Mikä on syy silikoniruumin erinomaiseen korkean- ja matalan lämpötilan kestavyyteen

Syyt sileikon kumien erinomaiseen korkean ja alhaisen lämpötilan vastustuskykyyn

Sileikkokumi (Silicone Rubber) on polymeerimateriaali, joka koostuu pääasiassa siloksania (Si-O-Si) yhdisteistä. Se osoittaa erinomaista vastustuskykyä sekä korkealle että alhaiselle lämpötilalle, säilyttäen joustavuutensa äärimmäisen alhaisissa lämpötiloissa ja kestää pitkään korkeita lämpötiloja ilman merkittävää ikääntymistä tai suorituskyvyn heikentymistä. Alla ovat pääasialliset syyt sileikkokumien erinomaiseen korkean ja alhaisen lämpötilan vastustuskykyyn:

1. Ainutlaatuinen molekyylin rakenne

• Siloksanyyhteyksien (Si-O) vakaus: Sileikkokumien runko koostuu vaihtoehtoisesti silikonia (Si) ja hapetta (O) atomeista, muodostaen siloksania (Si-O-Si) yhdisteitä. Nämä yhdisteet ovat erittäin vakaat (noin 450 kJ/mol), paljon vakaimpia kuin hiilipitoiset (C-C) yhdisteet (noin 348 kJ/mol). Tämä tekee siloksanyhdisteistä erittäin vastustuskykyisiä korkeilla lämpötiloilla, mikä edistää sileikkokumien poikittain erinomaista lämpövastustuskykyä.

• Suuri sidoksen kulma: Siloksanyhdisteiden sidoksen kulma on suhteellisen suuri (noin 140°), mikä antaa molekyyliketjuille suuren joustavuuden. Tämä suuri sidoksen kulma estää molekyyliketjuja jäätymästä alhaisissa lämpötiloissa, mikä mahdollistaa sileikkokumien joustavuuden ja venyttelykyvyn säilymisen jopa äärimmäisessä kylmyydessä.

• Alhainen lasinsidonnos (Tg): Sileikkokumien lasinsidonnos (Tg) on tyypillisesti noin -120°C, paljon alhaisempi kuin useimmissa orgaanisissa kumissa (kuten nitriilikumi tai neopreeni). Tämä tarkoittaa, että sileikkokumi pysyy pehmeänä ja venyttelykykyisenä hyvin alhaisissa lämpötiloissa, välttäen kitkerystä.

2. Heikot van der Waalsin voimat

• Heikot molekyylien väliset vuorovaikutukset: Sileikkokumien molekyylien väliset van der Waalsin voimat ovat suhteellisen heikot, mikä mahdollistaa molekyyliketjujen vapaan liikkumisen. Jopa alhaisessa lämpötilassa molekyyliketjut eivät jäädy, koska vahvat molekyylien väliset vuorovaikutukset eivät luo sitä, jolloin joustavuus säilyy hyvänä.

• Alhainen kohesioenergiatiheys: Heikkojen molekyylien välisten voimien takia sileikkokumiella on alhainen kohesioenergiatiheys, mikä estää sen liimautumasta tai sulamasta korkeilla lämpötiloilla, säilyttäen mekaaniset ominaisuudet.

3. Erinomainen hapettumisvastustuskyky

• Korkea kemiallinen vakaus: Sileikkokumien siloksanyhdisteet ovat erittäin vastustuskykyisiä hapen ja ozonin aiheuttamaa hapettumista vastaan, mikä tekee niistä vähemmän alttiita kemialliseen hajoamiseen. Hiilipitoiset yhdisteet taas ovat alttiimpia hapettumiselle korkeilla lämpötiloilla, mikä johtaa materiaalin ikääntymiseen ja suorituskyvyn heikentymiseen. Sileikkokumien erinomainen hapettumisvastustuskyky mahdollistaa sen kestävän pitkäaikaista käyttöä korkeissa lämpötiloissa ilman merkittävää hajoamista.

• Vastustuskyky UV- ja ozonivaloille: Sileikkokumi osoittaa myös erinomaista vastustuskykyä ultraviolettivalolle (UV) ja ozonille, mikä estää hajoamisen tai rakoilun ulkoilmakäytössä pitkien aikojen ajan.

4. Alhainen lämpölaajenemiskerroin

Pieni lämpölaajeneminen: Sileikkokumilla on alhainen lämpölaajenemiskerroin, noin puoli tai kolmasosa perinteisistä orgaanisista kumeista. Tämä tarkoittaa, että sileikkokumi kokee vähän mittojen muutoksia lämpötilavaihtelujen aikana, mikä vähentää lämpölaajenemisen ja supistumisen aiheuttamaa stressiä ja muotojen muutosta. Tämä parantaa sen vakautta ja luotettavuutta äärimmäisissä lämpötilaympäristöissä.

5. Kemiallisten hävitysten vastustuskyky

Laaja kemiallinen vakaus: Sileikkokumi on erittäin vastustuskykyinen laajalle kirjoille kemialle, mukaan lukien hapot, basit ja liuottimet, erityisesti korkeilla lämpötiloilla. Tämä tekee siitä sopivan teollisuuskäyttöön, jossa se on kykenevä kestämään ankarat kemialliset ympäristöt samalla kun säilyttää fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuutensa.

6. Erinomainen sähköisolointiominaisuudet

Korkea dielektrinen vahvuus: Sileikkokumilla on erinomaiset sähköisolointiominaisuudet, säilyttäen vakaita dielektrisiä vahvuutta korkeissa ja alhaisissa lämpötiloissa. Tämä tekee siitä laajasti käytettyä sähkö- ja elektroniikkateollisuudessa, erityisesti sovelluksissa, jotka vaativat sekä lämpötilavastustuskykyä että sähköisolointia.

Sovellusalat

Näiden erinomaisten ominaisuuksien ansiosta sileikkokumia käytetään laajasti seuraavissa aloissa:

• Avaruusteollisuus: Tiivistekeskusten, kuminauhien ja kaapelinpeittojen valmistukseen, jotka täytyy toimia luotettavasti äärimmäisissä lämpötilaympäristöissä.

• Autoala: Tiivistekeskusten, putkien ja kaapelien suojaamiseen moottorihuoneissa, jossa se voi kestää moottorin tuottamat korkeat ja alhaiset lämpötilat.

• Elektroniikka: Isolointimateriaaleihin, tiivistekeskusten ja lämpölevyjen valmistukseen, jotka täytyy säilyttää sähköisen isoloinnin ja mekaanisen suorituskyvyn eri lämpötiloissa.

• Rakennusteollisuus: Tiivistekeskusten ja vesitiivisten materiaalien valmistukseen, jotka voidaan käyttää ulkona pitkiä aikoja, vastustaen säämuutoksia.

Yhteenveto

Sileikkokumien erinomainen korkean ja alhaisen lämpötilan vastustuskyky johtuu pääasiassa sen ainutlaatuisesta molekyylin rakenteesta, heikoista molekyylien välisistä voimista, erinomaisesta hapettumisvastustuskyvystä ja alhaisesta lämpölaajenemiskertoimesta. Nämä ominaisuudet mahdollistavat sileikkokumien ylläpitämisen erinomaisen mekaanisen suorituskyvyn, joustavuuden ja venyttelykyvyn laajassa lämpötilavälissä, mikä tekee siitä sopivan monenlaisiin vaativiin käyttöympäristöihin.