실리콘 오일을 함유한 수소-의 구조와 선택

또한, -경화 액상 실리콘 고무(LSR/RTV-2) 제제에서는 비닐 실리콘 오일이 '기본 특성'을 결정하고, 수소-함유 실리콘 오일이 '가교 결합 골격'을 결정합니다. 올바른 수소 함유 실리콘 오일을 선택하는 것은 성공적인 제품을 만드는 데 있어 절반의 승리를 거둔 것입니다.

하나. 수소-함유 실리콘 오일: 실리콘 첨가-경화의 "설계자"입니다.

실리콘 가교 네트워크를 건물과 비교하면:

• 비닐 실리콘 오일=강철 골격(주쇄 구조 제공)

• 수소-함유 실리콘 오일=콘크리트 조인트(가교 연결 지점 제공)

• 백금 촉매=구성 지침(반응 시작 제어)

수소를 함유한 실리콘 오일의 구조 유형, 수소 함량 및 분자량-은 이 "건물"의 밀도, 강도 및 유연성을 직접적으로 결정합니다.

둘. 실리콘 오일을 함유한 수소-의 구조 및 분류

2.1기본 화학 구조 수소-함유 실리콘 오일의 화학명은 폴리메틸하이드로겐실록산(PMHS)이며 기본 구조 단위는 다음과 같습니다.

여기서:

• M 단위: 트리메틸실록시(CH₃)₃SiO [1/2] – 말단-캡핑 그룹

• Mᴴ 단위: Dimethylhydrosiloxy (CH₃)²HSiO [1/2] – 수소-함유 말단-캡핑

• D 단위 : Dimethylsiloxy (CH₃)²SiO [2/2] – 주쇄 반복 단위

• Dᴴ 단위: Methylhydrosiloxy (CH₃)HSiO [2/2] – 수소- 함유 주쇄 단위

2.2 세 가지 주요 구조 유형 분자 사슬의 Si-H 결합 분포에 따라 수소-함유 실리콘 오일은 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

end-수소 실리콘 오일말단-수소 실리콘 오일의 가교 반응은 주로 분자 사슬의 끝에서 발생하여 가교 네트워크에서 더 긴 사슬 세그먼트를 생성합니다. 따라서: • 낮은 가교 밀도 • 낮은 경화물의 경도 • 높은 연신율 • 일반적으로 더 나은 투명성(교차점 수가 적고 미세한 불균일성이 낮음)

사이드-수소 실리콘 오일주쇄에 Si{0}}H가 분포되어 있으며 각 분자는 여러 가교 지점에 참여합니다. • 높은 가교 밀도 • 가황물의 높은 경도 • 우수한 인장 강도 및 인열 강도 • 그러나 과도하게 사용하면 화합물이 쉽게 부서질 수 있습니다.

말단- 및 측면-수소 실리콘 오일최근 몇 년 동안 사용량이 빠르고 지속적으로 증가했습니다. 말단기/측기의 수소 함량 비율을 조정함으로써 가교 네트워크 구조를 광범위한 범위 내에서 제어하여 다양한 응용 시나리오의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

2.3 하이드록실 실리콘 오일과 수소-함유 실리콘 오일의 본질적인 차이점. 초보자들이 흔히 하는 오해:

실리콘 오일과 하이드록실 실리콘 오일을 함유한 수소-를 혼동합니다.

• 수소-함유 실리콘 오일(Si-H): 부가-형 실리콘 오일에 사용되며 비닐기와 가교결합하므로 물이 필요하지 않습니다.

• 하이드록실 실리콘 오일(Si-OH): 축합-형 실리콘 오일에 사용되며 가교제(예: 테트라에틸 오르토실리케이트)와 축합 및 탈수됩니다.

이 둘은 화학적 성질이 완전히 다르기 때문에 절대 혼합해서는 안 됩니다.

삼. 수소 함량: 가교 밀도의 "손잡이"

3.1 수소 함량의 정의 및 측정 수소 함량은 실리콘 오일을 함유한 수소- 내 Si{0}}H 결합의 양을 나타내며 일반적으로 두 가지 단위로 표시됩니다.

