Глава первая – Что такое силиконовый клей?
Силиконовый клей — это универсальный водостойкий полимер, основным ингредиентом которого является диоксид кремния, распространенная форма песка, содержащегося в кварце. Термин силикон относится к группе полимеров, которые имеют силоксановую связь с органическими соединениями. Их производство начинается с выделения кремния из диоксида кремния, также известного как оксид кремния.
Многочисленные положительные свойства силиконовых клеев сделали их популярным выбором для широкого спектра применений. Они используются в качестве нетоксичной альтернативы токсичным клеям. Инертные и универсальные силиконовые клеи используются в самых разных отраслях промышленности в качестве безопасного метода закрепления и склеивания поверхностей.
Поскольку силиконовые клеи биосовместимы, они обычно используются в области медицины в качестве клея для повязок, который легко прилипает к коже и создает плотное уплотнение для предотвращения инфекции, но может быть легко удален без остатка. Они долговечны благодаря своей превосходной химической стабильности и стойкости к атмосферным воздействиям и влаге. Независимо от типа поверхности, будь то металл или кожа, силиконовые клеи образуют прочное долговременное сцепление.
Особые свойства силикона делают его исключительно эластичным клеем. Его эластичность и другие свойства остаются неизменными при любой температуре. Силиконовые клеи используются для склеивания металлов благодаря их гибкости и температурным характеристикам, а также их способности связывать непохожие субстраты.
Глава вторая – Как изготавливается силиконовый клей
Основным ингредиентом силиконового клея является диоксид кремния, который является распространенным минералом, присутствующим в песке, почве, граните и горных породах. Диоксид кремния — это природное соединение, которое встречается повсюду в природе и составляет одну четвертую часть земной коры. Он принимает форму изумруда, кварца, глины и стекла.
Диоксид кремния, известный как диоксид кремния (SiO2), представляет собой комбинацию кремния и кислорода. Три основные формы кремнезема — кварц, тридимит и кристобалит, при этом целестит, кеатит и лечателерит являются менее известными формами. Диоксид кремния — широко используемый минерал, который можно найти в бетоне и абразивных материалах для шлифования.
Изолирующий кремнезем
Производство силиконовых клеев начинается с выделения кремнезема из кремния. Диоксид кремния в чистом виде можно найти в некоторых минералах. Чаще всего кремнезем можно найти в песке и кварце. Трудность извлечения кремния из его естественной формы связана с его высокой температурой плавления.
Кварцевая руда состоит из кварца и кварцевого песка. Для извлечения кремнезема кварцевую руду измельчают до 25 мм, а затем измельчают. Как только материал измельчен до нужной конфигурации, его очищают, промывают и подвергают флотации. Полученный кварцевый песок просеивают на наличие примесей.
Последним этапом извлечения кремния является нагревание очищенного песка. Поскольку кремний имеет очень высокую температуру плавления, песок необходимо нагреть до 1800 ° C. В результате процесса нагрева получается чистый изолированный кремний, который необходимо охладить перед дальнейшей обработкой. Как только песчаная смесь достаточно остынет, ее измельчают в порошок.
Изготовление силикона
Для получения силикона мелкодисперсный кремниевый порошок смешивают с метилхлоридом и нагревают. Процесс нагревания запускает реакцию между соединениями с образованием метилхлорсилана, который содержит диметилдихлорсилан, основной компонент силикона. диметилдихлорсилан перегоняется при нагревании при нескольких различных температурах.
После дистилляции к диметилдихлорсилану добавляют воду, которая расщепляет его на дисиланол и соляную кислоту. Дисиланол конденсируется соляной кислотой с образованием полидиметилсилоксана, который содержит силоксановую связь, основу силикона. Чтобы получить правильный тип силикона, его полимеризуют, превращая в клей на резиновой основе.
Силиконовый клей
Силиконовые клеи и герметики изготавливаются из полимеризованного силикона. Когда силикон не отвержден, он представляет собой гель или жидкость с высокой адгезией. Это химически инертное вещество, которое безопасно для использования в различных областях применения и не токсично. Конечным результатом производства силиконовых клеев является гибкий термостойкий клей, который можно использовать для электроники, автомобилестроения и строительства.
Глава третья – Типы силиконовых клеев
Существует несколько типов силиконовых клеев и герметиков, включая силиконовую связку, высокотемпературную, вулканизацию при комнатной температуре (RTV) и силиконовый резиновый герметик. Плотное эластичное уплотнение силиконовых клеев сделало их очень популярным решением для широкого спектра применений.
