Sie können unmöglich den richtigen Silikonkautschuk für sich auswählen, wenn Sie nicht wissen, woher Silikonkautschuk kommt. Viele Menschen versuchen täglich, dies herauszufinden, daher soll dieser Artikel Ihnen eine Lösung bieten.
Bedeutung von Silikonkautschuk
Silikonkautschuk ist ein vielseitiges Material mit einer einzigartigen Basis aus silikonbasierten Verbindungen, die ihn dehnbar und biegbar machen, ohne zu brechen oder spröde zu werden. So langlebig und elastisch er auch ist, er behält seine gute Stabilität in verschiedenen Temperaturbereichen von −55 bis 300 °C (−70 bis 570 °F). Silikonkautschuk vereint Flexibilität, Chemikalien-, UV-Strahlungs- und Hitzebeständigkeit. Das bedeutet, dass Sie Silikonkautschuk in verschiedenen Anwendungen und verschiedenen rauen Umgebungen verwenden können.
Herkunft von Silikonkautschuk
Der erste Silikonkautschuk wurde im 19. Jahrhundert (genauer gesagt im Jahr 1824) von einem schwedischen Chemiker namens Jöns Jackob Berzelius entwickelt. Er entdeckte Silikonkautschuk, als er Kalium verwendete, um nur Silizium zu isolieren.
Nach der Isolierung erhitzte Jöns Jackob Berzelius das Silizium zusätzlich mit Chlor, wodurch es einer gründlichen Verbrennung unterzogen wurde. Nachdem alle diese Prozesse abgeschlossen sind, entsteht Siliziumtetrachlorid als Ergebnis des obigen Prozesses.
Sie fragen sich vielleicht, wofür dieses Material verwendet wird. Nun, Siliziumtetrachlorid ist eines der Materialien, aus denen heutzutage Silikon hergestellt werden kann.
Seitdem haben verschiedene Chemiker intensive Forschungen und Verfeinerungen durchgeführt, um die Chemie des Siliziums zu erforschen und verschiedene Arten von Silikonkautschuk für den industriellen und alltäglichen Gebrauch herzustellen.
Für Silikonkautschuk verwendete Rohstoffe
Silizium
Silizium ist die am zweithäufigsten vorkommende natürliche Verbindung in Sand und Gestein. Es ist ein chemisches Element mit dem Symbol Si und gehört zur Ordnungszahl 14. Aufgrund seines glänzenden, graumetallischen Glanzes, seines vierwertigen Halbmetalls und seiner Halbleitereigenschaft darf man die Nützlichkeit von Silizium in der Mineralwelt nicht unterschätzen.
Silizium ist auch das Hauptmaterial zur Herstellung von Silikon. Obwohl es normalerweise nicht in reiner Form vorliegt. Sie müssen jedoch zuerst Silizium aus Kieselsäure extrahieren. Nachdem Sie es extrahiert haben, müssen Sie es als Nächstes isolieren.
Der Zweck der Isolierung besteht darin, die Materialien von Verunreinigungen zu befreien, um sicherzustellen, dass sie den Herstellungsstandards für Silikonkautschuk entsprechen. Sie müssen jedoch sicherstellen, dass die Kieselsäure genügend Silizium enthält, um die Herstellung Ihres Silikonkautschuks nicht zu erschweren.
Sauerstoff
Sauerstoff ist der Held hinter den einzigartigen Eigenschaften von Silikon. Es verfügt über eine Molekülstruktur, die Silikon- und Sauerstoffatome umfasst. Der Zweck davon besteht darin, ein Siloxan-Rückgrat zu bilden, das normalerweise mit einem Symbol (Si-O-Si) dargestellt wird. Natürlich würden Sie aufgrund ihrer Stärke Si-O-Bindungen gegenüber kohlenstoffbasierten Bindungen bevorzugen.
Die Stärke trägt zur hervorragenden Flexibilität, Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit von Silikon gegenüber verschiedenen Umwelteinflüssen und extremen Temperaturen bei. Darüber hinaus ist Sauerstoff ein chemisches Element, das normalerweise durch das Symbol O mit der Ordnungszahl 8 dargestellt wird. Sie haben eine Molekülstruktur mit abwechselnden Silizium- und Sauerstoffatomen und sind außerdem beständig gegen UV-Strahlung, Ozon und oxidative Alterung.
Wie Silikonkautschuk hergestellt wird
Siliziumextraktion aus Kieselsäure durch hohe Hitze
Wie bereits erwähnt, ist Silizium das Material zur Herstellung von Silikonkautschuk. Als Erstes müssen Sie es aus Sand und Steinen gewinnen. Anschließend können Sie das Silizium von Verunreinigungen trennen, indem Sie die Kieselsäure auf hohe Temperaturen erhitzen. Dieser Vorgang ist notwendig, wenn Sie Kieselsäure von höchster Qualität wünschen.
Um Silizium zu extrahieren, benötigen Sie eine Umgebung, die genügend Kohlenstoff oder Magnesium enthält. Darüber hinaus muss die Extraktion in einer Umgebung mit hohen oder niedrigen Temperaturen erfolgen. Bei diesem Prozess wird Silizium automatisch von Kieselsäure getrennt, und es bildet sich eine geschmolzene Masse. Als Nächstes wird durch Weiterverarbeitung reines Silizium gewonnen. Nach all diesen Prozessen erhalten Sie Siliziummoleküle, die Sie zur Herstellung von Silikonkautschuk in verschiedenen Branchen verwenden können.
