Силиконовая резина – это полимер с основой из высокомолекулярных кремнийорганических соединений. Силикон отличается от обычной резины тем, что база первого состоит из чередующихся атомов кислорода и кремния, а второй – из атомов водорода.
Связи кислород-кремний отличаются более высоким энергетическим потенциалом в сравнении со связями между атомами водорода. Именно этим обстоятельством во многом обусловлены уникальные физические и химические свойства силикона, в частности, высокая стойкость к воздействию низких/высоких температур. А внешне обозначенный эластомер практически не отличаются от обычной резины.
Состав
Отметим существование значительного числа рецептур силиконовых смесей. Однако можно выделить несколько обязательных компонентов, входящих в их состав:
- синтетические каучуки, являющиеся основой композиции;
- усилители, обеспечивающие прочность эластомеров;
- пластификаторы – этим компонентам силиконы обязаны своей эластичностью;
- вулканизаторы, обеспечивающие вязкость смесей;
- пигменты, которые используются для окрашивания силиконам в разные цвета.
Если нужно придать материалу определённые свойства в смесь вводятся и другие компоненты. Так, например, производство силиконовых герметиков не обходится без использования праймеров, повышающих их способность к адгезии (прилипанию).
Виды
Различают множество видов силиконовой резины, которые классифицируются по различным параметрам.
Так, в зависимости от степени вязкости силиконы могут быть:
- твёрдыми (смолообразнымы) – эти материалы отличают высокая механическая прочность и атмосферостойкость, из них изготавливают инструменты, элементы декора и другие изделия, обозначают твёрдые силиконы аббревиатурой HTV;
- жидкими – такие силиконы используют для изготовления смазочных материалов, а также косметических средств и красок.
Отметим существование двух промежуточных видов силиконовой резины: первые имеют гелеобразную консистенцию и применяются, главным образом, для производства косметических средств, вторые называют эластомерами или искусственным каучуком, используя для изготовления уплотнительных деталей, трубок и других резинотехнических изделий (РТИ).
По способу производства силиконовая резина бывает вулканизированной и невулканизированной. Первая отличается от второй улучшенными свойствами: повышенными прочностью, твёрдостью, эластичностью, химической инертностью и прочими, – которые приобретает благодаря вулканизации.
Свойства и характеристики
Силиконовая резина обладает полезными свойствами и характеристиками.
- Термостойкость. Разговор ведётся о способности силикона к сохранению структуры и свойств при эксплуатации в условиях экстремальных температур. Так, их рабочий диапазон варьируется от -60оС до +180оС. Силиконовые изделия повышенной термостойкости работают при температуре от -100оС до +300оС. А температура плавления обсуждаемого эластомера равна +480оС, впрочем, этот параметр зависит от состава силиконов.
- Химическая инертность. Силиконовая резина демонстрирует устойчивость к пресной/морской/кипящей воде, растворам солей, слабоконцентрированным кислотам и основаниям, фенолам, спиртам, минеральным маслам, перекиси водорода. Отметим способность силикона вступать во взаимодействие с алифатическими углеродами, что проявляется выраженным набуханием эластомера. Правда, все свойства последнего восстанавливаются после полного испарения алифатических углеводородов.
- Атмосферостойкость. Полимер отличается высокой устойчивостью к атмосферным осадкам, воздуху, свету, УФ-излучению, озону, электрическим разрядам и полям. Стойкость к двум последним факторам позволяет использовать силиконовые детали в электротехнической отрасли.
- Электрические свойства. При температуре в +100оС электроизоляционные показатели силиконовой резины превышают аналогичные параметры всех прочих эластомеров, благодаря чему её применяют как электроизолирующий материал.
- Физиологическая безопасность. Резина из силикона при правильной обработке является не токсичным материалом, который широко используют в производстве РТИ для медицины, а также для предприятий фармацевтической и пищевой отраслей промышленности.
- Антиадгезионные свойства. Большинству марок силиконовой резины присуща плохая адгезия (прилипаемость). Это обстоятельство позволяет их использовать, изготавливая формы, покрытия для транспортёрных лент, предназначенных для перемещения липких и/или горячих изделий, а также валов, применяемых текстильной промышленностью.
- Теплотехнические свойства. Теплопроводность силикона при температуре +80оС равна ~4*10-4 кал/см.град.с, а коэффициент линейного расширения в температурном диапазоне от 0оС до +150оС равен ~2*10-4 град.-1.
Нельзя не отметить ещё одного свойства силикона – долговечность изготовленных из него РТИ. Так, при эксплуатации силиконовых изделий при оптимальном температурном режиме: от -50оС до +150оС, – при условии постоянного доступа воздуха ограничений срока их службы нет.
Производство
Производят силиконовую резину на предприятиях, оснащённых специальным оборудованием, перечень которого представлен:
- смесительными вальцами;
- пласикаторами;
- экструдерами;
- каландрами;
- прессами;
- отопительными каналами.
