-eau, en
Silicone Rubber
Silicone Rubber
L'hydrolyse et la condensation sont réalisées sous la catalyse d'un acide, et le tétramère de siloxane bifonctionnel, à savoir l'octaméthylcyclotétrasiloxane, est séparé, puis le corps tétracyclique est formé sous l'action d'un catalyseur pour former un diméthylpolysiloxane linéaire de haut poids moléculaire. Siloxane.
Le caoutchouc diméthylsilicone est un élastomère incolore et transparent, généralement vulcanisé avec des peroxydes organiques à haute activité. Bidon en caoutchouc vulcanisé
Lorsqu'il est utilisé dans la plage de -60 plus 250 degrés, l'activité de vulcanisation du caoutchouc de diméthylsilicone est faible et la déformation permanente de la compression à haute température est importante, il ne convient donc pas aux produits épais. Étant donné que le caoutchouc de silicone méthylvinylique contenant une petite quantité de vinyle a de meilleures propriétés, le caoutchouc de silicone diméthylique a été progressivement remplacé par le caoutchouc de silicone méthylvinylique. D'autres types de caoutchoucs de silicone produits et utilisés aujourd'hui, en plus de contenir des unités structurelles diméthylsiloxane, contiennent également plus ou moins d'autres unités structurelles siloxane bifonctionnelles, mais leurs méthodes de préparation sont différentes de celles du diméthylsiloxane. Il n'y a pas de différence essentielle dans la méthode de préparation du caoutchouc. Le procédé de préparation consiste généralement à hydrolyser et condenser un monomère de silicium difonctionnel souhaité dans les conditions propices à la formation du corps cyclique, puis à ajouter de l'octaméthacrylate dans la proportion requise. base cyclotétrasiloxane, puis co-réagit sous l'action d'un catalyseur.
Caoutchouc de silicone méthylvinylique
Le caoutchouc de silicone méthylvinylique est appelé caoutchouc de silicone vinylique.
Parce que ce type de caoutchouc contient une petite quantité de chaînes latérales vinyliques, il est plus facile à vulcaniser que le caoutchouc de silicone méthyle, de sorte qu'il contient plus de types de peroxydes pour la vulcanisation et peut réduire considérablement la quantité de peroxydes. Par rapport au caoutchouc de diméthylsilicone, l'utilisation de caoutchouc de silicone contenant une petite quantité de vinyle peut améliorer considérablement la résistance à la compression. L'ensemble à faible compression reflète son meilleur support en tant que joint à haute température. C'est l'une des exigences que les joints toriques et les joints doivent avoir. Le caoutchouc de silicone méthylvinylique a de bonnes performances technologiques et est facile à utiliser. Il peut être transformé en produits épais et la surface des produits semi-finis-extrudés et calandrés est lisse. C'est un caoutchouc de silicone couramment utilisé.
Caoutchouc de silicone méthyl phényl vinyle
Le caoutchouc de silicone méthylphénylvinylique est appelé caoutchouc de silicone phényle. Ce type de caoutchouc est obtenu en introduisant une liaison diphénylsiloxane ou une liaison méthylphénylsiloxane dans la chaîne moléculaire du caoutchouc de silicone vinylique.
Selon la teneur en phényle (phényle : atome de silicium) dans le caoutchouc de silicone, il peut être divisé en caoutchouc de silicone à faible teneur en phényle, à phényle moyen et à haute teneur en phényle. Lorsque le caoutchouc cristallise ou est proche du point de transition vitreuse, ou lorsque les deux conditions se chevauchent, le caoutchouc devient rigide. L'introduction d'une quantité appropriée de groupes volumineux pour détruire la régularité de la chaîne polymère peut réduire la température de cristallisation du polymère. En même temps, comme l'introduction de groupes volumineux modifie la force intermoléculaire du polymère, elle peut également modifier la température. Le caoutchouc de silicone à faible teneur en phényle (C6H5/Si=611 pour cent) a une excellente résistance aux basses températures pour les raisons ci-dessus et n'a rien à voir avec le type de monomère phényle utilisé. La température de fragilité du vulcanisat est de -120 degrés, ce qui est le meilleur caoutchouc avec des performances à basse température. Le caoutchouc de silicone à faible teneur en phényle présente les avantages du caoutchouc de silicone vinylique, et le coût n'est pas très élevé, il y a donc une tendance à remplacer le caoutchouc de silicone vinylique. Lorsque la teneur en phényle est fortement augmentée, la rigidité de la chaîne moléculaire augmentera, entraînant une réduction de la résistance au froid et de l'élasticité, mais la résistance à l'ablation et la résistance aux radiations seront améliorées et la teneur en phényle atteindra C6H5/Si{{6 }} pour cent est le caoutchouc de silicone phényle moyen a les caractéristiques de résistance à l'ablation, le caoutchouc de silicone phényle élevé (C6H5/Si=3550 pour cent) a une excellente résistance aux radiations.
