Kaj so razlogi za odlično odpornost silikonske gume na visoke in nizke temperature?

Razlogi za odlično odpornost silikonske gume na visoke in nizke temperature

Silikonska guma (Silicone Rubber) je polimerni material, ki je predvsem sestavljen iz siloksanskih vezov (Si-O-Si). Izkazuje odlično odpornost na oba, visoke in nizke temperature, ohranja prožnost pri zelo nizkih temperaturah in izdrži dolgotrajno izpostavljenost visokim temperaturam brez značilnega starenja ali padca zmogljivosti. Spodaj so glavni razlogi za odlično odpornost silikonske gume na visoke in nizke temperature:

1. Edeninstvena molekularna struktura

• Stabilnost siloksanskih vezov (Si-O): Osnova silikonske gume sestoji iz izmeničnih atomov kisika (O) in kremacija (Si), ki tvorijo siloksanske veze (Si-O-Si). Te veze imajo zelo visoko energijo veze (približno 450 kJ/mol), kar je veliko višje kot pri ogljik-ogljiku (C-C) vezih (približno 348 kJ/mol). To siloksanske veze čini zelo odpornimi na razbitje pri visokih temperaturah, kar prispeva k izjemni toplinsko stabilnosti silikonske gume.

• Velik kot veze: Kot veze v siloksanskem vezu je relativno velik (približno 140°), kar molekulskemu verigu zagotavlja visoko prožnost. Ta velik kot veze preprečuje, da bi se molekulski verigi zamrzli pri nizkih temperaturah, kar omogoča, da silikonska guma ohranja svojo prožnost in elastičnost tudi v ekstremno hladnem okolju.

• Nizka temperatura sklenitve (Tg): Temperatura sklenitve (Tg) silikonske gume je tipično okoli -120°C, kar je veliko nižje kot pri večini organskih gum (na primer nitrobenzenska guma ali neopren). To pomeni, da ostane silikonska guma mehka in elastična pri zelo nizkih temperaturah, kar preprečuje krhko.

2. Šibki Van der Waalsovi sili

• Šibke medmolekulne interakcije: Van der Waalsove sile med molekulami silikonske gume so relativno šibke, kar omogoča svoboden premik molekulskih verig. Tudi pri nizkih temperaturah molekulski verigi ne zamrznujo zaradi močnih medmolekulnih interakcij, tako ohranjajo dobro prožnost.

• Nizka gostota lepljive energije: Zaradi šibkih medmolekulnih sil ima silikonska guma nizko gostoto lepljive energije, kar prepreči, da bi se topila ali prilegala skupaj pri visokih temperaturah, tako ohranja svoje mehanske lastnosti.

3. Odlična odpornost na oksidacijo

• Visoka kemijska stabilnost: Siloksanske veze v silikonski gumi so zelo odporne na oksidacijo z kisikom in ozonom, kar jih čini manj podrejenimi kemijskemu degradiranju. V nasprotju s tem so ogljik-ogljikove veze bolj podrejene oksidaciji pri visokih temperaturah, kar vodi k starenju materiala in padcu zmogljivosti. Superiorna odpornost na oksidacijo silikonske gume jo omogoča, da izdrži dolgotrajno uporabo v visokotemperaturnih okoljih brez značilnega degradiranja.

• Odpornost na UV in ozon: Silikonska guma izkazuje tudi odlično odpornost na ultravijolično (UV) svetlobo in ozon, kar prepreči degradacijo ali razdiranje ob dolgotrajnem izpostavljanju zunanjim pogojom.

4. Nizki koeficient termalne raztegnosti

Mala termalna raztegnost: Silikonska guma ima nizki koeficient termalne raztegnosti, približno polovicno do tretjino konvencionalnih organskih gum. To pomeni, da silikonska guma doživi minimalne spremembe dimenzij ob izpostavljenosti spremembam temperature, kar zmanjša stres in deformacijo, povzročeno termalno raztegnostjo in stiskanjem. To dodatno izboljša njeno stabilnost in zanesljivost v ekstremnih temperaturnih okoljih.

5. Odpornost na kemijsko korozijo

Široka kemijska stabilnost: Silikonska guma je zelo odporna na širok spekter kemikalij, vključno z kislinami, bazi in rastvorniki, zlasti pri visokih temperaturah. To jo čini primerno za industrijsko uporabo, kjer mora izdržati stroge kemijske okolje, hkrati pa ohranja svoje fizične in mehanske lastnosti.

6. Odlične električne izolacijske lastnosti

Visoka dielektrična trdota: Silikonska guma ima odlične električne izolacijske lastnosti, ohranja stabilno dielektrično trdoto tudi pri visokih in nizkih temperaturah. To jo široko uporabljajo v elektroenergetski in elektronski industriji, zlasti v aplikacijah, kjer je potrebno obvladovanje temperaturne odpornosti in električne izolacije.

Uporabniški področji

Zaradi teh odličnih lastnosti se silikonska guma široko uporablja na naslednjih področjih:

• Vzdušni prostor: Za izdelavo zapiral, čepin in omotov kablov, ki morajo delovati zanesljivo v ekstremnih temperaturnih okoljih.

• Avtomobilska industrija: Za zapire, cevi in zaščito žice v motorju, kjer lahko izdrži visoke in nizke temperature, generirane z motorjem.

• Elektronika: Za izolacijske materiale, zapire in toplotne podlage, ki morajo ohranjati električno izolacijo in mehanske lastnosti pri različnih temperaturah.

• Grajenje: Za zapiralne in vodootporno gradiva, ki se lahko uporabljajo na odprtem prostoru za dolgo obdobje, odporno na podnebne spremembe.

Povzetek

Odlična odpornost silikonske gume na visoke in nizke temperature je predvsem posledica njenih edeninstvenih molekulskih struktur, šibkih medmolekulskih sil, superiornih odpornosti na oksidacijo in nizkega koeficienta termalne raztegnosti. Te lastnosti omogočajo, da silikonska guma ohranja odlične mehanske lastnosti, prožnost in elastičnost v širokem temperaturnem obsegu, kar jo čini primerno za različna zahtevna delovna okolja.