Что такое силиконовая резина
Силиконовая резина: характеристики, свойства, применение
Силиконовая резина – это эластичный материал с уникальными свойствами, имеющими важное промышленное значение. Кремнийорганические полимеры (силиконы) необычайно универсальны и применяются во всем, от косметических продуктов до электроники.
Длительность эксплуатации кремнийорганических резин
| На воздухе | Без доступа воздуха |
| при 120 °C в пределах 10-20 лет | при 200 °C — не более 300 ч из-за разрушения |
| при 200 °C — до 1 года | |
| при 250 °C — до 2000 ч | |
| при 300 °C — до 500 ч |
Температура возгорания термостойкой силиконовой резины превосходит показатель в 600-700 °C. Впрочем, при возгорании резины не выделяются ядовитые продукты, изделия при этом покрываются изолирующим слоем диоксида кремния. Эти свойства обеспечивают эксплуатационную надежность и работоспособность при пожарах и перенапряжениях, и предопределили широчайшее внедрение силикона в производство обрезиненных проводов и кабелей.
Очень важны высокие диэлектрические показатели и отличные электроизолирующие свойства силикона, которые не меняются, в том числе, и при нахождении в воде. Силикон не проводит электроток при температурах до +300 °C, из-за чего он довольно широко используется в качестве изоляционного материала при производстве электроизоляционных деталей, трубок, прокладок, проводов, кабелей и т. п.
Также этот вид резины устойчив к окислителям, органическим растворителям и маслам.
широкий диапазон рабочих температур
длительный срок службы
применение в условиях статического сжатия
высокие диэлектрические свойства
стойкость к растворителям
не поддерживает горение
низкое газовыделение, нетоксичность
отсутствие адгезии (прилипания) к поверхностям
прочность на разрыв
Прочность при растяжении кремнийорганических резин меньше, чем у органических, и составляет 5 — 13 МПа по сравнению с органическими (до 130 МПа).
У силиконовых резин отсутствует адгезия к поверхностям уплотняемых стыков.
Они обладают повышенной и радиационной стойкостью. Инертность в химическом отношении делает возможным их использование в качестве соединительных уплотнений в оборудовании для химической промышленности.
Силикон не наносит пагубного воздействия на человеческий организм и поэтому нашел применение и в производстве множества изделий медицинского назначения. Биоинертность и возможность получать прозрачные изделия, отсутствие запаха и возможность многократной стерилизации — всё это дало возможным применение силикона и в медицине.
Технический силикон в аэрокосмической и авиационной промышленности
Резинотехнические изделия из силикона широко используется в аэрокосмической и авиационной промышленности для герметизации, изоляции, термоизоляции, и защиты большого количества деталей воздушных судов (уплотнители для дверей, иллюминаторов, грузовых люков, приборных панелей, амортизаторы, трубопроводы горячего воздуха, подачи и слива топлива).
Бензомаслостойкие сорта силикона — для уплотнения топливных баков, в качестве уплотнительных деталей топливо- и маслопроводов, гидросистем. Уплотнения, мембраны, профильные детали, и т.п., выдерживают чрезвычайно низкие температуры в высоких слоях атмосферы, значительные концентрации озона и различные атмосферные воздействия.
Технический силикон в автомобильной промышленности
Основное свойство силиконовой резины, которое предопределяет её широкое использование как прокладочного материала – это её эластичность. Изготовление из неё и применение разнообразных видов амортизационных, вибрационных прокладок и уплотнений, а также элементов автомобиля в автомобилестроении увеличивает срок эксплуатации механизмов.
Технический силикон в строительной промышленности
Резинотехнические изделия из силикона с их свойствами и способностью продлевать срок службы конструкционных материалов, широко применяются в строительной промышленности. Помогая формировать ландшафт и дизайн современных зданий, силиконовые материалы и профили используют для герметизации, изоляции и защиты конструкций, таких как окна, двери и т.п.
Технический силикон в нефтегазовой промышленности
Надежность и продолжительный срок службы материалов из силикона сделали возможным его применение нефтегазовыми компаниями в качестве изоляционных покрытий и прокладок для труб, особенно на участках со сложными климатическими условиями.
