سیلیکون به طور گسترده به عنوان یک ... در نظر گرفته میشود. از نظر حرارتی پایدار و غیر تحقیرآمیز ماده، عمدتاً به دلیل استحکام آن ستون فقرات Si-O. اگرچه شیمی اساساً صحیح است، اما این باور اغلب نحوه رفتار سیلیکون در محیطهای صنعتی واقعی را بیش از حد ساده میکند.
در عمل،, پایداری سیلیکون یک ثابت ماده نیست. این یک متغیر وابسته به فرآیند- موردی که اغلب به دلیل اینکه تیمها “عدم آسیب قابل مشاهده” را با “عدم تخریب عملکردی” یکسان میدانند، دچار سوءمدیریت میشود.”
از دیدگاه تولیدی، سیلیکون به طور چشمگیری دچار شکست نمیشود. بلکه به آرامی و از طریق تغییرات در خواص فیزیکی ناشی از سابقه حرارتی، مواد فرار باقیمانده و نظم پس از پخت، دچار شکست میشود.
چرا سیلیکون از نظر حرارتی “بیتفاوت” به نظر میرسد؟”
در مقایسه با الاستومرهای آلی مانند EPDM یا لاستیک نیتریل، سیلیکون در معرض دمای بالا، زغال، ذوب یا مایع نمیشود. این خاصیت ارتجاعی بصری منجر به یک فرض مهندسی رایج میشود:
اگر قطعه تغییر شکل نداده باشد، یعنی تخریب نشده است.
این فرض نادرست است.
چگونه گرما سیلیکون را تخریب میکند؟
در معرض حرارت قرار گرفتن طولانی مدت، تخریب سیلیکون به ندرت شامل بریدگی زنجیره میشود. در عوض، اکسیژن به گروههای متیل جانبی حمله میکند و منجر به افزایش ناخواسته در چگالی پیوندهای عرضی.
- اسکلت پلیمری دست نخورده باقی میماند
- قطعه شکل خود را حفظ میکند
- انطباق مکانیکی بیسروصدا از بین میرود
یک واشر ممکن است پس از هزاران ساعت نگهداری در دماهای مختلف، بدون تغییر به نظر برسد، اما به دلیل کاهش بازیابی الاستیک، توانایی آببندی خود را از دست بدهد.
مکانیسم تخریب سیلیکون: رانش چگالی اتصالات عرضی
برخلاف لاستیکهای آلی، تخریب سیلیکون به صورت ... آشکار میشود. تغییر در رفتار فیزیکی, نه فروپاشی مادی.
اثرات کلیدی مشاهده شده در آزمایشهای تولید عبارتند از:
- افزایش سختی
- نیروی بازگشتی کاهش یافته
- از دست دادن میرایی ارتعاش
- مجموعه فشرده سازی بالا
این اثرات تدریجی و تجمعی هستند و اغلب تا زمان وقوع شکست میدانی، نادیده گرفته میشوند.
نقش فرآیند تولید در پایداری سیلیکون
مواد فرار واکنش نداده: ریسک پنهان
یکی از عوامل نادیده گرفته شده در ناپایداری سیلیکون، وجود ... سیلوکسانهای باقیمانده با وزن مولکولی کم پس از قالب گیری باقی مانده است.
اگر این مواد فرار از طریق عملیات پس از پخت کافی حذف نشوند، در داخل ماتریس الاستومر به دام میافتند.
که در محیطهای با دمای بالا و مهر و موم شده- مانند حسگرهای خودرو یا محفظههای پزشکی - این امر مسیری را برای خرابی طولانی مدت ایجاد میکند.
دپلیمریزاسیون و اثر “پشت کردن”
تحت گرما و رطوبت، سیلوکسانهای باقیمانده میتوانند شروع به تشکیل کنند. دپلیمریزاسیون, ، که اغلب به آن اشاره میشود غیبت کردن.
به جای اینکه زنجیرههای پلیمری به طور قابل مشاهدهای از هم جدا شوند،:
- روی خودشان تا میشوند
- سیلوکسانهای حلقوی را دوباره تشکیل میدهند
- به تدریج به سمت حالت مایع مانند حرکت میکند
این پدیده، نقص سیلیکون به عنوان یک ماده نیست - بلکه نقص ... است. کنترل فرایند, ، به طور خاص عمل آوری پس از خشک شدن ناکافی.
