Không, bài viết này sẽ không nhàm chán đâu, thật đấy - đặc biệt nếu bạn thích đồ cao su co giãn. Nếu bạn đọc tiếp, bạn sẽ khám phá ra hầu hết mọi thứ bạn muốn biết về keo silicone một thành phần.
1) Chúng là gì
2) Cách làm chúng
3) Sử dụng chúng ở đâu
Giới thiệu
Keo silicone một thành phần là gì?
Có nhiều loại keo trám kín hóa học - phổ biến nhất là Silicone, Polyurethane và Polysulfide. Tên gọi này xuất phát từ thành phần chính của các phân tử liên quan.
Xương sống silicon là:
Si – O – Si – O – Si – O – Si
Silicone biến tính là một công nghệ mới (ít nhất là ở Hoa Kỳ) và thực chất là một loại vật liệu nền hữu cơ được xử lý bằng hóa học silan. Một ví dụ là oxit polypropylen với đầu nối alkoxysilane.
Tất cả các loại hóa chất này có thể là một phần hoặc hai phần, điều này rõ ràng liên quan đến số lượng phần bạn cần để vật liệu đông cứng. Do đó, một phần đơn giản có nghĩa là chỉ cần mở ống, hộp mực hoặc xô và vật liệu của bạn sẽ đông cứng. Thông thường, các hệ thống một phần này phản ứng với độ ẩm trong không khí để trở thành cao su.
Vì vậy, silicon một phần là hệ thống ổn định trong ống cho đến khi tiếp xúc với không khí, nó sẽ đông cứng để tạo thành cao su silicon.
Thuận lợi
Silicone một thành phần có nhiều ưu điểm độc đáo.
- Khi được pha chế đúng cách, chúng rất ổn định và đáng tin cậy với độ bám dính và tính chất vật lý tuyệt vời. Thời hạn sử dụng (thời gian bạn có thể để trong tuýp trước khi sử dụng) ít nhất một năm là bình thường, với một số công thức có thể kéo dài đến nhiều năm. Silicone chắc chắn cũng có hiệu suất lâu dài tốt nhất. Tính chất vật lý của chúng hầu như không thay đổi theo thời gian, không bị ảnh hưởng bởi tia UV, và ngoài ra, chúng còn thể hiện độ ổn định nhiệt độ tuyệt vời, vượt trội hơn các chất trám bít khác ít nhất 50°C.
- Silicone một thành phần đông cứng khá nhanh, thường tạo thành lớp màng trong vòng 5 đến 10 phút, hết dính trong vòng một giờ và đông cứng thành cao su đàn hồi dày khoảng 1/10 inch trong vòng chưa đầy một ngày. Bề mặt có cảm giác cao su dễ chịu.
- Vì chúng có thể trong mờ, đây là một đặc điểm quan trọng (trong mờ là màu được sử dụng nhiều nhất), nên việc nhuộm chúng thành bất kỳ màu nào cũng tương đối dễ dàng.
Hạn chế
Silicone có hai hạn chế chính.
1) Không thể sơn chúng bằng sơn gốc nước - sơn gốc dung môi cũng có thể khó sơn.
2) Sau khi đóng rắn, chất trám có thể giải phóng một số chất hóa dẻo silicon, khi được sử dụng trong mối nối giãn nở của tòa nhà, có thể tạo ra các vết ố khó coi dọc theo mép mối nối.
Tất nhiên, do bản chất là một thành phần nên việc tạo ra một lớp keo dán sâu nhanh chóng là không thể vì hệ thống phải phản ứng với không khí, do đó phải đóng rắn từ trên xuống. Cụ thể hơn, silicone không thể được sử dụng làm lớp đệm kín duy nhất cho cửa sổ kính cách nhiệt vì... Mặc dù chúng rất tốt trong việc ngăn nước lỏng tràn vào, nhưng hơi nước lại dễ dàng đi qua cao su silicone đã đóng rắn, khiến các bộ phận IG bị mờ.
Khu vực thị trường và mục đích sử dụng
Silicone một thành phần được sử dụng ở hầu hết mọi nơi, bao gồm cả những nơi mà hai hạn chế nêu trên gây ra vấn đề, khiến một số chủ tòa nhà lo ngại.