Увеличивая продолжительность жизни трубопровода, силиконовые решения для нефтегазовой промышленности приводят к значительному снижению риска выхода из строя и отказа оборудования.
Пищевой силикон в сельском хозяйстве и молочной промышленности
Силикон является идеальным материалом для изготовления молочных шлангов для доильных аппаратов, средний срок службы которых 10-15 лет. Несмотря на то, что они часто подвергаются жесткому физическому воздействию и обращению в доильном зале, они особо стойки к износу, к моющим и дезинфицирующим средствам, не трескаются и отличаются отсутствием запаха.
Пищевой силикон в пищевой промышленности
На смену непрактичной пластмассовой, металлической и тканевой продукции в пищевую промышленность пришёл пищевой термостойкий силикон. Ценные свойства силикона производители использовали для изготовления кухонных предметов (дуршлаги, подставки под горячее, разнообразные ручки для посуды, скалки, формы для выпечки и заморозки, и многое другое).
Силиконовые пищевые прокладки широко используется во многих аппаратах. Силиконовые коврики применяются в пищевой промышленности для выпечки хлебобулочных и кондитерских изделий. Термостойкие силиконизированные шторки используют в термокамерах, термотоннелях и печах.
Медицинский силикон в медицинской промышленности
Биоинертность, тромборезистенть и хорошая тканесовместимость резин на основе кремнийорганических каучуков делают их востребованными в медицинской промышленности для изготовления таких необходимых изделий длительного использования, как эндопротезы суставов, мягких тканей т. п.
Силиконовые медицинские трубки используют в системах для переливания крови, могут использоваться в качестве дренажей и т. п., т. к. они могут контактировать с кровью, биологическими средствами и лекарственными препаратами. Они входят в комплектацию многих медицинских и диагностических аппаратов. Трубка силиконовая стойка к химическому воздействию, термоустойчива, не токсична и безопасна для эксплуатации. Рабочая область температур от –50 °C до +250 °C. Во время эксплуатации их можно подвергать многократной (до 100 раз) стерилизации паровым или воздушным методами.
Силиконовая резина
Эластомер, получаемый на основе соединений кремния и органики, называют силиконовой резиной. По внешнему виду она неотличима от традиционной резины, изготовленной на основе каучука.
Соединение кремния и органики обеспечили этому материалу уникальные свойства, что позволяет ему занимать особое место в номенклатуре эластомеров.
Производство силиконовой резины
Для производства силиконовой резины необходим набор технологического оборудования:
Такой набор оборудования довольно специфичен и как правило его можно скомпоновать только на предприятиях, занятых на производстве резиново-технической продукции.
Для производства силиконовой резины применяют смеси для изготовления синтетического каучука. В состав такой смеси входят такие вещества, как:
Инфузорная земля (горная мука)
Наполнители на базе кремниевой кислоты, инфузорной земли (горной муки), и другие материалы, которые ускоряют и упрощают производство готовой продукции.
В процессе горячей вулканизации силиконовой резины, надо следить за тем, чтобы все оборудование, задействованное в изготовлении готовой продукции, содержалось в идеальном состоянии. Дело в том, попадание даже мельчайших частиц посторонних веществ могут свести на нет всю полученную продукцию. Поэтому для организации производства силиконового каучука целесообразно формировать отдельный участок.
Правила хранения
Для ингредиентов, применяемых при производстве синтетического каучука, должны быть созданы определенные условия хранения. То есть, их запрещено содержать рядом с натуральными каучуками. Компоненты должны быть упакованы в закрытые емкости и защищены от воздействия солнечного света.
Правильное хранение готовой силиконовой смеси
После того как смеси готовы к вулканизации температура хранения не должна превышать 30 градусов Цельсия. В противном случае при дальнейшей обработке появляются некоторые проблемы. К производству можно допускать только те ингредиенты, срок хранения которых не превышает 12 месяцев, а смесей готовых к производству не должен превышать 4 месяцев.