Caoutchouc silicone nitrile
Le caoutchouc fluorosilicone est un type de caoutchouc de silicone avec un groupe fluoroalkyle introduit dans la chaîne latérale. Les caoutchoucs de fluorosilicone couramment utilisés sont des caoutchoucs de fluorosilicone contenant des groupes méthyle, trifluoropropyle et vinyle.
Le fluorosilicone a une bonne résistance à la chaleur et une excellente résistance aux huiles et aux solvants, tels que les hydrocarbures aliphatiques, les hydrocarbures aromatiques, les hydrocarbures chlorés, divers mazouts à base de pétrole, les huiles lubrifiantes, les huiles hydrauliques et certaines huiles synthétiques à température ambiante. La stabilité à haute température est meilleure, ce qui est hors de portée du caoutchouc de silicone pur. Le caoutchouc fluorosilicone a de bonnes performances à basse température, ce qui est une grande amélioration pour le caoutchouc fluoré pur. La plage de température du caoutchouc fluorosilicone contenant un groupe trifluoropropyle pour maintenir l'élasticité est généralement -50 degrés plus 200 degrés, et sa résistance aux hautes et basses températures est pire que celle du caoutchouc de silicone vinylique, et des gaz toxiques seront générés lorsqu'ils sont chauffés à au-dessus de 300 degrés. Il est bien pire que le caoutchouc de silicone vinylique en termes de propriétés d'isolation électrique. L'ajout d'une quantité appropriée d'huile d'hydroxyfluorosilicone à faible viscosité-au composé de caoutchouc de fluorosilicone, le traitement thermique du composé, puis l'ajout d'une petite quantité de caoutchouc de silicone vinylique peuvent améliorer considérablement les performances du processus, ce qui est bénéfique pour résoudre le problèmes de rouleau collant et de structure de stockage sérieuse. , peut prolonger la durée de vie effective du composé de caoutchouc. Lorsque le segment de chaîne méthylphénylsiloxane est introduit dans le caoutchouc de fluorosilicone mentionné ci-dessus, il contribuera à l'amélioration de la résistance à basse température et les performances de traitement sont bonnes.
Le caoutchouc de silicone nitrile est un type de caoutchouc de silicone dans lequel un groupe nitrile alkyle (généralement -nitrile éthyle ou -nitrile propyle) est introduit dans la chaîne latérale. L'introduction de groupes nitriles polaires améliore la résistance à l'huile et les propriétés solvantes durables du caoutchouc de silicone, mais sa résistance à la chaleur, son isolation électrique et sa capacité de traitement sont réduites.
Le type et la teneur en groupes nitrile alkyle ont une grande influence sur les performances du caoutchouc silicone nitrile. Par exemple, le caoutchouc de silicone contenant 7,5 % de groupe - nitrile propyle a une résistance au froid similaire à celle du caoutchouc de silicone à faible teneur en phényle et une résistance à l'huile inférieure. Le caoutchouc de silicone de base est meilleur. Lorsque la teneur en -groupe nitrile propyle augmente à 3350 % molaire, la résistance au froid est considérablement réduite, la résistance à l'huile est améliorée et la résistance à la chaleur est de 200 degrés. Si le -nitrile éthyle est utilisé à la place du -nitrile propyle, la résistance à la chaleur du caoutchouc silicone nitrile peut être encore améliorée.
Caoutchouc de silicone phénylène et éther de phénylène
Le caoutchouc de silicone phénylène est un type de caoutchouc de silicone dans lequel un groupe phénylène est introduit dans la chaîne principale du polysiloxane.
En raison de l'introduction de groupes phénylène, la résistance aux radiations du caoutchouc de silicone est grandement améliorée. Dans le même temps, en raison de la présence de cycles aromatiques, la rigidité de la chaîne moléculaire est augmentée, la flexibilité est réduite, la température de transition vitreuse est augmentée, la résistance au froid est diminuée et la résistance à la traction est réduite. augmenté. Le caoutchouc de silicone phénylène a une excellente résistance aux hautes températures, aux radiations, aux hautes températures jusqu'à 25 0 300 degrés, et a de bonnes propriétés diélectriques, une résistance à l'humidité, une résistance à la moisissure et une résistance à la vapeur d'eau. Dans la composition de caoutchouc brut de caoutchouc de silicone phénylène, il convient lorsque la teneur en phénylène est de 60 %, la teneur en phényle est de 30 % et la teneur en méthyle est de 10 % (la teneur en vinyle est de 0,6 %). A de bonnes performances globales.
L'inconvénient du caoutchouc de silicone phénylène est que les performances à basse température ne sont pas bonnes et que la température de fragilité est de -25 degrés, ce qui affecte son application à certains égards. La température est de -6470 degrés.
Le caoutchouc de silicone éther de phénylène est un polysiloxane avec des groupes phénylène et phénylène introduits dans la chaîne principale de la molécule.
Le caoutchouc de silicone d'oxyde de phénylène a de bonnes propriétés mécaniques
