İki bileşenli silikon, esnekliği, stabilitesi ve uyarlanabilir kürlenme davranışı nedeniyle endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu malzeme sisteminin en sık tartışılan yönlerinden biri kürleme sürecinin nasıl çalıştığı ve hangi değişkenlerin nihai sonucu etkilediğidir. Bu makale, iki bileşenli silikonun arkasındaki kürleme mekanizmalarına genel bir bakış sunmakta ve işleme sırasındaki davranışını etkileyen pratik hususları vurgulamaktadır.
İki Bileşenli Silikonu Anlamak
Adından da anlaşılacağı gibi iki bileşenli silikon iki ayrı parçadan oluşur: bir temel bileşen ve bir kürleme maddesi. Baz tipik olarak silikon polimerin yanı sıra mekanik, termal veya kimyasal özellikleri tanımlamaya yardımcı olan dolgu maddeleri veya katkı maddeleri içerir. Sertleştirme maddesi, karışık malzemeyi sıvı halden katı elastomere dönüştüren kimyasal reaksiyonu başlatır.
Tek bileşenli sistemlerle karşılaştırıldığında iki bileşenli silikonlar işlemede daha fazla esneklik sunar. Kürleme ancak karıştırma sonrasında başladığı için kullanıcılar, formülasyon oranlarını veya işleme koşullarını ayarlayarak çalışma süresini, kürleme hızını ve nihai malzeme özelliklerini daha iyi yönetebilirler. Bu, iki bileşenli sistemleri, kontrollü sertleşme davranışı veya daha kalın bölümlerde tekdüze özellikler gerektiren uygulamalar için özellikle uygun hale getirir.
Kür Mekanizması
İki bileşenli silikonda sertleşme, polimer zincirleri arasındaki çapraz bağlanma reaksiyonu yoluyla gerçekleşir. Yaygın olarak iki temel mekanizma kullanılır:ilave kürlemeVeyoğunlaşma kürü.
Şekil 1.İlave-tedavi ve yoğunlaşma-tedavi mekanizmalarının karşılaştırılması, reaksiyon yollarındaki ve yan ürün oluşumundaki farklılıkların vurgulanması.
İlave Kürleme
Genellikle platin katalizli kürleme olarak adlandırılan ilave kürleme, uçucu yan ürünler oluşturmadan ilerler. Bu mekanizmanın tutarlı mekanik özelliklere sahip düşük büzülmeli elastomerler üretmesiyle bilinmektedir. Reaksiyonun neme bağlı olmaması nedeniyle ilave kürleme sistemleri, daha kalın bölümlerde bile tüm malzeme hacmi boyunca eşit şekilde kürlenme eğilimindedir.
Önemli bir husus kontaminasyona karşı hassasiyettir. Sülfür içeren malzemeler, aminler veya belirli metal tuzları gibi belirli maddeler, katalizörü engelleyebilir ve kürleşmeyi engelleyebilir. Bu nedenle ilave kürlemeli sistemlerle çalışırken temiz kullanım koşulları ve uyumlu aletler önemlidir.
Yoğuşma Kürleme
Şekil 2.Neme bağlı sistemlerin çekirdekte daha yavaş kürlenebildiği kalın silikon kesitlerdeki kürlenme davranışının gösterimi.
Yoğuşma kürlemesi, alkol veya su gibi küçük moleküler yan ürünlerin açığa çıkmasına neden olan reaksiyonları içerir. Bu sistemler genellikle gözenekli alt tabakalara iyi yapışır ve daha az kontrol edilen ortamlara toleranslıdır. Ancak reaksiyon nem difüzyonuna bağlı olduğundan kürleme kalın veya kapalı bölümlerde daha yavaş ilerleyebilir.
Şekil 2. Neme bağımlı sistemlerin çekirdekte daha yavaş kürlenebildiği kalın silikon kesitlerdeki kürlenme davranışının gösterimi.
Derin saksı veya kalın kalıplar içeren uygulamalarda bu nem bağımlılığı, malzeme seçimi ve proses planlaması sırasında dikkate alınması gereken eşit olmayan kürleme profillerine yol açabilir.
