Ako dodávateľ priemyselného silikónu sa ma často pýtajú na výrobný proces priemyselného silikónu. V tomto blogu vás prevediem podrobnými krokmi, ako sa vyrába priemyselný silikón, od surovín až po hotový výrobok.
1. Suroviny
Primárnou surovinou pre priemyselný silikón je kremík, ktorý je hojne zastúpený v zemskej kôre, zvyčajne vo forme oxidu kremičitého (SiO₂). Kremík možno získať z kremenného piesku, ktorý je široko dostupný. Na získanie kremíka sa oxid kremičitý najskôr redukuje uhlíkom v elektrickej oblúkovej peci pri vysokých teplotách (okolo 1 800 - 2 000 °C). Výsledkom tohto procesu je výroba hutníckeho kremíka.
Avšak pre priemyselný silikón je potrebná vyššia čistota kremíka. Metalurgický kremík sa ďalej rafinuje sériou chemických procesov. Jednou z bežných metód je Siemens proces, kde kremík reaguje s chlorovodíkom (HCl) za vzniku trichlórsilánu (SiHCl3). Trichlórsilán sa potom čistí destiláciou, aby sa odstránili nečistoty, ako je bór, fosfor a iné kovy. Nakoniec sa vyčistený trichlórsilán redukuje vodíkom za vzniku vysoko čistého polykryštalického kremíka.
2. Syntéza siloxánových monomérov
Keď sa získa kremík vysokej čistoty, použije sa na syntézu siloxánových monomérov, ktoré sú stavebnými kameňmi silikónových polymérov. Najbežnejšou metódou tejto syntézy je priamy proces.
V priamom procese kremík reaguje s metylchloridom (CH3Cl) v prítomnosti medeného katalyzátora pri teplote asi 250 - 300 °C. Touto reakciou vzniká zmes metylchlórsilánov, ako je dimetyldichlórsilán ((CH3)2SiCl2), ktorý je najdôležitejším monomérom pre priemyselnú výrobu silikónu.
Reakcia môže byť vyjadrená nasledujúcou rovnicou:
Si + 2CH3Cl -> (CH3)2SiCl2
Zmes metylchlórsilánov sa potom oddelí frakčnou destiláciou na základe ich rôznych teplôt varu. Dimetyldichlórsilán je kľúčovým medziproduktom, pretože sa dá ľahko hydrolyzovať za vzniku siloxánových oligomérov.
3. Hydrolýza a kondenzácia
Dimetyldichlórsilán podlieha hydrolýze, keď reaguje s vodou. Počas hydrolýzy sú atómy chlóru v dimetyldichlórsiláne nahradené hydroxylovými skupinami (-OH), čo vedie k tvorbe silanolov. Reakcia je nasledovná:
(CH3)2SiCl2 + 2H20 → (CH3)2Si(OH)2 + 2HCl
Silanoly potom podliehajú kondenzačnej reakcii. V tomto procese hydroxylové skupiny navzájom reagujú, čím sa eliminujú molekuly vody a vytvoria sa siloxánové väzby (-Si - O - Si -). To vedie k tvorbe lineárnych alebo cyklických siloxánových oligomérov. V závislosti od reakčných podmienok, ako je koncentrácia reaktantov, teplota a prítomnosť katalyzátorov, je možné riadiť stupeň polymerizácie.
4. Polymerizácia
Siloxánové oligoméry získané z hydrolýzy a kondenzačného kroku sa ďalej polymerizujú za vzniku silikónových polymérov s vysokou molekulovou hmotnosťou. To sa dá dosiahnuť dvoma hlavnými metódami: aniónovou polymerizáciou a katiónovou polymerizáciou.
Aniónová polymerizácia:
Pri aniónovej polymerizácii sa ako katalyzátor používa silná zásada, ako je hydroxid draselný (KOH). Báza iniciuje otvorenie siloxánového kruhu v cyklických oligoméroch a reakcia sa šíri, keď rastúci polymérny reťazec pridáva ďalšie siloxánové jednotky. Aniónová polymerizácia umožňuje dobrú kontrolu molekulovej hmotnosti a distribúcie molekulovej hmotnosti silikónového polyméru.
Katiónová polymerizácia:
Na druhej strane katiónová polymerizácia využíva Lewisovu kyselinu ako katalyzátor, ako je kyselina sírová (H2S04) alebo kyselina trifluórmetánsulfónová (CF3S03H). Katalyzátor aktivuje siloxánové väzby, čo umožňuje pridanie siloxánových jednotiek do rastúceho polymérneho reťazca. Katiónová polymerizácia sa často používa na výrobu silikónov so špecifickými funkčnými skupinami alebo štruktúrami.
