سیلیکون رابرها
سیلیکون رابر ها در ابتدا به تاریخچه سیلیکون رابرها ، کائوچوهای سیلیکون(QR) و انواع آن که شامل کائوچوهای که در دمای بالا پخته میشوند HTV و کائوچوهای که در دمایپایین پخته میشوند RTV -کائوچوهای سیلیکون […]
سیلیکون رابر ها
در ابتدا به تاریخچه سیلیکون رابرها ، کائوچوهای سیلیکون(QR) و انواع آن که شامل کائوچوهای که در دمای بالا پخته میشوند HTV و کائوچوهای که در دمایپایین پخته میشوند RTV -کائوچوهای سیلیکون مایع LSR میپردازیم.
1-کائوچوهای سیلیکون ( QR )
واژه ی سیلیکون در سال 1923 توسط پروفسور کیپینگ آمریکایی ، که پیشرو پژوهش در مورد ترکیبات آلی- فلزی و سیلیکون بود ، بکار رفت ولی امروزه به ترکیب هایی اطلاق می شود که در آن ها پیوند –SI-O- تکرار می شود . از ایندسته ترکیب ها ، سیال ها ، گریس ها ، رزین ها و کائوچوهای سیلیکون را میتوان نام برد.کائوچوی سیلیکون در 40 سال اخیر ، به عنوان یکی از مواد الاستومری ویژه و پر مصرف معرفی شده و تکنولوژی تولید آن ها نیز نسبت به بقیه سریع تر پیشرفت نموده است ، زیرا بسیاری از صنایع عمده ، از این کائوچو در وسایل و ابزار خود به شکل های مختلف استفاده نموده اند. وزن مولکولی پلیمرهای دی متیل سیلوکسان سبب ایجاد بسیاری از خواص مطلوب در کائوچوهای سیلیکون شده است. الاستومرهای سیلیکونی مورد توجه صنعت ، به دو دسته ی مهم زیر تقسیم میشوند:
1-کائوچوهای که در دماهای بالا پخته می شوند HTV :
که معمولا به صورت های گام ( پلیمرهای آمیزه کاری نشده خام ) و نیمه جامد ، با روش های پردازش و آمیزه کاری معمول در صنعت لاستیک قابل تبدیل به محصول نهایی می باشند.
2-کائوچوهایی که در دماهای معمول ولکانیزه می شوند RTV :
که معمولا به صورت مایعات قابل جریان در تهیه کالاهایی نظیر ؛ عامل رهایش (Release agent ) و چسب مورد استفاده قرار میگیرند. این کائوچوها معمولا برای ساخت اشیای حاصل از فرآیندهای قالبگیری و اکستروژن به کاربرده نمی شوند.
3-سیلیکون نیز وجود دارند که به کائوچوهای سیلیکونی مایع LSR :
قابل پخت در گرما موسوم بوده ، و در تهیه ی محصولات مورد نیاز وسایل نقلیه از طریق قالبگیری و عملیات اکستروژن به کاربرده می شوند. البته مصرف عمده LSR در تولید محصولات مرتبط با بهداشت کودک می باشد مانند انواع سر شیشه ، پستانک ، دندان گیر
شیمی الاستومرهای سیلیکون
رشد سریع مصرف الاستومر های سیلیکون ، از جنگ جهانی دوم تا کنون به خواص بی نظیر آن در مقایسه با الاستومرهای دیگر مربوط می شود. این خواص در حقیقت به ساختمان مولکولی که زنجیرهای طویلی از –SI-O- با ثبات حرارتی زیاد ، توسط گروه های آلی احاطه شده نسبتت داده میشود. در مقایسه با زنجیرهای هیدروکربنه ی الاستومرهای آلی ، کائوچوهای سیلیکون حجم مولکولی زیاد و نیروهای جاذبه ی بین مولکولی خیلی کمی دارند .ساختماان زنجیره اصلی سیلیکون رابرها ( از جمله دی متیل پلی سیلوکسان ) از پیوند های سیلسیم – اکسیژن ساخته شده که انرژی پیوند SI-O در آن ، 373 کیلو ژول بر مول است. این اتصال ها ، همان اتصالی ست که در شن ، ماسه ، کوارتز و شیشه وجود دارد. ترکیبات اخیر درجه حرارت های خیلی بالا را تحمل می کنند ، بدون تغییری حتی جزیی ، در ساختار شیمیایی آن ها ایجاد شود ، در صورتیکه پلیمرهای آلی در این درجه حرارت ها تخریب می شوند.اکثر پلیمر های آلی ، اتصال دوگانه دارند که این اتصال، محل مناسبی برای حمله اوزن ، به ویژه در غلظت های زیاد می باشد. در پلیمرهای سیلیکونی ، پس از پخت ، اتصال های دوگانه ی احتمالی خذف شده ، بنابراین محلی برای حمله اوزن حتی در غلظتهای خیلی بالا ، و برای زمان های خیلی طولانی باقی خواهد ماند.