단위: 정의: 일반적인 범위:

전체 질량 대비 Si{0}}H 결합 내 H 질량의 백분율 0.05%~1.6%

mol% 모든 D 단위에 대한 D^H 단위의 몰 백분율 5%~100%

업계에서 수소 함량은 일반적으로 화학적 방법(과량의 알칼리와 반응하여 수소의 부피 측정) 또는 적외선 분광법(2160cm⁻1에서 Si-H의 특징적인 흡수 피크)을 통해 결정됩니다.

3.2가교 밀도에 대한 수소 함량의 영향

가교 밀도와 수소 함량 및 비닐 함량 사이의 관계는 고전적인 고무 탄성 이론에서 파생될 수 있습니다.

주요 결론:

• 수소 함량이 화학량론보다 낮으면 수소 함량이 증가함에 따라 가교 밀도가 선형적으로 증가합니다.

• 수소 함량이 화학량론을 초과하면 가교 밀도가 포화되는 경향이 있습니다(비닐 함량에 따라 제한됨).

• 과도한 수소-함유 실리콘 오일은 낭비일 뿐만 아니라 미반응 Si-H 잔류물을 생성하여 내열성을 저하시킵니다.

3.3 경도 경도(쇼어 A)에 대한 수소 함량의 영향은 가교 밀도와 직접적인 관련이 있습니다.

실험 데이터는 다음을 보여줍니다.

참고: 데이터는 실리콘 오일(점도 200mPa·s), 비닐 함량이 0.5mol%인 비닐 실리콘 오일, 10ppm의 백금 촉매를 함유한 말단-측 수소-를 기준으로 합니다.

패턴: 수소 함량이 0.05%에서 0.30%로 증가함에 따라 경도는 대략 선형적으로 증가합니다. 0.50% 이상에서는 경도 증가가 둔화되지만 취성은 크게 증가합니다.

3.4 기계적 성질에 대한 수소 함량의 영향:

인장강도 및 인열강도

인장 강도에 대한 수소 함량의 영향은 역 U-자형 곡선을 따릅니다.

• 낮은 수소 함량(<0.10%): Insufficient crosslinking density, large slip space between molecular chains, low tensile strength (<3 MPa) 

• 적당한 수소 함량(0.15~0.35%): 적당한 가교 밀도, 사슬 세그먼트는 응력을 견딜 수 있고 일정한 미끄러짐 공간을 가져서 가장 높은 인장 강도(5~8MPa)를 나타냅니다.

• High hydrogen content (>0.50%): 과도한 가교, 사슬 부분의 움직임 제한, 응력 집중으로 인해 쉽게 파손되고 인장 강도가 감소합니다.

인열 강도는 유사한 패턴을 따르며 최적의 수소 함량 범위는 최적의 인장 강도 값보다 약간 낮습니다.

높은 유연성이 요구되는 응용 분야(예: 마네킹 및 유연한 금형)의 경우 낮은-수소-함량이 권장됩니다. 구조적 구성요소의 경우, 고-수소- 함량 공식을 사용할 수 있습니다.

3.5투명성에 대한 수소 함량의 영향 첨가-경화 실리콘의 투명성은 두 가지 요인에 의해 제한됩니다.

• 필러 분산(추가-경화 시스템에는 일반적으로 필러가 없거나 최소한이므로 이는 주요 요인이 아닙니다.)

• 교차 연결된 네트워크의 미세한 균일성-투명성에 대한 수소 함량의 영향 메커니즘:

• 낮은 수소 함량: 희박한 교차-연결 지점, 불균일한 국부 교차-연결, 잠재적으로 미세한 상 분리로 이어질 수 있음 → 약간의 안개

• 적당한 수소 함량: 균일한 가교-, 일반 네트워크 → 최적의 투명성(투과율 > 90%)

• 높은 수소 함량: 지나치게 빠른 가교-, 국부적인 고밀도-밀도 미세-영역 형성 → 미세한 응력 집중 및 굴절률 차이 → 투명성 감소

광학등급 실리콘(LED 봉지재, 광학렌즈)의 경우 수소 함량을 0.15~0.25%wt% 범위 내로 조절하는 것이 좋습니다.

