پایداری حرارتی نوارهای لاستیکی سیلیکونی

نوارهای لاستیکی سیلیکونی در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، الکترونیک، آشپزی، پزشکی و هوافضا به دلیل توانایی آنها در تحمل دماهای شدید بدون تخریب بسیار مهم هستند. این ماده از سیلیکون، اکسیژن، کربن و هیدروژن تشکیل شده است، این ماده به دلیل انعطاف پذیری، مقاومت در برابر حرارت و عایق الکتریکی مشهور است و به طور موثر بین 55- تا 300 درجه سانتی گراد (70- تا 570 درجه فارنهایت) عمل می کند. ترکیب نانوذراتی مانند TiO2، گرافن و نانولوله‌های کربنی استحکام و مقاومت در برابر حرارت لاستیک سیلیکونی را افزایش می‌دهد. دانشمندان اغلب از آنالیز وزنی حرارتی (TGA) برای ارزیابی پایداری حرارتی مواد استفاده می کنند.

تخریب حرارتی لاستیک سیلیکونی پیچیده است و مقاومت آن در برابر گرما تحت تأثیر فرآیندهای ساخت و پخت قرار می گیرد. روش های پخت، از جمله پخت تراکمی، پخت افزودنی، و پخت پراکسید، هر کدام به طور متفاوتی بر پایداری محصول نهایی تأثیر می گذارند. علیرغم هزینه بالاتر لاستیک سیلیکونی و خطرات احتمالی برخی از افزودنی ها، خواص منحصر به فرد آن - به ویژه مقاومت در برابر حرارت و دوام آن - آن را برای کاربردهای با استرس و دمای بالا ضروری می کند. هدف تحقیقات در حال انجام افزایش بیشتر مواد برای استفاده های پیشرفته است.

روش های تست پایداری حرارتی

روش‌های آزمایش مختلفی برای ارزیابی پایداری حرارتی لاستیک سیلیکونی استفاده می‌شود که به دانشمندان کمک می‌کند تا درک کنند که این ماده در شرایط مختلف حرارتی چگونه رفتار می‌کند.

تجزیه و تحلیل مکانیکی دینامیکی (DMA)

DMA نحوه تغییر شکل لاستیک سیلیکونی و بازگشت به شکل اولیه خود را در دماهای مختلف ارزیابی می کند. این آزمایش خواصی مانند مدول الاستیک، مدول ویسکوز و ضریب میرایی را در محدوده دمایی 150- تا 150+ درجه سانتی گراد با استفاده از نمونه های نازک اندازه گیری می کند.

تجزیه و تحلیل حرارتی (TGA)

TGA تجزیه حرارتی لاستیک سیلیکونی را با افزایش تدریجی دما و ثبت کاهش وزن اندازه گیری می کند. آزمایش‌های TGA که در محیط‌های کنترل‌شده، مانند اتمسفر گاز آرگون انجام می‌شود، دمایی را که در آن لاستیک تجزیه می‌شود و مقدار ماده پس از آن باقی می‌ماند، شناسایی می‌کند. به طور معمول، لاستیک سیلیکونی در سه مرحله متمایز تجزیه می شود.

طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR).

طیف‌سنجی FTIR ساختار شیمیایی لاستیک سیلیکونی را تجزیه و تحلیل می‌کند، به‌ویژه زمانی که مواد افزودنی در آن دخالت دارند. این آزمایش با بررسی پیک های خاص در طیف مادون قرمز، که مربوط به پیوندهای شیمیایی مختلف است، تغییرات در ماده را تشخیص می دهد. این می تواند نشان دهد که چگونه مواد افزودنی بر ساختار شیمیایی لاستیک سیلیکونی تأثیر می گذارد.

تجزیه و تحلیل TGA-FTIR

TGA-FTIR تجزیه و تحلیل حرارتی TGA را با تجزیه و تحلیل شیمیایی FTIR ترکیب می کند تا گازهای آزاد شده در طی تخریب حرارتی لاستیک سیلیکونی را شناسایی کند. این تکنیک با تعیین دقیق ترکیبات شیمیایی تشکیل شده در حین تخریب، درک دقیقی از رفتار مواد در دماهای بالا ارائه می دهد.

