Không, bài viết này sẽ không nhàm chán đâu, tôi thật đấy - đặc biệt nếu bạn thích những thứ bằng cao su co giãn. Nếu bạn đọc tiếp, bạn sẽ tìm hiểu gần như mọi thứ bạn muốn biết về keo silicone một thành phần.
1) Chúng là gì?
2) Cách làm chúng
3) Nơi sử dụng chúng
Giới thiệu
Keo silicone một thành phần là gì?
Có nhiều loại chất trám kín đóng rắn bằng hóa chất - Silicone, Polyurethane và Polysulfide là những loại được biết đến nhiều nhất. Tên gọi này xuất phát từ cấu trúc phân tử chính của chúng.
Cấu trúc xương sống bằng silicon bao gồm:
Si – O – Si – O – Si – O – Si
Silicone biến tính là một công nghệ mới (ít nhất là ở Mỹ) và thực chất có nghĩa là một khung hữu cơ được đóng rắn bằng hóa học silan. Một ví dụ là polypropylen oxit kết thúc bằng alkoxysilan.
Tất cả các loại hóa chất này đều có thể là loại một phần hoặc hai phần, điều này rõ ràng liên quan đến số lượng phần cần thiết để vật liệu đông cứng. Do đó, loại một phần đơn giản có nghĩa là chỉ cần mở tuýp, hộp hoặc thùng và vật liệu sẽ đông cứng. Thông thường, các hệ thống một phần này phản ứng với hơi ẩm trong không khí để trở thành cao su.
Như vậy, silicone một thành phần là một hệ thống ổn định trong tuýp cho đến khi tiếp xúc với không khí, nó sẽ đông cứng lại để tạo thành cao su silicone.
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 các đặc tính 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 nhiều năm. Silicones cũng chắc chắn có hiệu suất lâu dài tốt nhất. Các đặc tính vật lý của chúng hầu như không thay đổi theo thời gian mà không bị ảnh hưởng bởi tia cực tím và, ngoài ra, chúng thể hiện độ ổn định nhiệt tuyệt vời, vượt trội hơn các chất bịt kín khác ít nhất 50℃.
- Silicone một thành phần đông cứng tương đối nhanh, thường tạo thành một lớp màng trong vòng 5 đến 10 phút, trở nên không dính trong vòng một giờ và đông cứng thành cao su đàn hồi với độ dày khoảng 1/10 inch trong chưa đầy một ngày. Bề mặt có cảm giác cao su dễ chịu.
- Vì chúng có thể được làm trong suốt, đây là một đặc điểm quan trọng (màu trong suốt là màu được sử dụng nhiều nhất), nên việc nhuộm chúng thành bất kỳ màu nào cũng tương đối dễ dàng.
Hạn chế
Silicones có hai hạn chế chính.
1) Chúng không thể được sơn bằng sơn gốc nước - việc này cũng khá khó khăn với sơn gốc dung môi.
2) Sau khi đông cứng, chất trám kín có thể giải phóng một phần chất làm dẻo silicon, khi được sử dụng trong khe co giãn của công trình xây dựng, có thể tạo ra các vết bẩn khó coi dọc theo mép khe.
Tất nhiên, do bản chất là vật liệu một thành phần nên không thể có được lớp cắt sâu nhanh chóng thông qua quá trình đóng rắn vì hệ thống phải phản ứng với không khí, do đó quá trình đóng rắn diễn ra từ trên xuống dưới. Cụ thể hơn, silicone không thể được sử dụng làm chất bịt kín duy nhất trong cửa sổ kính cách nhiệt vì mặc dù chúng rất tốt trong việc ngăn nước lỏng xâm nhập, nhưng hơi nước lại dễ dàng thấm qua lớp cao su silicone đã đóng rắn, khiến các tấm kính cách nhiệt bị mờ.
Khu vực thị trường và mục đích sử dụng
Keo silicone một thành phần được sử dụng ở hầu hết mọi nơi, kể cả, điều này khiến một số chủ sở hữu tòa nhà không hài lòng, vì hai hạn chế đã đề cập ở trên gây ra vấn đề.
