Um Silikon widerstandsfähiger zu machen, ist eine umfassende Optimierung aus mehreren Aspekten wie Materialformulierung, Verarbeitungstechnologie, strukturellem Design und Nachbearbeitung erforderlich. Das Folgende sind spezifische Maßnahmen und Prinzipanalysen:
1. Optimierung der Materialformulierung
Passen Sie die Vernetzungsdichte ein
Reduzieren Sie die Menge des Vernetzungsmittels: Die angemessene Reduzierung der Menge an Vulkanizer (wie Peroxid, Platinkatalysator) kann die Vernetzungsdichte verringern, so dass mehr Aktivitätsraum zwischen molekularen Ketten erhalten bleibt, wodurch die Widerstandsfähigkeit verbessert wird. Es ist jedoch notwendig, eine unzureichende Vernetzung zu vermeiden, die dazu führt, dass das Material klebrig wird oder die Festigkeit abnimmt.
Wählen Sie einen hochaktiven Vulkanisierer: wie ein Platin-Vulkanisierungssystem, das ein gleichmäßigeres Vernetzungsnetzwerk bilden, die lokale Spannungskonzentration verringern und die Widerstandsfähigkeit verbessern kann.
Optimieren Sie das Füllsystem
Verstärkungsfüller reduzieren: Obwohl Füllstoffe wie weißes Carbonschwarz die mechanischen Eigenschaften verbessern können, erhöht eine übermäßige Addition die Steifigkeit und verringert die Belastbarkeit. Es wird empfohlen, die Füllstoffmenge gemäß den Härtenanforderungen zu kontrollieren (wie die Menge an fummiertem weißem Carbonschwarz, das weniger als oder gleich 30 PHhr zugegeben hat).
Verwenden Sie kugelförmige Füllstoffe: Sphärische Füllstoffe (wie Nano-Silica) haben weniger Hindernisse für die Bewegung von molekularen Ketten als nadelförmige oder Flockenfüller, was zur Aufrechterhaltung der Widerstandsfähigkeit hilft.
Hinzufügen von Elastomermodifikatoren: Zum Beispiel kann das Mischen von Silikonkautschuk mit Ethylen-Acrylat-Gummi flexible Segmente einführen, um die Belastbarkeit zu verbessern.
Wählen Sie Silikonöl mit niedrigem Viskosität
Mit niedrigem Molekulargewicht, Silikonöl mit niedrigem Viskosität als Basispolymer kann die Reibung zwischen molekularen Ketten verringert werden, was es dem Material erleichtert, sich nach gestresstem gestresstem Materials zu erholen.
2. Verarbeitungsregelung
Vulkanisierungsprozessoptimierung
Kontrolle der Vulkanisierungstemperatur und -zeit: Unzureichende Vulkanisation führt zu einer geringen Vernetzungdichte und einer schlechten Belastbarkeit. Übermäßige Vulkanisierung kann einen molekularen Kettenbruch verursachen. Die optimalen Vulkanisierungsbedingungen müssen experimentell bestimmt werden (z. B. Platin -Vulkanisierungssysteme werden normalerweise bei 120-150 Grad für 10-20 Minuten vulkanisiert).
Unter Verwendung der zweistufigen Vulkanisation: Eine Vulkanisierung der Stadium (Hochtemperatur schneller Prototyping), gefolgt von einer zweistufigen Vulkanisierung (Langzeitbehandlung mit niedriger Temperatur) kann interne Stress beseitigen und die Widerstandsfähigkeit verbessern.
Gleichmäßigkeit mischen
Stellen Sie sicher, dass Füllstoffe, Vulkanisatoren und andere Zusatzstoffe im Silikon gleichmäßig verteilt sind, um lokale Leistungsunterschiede zu vermeiden. Der interne Mischer oder der offene Mixer kann für das Mehrfachmischung verwendet werden, und die Mischtemperatur sollte kontrolliert werden (um eine übermäßige Temperatur zu vermeiden, die eine Verflüchtigung von Silikonöl oder eine vorzeitige Reaktion des Vernetzungsmittels verursacht).
Demolding und Nachbearbeitung
Verwenden Sie ein hoher Effizienz-Demoulding-Agent, um den Widerstand zu verringern und die Ansammlung von Materialien der internen Stress zu vermeiden.
Die Wärmebehandlung von vulkanisiertem Silikon (wie 2 Stunden nach 150 Grad) kann weiterhin interne Stress freisetzen und die Belastbarkeit verbessern.
