Silicone được coi là một chất liệu phổ biến. ổn định nhiệt Và không bị phân hủy vật liệu, chủ yếu là do tính chất mạnh mẽ của nó Cấu trúc xương sống Si-O. Mặc dù về cơ bản lý thuyết hóa học là đúng, nhưng quan niệm này thường đơn giản hóa quá mức cách thức hoạt động thực tế của silicon trong môi trường công nghiệp.
Trên thực tế, Độ ổn định của silicone không phải là hằng số vật liệu.. Đó là một biến phụ thuộc vào quá trình— một vấn đề thường bị quản lý sai khi các nhóm đánh đồng "không có hư hỏng rõ ràng" với "không có suy giảm chức năng".“
Từ góc độ sản xuất, silicone không bị hỏng đột ngột. Nó hỏng một cách âm thầm, thông qua những thay đổi về tính chất vật lý do lịch sử nhiệt, các chất dễ bay hơi còn sót lại và quy trình xử lý sau đó gây ra.
Vì sao silicon dường như "không bị ảnh hưởng bởi nhiệt"?“
So với các chất đàn hồi hữu cơ như EPDM hoặc cao su nitrile, silicone không bị cháy, tan chảy hoặc hóa lỏng khi tiếp xúc với nhiệt độ cao. Khả năng đàn hồi trực quan này dẫn đến một giả định phổ biến trong kỹ thuật:
Nếu bộ phận đó không bị biến dạng, thì nó không bị hư hỏng.
Giả định này không chính xác.
Nhiệt độ thực sự làm suy giảm chất lượng silicon như thế nào?
Trong điều kiện tiếp xúc nhiệt lâu dài, sự phân hủy silicon hiếm khi liên quan đến sự đứt gãy chuỗi. Thay vào đó, oxy tấn công các nhóm metyl bên, dẫn đến sự gia tăng mật độ liên kết ngang ngoài ý muốn.
- Cấu trúc xương sống polymer vẫn còn nguyên vẹn.
- Bộ phận này vẫn giữ nguyên hình dạng.
- Sự tuân thủ cơ học lặng lẽ biến mất
Một miếng đệm có thể trông không thay đổi sau hàng nghìn giờ hoạt động ở nhiệt độ cao, nhưng lại mất khả năng làm kín do khả năng phục hồi đàn hồi giảm.
Cơ chế phân hủy silicon: Sự thay đổi mật độ liên kết ngang
Khác với cao su hữu cơ, sự phân hủy của silicon biểu hiện dưới dạng... sự thay đổi trong hành vi thể chất, Không phải sự sụp đổ về vật chất.
Các tác động chính được quan sát thấy trong quá trình thử nghiệm sản xuất bao gồm:
- Độ cứng tăng lên
- Lực bật ngược giảm
- Mất khả năng giảm chấn rung động
- Bộ nén nâng cao
Những tác động này diễn ra từ từ, tích lũy dần và thường bị bỏ qua cho đến khi xảy ra sự cố trong thực tế.
Vai trò của quy trình sản xuất đối với độ ổn định của silicone
Các chất dễ bay hơi chưa phản ứng: Rủi ro tiềm ẩn
Một trong những yếu tố thường bị bỏ qua nhất gây ra sự không ổn định của silicon là sự hiện diện của... siloxan trọng lượng phân tử thấp còn sót lại phần còn lại sau khi đúc khuôn.
Nếu các chất dễ bay hơi này không được loại bỏ thông qua quá trình xử lý sau đóng rắn thích hợp, chúng sẽ bị giữ lại bên trong ma trận chất đàn hồi.
TRONG môi trường kín, nhiệt độ cao—chẳng hạn như cảm biến ô tô hoặc vỏ thiết bị y tế—điều này tạo ra con đường dẫn đến hỏng hóc lâu dài.
Sự phân hủy polymer và hiệu ứng "cắn sau lưng"
Dưới tác động của nhiệt độ và độ ẩm, các siloxan còn sót lại có thể bắt đầu phản ứng. sự phân hủy polymer, thường được gọi là nói xấu sau lưng.
Thay vì bị đứt gãy một cách rõ rệt, các chuỗi polymer:
- Tự gập lại
- Tái cấu trúc siloxan vòng
- Dần dần chuyển sang trạng thái giống như chất lỏng
Hiện tượng này không phải là lỗi của silicone với tư cách là một vật liệu, mà là lỗi của... kiểm soát quá trình, cụ thể là xử lý sau đóng rắn không đầy đủ.