Пластификация
При длительном хранении смеси, из которой будут изготавливать силиконовый каучук, некоторые ингредиенты теряют свои свойства и становятся хрупкими. Поэтому проводят их пластификацию. Это послужит гарантией того, полученные изделия обретут необходимые качественные параметры.
Для пластификации задействуют вальцы. Смесь несколько раз пропускают через это устройство. Если смесь после прохождения не обрела необходимой пластичности, то операцию необходимо повторить до того, пока смесь не превратится в сплошную ленту. При проведении этой операции необходимо чередовать скоростные режимы вращения вальцов.
Смешивание с наполнителями
По мере достижения необходимой пластичности можно приступать к подаче на валки наполнителей. Использование этих компонентов позволяет обеспечить повышение прочности материала и иногда позволяет снизить стоимость его изготовления. Для изготовления силиконовой резины чаще всего применяют следующие наполнители:
Оксиды, применяемые при изготовлении, поднимают термическую стойкость готового материала до +300 градусов Цельсия.
Вулканизирующие средства
Для вулканизации силиконовой резины применяют органические перекиси. В целях безопасности, перекиси применяют в виде паст. В отличие от чистых химикатов, способных взрываться или самовозгораться, пасты абсолютно безопасны для использования.
Красящие пигменты
Смеси, приготовленные для производства каучука, хорошо подвергаются окрашиванию. Для этого применяют цветные пигменты, которые перемешиваются в определенной пропорции с перекисью.
Сферы применения
Химический состав и технология обработки силиконовой резины (силикона) обеспечило готовую продукцию такими свойствами, которые оказались, востребованы практически во всей промышленности.
Стойкость этого продукта к воздействию воды и озона, а также диэлектрические свойства позволяют его применять в качестве изолятора в изделиях электротехнической промышленности. Из этого сырья производят изоляционные оболочки, которой покрывают и силовые кабели, и слаботочные провода.
Силикон применяют для производства изолятора, который наматывают на электрический провод. Для повышения эффективности такого продукта силикон перемешивают со стеклонитями или полиэфирным волокном.
Силиконовый изолятор на электрический провод
Смазка, выполненная на основе силиконового каучука, используется в качестве герметизирующего элемента при установке нагревателей и охладителей. Ее активно применяют при создании гидравлической и тепловой изоляции светопрозрачных конструкций – окон, дверей, витражей.
Нельзя забывать и том, что при наличии определенных присадок, изделия из силиконовой резины могут выступать в роли проводника электрического тока. Такое сырье применяют для изготовления кабельной продукции, устанавливаемой в современные транспортные средства и других электронных приборов, применяемых, например, в усилителях звука.
Не обошлось без изделий из силикона в оборудовании, термические режимы эксплуатации которого колеблются в пределах 250 – 400 градусов Цельсия. К такому оборудованию относят высоконагруженные силовые электрические машины, монтируемые на подъемные краны, средства железнодорожного транспорта, прокатные станы и пр. Надо сразу сказать, что резина, полученная из природного каучука, там долго не продержится.
Что касается таких отраслей, как авиа- и судостроения, то можно прямо сказать, что от этой резины напрямую зависят жизни пассажиров, экипажа, целостность транспортируемого груза. Все дело в том, что эту продукцию применяют для изготовления уплотнителей и изоляции. И страшно представить, что произойдет, если силиконовый шнур, вставленный в иллюминатор пассажирского самолета саморазрушиться на высоте в 12 000 метров от воздействия низких температур и излучения.
Уплотнители из силиконовой резины
Применение силиконовых резин в машиностроении. По большей части из нее производят уплотнители разного размера и конфигурации. Кроме этого, этот материал широко применяют при производстве трубопроводной арматуры. Детали, выполненные из силикона можно встретить в клапанах обратного давления или в фильтрах различного назначения. В системах подачи тепла их применяют в качестве теплостойких уплотнителей.
Стоит помнить и о том, что из силикона производят рукава, по которым можно спокойно подавать горячий воздух.
