Na lepkość ciekłej gumy silikonowej wpływają różne czynniki, które regulują jej przepływność poprzez zmianę jej struktury molekularnej, interakcji lub stanu fizycznego. Poniżej znajduje się szczegółowa analiza głównych czynników wpływających:
1. Masa cząsteczkowa i struktura podstawowego polimeru (podstawa gumowa)
Masa cząsteczkowa: Wyższa masa cząsteczkowa gumowej podstawy powoduje dłuższe łańcuchy cząsteczkowe i więcej splątania między segmentami łańcucha, znacznie zwiększając lepkość. Na przykład lepkość 107 gumowej podstawy wynosi od 10 000 cp do 50 000 CP, przy wyższej masie cząsteczkowej wskazującej na wyższą lepkość początkową.
Struktura cząsteczkowa: proste łańcuch silikonowy mają niższą lepkość, podczas gdy rozgałęzione lub usieciowane struktury utrudniają przepływ cząsteczkowy i zwiększają lepkość. Na przykład na lepkość gęstości silikonowej zawierającej winylowe dodawanie ma większy wpływ gęstość sieciowa ze względu na ich wysoce reaktywne łańcuchy molekularne.
2. Typ i treść wypełniacza
Typy wypełniaczy:
Krzemionka (fumowana lub wytrącona): Jako wypełniacz wzmacniający znacznie poprawia łzę i wytrzymałość na rozciąganie gumy silikonowej, ale znacznie zwiększa lepkość. Fumowana krzemionka ma większą powierzchnię i bardziej wyraźny efekt zwiększający lepkość. Węglan wapnia i krzemionka proszek: jako wypełniacze obojętne mają niewielki wpływ na lepkość, ale nadmierne dodanie może zwiększyć lepkość z powodu akumulacji cząstek.
Zawartość wypełniacza: im wyższa zawartość wypełniacza, tym większa lepkość. Na przykład silikon drukowania podkładek wymaga wysokiej twardości (około 50 stopni), a przy wysokiej zawartości wypełniacza lepkość surowca jest znacznie wyższa niż w przypadku zwykłego silikonu.
3. Dodanie plastyfikatorów (rozcieńczalniki)
Olej silikonowy: olej dimetylowy silikonowy jest powszechnie stosowanym plastyfikatorem, który zmniejsza lepkość silikonową. Współczynnik dodawania nie powinien ogólnie przekraczać 10%. Nadmierne dodanie może prowadzić do lepkości powierzchni, zmniejszonej twardości i pogorszenia właściwości mechanicznych po utwardzaniu.
Inne rozcieńczenia, takie jak olej silikonowy o niskiej wartości, można zastosować do specyficznego dostosowania lepkości silikonu typu dodawania bez wpływu na reakcję utwardzania.
4. Systemy sieciowe i systemy utwardzania
Rodzaje linkierów:
Uwodorniony olej silikonowy (silikon typu dodawania): im wyższa zawartość wodoru, tym większa gęstość sieciowa i wyższa twardość po utwardzeniu. Jednak lepkość nieutwardzona może wzrosnąć z powodu tendencji łańcuchów molekularnych do sieciowania.
Katalizator organotyny (silikon typu kondensacji): Stężenie katalizatora wpływa na szybkość wyleczenia, ale nadmierne dodanie może powodować zlokalizowane przesunięcie, co powoduje nieprawidłowo wysoka lepkość. Warunki utwardzania:
Temperatura: Zwiększenie temperatury może zmniejszyć lepkość (lepkość zmniejsza się o około połowę dla każdego 10 -stopniowego wzrostu temperatury), ale temperatura utwardzania musi być kontrolowana, aby uniknąć nadmiernego sieciowania.
Czas: Nadmierny czas utwardzania może prowadzić do dalszego sieciowania łańcuchów molekularnych, zwiększając lepkość.
5. Grupy końcowe łańcucha molekularnego i reaktywność
Grupy reaktywne: silikony zawierające grupy winylowe, hydroksylowe lub wodorowe na końcach łańcucha molekularnego mają różne lepkości ze względu na różne interakcje między segmentem. Na przykład silikony o wysokiej zawartości winylu mają niższą lepkość, ale wyższą twardość po utwardzaniu.
Środki ograniczające: stosowanie różnych środków ograniczających (takich jak heksametyldisiloksan) może dostosować aktywność końców łańcucha molekularnego, wpływając w ten sposób lepkość.
6. Metody przetwarzania i mieszania
Szybkość i czas mieszania: szybkie mieszanie może wprowadzić powietrze i zakłócać wyrównanie łańcucha molekularnego, powodując tymczasowy wzrost lepkości. Dokładne mieszanie zapewnia jednolitą dyspersję wypełniacza i pozwala uniknąć zlokalizowanych nieprawidłowości lepkości.
Odgazowanie: Niezgodzony silikon może mieć pozorną lepkość niższą niż wartość rzeczywistą ze względu na obecność pęcherzyków, ale te bąbelki osłabią właściwości mechaniczne po utwardzaniu . 7. Czynniki zewnętrzne
Temperatura: Zwiększenie temperatury otoczenia zmniejsza lepkość (zgodnie z równaniem Arrheniusa), ale należy wziąć pod uwagę wpływ temperatury na reakcję utwardzania.
Siła ścinająca: ciekł silikon jest płynem niemewtonowskim, a jego lepkość zmniejsza się wraz ze wzrostem szybkości ścinania (przerzedzenie ścinania), dzięki czemu nadaje się do procesów o wysokim ścinaniu, takich jak formowanie wtryskowe i rozpylanie.
Przykłady kontroli lepkości w praktycznych zastosowaniach
Wymagania o niskiej lepkości: Na przykład w formowaniu wtrysku soczewki kontaktowej wymagana jest silikon typu dodawania o lepkości poniżej 10 000 CP. Osiąga się to poprzez wybór podstawy o niskiej masie cząsteczkowej i niewielką ilość oleju silikonowego.
WYMAGANIA WYSOKIEJ WYKORZYSTAJĄCE: Na przykład w komponach elektronicznych związków doniczkowych wymagana jest wysoka lepkość, aby zapobiec przepływowi. Można to osiągnąć, dodając wysoki odsetek krzemionki lub za pomocą rozgałęzionej podstawy.
Bilans lepkości: Silikon drukowania podkładek wymaga zarówno wysokiej twardości (50 stopni), jak i średniej lepkości. Osiąga się to poprzez optymalizację stosunku krzemionki do oleju silikonowego.