Thị trường xây dựng và tự làm chiếm phần lớn khối lượng, tiếp theo là ô tô, công nghiệp, điện tử và hàng không vũ trụ. Cũng như tất cả các chất trám kín khác, chức năng chính của silicone một thành phần là kết dính và lấp đầy khoảng trống giữa hai bề mặt giống hoặc khác nhau để ngăn nước hoặc gió lùa vào. Đôi khi công thức hầu như không thay đổi, ngoại trừ việc làm cho nó dễ chảy hơn, khi đó nó trở thành một 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 chỉ che phủ và bảo vệ một bề mặt, còn chất kết dính giữ hai bề mặt lại với nhau một cách chắc chắn. 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 bề mặt ngoài việc giữ chúng lại với nhau.
Hóa học cơ bản
Keo silicone ở trạng thái chưa đóng rắn thường có dạng sệt hoặc kem. Khi tiếp xúc với không khí, các nhóm đầu phản ứng của polyme silicone bị 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 hỗn hợp sệt biến thành một loại cao su đặc. Nhóm phản ứng ở đầu polyme silicone đến từ thành phần quan trọng nhất của công thức (ngoại trừ bản thân polyme), đó là chất liên kết ngang. Chính chất liên kết ngang tạo nên các đặc tính của keo, 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 chất liên kết ngang cụ thể như chất độn và chất tăng cường 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.
Các loại đóng rắn
Có một số hệ thống bảo dưỡng khác nhau.
1) Acetoxy (mùi giấm chua)
2) Oxime
3) Alkoxy
4) Benzamide
5) Amin
6) Aminoxy
Oxime, alkox và benzamit (được sử dụng rộng rãi hơn ở châu Âu) là các hệ thống trung tính hoặc không axit. Các amin và hệ thống aminoxy có mùi amoniac và thường được sử dụng nhiều hơn trong lĩnh vực ô tô và công nghiệp hoặc các ứng dụng xây dựng ngoài trời cụ thể.
Nguyên liệu thô
Công thức pha chế bao gồm nhiều thành phần khác nhau, một số thành phần 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 tăng cường độ bám dính, polyme không phản ứng (chất làm dẻo) và chất xúc tác hầu như luôn được thêm vào. Ngoài ra, nhiều chất phụ gia khác cũng có thể được sử dụng như bột màu, thuốc diệt nấm, chất chống cháy và chất ổn định nhiệt.
Công thức cơ bản
Công thức pha chế chất trám kín oxime điển hình hoặc chất trám kín tự chế sẽ trông như sau:
| % | ||
| Polydimethylsiloxane, đầu cuối OH, 50.000 cps | 65,9 | Polyme |
| Polydimethylsiloxane, trimethylterminated, 1000cps | 20 | Chất hóa dẻo |
| Methyltrioximinosilane | 5 | Chất liên kết chéo |
| Aminopropyltriethoxysilane | 1 | Chất xúc tiến bám dính |
| Silica nung có diện tích bề mặt 150 m²/g | 8 | Chất độn |
| Dibutyltin dilaurate | 0,1 | Chất xúc tác |
| Tổng cộng | 100 |
Tính chất vật lý
Các đặc tính vật lý điển hình bao gồm:
| Độ giãn dài (%) | 550 |
| Độ bền kéo (MPa) | 1.9 |
| Mô đun đàn hồi ở độ giãn dài 100 (MPa) | 0,4 |
| Độ cứng Shore A | 22 |
| Làn da thay đổi theo thời gian (phút) | 10 |
| Thời gian không cần đinh (phút) | 60 |
| Thời gian cào (phút) | 120 |
| Thông qua quá trình đóng rắn (mm trong 24 giờ) | 2 |
Các công thức sử dụng các chất liên kết ngang khác sẽ trông tương tự, có thể khác nhau về nồng độ chất liên kết ngang, loại chất tăng cường độ bám dính và chất xúc tác đóng rắn. Tính chất vật lý của chúng sẽ thay đổi đôi chút trừ khi có sử dụng chất kéo dài chuỗi. Một số hệ thống không thể dễ dàng chế tạo trừ khi sử dụng một lượng lớn chất độn phấn. Rõ ràng, những loại công thức này không thể được sản xuất ở dạng trong suốt hoặc bán trong suốt.
Phát triển chất trám kín
Quá trình phát triển một loại chất trám kín mới trải qua 3 giai đoạn.
1) Khái niệm, sản xuất và thử nghiệm trong phòng thí nghiệm - với số lượng rất nhỏ.
