Жидкий силиконовый каучук (LSR) — это двухкомпонентный эластомер. Он состоит из шести ключевых элементов: базовые полимеры (в основном ПДМС с виниловыми концевыми группами), сшивающий агент (водородсодержащее силиконовое масло), платиновый катализатор для быстрого отверждения, ингибитор для регулирования времени реакции, армирующие наполнители (такие как пирогенный или осаждённый диоксид кремния), а также различные добавки для обеспечения специфических функциональных свойств и улучшения технологических характеристик.

Состав жидкого силиконового каучука

Полная двухкомпонентная формула LSR обычно включает:

• Базовые полимеры: Обычно винилзамещённый полидиметилсилоксан (PDMS).
• Активные наполнители: Например, пирогенный кремнезём, для повышения механической прочности.
• Платиновый катализатор: Для осуществления реакции аддитивного отверждения.
• Сшивающие агенты: Обычно полимеры с гидросилоксановыми функциональными группами, которые реагируют с винильными группами основного полимера.
• Ингибитор: Для контроля скорости реакции и увеличения времени жизни смеси.
• Добавки: Например, пигменты, разделители для форм или термостабилизаторы, для придания специфических свойств.

Далее рассмотрим каждый составляющий компонент.

Базовые полимеры（силиконовое масло）:

Полидиметилсилоксан – ПДМС: Диметилсиликоновое масло является наиболее базовым и широко используемым силиконовым маслом. Основной полимер-основа для большинства силиконовых каучуков (включая как отверждающиеся по типу конденсации, так и по типу присоединения). В силиконах, отверждающихся по типу конденсации (таких как промышленные силиконы для изготовления форм), оно выступает в качестве основного цепного материала.

Винилсиликоновое масло: Винилсиликоновое масло является основным базовым материалом для силиконов с аддитивным отверждением (также известных как платиновые силиконы).

• Если содержание виниловых групп слишком низкое, плотность сшивания силиконового каучука будет невысокой, что приведёт к низкой твёрдости и низкой прочности на разрыв.
• Если содержание виниловых групп слишком высокое, вулканизированный каучук станет более твёрдым и хрупким, а его сопротивление старению снизится. Винилсиликоновое масло с небольшой молярной массой может снизить вязкость резиновой смеси, улучшить её текучесть и в определённой степени увеличить плотность сшивания силиконового каучука, придавая ему определённую прочность на растяжение и твёрдость.

Водородсодержащее силиконовое масло: Водородсодержащее силиконовое масло является ключевым сшивающим агентом в силиконах отверждающихся по типу присоединения и в силиконах отверждающихся по типу конденсации.

Фенилсиликоновое масло: Фенилсиликоновое масло является «премиальным представителем» семейства силиконовых масел. Благодаря введению фенильных групп оно превосходит обычное диметилсиликоновое масло по термостойкости, радиационной стойкости и оптическим свойствам, в первую очередь обслуживая специфические области применения с чрезвычайно жёсткими требованиями к эксплуатационным характеристикам материалов. Ключевые характеристики включают отличную стойкость к высоким/низким температурам (-70°C ~ 250°C+), выдающуюся радиационную стойкость, повышенный показатель преломления (приблизительно 1,46 ~ 1,50), а также относительно более высокую стоимость.

Активные наполнители

Дымный кремнезём: Дымный кремнезём является основным армирующим наполнителем в LSR, получаемым высокотемпературным гидролизом четырёххлористого кремния. Характеризуется наноразмерными частицами и большой удельной поверхностью. Для обеспечения отличной дисперсии, поддержания низкой вязкости и обеспечения превосходной прочности на растяжение и разрыв в LSR его поверхность требует гидрофобизации, что также способствует поддержанию высокой прозрачности продукта.

Осаждённый диоксид кремния: Осаждённый диоксид кремния производится путём осаждения из раствора натриевого силиката; его частицы крупнее, чем у пирогенного диоксида кремния, что обеспечивает несколько более низкие армирующие свойства и прозрачность. Хотя также требуется поверхностная обработка, основное преимущество заключается в более низкой стоимости, что делает его подходящим для применений LSR с менее строгими требованиями к эксплуатационным характеристикам и высокой ценовой чувствительностью.

Платиновый катализатор

Процесс, катализируемый платиновым катализатором в жидком силиконовом каучуке (LSR), по сути, является процессом вулканизации LSR. Платиновый катализатор является ядром системы аддитивного отверждения LSR, эффективно катализируя реакцию между винильными группами и связями Si-H для быстрого перехода из жидкого состояния в твёрдое. Он термочувствителен, контролируется ингибиторами при низких температурах, но быстро активируется при нагревании, обеспечивая быстрое чистое отверждение (без побочных продуктов, сохраняет прозрачность).

Ингибитор

Наличие ингибитора имеет решающее значение для LSR при осуществлении высокоэффективного автоматизированного литья под давлением. Он разрешает противоречие «как предотвратить мгновенное вулканизацию жидкого каучука после смешения, но обеспечить его быстрое отверждение в форме». Он работает синергетически с платиновым катализатором, контролируя кинетику вулканизации LSR.

Добавки

Функции добавок разнообразны и в первую очередь включают:

• Придание специальных функциональных свойств: Придание LSR неприсущих свойств, таких как электропроводность, теплопроводность, огнестойкость, антимикробные свойства, самоадгезия и вспенивание.
• Улучшение технологических свойств: Оптимизация текучести LSR и разъёмности из пресс-формы, а также снижение технологических дефектов.
• Регулирование эстетических характеристик: Регулирование цвета, прозрачности или поверхностного блеска.
• Повышение долговечности: Повышение стабильности LSR при длительном использовании или в специфических условиях эксплуатации, например сопротивление старению и УФ-излучению.

Заключение

По сути, жидкий силиконовый каучук (LSR) — это универсальный материал, превосходные эксплуатационные характеристики которого точно спроектированы благодаря синергетическому взаимодействию его основных компонентов: базовые полимеры (таких как винилсодержащие силиконовые масла) формирование основной структуры, сшивающие агенты (гидридный силиконовое масло) формирование прочной сеточной структуры, платиновый катализатор обеспечивающая быструю контролируемую вулканизацию, и ингибитор обеспечивающая технологичность процесса. Дополнительно усилена активные наполнители (в основном дымный кремнезём) для механической прочности и широкого диапазона добавки для придания целевых функциональных и эстетических свойств, LSR представляет собой высокоадаптивное решение для множества ответственных применений.