Независимо от множества разновидностей силиконовых клеев, преобладают два типа: двухкомпонентные и однокомпонентные. Разница между двумя формами заключается в расположении отвердителя, который может определять время высыхания клея.
Высокотемпературный силиконовый клей
Высокотемпературный силиконовый клей выдерживает температуру свыше 600 ° F или 315 ° C и устойчив к старению, вибрациям и ударам. Это жидкий клей, имеющий вид геля. Высокотемпературный силикон — это силикон RTV, который должен отверждаться в течение 24-48 часов, в зависимости от толщины слоя.
Вулканизирующийся силиконовый клей при комнатной температуре (RTV)
Силикон RTV — это мягкий клей, который при склеивании двух поверхностей создает прокладку, подобную клею, и создает мягкую текстуру. Его часто используют для электроизоляции из-за его высокой стойкости к атмосферным воздействиям и химическим веществам. Силикон RTV начинает отверждаться сразу после контакта с воздухом, в отличие от других силиконовых клеев, для отверждения которых требуется более 24 часов. Именно по этой причине его хранят в герметичном контейнере.
Клей для силиконовой резины
Клей из силиконовой резины обладает всеми типичными свойствами силиконового клея. Благодаря своим водонепроницаемым свойствам он часто используется в морских применениях в качестве средства для герметизации и гидроизоляции лодок. Силиконовый резиновый клей не трескается и не портится со временем.
Однокомпонентный системный силиконовый клей
Однокомпонентные системы не требуют смешивания клея и отвердителя. Они обладают всеми преимуществами силиконовых клеев, включая способность сохранять свои эластичные свойства в широком диапазоне температур. Однокомпонентные системы выпускаются различной твердости и вязкости с определенной степенью оптической прозрачности. Как и у других форм силиконовых клеев, скорость отверждения зависит от толщины слоя нанесения.
Двухкомпонентный системный силиконовый клей
Двухкомпонентные силиконовые клеи содержат отдельно клей и отвердитель. Их смешивают незадолго до нанесения, чтобы добиться желаемого отверждения и физических свойств силиконового клея. Реакция между отвердителем и клеем начинается сразу после их смешивания. Процесс отверждения влияет на вязкость клея, которая увеличивается до тех пор, пока клей не перестанет быть полезным.
Фторсиликоновый клей
Фторсиликоновый клей содержит трифторпропил, который повышает его химическую стойкость к растворителям, топливу, маслам, кислотам и щелочам помимо силиконовых клеев. Он обладает превосходными механическими свойствами и хорошо сцепляется с любым типом основания. Он доступен в однокомпонентном или двухкомпонентном исполнении. Отверждение двух типов фторсиликона аналогично отверждению силиконовых клеев, когда одна часть отверждается под воздействием воздуха, а две части требуют смешивания.
Силиконовые клеи, чувствительные к давлению (PSA)
Чувствительные к давлению силиконовые клеи изготавливаются из синтетических эластомеров, которые устойчивы к высоким температурам и прилипают к субстратам с низким энергопотреблением. Они прикрепляются к какому-либо материалу, такому как пластик, ткань, бумага или металл, который приклеивается к поверхности при приложении давления. PSA состоят из полимерных цепей с крупными молекулами, которые взаимосвязаны с повторяющимися цепочками молекул меньшего размера.
Уникальные свойства PSA позволяют разрабатывать и изготавливать их для различных целей, включая малярную ленту, пленку для защиты экрана и простую в установке электронную изоляцию. Они выпускаются в различных вариантах упаковки и устойчивы к воздействию экстремальных климатических изменений и окружающей среды. PSA хорошо сцепляются с твердыми влажными поверхностями и субстратами с низким энергопотреблением.
PSA долговечны, но их можно легко удалить, не оставляя следов. Они были адаптированы в качестве биосовместимого, гипоаллергенного и неинвазивного клея для бинтов, перевязочных материалов и хирургической ленты. Главной привлекательностью PSA для медицинского применения является их способность предотвращать рост бактерий и удерживать вредные вещества в процессе заживления.
Хотя все PSA функционируют одинаково и имеют схожие характеристики, их липкость и сцепление можно регулировать в зависимости от различной вязкости и кинетики отверждения. Их свойства можно дополнительно регулировать, изменяя процесс нанесения покрытия и варьируя подложки. По сути, PSA могут быть разработаны специально для удовлетворения потребностей широкого спектра применений.