Tại đây, nhà hóa học trong phòng thí nghiệm thường có những ý tưởng mới và bắt đầu bằng cách trộn thủ công khoảng 100 gram chất trám kín để xem quá trình đông cứng và loại cao su được tạo ra. Hiện nay đã có máy mới "Hauschild Speed Mix" của FlackTek Inc. Máy chuyên dụng này lý tưởng để trộn các mẻ nhỏ 100g trong vài giây đồng thời loại bỏ không khí. Điều này rất quan trọng vì nó cho phép nhà phát triển kiểm tra thực tế các đặc tính vật lý của các mẻ nhỏ này. Silica hun khói hoặc các chất độn khác như phấn kết tủa có thể được trộn vào silicone trong khoảng 8 giây. Quá trình loại bỏ không khí mất khoảng 20-25 giây. Máy hoạt động bằng cơ chế ly tâm bất đối xứng kép, về cơ bản sử dụng chính các hạt làm cánh tay trộn. Kích thước hỗn hợp tối đa là 100 gram và có nhiều loại cốc khác nhau, bao gồm cả loại dùng một lần, nghĩa là hoàn toàn không cần vệ sinh.
Yếu tố then chốt trong quá trình pha chế không chỉ là loại nguyên liệu mà còn là thứ tự thêm vào và thời gian trộn. Tất nhiên, việc loại bỏ không khí rất quan trọng để đảm bảo sản phẩm có thời hạn sử dụng, vì bọt khí chứa hơi ẩm, khiến chất trám kín bị khô từ bên trong.
Khi nhà hóa học đã có được loại chất bịt kín cần thiết cho ứng dụng cụ thể của mình, anh ta sẽ trộn đều vào máy trộn hành tinh 1 quart để tạo ra khoảng 3-4 ống nhỏ 110 ml (3oz). Lượng vật liệu này đủ cho các thử nghiệm ban đầu về thời hạn sử dụng và độ bám dính, cùng với bất kỳ yêu cầu đặc biệt nào khác.
Sau đó, anh ấy có thể chuyển sang máy sản xuất 1 hoặc 2 gallon để tạo ra 8-12 ống 10 oz để thử nghiệm chuyên sâu hơn và lấy mẫu cho khách hàng. Chất bịt kín được ép từ bình chứa qua một xi lanh kim loại vào hộp chứa, hộp này sẽ khớp với xi lanh đóng gói. Sau các thử nghiệm này, anh ấy đã sẵn sàng để mở rộng quy mô sản xuất.
2) Mở rộng quy mô và tinh chỉnh - khối lượng trung bình
Trong giai đoạn mở rộng quy mô, công thức bào chế trong phòng thí nghiệm giờ đây được sản xuất trên máy móc lớn hơn, thường có công suất từ 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 do tốc độ trộn và phân tán, tốc độ phản ứng và lượng cắt khác nhau trong hỗn hợp hay không, và
b) Sản xuất đủ tài liệu để lấy mẫu từ khách hàng tiềm năng và thu thập phản hồi thực tế từ công việc.
Máy đóng gói 50 gallon này cũng rất hữu ích cho các sản phẩm công nghiệp khi cần sản xuất số lượng nhỏ hoặc màu sắc đặc biệt và chỉ cần sản xuất khoảng một thùng mỗi loại mỗi lần.
Có nhiều loại máy trộn. Hai loại được sử dụng phổ biến nhất là máy trộn hành tinh (như hình trên) và máy phân tán tốc độ cao. Máy trộn hành tinh thích hợp cho các hỗn hợp có độ nhớt cao hơn, trong khi máy phân tán hoạt động tốt hơn, đặc biệt là trong các hệ thống dạng lỏng có độ nhớt thấp. 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) Số lượng sản xuất quy mô lớn
Quá trình sản xuất cuối cùng, có thể theo mẻ hoặc liên tục, hy vọng chỉ đơn giản là tái tạo lại công thức cuối cùng từ bước mở rộng quy mô. Thông thường, một lượng tương đối nhỏ (2 hoặc 3 mẻ hoặc 1-2 giờ liên tục) nguyên liệu được sản xuất trước trong thiết bị sản xuất và được kiểm tra trước khi quá trình sản xuất bình thường bắt đầu.
Kiểm thử - Kiểm thử là gì và kiểm thử như thế nào.