عوامل پخت و اثرات آنها بر پایداری حرارتی

عوامل پخت نقش حیاتی در سخت شدن لاستیک سیلیکونی و افزایش دوام آن دارند. انتخاب روش پخت - پخت تراکمی، پخت افزودنی یا پخت پراکسید - به طور قابل توجهی بر پایداری حرارتی محصول نهایی تأثیر می گذارد.

پخت تراکم

پخت تراکم، که برای سخت شدن لاستیک به رطوبت متکی است، ساده است اما ممکن است بالاترین سطح مقاومت در برابر حرارت را ایجاد نکند.

افزودنی پخت

پخت افزودنی یک لاستیک بسیار خالص و مقاوم در برابر حرارت تولید می کند و آن را برای کاربردهای غذایی و پزشکی مناسب می کند، زیرا محصولات جانبی ایجاد نمی کند.

کیورینگ پراکسید

عمل آوری پراکسید از گرما برای سخت شدن لاستیک استفاده می کند و در نتیجه ماده ای مقاوم و مقاوم در برابر حرارت ایجاد می کند. با این حال، ممکن است محصولات جانبی را پشت سر بگذارد که ممکن است برای کاربردهای خاص نامناسب باشند.

کاربردهای نوارهای لاستیکی سیلیکونی پایدار حرارتی

نوارهای لاستیکی سیلیکونی با پایداری حرارتی بالا در صنایع مختلفی استفاده می شود:

خودرو

در مهر و موم ها، واشرها و شیلنگ هایی استفاده می شود که باید دماهای بالا را در داخل موتورها تحمل کنند.

الکترونیک

به عنوان عایق عمل می کنند و از قطعات الکترونیکی در برابر دمای بالا محافظت می کنند.

ابزار پخت و پز

در ابزار آشپزخانه مانند کفگیر و تشک پخت که در معرض دمای پخت بالا هستند استفاده می شود. این نوارها در شرایط سخت قابل اعتماد هستند و برای کاربردهای سخت ضروری هستند.

محصولات پزشکی

نوارهای لاستیکی سیلیکونی به دلیل ایمنی و مقاومت در برابر دمای بالا ارزشمند هستند. آنها در لوله ها، اجزای سرنگ، دستگاه های مدیریت مایعات و ایمپلنت ها استفاده می شوند. پایداری حرارتی آنها به آنها اجازه می دهد تا بدون تخریب استریل شوند و آنها را برای محیط های پزشکی چالش برانگیز ایده آل می کند. دوام و انعطاف پذیری این نوارها برای اطمینان از عملکرد طولانی مدت دستگاه های پزشکی و ایمپلنت ها نیز حیاتی است.

هوافضا

نوارهای لاستیکی سیلیکونی برای مقاومت در برابر دمای 70- تا 220 درجه سانتیگراد طراحی شده اند. این نوارها در واشرهای پنجره‌های هواپیما و درب‌های کابین استفاده می‌شوند که از مهر و موم هوا و کاهش صدا و لرزش جلوگیری می‌کنند. آنها همچنین از تجهیزات در برابر ارتعاشات ناخواسته محافظت می کنند و به ایمنی کلی و راحتی سفر هوایی کمک می کنند. توانایی آنها در تحمل نوسانات شدید دما، آنها را در بخش هوافضا ضروری می کند.

تحقیقات و تحولات اخیر

پیشرفت های اخیر در لاستیک سیلیکونی بر افزایش خواص آن برای کاربردهای پزشکی متمرکز شده است. محققان با استفاده از نانوذرات و الیاف، پایداری حرارتی، انعطاف‌پذیری و استحکام مکانیکی آن را با موفقیت بهبود بخشیدند. به عنوان مثال:

• تست مکانیکی: تحقیقات نشان می دهد که افزودن مواد خاص می تواند استحکام و دوام لاستیک سیلیکونی را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.
• پایداری حرارتی: مطالعات با استفاده از TGA نشان داده است که لاستیک سیلیکونی با پرکننده های اضافه شده مقاومت بیشتری در برابر حرارت و کاهش نرخ تخریب نشان می دهد.
• فرمولاسیون بهبود یافته: رزین های سیلیکونی جدید با گروه های شیمیایی تخصصی ساخته شده اند که منجر به افزایش پیوند متقابل و پایداری حرارتی می شود.

این نوآوری‌ها لاستیک سیلیکونی را به گزینه‌ای جذاب برای استفاده در ایمپلنت‌های پزشکی و سایر کاربردهای سخت تبدیل می‌کند، جایی که عملکرد طولانی‌مدت ضروری است.