زنجیره خرابی معمول
- قالبگیری اولیه: قطعه کامل و از نظر ابعادی پایدار به نظر میرسد
- کوتاه شدن یا حذف مراحل پس از کیورینگ: برای صرفه جویی در زمان یا هزینه
- شیمی باقیمانده فعال باقی میماند: مواد فرار دفع نمیشوند
- قرار گرفتن در معرض میدان: گرما + رطوبت، دپلیمریزاسیون را فعال میکند
- خرابی با تأخیر: اغلب ۱۲ تا ۲۴ ماه پس از شروع خدمت
چگونه تخریب سیلیکون را قبل از خرابی تشخیص دهیم
هنگام ارزیابی عملکرد سیلیکون در درازمدت، سه شاخص به طور قابل اعتمادی نشان میدهند که این ماده به محدودیتهای عملکردی خود نزدیک میشود.
۱. افزایش ست فشردهسازی
رایجترین حالت خرابی سیلیکون، ترک خوردن نیست - بلکه ... از دست دادن نیروی بازیابی.
- واشرها دیگر به عقب فشار نمیآورند
- آببندها فشار تماسی را از دست میدهند
- نشتی بدون آسیب قابل مشاهده رخ میدهد
علیرغم اهمیت آن، مانایی فشاری اغلب در مشخصات اولیه مورد توجه قرار نمیگیرد.
۲. خزش سختیسنج
یک قطعه سیلیکونی قالبگیری شده در ۵۰ ساحل A ممکن است به تدریج سفت شود ۶۰–۷۰ ساحل A پس از قرار گرفتن طولانی مدت در معرض گرما.
با افزایش سختی:
- عملکرد میرایی کاهش مییابد
- ایزولاسیون لرزش به خطر افتاده است
- نیروهای مجلس افزایش مییابند
۳. محدودیتهای پایداری هیدرولیتیکی
در محیطهای غنی از بخار یا با رطوبت بالا، ستون فقرات Si-O-Si میتواند مستعد تجزیه هیدرولیتیک باشد، مگر اینکه فرمولاسیون به طور خاص برای مقاومت در برابر آن طراحی شده باشد.
آیا قطعات سیلیکونی ماندگاری دارند؟
خود پلیمرهای سیلیکونی “منقضی نمیشوند”، اما افزودنیهای فرآوری انجام میدهند.
در طول یک دوره ۵ تا ۱۰ ساله، نرمکنندهها، مواد ضد حریق یا افزودنیهای ویژه ممکن است به سطح مهاجرت کنند - پدیدهای که به عنوان ... شناخته میشود. شکوفه دادن.
اگرچه شکوفه زدن لزوماً نشان دهنده شکست نیست، اما میتواند موارد زیر را تغییر دهد:
- انرژی سطحی
- ضرایب اصطکاک
- عملکرد مونتاژ خودکار
چرا پخت پس از خشک شدن، طول عمر سیلیکون را تعیین میکند؟
سیلیکون بیشتر شبیه یک ماده نیمه معدنی رفتار میکند تا یک لاستیک معمولی. پایداری طولانی مدت آن کمتر به شیمی پلیمر خام و بیشتر به ... بستگی دارد. تاریخچه حرارتی در طول تولید.
اگر مواد فرار باقیمانده از طریق عملیات پس از پخت کنترلشده به طور کامل حذف نشوند، پایداری ذاتی ماده به خطر میافتد. قبل از اینکه قطعه وارد سرویس شود.
نکات کلیدی
- سیلیکون به صورت قابل مشاهده خراب نمیشود - از نظر عملکردی خراب میشود
- پایداری حرارتی بستگی به کنترل فرایند, نه فقط پیوندهای Si-O
- مواد فرار باقیمانده، عامل اصلی تخریب طولانی مدت هستند.
- عملآوری پس از ساخت اختیاری نیست؛ این عمل، عملکرد میدانی را تعریف میکند.
- فشردگی، رانش سختی و هیدرولیز شرایط مرزی واقعی هستند.
پایداری سیلیکون تنها با انتخاب ماده تضمین نمیشود. این پایداری در طول تولید مهندسی یا از بین میرود.