Силикон, обладает всеми необходимыми свойствами, которые позволили его применять в медицине. Так, его термическая устойчивость позволяет многократно подвергать стерилизации, изделия из него выполненные.
Применение силиконовой резины
Из него производят рукава, шланги, упаковку для медицинских препаратов и пр., без чего медицина не сможет работать.
Отдельный класс продукции это спреи и аэрозоли на базе силикона. Их применяют в разных целях. Например, при ремонте оборудования, которое долго эксплуатировалось, широко применяют смазку ВД 12, ее наносят на разъемные соединения, к примеру, шпильки крепления картера, которые с течением времени настолько корродировали, что обыкновенным гаечным ключом ее снять невозможно. После нанесения силиконовой смазки и заданной выдержки, соединение будет разобрано, причем без приложения значительных усилий.
И еще одно, но не последнее, применение этого продукта — силиконовая смазка шин, которую применяют в случае закладки последних на хранение.
Технические характеристики и свойства силиконовых резин
Основополагающим документом, которым с недавних пор руководсьвуются производители силиконовой резины — это ГОСТ Р 57399-2017, регламентирующий технические требования к продукции, производимой из силиконовой резины. Этот документ введен в действие впервые и по сути, это копия с ASTM C 1115-06. Все технические требования, в частности, по твердости, удлинению и пр., приведены в строгом соответствии с ASTM C 1115-06.
То есть силиконовая резина должна отвечать следующим требованиям:
Зависимость эластичности от температуры
Кроме названных требований, которым должна отвечать листовая силиконовая резина на основе кремниевых соединений, она должна быть:
Детальная классификация, некоторые технические параметры можно узнать ознакомившись с ГОСТ Р 57399-2017.
Габариты листовой резины
Минимальная толщина – 1 мм, максимальная 15 мм;
Техпластина листовая вакуумная
Эта продукция может быть поставлена потребителю в виде листов с размерами:
От 100х100 до 1000х1000 мм.
Между тем производители часто идут навстречу заказчикам и выпускают силиконовую резину в соответствии необходимыми для последних размерами.
Виды силиконовой резины
Производители освоили выпуск следующих форм кремнийорганической резины:
Твердая и жидкая силиконовая резина
Твердая, вулканизированная резина применяется при производстве различных изделий, жидкую применяют для производства гелей, аэрозолей и пр.
Появление этого материала вызвало технологический прорыв в изготовлении новых типов оборудования, улучшения их потребительских свойств и предметов народного потребления.
Виды силиконов
Силиконами называют высокомолекулярные кремнийорганические соединения, содержащие кислород. Само название происходит от слова Silicium, которым в переводе с латыни называют кремний. Как и углерод, этот компонент имеет четыре свободных электрона, благодаря которым он способен образовывать длинные молекулярные цепочки. Благодаря изменению их длины и перекрестных связей можно создавать силиконы с разными свойствами.
На сегодняшний день таких полимеров существует огромное множество. Они могут быть жидкими, как вода, резиноподобными и твердыми, как стекло. К молекулярной цепочке кремний-кислород-кремний можно присоединять любые элементы, создавать разные химические связи. В зависимости от молекулярного веса и других показателей эти соединения подразделяются на три группы:
• Силиконовые жидкости иначе называют силиконовыми маслами или жидкими силоксанами. Они могут иметь линейное, циклическое или разветвленное строение. Такие соединения используют при изготовлении смазочных паст, теплоносителей, пеногасителей, охлаждающих жидкостей, в качестве жидких рабочих сред для различных приборов и механизмов.
• Силиконовые эластомеры выпускаются в виде силиконовых каучуков, резин горячего отверждения, герметиков. Данные материалы применяются в тех условиях, при которых невозможно использование органической резины и традиционных эластомеров.
• Силиконовые смолы представляют собой частично окисленные соединения, содержащие Si-O- группы. Такие компоненты нашли применение в лакокрасочной промышленности, при изготовлении грунтовок, покрытий для промышленного оборудования. Данные материалы используют для гидрофобизации и электроизоляции поверхности, снижения ее горючести.