5. Funkcionalizácia a modifikácia
Priemyselný silikón môže byť ďalej funkcionalizovaný a upravený tak, aby spĺňal rôzne aplikačné požiadavky. Napríklad začlenením funkčných skupín, ako sú vinylové, fenylové alebo fluóralkylové skupiny do silikónového polymérneho reťazca, môžu byť zmenené vlastnosti silikónu.
Vinylové funkcionalizované silikóny sa bežne používajú ako doplnkové vytvrdzovacie systémy, kde môžu reagovať s hydrosilánovými zosieťovacími činidlami v prítomnosti platinového katalyzátora za vzniku trojrozmernej sieťovej štruktúry. Výsledkom sú silikónové materiály s vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami, odolnosťou voči vysokej teplote a chemickou stabilitou.
Silikóny obsahujúce fenyl majú zlepšenú tepelnú stabilitu a odolnosť voči UV žiareniu, vďaka čomu sú vhodné pre aplikácie v prostredí s vysokou teplotou alebo vonkajšie aplikácie. Fluóralkylom funkcionalizované silikóny majú nízku povrchovú energiu a vynikajúcu vodoodpudivosť a odolnosť voči olejom, ktoré sú užitočné v aplikáciách, ako sú nátery a mazivá.
6. Miešanie a formulácia zlúčenín
Po krokoch polymerizácie a funkcionalizácie sa silikónové polyméry často zmiešajú s inými aditívami, aby sa vytvorili formulácie zlúčenín. Tieto prísady môžu zahŕňať plnivá, zmäkčovadlá, pigmenty a vytvrdzovacie činidlá.
Plnidlá:
Plnivá sa používajú na zlepšenie mechanických vlastností silikónu, ako je pevnosť v ťahu, odolnosť proti roztrhnutiu a tvrdosť. Bežné plnivá zahŕňajú mikronizovaný oxid kremičitý, zrážaný oxid kremičitý a uhličitan vápenatý. Mikronizovaný oxid kremičitý je obzvlášť účinný pri vystužovaní silikónových polymérov vďaka svojmu veľkému povrchu a dobrým disperzným vlastnostiam.
Plastifikátory:
Na zlepšenie pružnosti a spracovateľnosti silikónu sa pridávajú zmäkčovadlá. Môžu znížiť teplotu skleného prechodu silikónového polyméru, čo umožňuje jeho ľahšie tvarovanie a tvarovanie.
Pigmenty:
Pigmenty sa používajú na dodanie silikónu požadovanej farby. Môžu to byť organické alebo anorganické pigmenty, v závislosti od požiadaviek na aplikáciu.
Vytvrdzovacie činidlá:
Vytvrdzovacie činidlá sú nevyhnutné na zosieťovanie reťazcov silikónového polyméru a premenu silikónovej zlúčeniny na pevný, odolný materiál. Výber vytvrdzovacieho činidla závisí od typu silikónu a mechanizmu vytvrdzovania. Okrem toho sa napríklad používajú vytvrdzovacie systémy, hydrosilánové sieťovacie činidlá a platinové katalyzátory, zatiaľ čo pri kondenzačných vytvrdzovacích systémoch sa používajú organocínové katalyzátory a silánové sieťovacie činidlá. Z tohto sa dozviete viac o tom, ako pridať tužidlo na zabezpečenie dlhej životnosti silikónovej gumyAko by sa malo pridať tužidlo, aby sa zabezpečila dlhá životnosť silikónového kaučuku?.
7. Spracovanie a tvarovanie
Akonáhle je silikónová zlúčenina formulovaná, môže byť spracovaná do rôznych tvarov a foriem pomocou rôznych výrobných techník. Niektoré bežné metódy spracovania zahŕňajú:
Lisovanie:
Lisovanie je široko používaný spôsob výroby silikónových produktov priemyselnej kvality. Existujú rôzne typy lisovacích procesov, ako je vstrekovanie, lisovanie a transferové lisovanie. Pri vstrekovaní sa silikónová zmes zahrieva a vstrekuje do dutiny formy pod vysokým tlakom. Forma sa potom ochladí a silikónová časť sa vysunie. Lisovanie zahŕňa umiestnenie vopred odmeraného množstva silikónovej zlúčeniny do vyhrievanej dutiny formy a vyvinutie tlaku na vytvorenie dielu. Pretlačovacie lisovanie je kombináciou vstrekovania a lisovania, kde sa silikónová zmes najskôr zahrieva v prenosovej komore a potom sa vtláča do dutiny formy. Viac informácií o priemyselnom silikóne na formy nájdete tuPriemyselný silikón na formy.