Силиконовые клеи под давлением обладают исключительной прочностью склеивания и действуют как эластичный герметик с характеристиками геля. Они обладают гибкостью при более низких температурах и устойчивы к ультрафиолетовым лучам и растворителям.
Отверждение
Промышленное использование силиконовых клеев потребовало разработки методов, которые приведут к быстрому отверждению клея. Силиконовые клеи широко используются благодаря своим превосходным эластомерным свойствам, расширенному температурному диапазону, устойчивости к воздействию топлива, а также низкой усадке и напряжению сдвига. Быстрое отверждение силикона завершается чуть более чем за десять минут.
Ультрафиолетовый
Силиконовый клей ультрафиолетового отверждения содержит фотоинициаторы для активации процесса отверждения. Когда фотоинициатор поглощает свет с нужной длиной волны и интенсивностью, начинается реакция полимеризации и силиконовый клей отверждается. Процесс отверждения занимает несколько секунд и представляет собой систему отверждения без использования растворителей.
При удалении ультрафиолетового излучения процесс отверждения прекращается, поэтому важно продолжать процесс до полного отверждения клея.
Быстросохнущий силикон
Быстроотверждаемый силикон использует двухкомпонентную платиновую систему и не требует воздуха или влаги для инициирования процесса. Две части состоят из винил функционального силиконового полимера с платиновым катализатором, который включает сшиватель и ингибитор. Процесс отверждения начинается с добавления сшивателя к виниловому полимеру. Для завершения процесса отверждения требуется почти 24 часа.
Светоизлучающие диоды (LED)
Подобно процессу сверхсильного отверждения, отверждение светодиодами включает инициирование фотохимической реакции в силиконе, которая связывает полимеры. Светодиодные лампы можно настроить на точную длину волны, соответствующую потребностям силиконового клея. Они обеспечивают более равномерное освещение на протяжении всего процесса, энергоэффективны и безвредны для окружающей среды. Доступны светодиодные лампы с длинами волн в УФ-диапазоне от 365 нм до 395 нм, а также в диапазоне видимого света от 405 нм до 460 нм.
Аквариумный силиконовый клей
Силиконовый клей для аквариума — важная и необходимая часть ухода за аквариумом. Он используется для предотвращения протекания аквариума и прикрепления камней, растений и украшений. Поскольку он высыхает прозрачным и незаметным, это идеальный клей для использования в аквариуме. Силиконовый клей для аквариума имеет вид геля и исключительно прост в нанесении. Отверждение силиконового аквариумного клея занимает около семи минут, но при этом сохраняет его клейкость в липком состоянии.
Глава четвертая – Материалы, с которыми соединяются силиконовые клеи
Силиконовые клеи широко используются благодаря своим многочисленным положительным свойствам, особенно способности сохранять сцепление в различном диапазоне температур. Они способны снижать тепловое напряжение между подложками с различными коэффициентами расширения и сжатия.
Основным преимуществом силиконовых клеев является то, как долго они способны сохранять сцепление независимо от окружающей среды. Это единственное свойство делает их идеальным источником для нескольких применений, включая медицинские.
Керамическое Склеивание
Керамический материал — это высокоэластичный неметаллический неорганический продукт, который износостойок, устойчив к коррозии, обладает термостойкостью, исключительной прочностью и может служить электрической изоляцией. Существует широкий ассортимент изделий, изготовленных из керамики, которая является материалом, на который полагаются инженеры. Силиконовые клеи обеспечивают способность склеивать керамический материал с разнородными подложками, химический состав которых непригоден для склеивания с керамикой.
Склеивание стекла
Стекло — это уникальная и сложная основа, которую сложно склеивать. Большинство видов склеивания стекла не предполагают наличия несущих швов, но, скорее всего, предназначены для использования в различных условиях окружающей среды, требующих невидимого соединения. Клеи для склеивания стекла должны быть достаточно прочными для создания водонепроницаемого уплотнения, но достаточно гибкими, чтобы они не ломались под разнонаправленным давлением. Именно по этим причинам силиконовый клей является наиболее широко используемым клеем для склеивания и герметизации стекла.