Более подробно о создании силикона и путях его синтеза вы узнаете из видео:
Свойства силиконов
Полимерные соединения с Si-O- группой нашли широкое применение в разных отраслях благодаря своим уникальным свойствам. Вот основные из них:
• Способность к изменению показателей адгезии;
• Придание гидрофобных свойств;
• Большой диапазон рабочих температур, при которых силиконовые соединения сохраняют свои физико-механические показатели;
• Возможность применения в условиях повышенной влажности;
• Химическая и биологическая инертность;
• Устойчивость к воздействию тока, УФ-излучения, радиации;
• Механическая прочность, устойчивость к износу.
Как производятся силиконы и какими они бывают?
Силиконы делятся на две группы: однокомпонентные и двухкомпонентные. Двухкомпонентные эластомерные материалы состоят из основы и катализатора, от которого зависят конечные свойства. Выпускаются силиконовые компаунды на оловянной и платиновой основе. Двухкомпонентные силиконы с катализатором на основе олова стоят сравнительно недорого. Материал используют для изготовления полиуретановых, гипсовых, бетонных, пластиковых отливок.
К недостаткам подобных компаундов относят их активное взаимодействие с серо- и оловосодержащими поверхностями, что ограничивает сферу применения материала.
Силиконовая резина, ее свойства и применение
Этот материал внешне напоминает резину из натурального или синтетического сырья, но благодаря молекулярному строению обладает рядом отличительных свойств. Вот основные преимущества такого сырья:
• Термостойкость и электростойкость
Изделия сохраняют первоначальную форму, эластичность, упругость и другие показатели. Это касается не только температурного воздействия, но и электрического.
Силиконовые эластомеры в основном состоят из полимера, наполнителя и вулканизатора; далее прибавляют красители, антиоксиданты и некоторые специальные добавки. Изменяя ингредиенты и их количество, получится менять свойства продукта
О каждом из компонентов вы можете узнать больше в нашей группе вк
Диэлектрические свойства
Твердая силиконовая резина является одним из лучших изоляционных покрытий. По этому показателю материал превосходит традиционные эластомеры. Даже при нахождении в условиях влажной среды электрические свойства силиконовой резины меняются незначительно. Из такого сырья изготавливают огнестойкую изоляцию для электроустановок. Даже в случае перегрузки и сгорания изоляции остается слой SiO2, который обладает диэлектрическими свойствами, защищает оборудование от повреждения.
Устойчивость к воздействию химических средств
Твердая силиконовая резина уникальна тем, что выдерживает прямой контакт с агрессивными химическими соединениями. Она устойчива к воздействию минеральных масел, соединений с содержанием кислот и щелочей, соленой воды, спирта, фенола. Если материал контактирует с алифатическими углеводородами, происходит его набухание, однако после испарения углеводородных соединений резина возвращает свою первоначальную форму.
Безопасность для организма и окружающей среды
Силиконовая резина, которая изготовлена с соблюдением технологии, безопасна для людей и природы. Материал можно использовать для изготовления изделий, которые контактируют с пищей, товаров медицинского назначения.
Возможность применения на открытом воздухе
Изделия из натурального каучука быстро разрушаются под воздействием осадков и солнечного света. Силиконовая резина лишена подобного недостатка. Ей не страшны дождь, снег, морская вода, воздействие озона и солнечных лучей.
Отсутствие адгезии
Силиконовая резина не склонна прилипать к поверхностям из разных материалов. Благодаря этому она служит сырьем для изготовления литьевых форм, покрытий для транспортеров промышленного оборудования, по которым перемещаются липкие детали. Чтобы создать прочное соединение изделий из силиконовой резины с другими материалами, используют специальный клей.
О силиконовых резинах
В процессе вулканизации силиконового каучука, содержащего наполнители (различные виды диоксида кремния), технологические добавки и другие ингредиенты, получаются силиконовые резины с различным комплексом зачастую уникальных свойств. Вулканизующими агентами в подавляющем большинстве случаев являются органические пероксиды.