مصارف کائوچوهای سیلیکون
صنایع خودرو سازی ، صنایع فضایی (فضانوردی )، کائوچوی سیلیکونی ، همچنین در قطعات موتور هواپیما بکار برده میشود .نمونه قطعاتی که به این منظور ساخته و مورد استفاده قرار می گیرند ؛اورینگ ها ، درزگیر ها ،و واشرهایی هستند که در توربین گاز موتورها ، در سیستم روغن کاری (پیستون و موتور جت ) و همچنین در سیستم های هیدرولیک ساخت راکت مصرف می شوند .شیلنگ های انعطاف پذیر ضدسرما، از طریق اکسترودینگ آمیزه های کائوچوی سیلیکون حاصل میشود .این شیلنگ ها هوای داغ را در دماهایی بیش از 600 درجه فارنهایت منتقل میکنند . اتصالهای سخت مجاری هوای داغ ،به جهت درزبندی نیاز به واشرهای ساخته شده از سیلیکون رابرها دارند . تحمل حرارتی فوق العاده ی کائوچوی سیلیکون رابرها، مصرف واشرهای آنرا در شیلنگ استارت موتور جت و فشنگ سبب شده است .اشباعیت و نداشتن تمایل ترکیب کائوچوهای سیلیکونی با اکسیژن ، سبب شده است که از این کائوچوها در تهیه ی ماسکها ی اکسیژن ، لوله و شیلنگ های حامل اکسیژن ، تنظیم کنندگان کنترلی و دیگر اسباب و وسایل مختلف که به نحوی در ارتباط با اکسیژن هستند ، استفاده شود . در این مصارف ، دوام وسایل به مقدار زیادی تابع مقاومت الاستومر در مقابل آثار تخریبی اکسیژن می باشد .قابلیت دفع حرارتی کائوچوی سیلیکون ، سبب شده است از آن در موشکها جهت ساختن درهایی که نقش عایق حرارتی دارند ، استفاده گردد.در قطعات لاستیکی مصرفی در فضاپیماها ،که قابلیت مقاومت در مقابل تشعشع و نیز مقاومت در برابر نور خورشید در ارتفاع زیاد در آنها نیاز میباشد . از کائوچوهای سیلیکون استفاده میشود .
صنایع خانگی و لوازم منزل:
طراحی ظروف تهیه ی قهوه ، تابه های الکتریکی ، اتوهای بخار ، گرم کن و برشته کن نان ، قابلمه و برخی از لوازم دیگر ، از این ویژگیها ناشی شده است .مقاومت شیمیایی بالای کائوچوی سیلیکون در تماس با مواد و شوینده های داغ ، استفاده ی گسترده ی آنها را در ظرفشویی ها و دیگر ماشینهای شوینده ، سبب شده است .
صنایع الکتریکی :
بیشترین حجم مصرف سیلیکون رابرها در صنایع الکتریکی و ساخت انواع مقره سیلیکونی ، کاور سیلیکونی و در ساخت سیم و کابل است .هنگامی که روکش سیم و تهیه کابل در مقیاس وسیع مورد نظر باشد ،از فرایند اکسترودینگ استفاده میشود .
صنایع پزشکی:
کائوچوهای سیلیکونی به دلایل ؛ بی اثر بودن ،آنتی باکتریال ، غیر سمی بودن و مقاومت زمان بندی ویژه تحت شرایط محیطی سخت ، در پزشکی مصرف زیادی دارند .مصرف کائوچوهای سیلیکونی در پزشکی ، از زمانی آغاز شد که در سال 1945 مشاهده گردید که آب به سطح شیشه هایی با یک لایه نازک میکروسکوپی از مایع سیلیکون آغشته شده ، نمی چسبد .کشف مک دوگال در سال 1945 مبنی بر حساس بودن خون به عوامل خارجی و عدم تغییر آن در تماس با مایعات سیلیکونی و ترکیبات جامد و نیمه جامد سیلیکونی ، نظر متخصصان را به استفاده از کائوچوهای سیلیکونی در صنایع پزشکی جلب نمود. مطالعات بعدی ، عدم سرطان زایی کائوچوهای سیلیکونی را ثابت نمود ، به طوری که امروزه کائوچوی سیلیکونی کاربرد بسیاروسیعی را در پزشکی ، در ساخت وسایلی که به انعطاف پذیری خوب ، نرمی ، قابلیت اعتماد بالا و امکان استرلیزه شدن کامل نیاز دارند ، به خود اختصاص داده است .