Extrúzia:
Extrúzia sa používa na výrobu súvislých silikónových profilov, ako sú rúrky, tyče a tesnenia. V procese extrúzie sa silikónová zlúčenina privádza do extrudéra, kde sa zahrieva a pretláča cez matricu pod tlakom. Forma určuje tvar prierezu extrudovaného produktu.
Casting:
Odlievanie je vhodné na výrobu veľkých alebo zložitých tvarovaných silikónových dielov. Pri odlievaní sa tekutá silikónová zlúčenina naleje do formy a nechá sa vytvrdnúť pri teplote miestnosti alebo za podmienok kontrolovaného zahrievania.
8. Kontrola kvality a testovanie
Počas výrobného procesu sa implementujú prísne opatrenia na kontrolu kvality, aby sa zabezpečilo, že silikónové výrobky priemyselnej kvality spĺňajú požadované normy a špecifikácie. Testy kontroly kvality môžu zahŕňať:
Chemická analýza:
Chemická analýza sa používa na stanovenie zloženia a čistoty silikónu vrátane obsahu rôznych prvkov, funkčných skupín a prísad.
Mechanické testovanie:
Mechanické testovanie sa vykonáva na vyhodnotenie fyzikálnych vlastností silikónu, ako je pevnosť v ťahu, predĺženie pri pretrhnutí, tvrdosť a odolnosť proti roztrhnutiu.
Tepelné testovanie:
Tepelné testovanie sa používa na posúdenie tepelnej stability a výkonu silikónu pri rôznych teplotách. To môže zahŕňať meranie teploty topenia, teploty skleného prechodu a koeficientu tepelnej rozťažnosti.
Environmentálne testovanie:
Environmentálne testovanie sa vykonáva na vyhodnotenie odolnosti silikónu voči rôznym environmentálnym faktorom, ako je vlhkosť, UV žiarenie a chemické vystavenie.
Záver
Výroba priemyselného silikónu je zložitý a viacstupňový proces, ktorý zahŕňa použitie pokročilých chemických technológií a výrobných techník. Od ťažby surovín až po hotové výrobky si každý krok vyžaduje starostlivú kontrolu a zabezpečenie kvality, aby sa zabezpečil vysoký výkon a spoľahlivosť silikónu.
Ak hľadáte kvalitné silikónové produkty priemyselnej kvality, naša spoločnosť je vaším spoľahlivým partnerom. Máme rozsiahle skúsenosti s výrobou a dodávkami priemyselného silikónu a vieme poskytnúť prispôsobené riešenia, ktoré vyhovujú vašim špecifickým potrebám. Či už potrebujete silikón na formy, ako napríklad vytváranie vynikajúcich foriem na lotosové lucernyAk chcete vytvoriť vynikajúce formy na lucerny Lotus, výber správneho silikónu na priemyselné formy je kľúčom.alebo pre kultúrne kamenné formy, aby ste sa vyhli problémom, ako sú rozmazané textúry a pľuzgiere plesníVýber nesprávneho silikónu pre formy kultúrneho kameňa vedie k rozmazaným textúram, tvorbe pľuzgierov a krátkej životnosti? Vyskúšajte toto riešenie priemyselnej kvality., vybavili sme vás. Nedovoľte, aby nesprávna voľba silikónu viedla k zlyhaniu výroby formyVýroba formy zlyhala. 90% dôvodov bolo, že bol zvolený nesprávny typ silikónu.. Kontaktujte nás ešte dnes a začnite diskutovať o vašich požiadavkách na silikón priemyselnej kvality. Tešíme sa na spoluprácu s vami a na pomoc pri hľadaní dokonalého silikónového riešenia pre vašu firmu.
Referencie
- Mark, JE a Bikales, NM (eds.). (1989). Encyklopédia vedy o polyméroch a inžinierstva. John Wiley & Sons.
- Ohmura, R. (2007). Silikóny: chémia a technológia. Wiley - VCH.
- Schulz, GV a Harth, E. (Eds.). (2010). Syntéza polymérov: teória a prax. Springer.