III. Verbesserung der strukturellen Design
Produktform optimieren
Vermeiden Sie scharfe Ecken oder dünnwandige Strukturen, um die Spannungskonzentrationspunkte zu reduzieren. Wenn Sie beispielsweise die rechte Winkel in abgerundete Ecken verändern, kann die lokale Verformung verringert werden, wenn sie einer Gleichmäßigkeit der Rückprall ausgesetzt und verbessert werden.
Entwerfen Sie hohle Strukturen oder Wabenstrukturen, um die Steifigkeit zu verringern, indem sie den Materialverbrauch reduzieren und gleichzeitig die Widerstandsfähigkeit der Rebound aufrechterhalten.
Pufferschicht hinzufügen
Das Hinzufügen einer flexiblen Pufferschicht (wie Schaumstoff, Feder) auf der Oberfläche oder in den Silikonprodukten kann einen Teil der Aufprallenergie absorbieren, die Verformung des Silikonkörpers verringern und somit die Rückprallkraft indirekt verbessern.
Iv. Nachbearbeitung und Oberflächenmodifikation
Oberflächenbeschichtung
Das Auftragen von Silikonöl- oder Fluorbeschichtung kann den Oberflächenreizkoeffizienten verringern, den Energieverlust verringern, wenn sie einer Kraft unterzogen werden, und die Reboundeffizienz zu verbessern.
Physische Änderung
Durch die Bildung einer dichten Schicht auf der Oberfläche von Silikon durch die Vernetzung des Bestrahlungsverbinders (wie die Bestrahlung von Elektronenstrahl) kann die Oberflächenresilienz verbessert werden und gleichzeitig die innere Flexibilität aufrechterhalten.
5. Anwendungsszenarioanpassung
Temperaturregelung
Vermeiden Sie die Verwendung von Silikon in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen (z. B. unten -40 Grad), da niedrige Temperatur die Bewegung von molekularen Ketten behindert und die Widerstandsfähigkeit erheblich verringert. Wenn Tieftemperaturanwendungen erforderlich sind, kann kalt-resistentes Silikon (wie Phenylsilikonkautschuk) ausgewählt werden.
Mittlere Isolation
Wenn Silikon Öl, Säure, Alkali und andere Medien kontaktieren muss, muss chemisch resistantes Silikon (wie Fluorosilicon -Gummi) ausgewählt werden, oder das Medium muss durch Oberflächenbeschichtung isoliert werden, um den Widerstandsverlust aufgrund von Schwellung oder Abbau zu verhindern.
6. Experimentelle Überprüfung und Iteration
Resilienztest
Verwenden Sie einen Rebound -Tester (wie Shaws Rückpralltester) oder einen fallenden Ball -Rebound -Tester, um die Abprallerrate von Silikon (das Verhältnis der Rückprallhöhe zu fallender Höhe) quantitativ zu testen.
Vergleichen Sie die Rückprallraten unter verschiedenen Formeln oder Prozessen, um die beste Lösung auszuwählen.
Langfristige Leistungsbewertung
Bewerten Sie die Abschwächung der Resilienz von Silikon durch Ermüdungstests (z. B. wiederholte Komprimierung 100, 000 Times), um sicherzustellen, dass das Material eine stabile Leistung bei der Langzeitanwendung beibehält.
Beispielformel und Prozess
High Resilience Siliconformel:
Basispolymer: 100phr niedrige Viskosität Dimethyl Silikonöl (Molekulargewicht 50, 000-100, 000)
Füllstoff: 20phr -Siliciumdioxid (Oberfläche mit Silankupplungsmittel)
Vulkanizer: 0. 5phr Platinumkatalysator (einschließlich Inhibitor)
Hilfsmittel: 1PHR -Hydroxy -Silikonöl (um die Flüssigkeit einzustellen)
Verarbeitungstechnologie:
Mischen: Mischen in einem Innenmixer bei 120 Grad 10 Minuten und dreimal in einem offenen Mixer.
Vulkanisierung: 150 Grad geformte Vulkanisierung für 15 Minuten und 4 Stunden nach 180 Grad mit 180 Grad.
Nachbehandlung: Tragen Sie die Fluorbeschichtung auf die Oberfläche auf, um den Reibungskoeffizienten zu verringern.
Durch die oben genannten Maßnahmen kann die Abprallerrate von Silikon auf 60%-80%erhöht werden (gewöhnliches Silikon ist normalerweise 40%-60%), was für Szenarien mit hohen Anforderungen für die Resilienz wie Sportgeräte, Automobilschockabsorption und medizinische Katheter geeignet ist.