پستانک سر شیشه ، ظروف و وسایل انتقال خون ، وسایل نجات حیات از قبیل دریچه های قلب ، قسمتهای لاستیکی تولیدکننده ضربان مصنوعی در قلب ، لوله های انحراف دهنده آبسه ی مغز ، لوله های دفع ادرار و ساخت دست و پای مصنوعی و …. از کائوچوهای سیلیکونی ساخته می شوند.
انرژی های نوین :
با توجه به اقبال جهانی به استفاده از انرژی های تجدید پذیر مانند نور خورشید استفاده از پنل های خورشیدی به صورت چشمگیری خصوصا در کشورهای مانند ایران خواهد داشت یکی از بازارهای رو به رشد در این زمینه تولید و ساخت پنل خورشیدی می باشد یکی از قسمت های بسیار مهم ویفرهای سیلیکون این محصول می باشد که نوع قالب سیلیکون استفاده شده در این محصولات که دارای خواص مناسب و متناسب باشد تاثیر شگرفی در کیفیت و بالا بردن تولید انرژی از محصول مذکور را خواهد داشت بیشترین درصد فناوری این محصول بر اساس سیلیکون است و بیشتر در صفحات خورشیدی سیلیکون کریستالی مورد استفاده قرار میگیرد. شاخص های مختلفی جهت استفاده از سیلیکون برای محصول صفحات خورشیدی وجود دارد اما مهم ترین عامل درصد خلوص سیلیکون می باشد هرچه این خلوص بیشتر باشد توانایی صفحه خورشیدی برای تبدیل نور خورشید به الکتریسیته بیشرت خواهد شد سلول های صفحه خورشیدی تک کریستالی هم نامیده میشوند صفحات خورشیدی به دو نوع مونو کریستالی و پلی کریستای و نوار شیشه ای – فیلم نازک تقسیم میشوند.
کاربردهای متفرقه
خاصیت عدم چسبندگی سیلیکون رابرها ، سبب شده است تا از آن در ساخت رلها به منظور جا به جایی و انتقال پلاستیکهای داغ ، در فرایندهای تولید فیلم ، منقش کردن ، ورقه ای کردن و همچنین خمیر گستری و نرم کردن قلع داغ ، استفاده شود . اگرچه الاستومری با قابلیت ضربه گیری عالی تر از کائوچوی سیلیکون وجود ندارد ، ولی هرجا که افزایش درجه حرارت مطرح است ، انتخاب کائوچوی سیلیکون جهت دفع ارتعاش و صوت ، ارجح می باشد . علاوه بر آنچه مطرح گردید ، ویژگی سمی نبودن کائوچوی سیلیکون کاربرد آن را در صنایع غذایی ، به ویژه در ساخت تسمه نقاله های هدایت کننده ی آنها و سر شیشه و وسایل لاستیکی پزشکی نیز امکان پذیر نموده است .
سیلیکون یک کائوچوی ویژه بوده و خواص ممتاز آن عبارتند از :
1.مقاومت عالی در درجه حرارتهای بسیار پایین و بسیار بالا
2. مقاومت عالی در مقابل عوامل جوی ، اوزون و نور خورشید (داشتن طول عمر مفید بسیار زیاد ).
3.خواص الکتریکی (عایق بودن ) خوب
4.مقاومت در مقابل انواع لیزانه ها و روغنهای حیوانی و گیاهی
5.مقاومت در مقابل اسید و قلیاهای رقیق
6.مانایی فشاری بسیار پایین
سیلیکون رابرها به طور قطع توسط بسیاری از روغنها، حلالها و مواد شیمیایی تحت تاثیر قرار نمی گیرند .به منظور استفاده از قالبها ، باید طراحی آمیزه به گونه ای باشد که حداقل تورم قالبی را داشته باشد . به همین دلیل پایه های پلیمری این الاستومرها بگونه ای ساخته می شوند تا از مواد با جرم مولکولی پایین ، محتوای کمی داشته باشد ؛ زیرا این مواد در درجه حرارت بالا و به ویژه در پخت تکمیلی ، تبخیر شده و سبب افزایش تورم قالبی می گردند . همچنین از پر کننده هایی که در درجه حرارت بالا تبخیر می شوند نیز در آمیزه کاری این الاستومرها استفاده نمی شود . طبق مطالعات انجام شده برای کاهش تورم قالب الاستومرهای سیلیکون ، ثابت شده است که کمترین تورم قالبی در محصولات سیلیکونی وقتی حاصل میشود که از یک گام حاوی مقادیر کم مواد تبخیر شونده ، یک عامل پخت در درجه حرارت کم و ترکیب مناسب پر کننده ها استفاده شود.