Thị trường xây dựng và DIY chiếm khối lượng lớn tiếp theo là ô tô, công nghiệp, điện tử và hàng không vũ trụ. Giống như tất cả các chất trám kín, chức năng chính của silicone một thành phần là bám dính và lấp đầy khoảng trống giữa hai lớp nền tương tự hoặc khác nhau để ngăn nước hoặc gió lùa qua. Đôi khi, một công thức sẽ hầu như không thay đổi ngoài việc làm cho nó chảy hơn, sau đó trở thành lớp phủ. Cách tốt nhất để phân biệt giữa lớp phủ, chất kết dính và chất trám kín rất đơn giản. Chất trám kín bịt kín giữa hai bề mặt trong khi lớp phủ bao phủ và bảo vệ chỉ một bề mặt trong khi chất kết dính giữ chặt hai bề mặt với nhau. Chất trám kín giống chất kết dính nhất khi được sử dụng trong kính kết cấu hoặc kính cách nhiệt, tuy nhiên, nó vẫn có chức năng bịt kín hai lớp nền ngoài việc giữ chúng lại với nhau.
Hóa học cơ bản
Keo trám silicone ở trạng thái chưa đóng rắn thường trông giống như một loại kem hoặc bột nhão đặc. Khi tiếp xúc với không khí, các nhóm đầu phản ứng của polyme silicone thủy phân (phản ứng với nước) và sau đó liên kết với nhau, giải phóng nước và tạo thành các chuỗi polyme dài tiếp tục phản ứng với nhau cho đến khi cuối cùng bột nhão biến thành cao su ấn tượng. Nhóm phản ứng ở đầu polyme silicone đến từ phần quan trọng nhất của công thức (không bao gồm bản thân polyme) cụ thể là chất liên kết ngang. Chính chất liên kết ngang này tạo cho keo trám các đặc tính đặc trưng của nó một cách trực tiếp như mùi và tốc độ đóng rắn, hoặc gián tiếp như màu sắc, độ bám dính, v.v. do các nguyên liệu thô khác có thể được sử dụng với các hệ thống liên kết ngang cụ thể như chất độn và chất thúc đẩy độ bám dính. Việc lựa chọn chất liên kết ngang phù hợp là chìa khóa để xác định các đặc tính cuối cùng của keo trám.
Các loại bảo dưỡng
Có nhiều hệ thống bảo dưỡng khác nhau.
1) Acetoxy (mùi giấm có tính axit)
2) Oxime
3) Kiềm
4) Benzamid
5) Amin
6) Aminoxy
Oxime, alkoxy và benzamide (được sử dụng rộng rãi hơn ở châu Âu) được gọi là hệ trung tính hoặc không có tính axit. Hệ amin và aminoxy có mùi amoniac và thường được sử dụng nhiều hơn trong các lĩnh vực ô tô và công nghiệp hoặc các ứng dụng xây dựng ngoài trời cụ thể.
Nguyên liệu thô
Các công thức bao gồm nhiều thành phần khác nhau, một số là tùy chọn, tùy thuộc vào mục đích sử dụng cuối cùng.
Nguyên liệu thô thiết yếu duy nhất là polyme phản ứng và chất liên kết ngang. Tuy nhiên, chất độn, chất thúc đẩy độ bám dính, polyme không phản ứng (chất hóa dẻo) và chất xúc tác gần như luôn được thêm vào. Ngoài ra, có thể sử dụng nhiều chất phụ gia khác như bột màu, thuốc diệt nấm, chất chống cháy và chất ổn định nhiệt.
Công thức cơ bản
Cấu trúc oxime điển hình hoặc công thức chất trám trét tự làm sẽ trông giống như sau:
| % | ||
| Polydimethylsiloxane, OH kết thúc 50.000cps | 65,9 | Polyme |
| Polydimethylsiloxane, trimethylterminated, 1000cps | 20 | Chất hóa dẻo |
| Methyltrioximinosilane | 5 | Chất liên kết chéo |
| Aminopropyltriethoxysilane | 1 | Chất thúc đẩy bám dính |
| Diện tích bề mặt 150 m2/g silica khói | 8 | Chất độn |
| Dibutyltin dilaurate | 0,1 | Chất xúc tác |
| Tổng cộng | 100 |
Tính chất vật lý
Các tính chất vật lý điển hình bao gồm:
| Độ giãn dài (%) | 550 |
| Độ bền kéo (MPa) | 1.9 |
| Mô đun ở độ giãn dài 100 (MPa) | 0,4 |
| Độ cứng Shore A | 22 |
| Da theo thời gian (phút) | 10 |
| Thời gian không dính (phút) | 60 |
| Thời gian cào (phút) | 120 |
| Qua quá trình chữa bệnh (mm trong 24 giờ) | 2 |
Các công thức sử dụng các chất liên kết chéo khác sẽ trông tương tự nhau, có lẽ khác nhau về mức độ liên kết chéo, loại chất thúc đẩy bám dính và chất xúc tác đóng rắn. Tính chất vật lý của chúng sẽ thay đổi đôi chút trừ khi có sự tham gia của chất kéo dài mạch. Một số hệ thống không thể được tạo ra dễ dàng nếu không sử dụng một lượng lớn chất độn phấn. Những công thức như vậy rõ ràng không thể được sản xuất ở dạng trong suốt hoặc mờ.