3.6 내열성에 대한 수소 함량의 영향 실리콘 고무의 내열성은 주로 다음 요소에 의해 영향을 받습니다.

• 주쇄의 열산화 안정성(높은 Si-O 결합 에너지, 우수한 기본 내열성)

• 가교점의 열적 안정성

• 잔류 Si-H의 열 산화 내열성에 대한 수소 함량의 영향:

• 적절한 수소 함량: 안정적인 Si-C-C-Si 가교 형성, 우수한 내열성(200도에서 장기-사용)

• 과도한 수소 함량: 잔류 Si{0}}H는 고온에서 쉽게 산화되어 주쇄 파손 및 가교 네트워크 저하를 초래하고 고온에서 연화, 끈적거림 및 기계적 특성 저하로 나타납니다.

산업적 경험: Si-H 잔류물을 피하면서 충분한 가교결합을 보장하려면 수소 함량을 화학량론적 비율의 90~95%로 추가해야 합니다.

For high-temperature applications (>200도), 최종-수소 또는 낮은-수소 함량 공식을 사용하는 것이 좋습니다.

3.7공정 성능 가사 시간에 대한 수소 함량의 영향: 수소 함량 자체는 가사 시간에 직접적인 영향을 거의 미치지 않습니다(가사 시간은 주로 백금 촉매 및 억제제의 양에 의해 제어됩니다).

그러나 수소 함량이 높은 제제에는 다음과 같은 공정 문제가 있는 경우가 많습니다.

• 더 농축된 발열 반응(단위 부피당 더 많은 Si{0}}H가 반응에 참여함)으로 인해 국지적인 온도가 상승하고 간접적으로 가사 시간이 단축됩니다.

• 촉매에 더욱 민감합니다. 미량의 불순물이라도 "폭발성 중합"을 유발할 수 있습니다. 경화 속도: 동일한 촉매 투여량에서:

• 수소 함량이 높을수록 경화 속도가 빨라집니다(반응 지점이 많아짐).

• 그러나 실제 경화 속도는 Si-H/Si-Vi 매칭 비율과 촉매 농도에 따라 더 많이 달라집니다.

탈형 특성: 수소 함량이 높은 제제는 높은 가교 밀도, 약간 더 큰 가황물 수축 및 금형에 대한 복잡한 접착력을 갖습니다. 이형제의 양은 특정 금형 재료에 따라 조정되어야 합니다.

4. 분자량: 네트워크 규모의 "조절기"

4.1 분자량과 점도의 관계 수소-함유 실리콘 오일의 분자량은 일반적으로 직접 측정되지 않지만 동점도(mm²/s 또는 mPa·s, 25도)로 특징지어집니다.

업계에서 사용되는 수소-함유 실리콘 오일의 일반적인 점도 범위:

4.2 가교 네트워크 구조에 대한 분자량의 영향 수소-함유 실리콘 오일의 분자량은 가교 간 분자량(Molecular Weight Between Crosslinks, Mc)을 결정합니다. 저분자량 수소-함유 실리콘 오일:

• 짧은 분자 사슬, 가교결합 사이의 작은 간격

• 조밀한 가교 네트워크이지만 짧은 체인 세그먼트

• 높은 경도와 높은 가황탄성률

• 신율이 낮고 복원력이 좋지 않음

• "짧은 철근 + 조밀한 노드"와 유사한 구조 실리콘 오일 함유 고분자량 수소-:

• 긴 분자 사슬, 가교결합 사이의 간격이 넓음

• 희박한 가교 네트워크이지만 긴 사슬 세그먼트

• 낮은 모듈러스의 부드러운 가황처리

• 높은 신율과 우수한 탄력성

• "긴 철근 + 희박한 노드"와 유사한 구조

4.3기계적 성질에 대한 분자량의 영향

메커니즘: 실리콘 오일을 함유한-고분자량 수소-로 형성된 가교 네트워크에서 장쇄 세그먼트는 응력 하에서 방향을 바꾸고 연장되어 더 많은 에너지를 흡수하여 인장 강도와 인열 강도가 더 높아집니다. 실리콘 오일을 함유한 저분자량 수소-는 너무 단단한 네트워크를 형성하여 응력 집중과 조기 파손을 초래합니다.