Резиновое Склеивание
Хотя он и не такой хрупкий, как стекло, приклеивание резины — трудоемкий процесс, требующий значительной подготовки поверхности с использованием дорогостоящих и опасных материалов. Чтобы соединение было плотным и упрочненным, перед нанесением клея поверхность должна быть загрунтована и обработана шероховатостями. Эластомерная технология позволила склеивать многие типы резины. Силиконовые клеи являются важным достижением в области склеивания и герметизации резины, расширяя ее полезность и количество применений. Однокомпонентные или двухкомпонентные системы могут использоваться с двухкомпонентными системами, которые идеально подходят для резины, поскольку они отверждаются толстыми слоями.
Склеивание металла
Силиконовые клеи используются для склеивания металлов, потому что они способны склеивать различные субстраты. Чтобы другие клеи могли склеивать металлы, они должны быть специально смешаны и составлены. Это не относится к силиконовому клею. Одно- или двухкомпонентные силиконовые клеи способны соединять любые два разных металла. Различия во времени отверждения зависят от количества нанесенного клея и типа металла.
Склеивание древесины
Силиконовый клей является идеальным продуктом для соединения древесины и может наноситься непосредственно. Поскольку силиконовый клей очень прочный, его не нужно широко наносить, но его можно наносить на важные участки соединяемых деталей. При работе с небольшими деталями требуется очень ограниченное количество клея.
Силиконовый клей — самый прочный и универсальный из клеев. Он обеспечивает надежное сцепление, является гибким и уплотняет при склеивании. Тот факт, что он устойчив к ультрафиолетовым лучам, перепадам температуры и воде, делает его идеальным для использования с деревом.
Глава пятая – Преимущества использования силиконового клея
Силиконовый клей — широко используемый связующий агент, который получил популярность благодаря своим многочисленным положительным свойствам. Сырье для производства силикона производится в больших объемах, что упрощает производство клея. Силиконовый клей можно найти в любой отрасли промышленности, от производства самолетов до установки окон.
Основным материалом для производства силикона является диоксид кремния, четвертый по распространенности минерал на земле. Диоксид кремния содержится в самых разнообразных минеральных образованиях, что относительно упрощает синтез силикона.
Преимущества использования силиконового клея
Термостойкость
Ключевым требованием к клеям является способность сохранять их сцепление независимо от любых изменений температуры. Это особое свойство является одной из причин, по которой силиконовые клеи так широко используются в промышленности. Важность этой характеристики усиливается способностью силиконового клея приклеиваться к любому типу материала.
Гибкий
Хотя силиконовый клей образует очень надежное и плотное соединение, он не затвердевает и не становится жестким. Для многих применений гибкость связующего является крайне необходимой, поскольку большинство материалов гибко реагируют на изменения окружающей среды. Силиконовый клей представляет собой прозрачный гель при нанесении и со временем затвердевает, превращаясь в эластичный клей.
Долговечность
Как и другие характеристики силиконового клея, его долговечность в стрессовых и требовательных условиях сделала его идеальным выбором для применения в аэрокосмической промышленности и в экстремальных погодных условиях. В отличие от других клеев, силикон может выдерживать многие условия, в которых другие клеи выходят из строя. Производство и промышленные операции требуют, чтобы клеи были способны выдерживать производственный процесс, а также обеспечивать долговечность изделий.
Внешний вид
Хотя отверждение силиконового клея занимает несколько часов, после отверждения и схватывания он едва заметен из-за своей прозрачности. Именно это свойство является причиной того, что его используют для склеивания окон и аквариумов. Инженеры полагаются на силиконовый клей как на связующее средство, но не разрушающее эстетический вид конструкции.
Водоотталкивающий
Водоотталкивающие свойства силиконовых клеев проявляются в их широком применении в морских условиях. При нанесении силиконового клея он реагирует как герметик и не подвергается воздействию воды или влаги. Опять же, именно по этой причине он используется в аэрокосмической промышленности и на транспорте, а также как метод крепления окон.
Удобный в использовании
Одной из проблем, связанных с нанесением клеев, является негативное воздействие их паров. Кроме того, многие клеи высокой прочности требуют значительной подготовки перед нанесением. Это не относится к силиконовым клеям, которые очень удобны в использовании и способны склеивать любые два материала‘ независимо от их состава.
Экологически безопасен
Современное производство вызывает растущую озабоченность по поводу воздействия на окружающую среду. Экологичность стала центральной проблемой при разработке новых продуктов, поскольку общество стало хорошо осознавать негативное воздействие различных вредных веществ.
Поскольку ингредиенты в силиконовых клеях берутся из природных элементов, они оказывают очень небольшое воздействие на окружающую среду. Силиконовые клеи устойчивы к большинству химических веществ и не вступают в химическую реакцию, что подчеркивает их экологическую безопасность.