Chuỗi hỏng hóc điển hình
- Khuôn đúc ban đầu: Chi tiết có vẻ hoàn chỉnh và ổn định về kích thước.
- Rút ngắn hoặc bỏ qua giai đoạn hậu điều trị: Để tiết kiệm thời gian hoặc chi phí
- Phản ứng hóa học còn sót lại vẫn tiếp diễn: Các chất dễ bay hơi không bị đẩy đi
- Tiếp xúc thực địa: Nhiệt độ và độ ẩm kích hoạt quá trình phân hủy polymer
- Thất bại trì hoãn: Thường là từ 12 đến 24 tháng sau khi đưa vào sử dụng.
Cách phát hiện sự xuống cấp của silicon trước khi xảy ra hư hỏng
Khi đánh giá hiệu suất lâu dài của silicone, ba chỉ số sau đây sẽ báo hiệu một cách đáng tin cậy rằng vật liệu này đang tiến gần đến giới hạn chức năng của nó.
1. Tăng cường độ nén
Lỗi thường gặp nhất của silicone không phải là nứt vỡ mà là... mất lực phục hồi.
- Các miếng đệm ngừng đẩy ngược trở lại
- Các vòng đệm mất áp suất tiếp xúc.
- Hiện tượng rò rỉ xảy ra mà không có hư hỏng rõ ràng.
Mặc dù có tầm quan trọng, độ biến dạng nén thường bị đánh giá thấp trong các thông số kỹ thuật ban đầu.
2. Độ rão của máy đo độ cứng
Một bộ phận bằng silicon được đúc tại 50 Shore A có thể dần dần cứng lại thành 60–70 Shore A sau khi tiếp xúc với nhiệt độ cao trong thời gian dài.
Khi độ cứng tăng lên:
- Hiệu suất giảm chấn giảm
- Khả năng cách ly rung động bị ảnh hưởng
- Lực lượng tập hợp nổi dậy
3. Giới hạn ổn định thủy phân
Trong môi trường nhiều hơi nước hoặc có độ ẩm cao, Cấu trúc xương sống Si-O-Si có thể dễ bị phân hủy thủy phân trừ khi công thức được thiết kế đặc biệt để chống lại quá trình này.
Các bộ phận bằng silicone có hạn sử dụng không?
Bản thân các polyme silicon không "hết hạn sử dụng", nhưng các chất phụ gia xử lý.
Trong khoảng thời gian từ 5 đến 10 năm, chất làm dẻo, chất chống cháy hoặc các chất phụ gia đặc biệt có thể di chuyển lên bề mặt - một hiện tượng được gọi là nở hoa.
Mặc dù việc nở hoa không nhất thiết báo hiệu sự thất bại, nhưng nó có thể làm thay đổi:
- Năng lượng bề mặt
- Hệ số ma sát
- Hiệu suất lắp ráp tự động
Vì sao quá trình xử lý sau đóng rắn quyết định tuổi thọ của silicone?
Silicone có đặc tính giống vật liệu bán vô cơ hơn là cao su thông thường. Độ ổn định lâu dài của nó ít phụ thuộc vào thành phần hóa học của polyme thô mà phụ thuộc nhiều hơn vào các yếu tố khác. lịch sử nhiệt độ trong quá trình sản xuất.
Nếu các chất dễ bay hơi còn sót lại không được loại bỏ hoàn toàn thông qua quá trình xử lý sau đóng rắn có kiểm soát, độ ổn định vốn có của vật liệu sẽ bị ảnh hưởng. trước khi bộ phận đó được đưa vào sử dụng..
Những điểm chính cần ghi nhớ
- Silicone không bị hỏng về mặt hình thức mà hỏng về mặt chức năng.
- Độ ổn định nhiệt phụ thuộc vào kiểm soát quá trình, không chỉ là các liên kết Si-O
- Các chất dễ bay hơi còn sót lại là nguyên nhân chính gây ra sự xuống cấp lâu dài.
- Quá trình xử lý sau đóng rắn không phải là tùy chọn; nó quyết định hiệu suất thực tế.
- Biến dạng nén, sự thay đổi độ cứng và thủy phân là những điều kiện biên thực sự.
Độ ổn định của silicone không chỉ được đảm bảo bằng việc lựa chọn vật liệu. Nó được thiết kế – hoặc bị mất đi – trong quá trình sản xuất.