Сырьём для их изготовления являются смеси, содержащие значительное число компонентов, речь идёт о/об:
- синтетических каучуках;
- вулканизирующих агентах: сере, перекисях, окислах металлов и прочих веществах, – помимо этого, вулканизирующим агентом может быть радиация;
- антиоксидантах, которые вводятся, в частности, в силиконовую резину для того, чтобы замедлить процесс старения конечного продукта; в роли антиоксидантов используются неозон Д, воск, парафин и другие вещества;
- ускорителях – компонентах, сокращающих время течения течение процесса вулканизации;
- регенератах – продуктах, которые получают при переработке старых РТИ, а также отходов, образующихся при производстве резины;
- пигментах – минеральных или органических красителях;
- пластификаторах: например, вазелине, битумах, стеариновой кислоте, парафине, растительных маслах, – улучшающих эластичность силикона;
- наполнителях, придающих конечному продукту определённые свойства.
Силиконовую резину подвергают переработке различными способами.
- Формование и литьевая прессовка. Суть обозначенного способа заключается в заливании либо в запрессовывании резиновой смеси в формы и выдерживании в них в течение определённого времени под давлением, значение которого может варьироваться от 40 до 80 кг/см2. Важным условием при переработке резиновых силиконовых смесей способом формования и литьевой прессовки является удалении из форм воздуха (при их закрытии), в противном случае в вулканизате могут образоваться недостаточно провулканизированные участки коричневого цвета.
- Литьё под давлением. Силиконовые смеси перерабатывают указанным способом при крупносерийном производстве. Данная технология предполагает применение более высоких температур при значительно менее продолжительном процессе вулканизации. РТИ, полученные литьём под давлением, отличаются меньшей твёрдостью, что можно компенсировать введением в смесь большего количества наполнителя.
- Экструзия. Указанный способ применяют для изготовления профильных деталей, лент, шлангов, прутков, оболочек для кабелей. Вулканизация происходит в отопительном канале, куда подаётся горячий воздух/пар, призванные обеспечить температуру в диапазоне от +250оС до +350оС. Как только изделие приобретает стабильную форму, начинается следующий этап, называемый поствулканизацией (отжигом), который может проходить там же, в отопительном канале, при условии достаточной подачи воздуха либо в печи, в которой также должна быть обеспечена циркуляция воздуха.
- Наслоение. Суть данного метода заключается в нанесении резиновой смеси одним из способов: погружением, намазыванием рекельным ножом, каландрированием. При первом полотно ткани погружается эмульсию, в состав которой входят силиконовый каучук и растворитель. При температуре +80оС растворитель испаряется. Затем температура повышается от +120оС до + 250оС, и на ткани происходит вулканизация каучука. Способ погружения позволяет получать очень тонкие покрытия. Технология намазывания рекельным ножом обеспечивает получение более толстых покрытий, её также используют для нанесения силиконового слоя только с одной стороны. Суть каландрования заключается в нанесении каландром смеси на ткань. Вулканизация может происходить в гидравлическом прессе, отопительном канале или в вулканизирующей машине. Каландрирование отличается от двух предыдущих способов худшим сцеплением ткани с силиконом. Однако оно обеспечивает получение толстых слоёв резины с одной или обеих сторонах поверхности.
Существует ещё один способ переработки силиконовой резины. Речь идёт о её склеивании с другими материалами. Указанная технология весьма актуальна, учитывая наличие у силикона выраженного антиадгезивного свойства.
Применение
Силиконовую резину широко применяют практически во всех отраслях хозяйствования. Перечень изготовляемых из неё изделий представлен:
- кабельными и проводными оболочками, где вулканизированная форма обсуждаемого эластомера используют в качестве электроизолятора;
- лентами из полиэфирного волокна, для покрытия поверхностей которых применяют силиконизированную резину;
- герметиками;
- клавишными переключателями, которыми оснащаются электронные усилители;
- уплотнительными деталями;
- электроизоляторами;
- шлангами;
- транспортёрными лентами;
- покрытиями для валов, обладающих термостойким и антиагдезионным свойствами;
- изделиями для фармацевтических предприятий и медучреждений.
Перечисленные и прочие изделия из силикона нашли применение в:
- ракето- и самолётостроении;
- автомобилестроении;
- медицине;
- станкостроении;
- фармакологии;
- приборо- и судостроении;
- машиностроении;
- строительстве;
- пищепроме;
- вагоностроении;
- электронике и других сферах.
Помимо этого, уплотнительные прокладки из силикона активно используются в работах, связанных с укладкой трубопроводных систем, установкой бытовых приборов, а также различных сантехнических средств.
Заключение
Изделия из силиконовой резины обладают свойствами и характеристиками, выгодно отличающими их от аналогов, произведённых их других эластомеров. Так, силикону присущи термостойкость, атмосферостойкость, физиологическая безопасность, неподверженность факторам биологического характера, долговечность (при условии соблюдения оптимальных условий эксплуатации: главным образом, рабочих температуры и давления). Это обстоятельство обусловило возможность их использования практически во всех сферах хозяйствования.