4.4 휘발성 물질에 대한 분자량의 영향 이것은 종종 간과되지만 중요한 요소입니다.

• 저분자량 수소-함유 실리콘 오일(<200 mPa·s): Contains more oligomers, resulting in high volatile matter (>1%)

• High molecular weight hydrogen-containing silicone oil (>1000mPa·s): 저휘발분(<0.5%) Hazards of excessively high volatile matter:

• 저분자량 화합물은 가황 중에 휘발되어 제품 표면에 오일 미스트 또는 안개{0}}같은 침전물을 형성합니다.

• 전자 포장 응용 분야에서 휘발성 물질은 구성 요소를 오염시킵니다.
• 고온-응용 분야에서는 휘발성 물질로 인해 기포와 공극이 발생합니다.

• 광학 응용 분야에서는 휘발성 물질이 렌즈 표면에 응축되어 빛 투과율에 영향을 줍니다.

선택 원칙:

• Electronic/Optical Grade Applications: Select high viscosity (>1000mPa·s) 또는 실리콘 오일을 함유한 저휘발성 정제 수소-.

• 일반 산업 응용 분야: 중간 점도(100~500mPa·s)이면 충분합니다.

• 신속한 탈형이 필요한 산업용 금형: 낮은 점도도 허용되지만 적절한 가황을 보장합니다.

4.5혼합 공정에 대한 분자량의 영향

수소-함유 실리콘 오일은 비닐 실리콘 오일, 충진제, 첨가제와 균일하게 혼합되어야 합니다.

• 저점도 수소-함유 실리콘 오일: 분산이 쉽고 혼합 에너지 소비가 낮지만 필러 표면에서 "크롤링"하는 경향이 있어 분포가 고르지 않게 됩니다.

• 고점도 수소- 함유 실리콘 오일: 혼합이 어렵고 혼합 시간이 길거나 전단력이 높지만 균일하게 분산되면 저장 안정성이 더 좋습니다.

실제 제형에서는 가공성과 성능의 균형을 맞추기 위해 고점도와 저점도를 결합하는 전략이 채택되는 경우가 많습니다.

다섯. 수소-함유 실리콘 오일의 선택 원리: 이론에서 실제까지

수소-함유 실리콘 오일 선택 결정

적용 시나리오에 따라 적절한 수소{0}함유 실리콘 오일 유형 매칭

적용 시나리오:
전자/전기: 저휘발성, 고순도, 수소 함량 0.5-1.0%
성형/산업: 중간 점도, 균형 잡힌 성능, 수소 함량 0.3-0.8%
의료/식품: 높은 안전성, 낮은 잔류물, 염소 함량 0.2-0.5%
가교 밀도 및 가황 조건 확인

5.1결정 매트릭스 선택

5.2 비닐 실리콘 오일과의 매칭 원리

수소{0}}함유 실리콘 오일 선택은 비닐 실리콘 오일과 함께 고려해야 합니다.

화학량론적 비율: 이상적인 반응 몰비: Si-H 몰 / Si-Vi=1.0 몰 비율 산업 현장에서의 경험적 비율: R=Si-H 몰 / Si-Vi 몰 • R < 1.0: 비닐 과잉, Si-H 부족, 불완전 가교, 끈적끈적한 가황 표면 • R=1.0~2.0: 이상적인 범위, 충분한 가교 결합, 균형 잡힌 성능 • R > 2.0: 과잉 Si-H, 높은 잔류 Si-H, 감소된 내열성, 열악한 장기 신뢰성-.