Silikon und Methylchlorid mischen
In diesem Schritt müssen Sie Methylchlorid hinzufügen, um das Silizium zu reinigen und eine chemische Reaktion zu starten. Der Zweck der Zugabe von Methylchlorid besteht darin, als Schmelzmittel zu wirken und die Aufnahme von Methylgruppen (CH3) in die Siliziumatome zu beschleunigen.
Stilvolle Methylchlorsilane werden durch eine Siliziumreaktion gewonnen. Diese Reaktion darf bei der Herstellung von Silikonpolymeren nicht unterschätzt werden. Als nächstes wird die Flexibilität durch die chemische Struktur des Silikonkautschuks erreicht, wenn sich diese durch die Anheftung der Methylgruppen an die Siliziumatome verändert. Nach diesem Schritt wird eine Basis gebildet, auf der das Elastomer seine Form annehmen kann. Dies wird im Handel als Silikonkautschuk bezeichnet.
Formulieren von Siloxanpolymeren
Um Silikonkautschuk herzustellen, müssen Sie als nächstes Siloxanpolymere bilden. Dies erreichen Sie durch eine Kondensationsreaktion namens Hydrolyse. Bei diesem Prozess Die entstehenden Methylchlorsilane reagieren mit Wasser.
Während des Hydrolyseprozesses ersetzen Wasserstoffgruppen (OH) die Chloratome und ermöglichen so die Bildung von Siloxanbindungen (-Si-O-Si-). Siliziumatome werden miteinander verbunden, wodurch lange Siloxanpolymerketten entstehen. Mit diesen Polymeren wird Silikonkautschuk flexibel, haltbar und weist eine thermische Stabilität auf, die zu den hervorragenden Eigenschaften von Silikon gehört.
Fügen Sie Additive und Härtemittel hinzu
Nachdem Sie die Siloxanpolymere hergestellt haben, müssen Sie beim Herstellen von Silikonkautschuk Füllstoffe und Härtungsmittel hinzufügen, um die tatsächlichen Eigenschaften zu erhalten.
Beispiele für Füllstoffe, die Sie verwenden können, sind Kieselsäure oder Ruß. Sie eignen sich sehr gut, wenn Sie Eigenschaften wie Abriebfestigkeit, mechanische Eigenschaften oder Wärmeleitfähigkeit verbessern möchten. Sie steuern und verarbeiten die Viskositätseigenschaften der Silikonkautschukformulierung.
Vorteile von Silikonkautschuk
- Silikonkautschuk verfügt über eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und ist daher für den Einsatz in extremen Umgebungen geeignet.
- Es ist hygienisch, sodass Sie es in der Lebensmittel- und Medizinindustrie verwenden können.
- Silikonkautschuk weist eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber verschiedenen Chemikalien auf und ist daher für zahlreiche Branchen geeignet.
- Es verfügt über eine gute elektrische Isolierung und ist daher in verschiedenen elektronischen Geräten nützlich.
- Aufgrund seiner wasserabweisenden Eigenschaften können Sie Silikonkautschuk bei Regen verwenden.
Formen von Silikonkautschuk
Flüssigsilikonkautschuk (LSR)
LSR ist ein sehr vielseitiger Silikonkautschuk, der einen niedrigen Druckverformungsrest mit schneller Aushärtungszeit bei hohen Temperaturen bietet. Sie können flüssigen Silikonkautschuk in eine Formhöhle spritzen, um ihn aufgrund seines zweiteiligen, platingehärteten Elastomers separat herzustellen. Er hält Temperaturen von -65 °C bis 260 °C stand, hat eine ausgezeichnete Fließfähigkeit und wird zur Herstellung von Konsumgütern und medizinischen Geräten verwendet.
Hochtemperatur-vulkanisierter Silikonkautschuk (HTV)
Hochtemperatur-Silikonkautschuk härtet normalerweise bei hohen Temperaturen aus. Die zum Aushärten erforderliche Temperatur liegt zwischen 150 °C und 300 °C. Aufgrund der hohen Aushärtungszeit von HTV-Silikon weist es hervorragende Eigenschaften wie hohe Zugfestigkeit, Flammhemmung und ausgezeichnete Hitzebeständigkeit auf.
Bei Raumtemperatur vulkanisierender Kautschuk (RTV)
Silikonkautschuk, der bei Raumtemperatur aushärtet, ist die Art von Silikon, die keine besondere Hitze zum Aushärten benötigt. Das bedeutet, dass es sogar bei normaler Raumtemperatur aushärten kann. Beispiele für seine Verwendung sind Formenbau, Abdichtung, Verguss von Elektronik usw.
Fazit
Silikonkautschuk gibt es schon seit Jahrzehnten und er wird aus Silizium hergestellt. Wenn Sie sich mit der Geschichte, dem Material und dem schrittweisen Herstellungsprozess von Silikon vertraut machen, wie es in diesem Handbuch beschrieben wird, erhalten Sie ein besseres Verständnis dafür, woher Silikonkautschuk stammt.
Weitere Ressourcen:
Warum schmilzt oder brennt Silikon nicht: Ein Blick auf den Temperaturbereich von Silikon – Quelle: TOGOHK
Was ist der Temperaturbereich von Silikon: Umfassender Leitfaden zum Temperaturbereich von Silikon – Quelle: TOGOHK
Schmelztemperatur von Silikon: Alles, was Sie wissen müssen – Quelle: TOGOHK
Silikonherstellungsprozess: Schritt-für-Schritt-Anleitung – Quelle: TOGOHK
Vollständiger Leitfaden zur Silikonallergie – Quelle: TOGOHK