Kürleşme Sürecini Etkileyen Faktörler
Birkaç işlem değişkeni, iki bileşenli silikonun nasıl kürleştiğini ve nihai özelliklerin ne kadar tutarlı olacağını etkiler.
Şekil 3.İki bileşenli silikon sistemlerinin kürlenme davranışını etkileyen temel işlem değişkenleri (karışım oranı, sıcaklık ve nem).
Karışım Oranı
Öngörülebilir kürleme için doğru karışım oranları önemlidir. Üreticiler oranları ağırlık veya hacim olarak belirtebilir ve yanlış yöntemin kullanılması, kürlemenin eksik veya tutarsız malzeme özelliklerine yol açabilir. Ağırlığa göre ölçüm, özellikle iki bileşenin farklı yoğunluklara sahip olduğu durumlarda sıklıkla tercih edilir.
Sıcaklık
Sıcaklık reaksiyon hızını doğrudan etkiler. Yüksek sıcaklıklar genellikle kürlenmeyi hızlandırır, düşük sıcaklıklar ise yavaşlatır. Bazı durumlarda kürleme süresini kısaltmak veya çapraz bağlanmanın tamamını sağlamak için kontrollü ısıtma kullanılır.
Nem
Nem öncelikle yoğuşmayla kürlenen sistemleri etkiler. Aşırı nem kürlenmeyi yavaşlatabilir veya yüzey düzensizliklerine neden olabilir; buna karşın ilave kürlemeli sistemler ortam neminden büyük ölçüde etkilenmez.
Katalizör Konsantrasyonu
Katalizör seviyeleri hem kürleşme hızını hem de kap ömrünü, yani karıştırma sonrasında kullanılabilir çalışma süresini etkiler. Daha hızlı kürlenme genellikle daha kısa kap ömrü pahasına gerçekleşir; bu da işleme verimliliğini uygulama gereklilikleri ile dengelemeyi önemli kılar.
İki Bileşenli Silikon Uygulamaları
İki bileşenli silikon sistemleri, uyarlanabilir kürlenme davranışları ve stabil elastomerik özellikleri nedeniyle çok çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır.
Şekil 4.İki bileşenli silikon sistemlerinin elektronik, kalıplama, sızdırmazlık ve tıbbi alanlarda kullanıldığı tipik uygulama senaryoları.
İki bileşenli silikon sistemleri, uyarlanabilir kürlenme davranışları ve stabil elastomerik özellikleri nedeniyle çok çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır.
Yaygın uygulama alanları arasında elektronik saklama ve kapsülleme, kalıplama ve döküm, sızdırmazlık ve contalama ile esneklik ve malzeme stabilitesinin gerekli olduğu seçilmiş tıbbi veya sağlık hizmetleri kullanımları yer alır. Örneğin, 2 bileşenli şeffaf şeffaf elektrikli silikon jel genellikle optik netliğin, elektrik yalıtımının ve stres korumasının gerekli olduğu hassas elektronik düzeneklerde kullanılır.
Çözüm
İki bileşenli silikonun sertleşme davranışı, köklü kimyasal mekanizmalar ve pratik işleme değişkenleri tarafından yönetilir. Ekleme ve yoğunlaşma kürleme arasındaki farkları ve her birini etkileyen faktörleri anlamak, kullanıcıların uygulama ve kürleme sırasında malzeme davranışını öngörmesine yardımcı olur. İki bileşenli silikonun etkili kullanımı, tek bir parametreye bağlı kalmak yerine, kürleme mekanizmalarının tasarım gereklilikleri, işleme koşulları ve performans beklentileriyle uyumlu hale getirilmesine bağlıdır.
Referanslar
-
Brady, A. (2019).Silikon Elastomerler: Bilim ve Teknoloji. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
Harper, C. (2011).Plastik, Elastomerler ve Kompozitler El Kitabı. McGraw-Hill Eğitimi.
Marks, J. (2017).Tıbbi Cihaz Sektöründe Silikon Teknolojisi. Smithers Rapra Teknoloji Ltd.