Aby se silikon stal odolnějším, je vyžadována komplexní optimalizace z více aspektů, jako je formulace materiálu, technologie zpracování, strukturální design a následné zpracování. Následující jsou specifická opatření a analýza principu:
1. optimalizace formulace materiálu
Upravte hustotu zesítění
Snižte množství zesíťovacího činidla: přidané přidané množství vulkanizátoru (jako je peroxid, platinový katalyzátor) přidanému může snížit hustotu zesíťovacího spojování, takže přiměřeně se zvyšuje odolnost, čímž se zlepšuje odolnost. Je však nutné zabránit nedostatečnému zesíťování, které způsobuje, že se materiál stane lepkavým nebo snižováním síly.
Vyberte si vysoce aktivní vulkanizér: například vulkanizační systém platiny, který může tvořit rovnoměrnější síť zesíťování, snížit koncentraci místního stresu a zlepšit odolnost.
Optimalizujte systém výplně
Snižte výztužné plnivy: Ačkoli plniva, jako je černá bílá uhlíková černá, mohou zvýšit mechanické vlastnosti, nadměrné přidání zvýší rigiditu a sníží odolnost. Doporučuje se ovládat množství plniva podle požadavků tvrdosti (jako je množství proudované bílé uhlíkové černé přidané méně nebo rovné 30PHR).
Používejte sférické plnivy: Sférické plniva (jako je nano-silika) mají menší překážku k pohybu molekulárních řetězců než plniva ve tvaru jehly nebo vločky, což pomáhá udržovat odolnost.
Přidání modifikátorů elastomerů: Například míchání silikonové gumy s gumou ethylen-akrylát může zavést flexibilní segmenty pro zlepšení odolnosti.
Vyberte silikonový olej s nízkou viskozitou
Použitím nízké molekulové hmotnosti silikonový olej s nízkou viscozitou jako základního polymeru může snížit tření mezi molekulárními řetězci, což materiálu usnadňuje zotavení po stresu.
2. kontrola zpracování
Optimalizace vulkanizace
Řídit teplotu a čas vulkanizace: Nedostatečná vulkanizace povede k nízké hustotě zesítění a špatné odolnosti; Nadměrná vulkanizace může způsobit rozbití molekulárního řetězce. Optimální podmínky vulkanizace je třeba stanovit experimentálně (jako jsou systémy vulkanizace platiny, jsou obvykle vulkanizovány při 120-150 stupni pro 10-20 minuty).
Použití dvoustupňové vulkanizace: vulkanizace jedné fáze (vysoká teplota rychlá prototypování) následovaná dvoustupňovou vulkanizací (dlouhodobá léčba nízké teploty) může eliminovat vnitřní stres a zlepšit odolnost.
Míchání uniformity
Zajistěte, aby plniva, vulkanizátory a další přísady byly v silikonu rovnoměrně rozptýleny, aby se zabránilo rozdílům v místním výkonu. Interní mixér nebo otevřený mixér lze použít pro vícenásobné míchání a teplota míchání by měla být kontrolována (aby se zabránilo nadměrné teplotě způsobující těkavou látku silikonového oleje nebo předčasné reakce zesíťovacího činidla).
Demontáž a následné zpracování
Použijte vysoce účinné demoldlingové činidlo ke snížení odolnosti proti demololdingu a zabrání hromadění vnitřního stresu materiálů.
Tepelné zpracování vulkanizovaného silikonu (jako je pečení při 150 stupních po dobu 2 hodin) může dále uvolňovat vnitřní stres a zlepšit odolnost.
Iii. Zlepšení strukturálního návrhu
Optimalizujte tvar produktu
Vyvarujte se ostrých rohů nebo tenkostěnných struktur, abyste snížili body koncentrace napětí. Například změna pravého úhlu na zaoblené rohy může snížit lokální deformaci, když je vystavena síle a zlepšit odrazovou uniformitu.
Navrhněte duté struktury nebo voštinové struktury, aby se snížila rigidita snížením využití materiálu při zachování celkové odolnosti vůči odskoku.
Přidejte vrstvu vyrovnávací paměti
Přidání flexibilní vrstvy pufru (jako je pěna, pružina) na povrchu nebo uvnitř silikonových produktů může absorbovat část nárazové energie, snížit deformaci silikonového těla, a tak nepřímo zlepšit odrazovou sílu.
IV. Post zpracování a modifikace povrchu
Povrchový povlak
Použití silikonového oleje nebo fluorového povlaku může snížit koeficient tření povrchu, snížit ztrátu energie při vystavení síle a zlepšit účinnost odrazu.
Fyzická modifikace
Tvorbou husté vrstvy na povrchu silikonu prostřednictvím ozařování zesítění (jako je ozáření elektronového paprsku) může být odolnost povrchu zlepšena při zachování vnitřní flexibility.
5. Adaptace scénáře aplikace
Kontrola teploty
Vyvarujte se používání silikonu v prostředích s nízkým teplotou (například níže -40 stupeň), protože nízká teplota brání pohybu molekulárních řetězců a výrazně sníží odolnost. Pokud jsou vyžadovány aplikace s nízkou teplotou, lze vybrat silikon odolný vůči chladu (jako je fenyl silikonová guma).
Střední izolace
Pokud silikon potřebuje kontaktovat olej, kyselinu, alkalii a jiná média, musí být vybrán chemicky odolný silikon (jako je fluorosilikonový guma), nebo médium musí být izolováno povrchovým povlakem, aby se zabránilo ztrátě odolnosti v důsledku otoku nebo degradace.
6. Experimentální ověření a iterace
Test odolnosti
Použijte odrazový tester (jako je Shawův odskok) nebo padající míčový odskok testeru k kvantitativně testování rychlosti odrazu silikonu (poměr výšky odskoku k padající výšce).
Porovnejte odrazové sazby v různých vzorcích nebo procesech a vyberte nejlepší řešení.
Dlouhodobé hodnocení výkonu
Vyhodnoťte útlum odolnosti silikonu pomocí únavových testů (jako je opakovaná komprese 100, 000 časů), abyste zajistili, že materiál udržuje stabilní výkon při dlouhodobém používání.
Příklad vzorec a proces
Silikonový vzorec s vysokou odolností:
Základní polymer: 100pHR nízká viskozita dimethyl silikonový olej (molekulová hmotnost 50, 000-100, 000)
Výplně: 20phR pórovaný oxid křemičitý (povrch ošetřený silanovým spojovacím činidlem)
Vulcanizer: 0. 5phr Platinum Catalyst (včetně inhibitoru)
Pomocné činidlo: 1phR hydroxy silikonový olej (pro úpravu plynulosti)
Technologie zpracování:
Míchání: Míchání ve vnitřním mixéru 120 stupňů po dobu 10 minut a ztenčení v otevřeném mixéru třikrát.
Vulkanizace: 150 stupňů formovaná vulkanizace po dobu 15 minut a pečení vulkanizace ve druhém stádiu při 180 stupních po dobu 4 hodin.
Po ošetření: Naneste na povrch fluorinový povlak, abyste snížili koeficient tření.
Díky výše uvedeným opatřením lze zvýšit míru odrazu silikonu na 60%-80%(běžný silikon je obvykle 40%-60%), což je vhodné pro scénáře s vysokými požadavky na odolnost proti odskoku, jako je sportovní vybavení, absorpce šoků automobilů a lékařské katety.