Cái gì
Tính chất vật lý - Độ giãn dài, độ bền kéo và mô đun đàn hồi
Độ bám dính với chất nền thích hợp
Thời hạn sử dụng - cả khi tăng tốc và ở nhiệt độ phòng
Tốc độ đóng rắn - Thời gian khô bề mặt da, thời gian khô thoáng, thời gian cào xước và thời gian đóng rắn hoàn toàn, độ ổn định màu sắc theo nhiệt độ 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 đặc, mùi nhẹ, tính ăn mòn và hình thức tổng thể.
Làm sao
Một lớp keo dán được kéo giãn và để khô trong một tuần. Sau đó, một hình dạng đặc biệt được cắt ra và đặt vào máy thử độ bền kéo để đo các đặc tính vật lý như độ giãn dài, mô đun đàn hồi và độ bền kéo. Chúng cũng được sử dụng để đo lực bám dính/lực liên kết trên các mẫu được chuẩn bị đặc biệt. Các thử nghiệm độ bám dính đơn giản (có/không) được thực hiện bằng cách kéo các hạt vật liệu đã khô trên bề mặt cần kiểm tra.
Máy đo độ cứng Shore-A dùng để đo độ cứng của cao su. Thiết bị này trông giống như một quả cân và một thước đo có đầu nhọn ấn vào mẫu cao su đã được lưu hóa. Đầu nhọn càng xuyên sâu vào cao su, cao su càng mềm và giá trị càng thấp. Chất trám kín thông thường trong xây dựng sẽ có độ cứng trong khoảng 15-35.
Thời gian da khô, thời gian không dính và các phép đo đặc biệt khác về da được thực hiện bằng ngón tay hoặc bằng tấm nhựa có trọng lượng. Thời gian trước khi có thể bóc tấm nhựa ra một cách dễ dàng được đo.
Để kiểm tra thời hạn sử dụng, các tuýp keo bịt kín được ủ ở nhiệt độ phòng (thường mất 1 năm để chứng minh thời hạn sử dụng là 1 năm) hoặc ở nhiệt độ cao hơn, điển hình là 50℃ trong 1, 3, 5, 7 tuần, v.v. Sau quá trình ủ (trong trường hợp ủ nhanh, tuýp được để nguội), vật liệu được ép ra khỏi tuýp và kéo thành tấm, sau đó được để đông cứng. Các đặc tính vật lý của cao su được tạo thành từ các tấm này được kiểm tra như trước. Sau đó, các đặc tính này được so sánh với các vật liệu mới pha chế để xác định thời hạn sử dụng thích hợp.
Bạn có thể tìm thấy giải thích chi tiết cụ thể về hầu hết các thử nghiệm cần thiết trong sổ tay ASTM.
Một vài lời khuyên cuối cùng
Keo silicone một thành phần là loại keo bịt kín chất lượng cao nhất hiện có. Tuy nhiên, chúng cũng có những hạn chế và nếu có yêu cầu cụ thể, chúng có thể được phát triển riêng.
Điều quan trọng là phải đảm bảo tất cả các nguyên liệu thô đều khô ráo nhất có thể, công thức ổn định và không khí được loại bỏ trong quá trình sản xuất.
Về cơ bản, quá trình phát triển và thử nghiệm là giống nhau đối với bất kỳ loại keo bịt kín một thành phần nào - chỉ cần đảm bảo bạn đã kiểm tra mọi đặc tính có thể trước khi bắt đầu sản xuất với số lượng lớn và bạn hiểu rõ nhu cầu của ứng dụng.
Tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng, có thể lựa chọn loại keo dán phù hợp. Ví dụ, nếu chọn keo silicone và mùi, ăn mòn và độ bám dính không phải là yếu tố quan trọng nhưng cần chi phí thấp, thì keo acetoxy là lựa chọn phù hợp. Tuy nhiên, nếu liên quan đến các bộ phận kim loại có thể bị ăn mòn hoặc cần độ bám dính đặc biệt với nhựa và màu sắc bóng bẩy độc đáo thì cần sử dụng keo oxime.
[1] Dale Flackett. Hợp chất Silic: Silan và Silic [M]. Gelest Inc: 433-439
* Ảnh từ OLIVIA Silicone Sealant
Thời gian đăng bài: 31/03/2024