Phát triển chất trám kín
Có 3 giai đoạn để phát triển một loại chất trám mới.
1) Thiết kế, sản xuất và thử nghiệm trong phòng thí nghiệm - khối lượng rất nhỏ
Tại đây, các nhà hóa học phòng thí nghiệm có những ý tưởng mới và thường bắt đầu với một mẻ keo thủ công khoảng 100 gram chỉ để xem nó đông cứng như thế nào và loại cao su nào được tạo ra. Giờ đây, FlackTek Inc. đã có một loại máy mới, "Hauschild Speed Mix". Chiếc máy chuyên dụng này lý tưởng để trộn các mẻ keo nhỏ 100 gram chỉ trong vài giây, đồng thời đẩy hết không khí ra ngoài. Điều này rất quan trọng vì giờ đây nó cho phép nhà phát triển thực sự kiểm tra các tính chất vật lý của những mẻ keo nhỏ này. Silica dạng khói hoặc các chất độn khác như phấn kết tủa có thể được trộn vào silicone trong khoảng 8 giây. Việc loại bỏ không khí mất khoảng 20-25 giây. Máy hoạt động theo cơ chế ly tâm bất đối xứng kép, về cơ bản sử dụng chính các hạt keo làm cánh trộn riêng. Khối lượng hỗn hợp tối đa là 100 gram và có nhiều loại cốc khác nhau, bao gồm cả cốc dùng một lần, nghĩa là hoàn toàn không cần vệ sinh.
Yếu tố then chốt trong quy trình pha chế không chỉ nằm ở loại nguyên liệu mà còn ở thứ tự thêm vào và thời gian trộn. Việc loại bỏ hoặc loại bỏ không khí là rất quan trọng để sản phẩm có thể bảo quản được lâu, vì bọt khí chứa độ ẩm, sau đó sẽ khiến keo dán đông cứng từ bên trong.
Sau khi nhà hóa học thu được loại keo trám cần thiết cho ứng dụng cụ thể của mình, họ sẽ dùng máy trộn hành tinh 1 lít để tạo ra khoảng 3-4 ống nhỏ 110 ml (3 oz). Lượng vật liệu này đủ để thử nghiệm thời hạn sử dụng ban đầu và thử nghiệm độ bám dính, cùng với bất kỳ yêu cầu đặc biệt nào khác.
Sau đó, anh ấy có thể sử dụng máy 1 hoặc 2 gallon để sản xuất 8-12 tuýp 10 oz để thử nghiệm chuyên sâu hơn và lấy mẫu khách hàng. Chất bịt kín được đùn từ lọ qua một xi lanh kim loại vào hộp mực, vừa khít với xi lanh đóng gói. Sau các thử nghiệm này, anh ấy đã sẵn sàng để mở rộng quy mô.
2) Mở rộng quy mô và tinh chỉnh - khối lượng trung bình
Trong quá trình mở rộng quy mô, công thức phòng thí nghiệm hiện được sản xuất trên một máy móc lớn hơn, thường có trọng lượng khoảng 100-200kg hoặc khoảng một thùng phuy. Bước này có hai mục đích chính:
a) để xem liệu có bất kỳ thay đổi đáng kể nào giữa kích thước 4 lb và kích thước lớn hơn này có thể là kết quả của tốc độ trộn và phân tán, tốc độ phản ứng và lượng chất trong hỗn hợp khác nhau hay không, và
b) sản xuất đủ tài liệu để lấy mẫu khách hàng tiềm năng và nhận được phản hồi thực tế trong quá trình làm việc.
Máy 50 gallon này cũng rất hữu ích cho các sản phẩm công nghiệp khi cần sản lượng ít hoặc màu sắc đặc biệt và chỉ cần sản xuất khoảng một thùng cho mỗi loại tại một thời điểm.
Có một số loại máy trộn. Hai loại phổ biến nhất là máy trộn hành tinh (như hình trên) và máy phân tán tốc độ cao. Máy trộn hành tinh phù hợp với hỗn hợp có độ nhớt cao hơn, trong khi máy phân tán hoạt động tốt hơn, đặc biệt là trong các hệ thống chảy có độ nhớt thấp hơn. Trong các loại keo trám xây dựng thông thường, có thể sử dụng cả hai loại máy, miễn là chú ý đến thời gian trộn và khả năng sinh nhiệt của máy phân tán tốc độ cao.