5.3선택에 대한 일반적인 오해

오해 1: 수소 함량이 높을수록 경화 속도가 빨라집니다. 정답: 경화 속도는 주로 백금 촉매의 농도와 활성에 따라 달라집니다. 수소 함량은 부차적인 영향을 미칩니다. 과도한 수소 함량은 국부적인-가교결합으로 인해 실제로 고르지 못한 경화를 초래할 수 있습니다.

오해 2: 실리콘 오일을 함유한 저-점도 수소-는 항상 혼합하기가 더 쉽습니다.

정답: 점도가 낮으면 혼합하기가 더 쉽지만 변동성이 더 높고 시스템 내에서 '이동'하기 쉬우므로 장기간 보관하면 계층화가 발생하고 성능이 고르지 않을 수 있습니다.-

오해 3: 수소 함유-수소 함유-실리콘 오일 함유 실리콘 오일이 수소 함유-함유 실리콘 오일보다 성능이 더 나쁩니다.

정답: 둘은 서로 다른 용도에 적합합니다. 말단-수소 함유-함유 실리콘 오일은 투명도와 유연성 측면에서 실리콘 오일 함유-수소 함유-보다 성능이 뛰어나 광학 및 유연성 응용 분야에 선호됩니다.

오해 4: 수소-함유 실리콘 오일은 장기간 공개적으로 보관할 수 있습니다.

정답: Si-H 결합은 수분과 산소에 민감합니다. 공기에 장기간-노출되면 가수분해와 산화가 느려져 수소 함량이 감소하고 점도 변화가 생기며 수소 기포가 생성됩니다. 밀봉되고 차광-된 건조한 환경에 보관해야 합니다.

5.4 DeepSea Technology의 기술 권장 사항

위의 분석을 바탕으로 Shanghai Silicon Power Materials Co., Ltd.는 다음을 권장합니다.

• 먼저 성능 목표를 정의한 다음 수소{0}}함유 실리콘 오일을 선택합니다. 선택하기 전에 경도, 신장률, 투명성 및 내열성을 우선순위로 둡니다.

• 소규모-테스트로 시작: 이론적 계산을 통해 초기 공식을 제공해야 합니다. 소규모- 테스트를 통해 최적의 매개변수를 결정합니다(최소 3개의 수소 함량 구배 권장).

• 저장 안정성에 주의: 배치-간-성능 변동을 방지하려면 실리콘 오일이 포함된 저-휘발성, 고{1}}순도 수소-를 선택하세요.

• Si-H/Si-Vi를 쌍으로 고려하세요. 실리콘 오일이 포함된 수소-를 단독으로 선택하지 마세요. 비닐 실리콘 오일과 함께 설계해야 합니다.

• 여름용 제제에는 추가 검증이 필요합니다. 고온에서 반응성의 변화로 인해 겨울 검증을 통과한 제제의 작동 기간이 지나치게 짧거나 여름에 비정상적인 경화가 발생할 수 있습니다.

육. 결론 수소-함유 실리콘 오일을 선택하는 것은 "교환의 기술-입니다."

• 경도인가 유연성인가? → 수소 함량 조정

• 강도인가, 신장인가? → 분자량 조정

• 투명성인가, 내열성인가? → 구조 유형 조정

• 경화가 빨라야 할까요, 아니면 작동 시간이 길어야 할까요? → 촉매 및 억제제를 조정한다. 실리콘 오일을 함유한 "최고의" 수소-는 없고 "가장 적합한" 수소만 있을 뿐입니다.

결과를 얻기 위해 시행착오에 의존하기보다는 구조, 매개변수 및 성능 간의 본질적인 관계를 이해하는 것이 자신감 있는 제제 설계에 매우 중요합니다.

Deepsea Technology 소개:

Jiujiang Deepsea Technology Development Co., Ltd.는 수년간 특수 유기 규소 화학 분야에 깊이 관여하여 다양한 범위의 수소-함유 실리콘 오일 제품(말단-함유, 면-함유, 말단{5}}면-함유, 점도 20~10000mPa·s, 수소 함량 0.05~1.6wt%)을 제공하고 고객의 특정에 따라 맞춤형 제제 제안을 제공할 수 있습니다. 응용 프로그램.