Milyen okok vannak a szilikon guminak az elképesztően jó magas- és alacsony hőmérsékletű ellenállásának?

Az ércanyag szilikonborotvájának kiváló hőtartós és hidegtartós tulajdonságai okai

A szilikonbor (Silicone Rubber) egy polimerekészlet, amely főként silikoxan (Si-O-Si) kötékből áll. Kiváló hőtartó és hidegtartó tulajdonságokat mutat, megtartva rugalmasságát rendkívül alacsony hőmérsékleten, és hosszú ideig kitart a magas hőmérsékletekkel szemben anélkül, hogy jelentősen öregedne vagy csökkenne a teljesítménye. A szilikonbor kiváló hőtartó és hidegtartó tulajdonságainak fő oka a következő:

1. Egyedi molekuláris szerkezet

• A silikoxan kötések (Si-O) stabilitása: A szilikonbor háttértvegezete váltakozó szilícium (Si) és oxigén (O) atomokból áll, melyek silikoxan (Si-O-Si) kötéket formálnak. Ezek a kötések nagyon magas kötésenergiával (kb. 450 kJ/mol) rendelkeznek, sokkal magasabb, mint a szén-szén (C-C) kötések (kb. 348 kJ/mol). Ez teszi a silikoxan kötéseket nagyon ellenállóvá a törésre magas hőmérsékleten, hozzájárulva a szilikonbor kiváló hőstabilitásához.

• Nagy kötési szög: A silikoxan kötések kötési szöge relatíve nagy (kb. 140°), ami a molekuláris láncnak nagy rugalmasságot ad. Ez a nagy kötési szög megakadályozza, hogy a molekuláris láncok alacsony hőmérsékleten beforrósodjanak, így a szilikonbor megtartja rugalmasságát és rugósságát akár rendkívül hideg körülmények között is.

• Alacsony üvegátalakulási hőmérséklet (Tg): A szilikonbor üvegátalakulási hőmérséklete (Tg) általában körülbelül -120°C, sokkal alacsonyabb, mint a legtöbb szerves guminél (pl. nitrogummi vagy neopren). Ez azt jelenti, hogy a szilikonbor marad soft és rugalmas rendkívül alacsony hőméresékleten, elkerülve a brittlességet.

2. Gyenge Van der Waals erők

• Gyenge molekulák közötti interakciók: A szilikonbor molekulái közötti Van der Waals erők relatíve gyengek, ami lehetővé teszi a molekuláris láncok szabad mozgását. Még alacsony hőmérsékleten sem forrósodnak be a molekuláris láncok erős molekulák közötti interakciók miatt, így megtartják a jó rugalmasságukat.

• Alacsony összefogó energia sűrűség: A gyenge molekulák közötti erők miatt a szilikonbor alacsony összefogó energia sűrűségű, ami megakadályozza, hogy összeragadjon vagy olvadjon magas hőmérsékleten, megtartva mechanikai tulajdonságait.

3. Kiváló oxidációs ellenállás

• Magas kémiai stabilitás: A szilikonborban lévő silikoxan kötések nagyon ellenállóak az oxigén és az ozon általi oxidációra, ezáltal kevésbé hajlamosak a kémiai degradációra. Ellenben a szén-szén kötések sokkal inkább hajlamosak az oxidációra magas hőmérsékleten, ami anyagöregedéshez és teljesítmény-csökkenéshez vezethet. A szilikonbor kiváló oxidációs ellenállása lehetővé teszi, hogy hosszú ideig használható legyen magas hőmérsékletű környezetben anélkül, hogy jelentősen degradálódna.

• UV és ozon ellenállás: A szilikonbor kiváló ellenállást mutat az ultravörös (UV) fény és az ozon hatásával szemben, megelőzve a hosszú távú külső körülmények közötti degradációt vagy szilárdságvesztést.

4. Alacsony hőtágulási együttható

Kis hőtágulás: A szilikonbor alacsony hőtágulási együtthatójú, körülbelül a hagyományos szerves gumi együtthatójának felé vagy harmad része. Ez azt jelenti, hogy a szilikonbor minimális méretezési változást mutat a hőmérséklet-változások hatására, csökkentve a hőtágulás és zsugorodás által okozott stresszt és deformációt. Ez tovább növeli stabilizmányát és megbízhatóságát extrém hőmérsékleti környezetekben.

5. Kémiai korroziónak ellenálló

Széles körű kémiai stabilitás: A szilikonbor nagyon ellenálló a széles skálán lévő vegyületekhez, beleértve a savakat, báziseket és oldószereket, különösen magas hőmérsékleten. Ez teszi alkalmasnak ipari alkalmazásokra, ahol kemény kémiai környezetekben kell kitartania, miközben megtartja fizikai és mechanikai tulajdonságait.

6. Kiváló elektromos izolációs tulajdonságok

Magas dielektrikus erőssége: A szilikonbor kiváló elektromos izolációs tulajdonságokkal rendelkezik, megtartva a stabil dielektrikus erősségét magas és alacsony hőmérsékleten is. Ez teszi széles körben használttá az energetika és elektronikai iparban, különösen olyan alkalmazásokban, ahol hőmérséklet-ellenállás és elektromos izoláció is szükséges.

Alkalmazási területek

Ezek kiváló jellemzői miatt a szilikonbor széles körben használatos a következő területeken:

• Utasút: Sebezhető, csapágy és kábelelke gyártására, amelyek megbízhatóan kell, hogy működjenek extrém hőmérsékleti környezetekben.

• Autóipar: Sebezhető, csap és vezeték védelme a motorhelyen, ahol kitartania kell a motortól generált magas és alacsony hőmérsékletnek.

• Elektronika: Izoláló anyag, sebezhető és hővezető pad, amelyek elektromos izolációt és mechanikai teljesítményt kell, hogy fenntartsanak különböző hőmérsékleteknél.

• Építőipar: Szivárgásmentesítő és vízszellőző anyag, amelyek használhatók hosszú időn keresztül kint, ellenállva az időjárási változásoknak.

Összefoglalás

A szilikonbor kiváló hőtartó és hidegtartó tulajdonságai főleg annak egyedi molekuláris szerkezetének, gyenge molekulák közötti erőinek, kiváló oxidációs ellenállásának és alacsony hőtágulási együtthatójának köszönhetőek. Ezek a tulajdonságok lehetővé teszik a szilikonbor számára, hogy kiváló mechanikai teljesítményt, rugalmasságot és rugósságot fenntartsa széles hőmérsékleti tartományon, így alkalmas lesz különböző igényes működési környezetekre.