Глава шестая – Промышленное применение силиконового клея
Когда инженеры проектируют и разрабатывают проект, каждый аспект проекта спланирован вплоть до мельчайших деталей, включая выбор клея. Промышленное применение требует, чтобы материалы были долговечными из-за жестких условий, которым могут подвергаться изделия.
Прочность и долговечность силиконовых клеев, а также их нехимическая реакция сделали их лучшим выбором для многих отраслей промышленности.
Клеи для космических исследований
Суровые и безжалостные условия космического пространства создают большую нагрузку на материалы, используемые для изготовления космических аппаратов. Требования к давлению, атмосферам и герметизации требуют использования самых прочных клеевых материалов. Было установлено, что силиконовые клеи способны отвечать всем требованиям.
Адгезивы для Протезирования кожи
В киноиндустрии протезы наносятся на кожу актеров для создания различных типов иллюзий. На протяжении многих лет испытывалось несколько форм клеев и связующих химикатов, с некоторыми весьма пагубными эффектами. За последние несколько десятилетий было установлено, что силиконовые клеи являются лучшим методом крепления и наложения протезов. Они не имеют запаха и не причиняют дискомфорта коже. После установки протеза процесс отверждения активируется нажатием на протез.
Стоматологический Клей
Эластичность силиконовых клеев делает их идеальным клеем для использования в стоматологии. Поскольку силиконовые клеи химически инертны, их безопасно использовать при установке протезов во рту. В большинстве случаев стоматологи применяют приспособления, приклеивают их на место и отверждают клей ультрафиолетовым излучением.
Автомобильный клей
В автомобильной промышленности используется широкий спектр материалов, включая пластмассы, алюминий, сталь, нержавеющую сталь и различные ткани. Во многих случаях непохожие материалы должны быть плотно соединены и иметь надежное сцепление. Именно по этим причинам используются силиконовые клеи. Они обеспечивают отличную адгезию к различным поверхностям и долговечны.
Некоторые из причин, по которым производители автомобилей предпочитают силиконовые клеи, включают долговечность, устойчивость к атмосферным воздействиям, водонепроницаемость, ударопрочность, отсутствие трещин и отслаивания, а также эластичное соединение.
Клеи для медицинских изделий
Медицинские изделия состоят из нескольких сложных частей, которые должны быть постоянно соединены и плотно запечатаны. Силиконовые клеи используются из-за их способности склеивать разные поверхности. Медицинские изделия изготавливаются с использованием поликарбоната из-за того, что ему легко придавать форму. Кроме того, полиамид или нейлон используется для изготовления трубок и катетеров, а также титан, который используется для изготовления имплантатов, таких как кардиостимуляторы, кохлеарные имплантаты, гидроцефальные шунты и инфузионные насосы.
Каждый из материалов, используемых для производства медицинских изделий, должен соответствовать строгим рекомендациям Американской медицинской ассоциации (AMA) и Управления по контролю за продуктами питания и лекарствами (FDA). Силиконовые клеи инертны и идеально подходят для использования в производстве медицинских изделий. Они обеспечивают очень плотное уплотнение и долговечны, что необходимо для медицинских устройств.
Пищевые клеи
Пищевой силиконовый клей нетоксичен и не содержит химических наполнителей. Он намного безопаснее обычных клеев и прилипателей и обеспечивает превосходное сцепление. Пищевые силиконовые клеи долговечны и устойчивы к перепадам температуры, влаге, озону, вибрациям и атмосферным воздействиям.
Заключение
- Силиконовый клей — это универсальный водостойкий полимер, основным ингредиентом которого является диоксид кремния, распространенная форма песка, содержащегося в кварце.
- Термин силикон относится к группе полимеров, которые имеют силоксановую связь с органическими соединениями.
- Существует несколько типов силиконовых клеев и герметиков, включая силиконовую связку, высокотемпературную, вулканизацию при комнатной температуре (RTV) и силиконовый резиновый герметик.
- Производство силиконовых клеев начинается с выделения кремнезема из кремния. Кремнезем в чистом виде можно найти в некоторых минералах.
- Силиконовые клеи широко используются благодаря своим превосходным эластомерным свойствам, расширенному температурному диапазону, стойкости к воздействию топлива, а также низкой усадке и напряжению сдвига.
- Прочность и долговечность силиконовых клеев, а также их нехимическая реакция сделали их первым выбором дизайнеров.