3) Sản xuất số lượng lớn
Sản xuất cuối cùng, có thể theo mẻ hoặc liên tục, hy vọng chỉ đơn giản là tái tạo công thức cuối cùng từ bước mở rộng quy mô. Thông thường, một lượng vật liệu tương đối nhỏ (2 hoặc 3 mẻ hoặc 1-2 giờ liên tục) được sản xuất trước trong thiết bị sản xuất và được kiểm tra trước khi tiếp tục sản xuất bình thường.
Kiểm tra - Kiểm tra cái gì và như thế nào.
Cái gì
Tính chất vật lý - Độ giãn dài, Độ bền kéo và Mô đun
Độ bám dính vào chất nền thích hợp
Thời hạn sử dụng - cả ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ tăng tốc
Tỷ lệ đóng rắn - Da theo thời gian, Thời gian không dính, Thời gian trầy xước và Đóng rắn hoàn toàn, Màu sắc Nhiệt độ ổn định hoặc độ ổn định trong các chất lỏng khác nhau như dầu
Ngoài ra, các đặc tính quan trọng khác cũng được kiểm tra hoặc quan sát: độ đồng nhất, ít mùi, khả năng ăn mòn và hình thức chung.
Làm sao
Một tấm keo trám được rút ra và để đông cứng trong một tuần. Sau đó, một quả tạ đặc biệt được cắt ra và đặt vào Máy kiểm tra độ bền kéo để đo các đặc tính vật lý như độ giãn dài, mô đun đàn hồi và cường độ kéo. Máy cũng được sử dụng để đo lực bám dính/lực kết dính trên các mẫu được chuẩn bị đặc biệt. Các thử nghiệm bám dính đơn giản với hai lựa chọn "có-không" được thực hiện bằng cách kéo các hạt vật liệu đã đông cứng lên bề mặt cần kiểm tra.
Máy đo độ cứng Shore-A đo độ cứng của cao su. Thiết bị này trông giống như một quả cân và một thước đo với một đầu nhọn ấn vào mẫu đã đông cứng. Đầu nhọn càng đâm sâu vào cao su thì cao su càng mềm và giá trị càng thấp. Một loại keo trám xây dựng thông thường sẽ có độ cứng trong khoảng 15-35.
Thời gian bóc da, thời gian tháo keo và các phép đo da đặc biệt khác được thực hiện bằng ngón tay hoặc bằng tấm nhựa có gắn tạ. Thời gian trước khi có thể bóc lớp nhựa ra sạch sẽ được đo.
Về thời hạn sử dụng, các ống keo trám được ủ ở nhiệt độ phòng (thường mất 1 năm để đạt thời hạn sử dụng 1 năm) hoặc ở nhiệt độ cao hơn, thường là 50°C trong 1, 3, 5, 7 tuần, v.v. Sau quá trình ủ (ống được làm nguội trong điều kiện tăng tốc), vật liệu được đùn ra khỏi ống và được kéo thành tấm để lưu hóa. Các tính chất vật lý của cao su hình thành trong các tấm này được kiểm tra như trước. Sau đó, các tính chất này được so sánh với các tính chất của vật liệu mới được pha chế để xác định thời hạn sử dụng phù hợp.
Có thể tìm thấy lời giải thích chi tiết cụ thể về hầu hết các thử nghiệm cần thiết trong sổ tay ASTM.
Một số mẹo cuối cùng
Silicone một thành phần là loại keo trám kín chất lượng cao nhất hiện nay. Tuy nhiên, chúng có những hạn chế nhất định và có thể được phát triển riêng nếu có yêu cầu cụ thể.
Điều quan trọng là phải đảm bảo tất cả nguyên liệu thô đều khô nhất có thể, công thức ổn định và không khí được loại bỏ trong quá trình sản xuất.
Quá trình phát triển và thử nghiệm về cơ bản là giống nhau đối với bất kỳ loại chất trám nào, bất kể loại nào - chỉ cần đảm bảo rằng bạn đã kiểm tra mọi đặc tính có thể có trước khi bắt đầu sản xuất hàng loạt và hiểu rõ nhu cầu của ứng dụng.
Tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng, có thể lựa chọn hóa chất đóng rắn phù hợp. Ví dụ, nếu chọn silicone và mùi, ăn mòn và độ bám dính không quan trọng nhưng cần chi phí thấp, thì axetoxy là lựa chọn phù hợp. Tuy nhiên, nếu liên quan đến các bộ phận kim loại dễ bị ăn mòn hoặc cần độ bám dính đặc biệt với nhựa để tạo màu bóng độc đáo, bạn cần oxime.
[1] Dale Flackett. Hợp chất Silicon: Silan và Silicone [M]. Gelest Inc: 433-439
* Ảnh từ keo silicone OLIVIA
Thời gian đăng: 31-03-2024
