کائوچوهای سیلیکون ( QR )

یکی از کائوچوهای سیلیکون ( QR ) الاستومرهای قابل پخت در دمای زیاد ( HTV ) است.

1- الاستومرهای قابل پخت در دمای زیاد ( HTV‌)

پلی دی متیل سیلوکسان ( MQ)، یک پلیمر سیلیکونی پایه می باشد. این پلیمر، به صورت مایع یا گام ( چسب ) ویسکوزیته ی زیادی دارد ، که اساسا از زنجیره های خطی دی متیل سیلوکسان حاصل از پلیمریزاسیون تراکمی ، تولید می شود.
امروزه بیشتر الاستومرهای سیلیکونی تجاری ، پلیمرهای دارای گروه وینیل می باشند که طبق استاندارد ASTM به صورت VMQ نشان داده میشوند.

خواص الاستومرهای سیلیکون

خواص الاستومرهای سیلیکون به ترتیب اهمیت مورد بررسی قرار می گیرند :

  1. مقاومت حرارتی بالا :

    مهم ترین ویژگی کائوچوهای سیلیکون ( QR ) ، مقاومت بسیار بالای زنجیر آن در مقابل حرارت های زیاد و اکسیداسیون است . همچنین گروه جانبی متیل ، پایداری حرارتی زیادی دارد زیرا از اتم های هیدرو کربن نوع اول تشکیل شده است. محدوده حرارتی قابل تحمل آن ، در شرایط مصارف معمولی بین 600°F ( 315°C) و 150°F – ( -100°C) است که خواص الکتریکی و فیزیکی آن در این محدوده تغییر چندانی نمی یابند. در درجه حرارت های بسیار زیاد، خواص استجکام کششی ، ازدیاد طولی و مقاومت فرسایشی آن به مقداری که در شرایط مصرف عادی کائوچوهای آلی مطلوب می باشد، ابقا میگردد.

  2. -انعطاف پذیری در درجه حرارت های پایین

    کائوچوهای سیلیکون ، در درجه حرارت های بسیار پایین نیز خاصیت انعطاف پذیری خود را حفظ می نمایند.

    از دیگر خواص میتوان به موارد ذیل را نام برد.

  3. خواص فییزیکی و مکانیکی

  4. استحکام کششی

  5. ازدیاد طولی نهایی

  6. مانایی فشاری

  7. سختی

  8. وزن مخصوص

  9. ضریب اصطلاک

  10. ویژگی های رهایش

  11. خواص الکتریکی

    هیچ کائوچویی به اندازه کائوچوهای سیلیکون ( QR ) ، عایق الکتریکی انعطاف پذیری نیست . این کائوچوها ، عایق بسیار خوبی در محدوده های حرارتی بسیار بالا و بسیار پایین می باشند.

    هنگامی که این کائوچوها به صورت سرباز ( بدون مخافط ) در شعله ی مستقیم قرار دادهه می شوند ، سوخته و به خاکستری تبدیل میشوند که قابلیت هدایت الکتریکی ندارند .ویژگی اخیر همراه با ظرفیت انتقال جریان برق اضافی ، کائوچوهای سیلیکون ( QR ) را در تهیه ی محصولات خطوط انتقال برق و ادوات جنگی دریایی و فضایی بی رقیب ساخته است.

    زنجیره های پلی اتیلن و تترا فلوئورید اتیلن که کاملا در مقابل حملات شیمیایی اوزون مقاوم هستند.

    عمر خستگی در الکتریک کائوچوهای سیلیکون ( QR ) زیاد است. پلیمرهای آلی با قدرت دی الکتریک اولیه ی بالاتر ، کاهش سریع تری را در هنگام عبور ولتاژ در زمان های طولانی از خود نشان می دهند.مشاهدات اخیر نشان داده است که کائوچوهای سیلیکون ( QR ) غیر اشباع از نوع متیل وینیل ، به علت سازگاری قابل ملاحظه ای که با پر کننده های دوده ای دارند ، آمیزه هایی با مقاومت الکتریکی عالی به دست می دهند.

    به وسیله ی افزایش مقادیر معینی از دوده ، یا مخلوط دوده و سیلیکا ، می توان محدوده ی وسیعی از آمیزه های کائوچوی سیلیکون را با قابلیت های غیر هدایتی تا کاملا هدایتی تهیه نمود.

عوامل دیگری در استفاده از کائوچوهای سیلیکون ( QR ) به عنوان مواد عایق کننده ، دخالت دارند که به طور خلاصه عبارتند از :

  •  قابلیت ایجاد اتصال یکنواخت با پوشش عایق ، آب گریزی ، مقاوم در برابر روغن و آلوده گرهای هدایتی از قبیل دوده ، ذرات فلزی و غیره

  •  بالا بودن مقاومت در برابر اوزن و تخریب ناشی از آن

  •  مقاومت عالی آن ها در مقابل ارتعاش و ضربه ، حتی در درجه حرارت های پایین تر از صفر

  • مقاومت عالی در برابر سایش

  •  فقدان جاذبه برای جوندگان ، پرندگان و… که همواره یکی از مشکلات روکش کابل ها را فراهم میسازند.

معمولا ، کائوچوهای سیلیکون ( QR ) مقاومت شیمیایی خوب و مقاومت عالی در مقابل مواد سوختنی و روغن داشته ئ عموما در دماهایی مورد استفاده واقع میشوند که بقیه کائوچوها ( کائوچوهای فلوئوره از قبیل ویتون ) کارایی ندارند. به همین دلیل کائوچوهای سیلیکون ، مصارف زیادی در صنعت خودرو سازی یافته اند.

کائوچوهای فلوئورو سیلیکون ( FVMQ ) از انواع با مصارف عام ( VMQ,MQ) یا قابل کاربرد در درجه حرارت های بسیار پایین ( PVMQ,PVQ) مقاوم تر هستند این کائوچوها دارای خواص استثنایی می باشند از جمله ؛ پس از یک هفته غوطه وری در استن دارای حجم توریم در حدود ۱۵ درصد بوده ُ در حالی که FVMQ حدود ۱۸۰ درصد تورم حجمی دارد . مواد شیمیایی دیگری که موجب خسارت بیشتری در فلوئوروسیلیکون ها میشوند ، عبارتند از ؛ آمونیاک ، هیدروکسید آمونیم، اکسیداتیلن ، منواتانول آمین ، اسید استیک گلاسیال ، اتیل الکل ، متیل الکل و سیالات هیدرولیک ویژه از قبیل ؛ اسکایدرول . گاهی آمیزه های FVMQ با 5 الی 30 درصد از آمیزه های دیگر کائوچوهای سیلیکونی ممزوج می شوند تا دارای مقاومت خوبی در برابر سیال ها گردند.

مقاومت در برابر عوامل جوی

کائوچوهای سیلیکون ( QR )، در مقابل تخریب و فساد ناشی از نور خورشید، اوزون ، اکسیژن و گازهای دیگر مقاوم می باشند. دوام طولانی و مقاومت در مقابل شرایط محیطی سخت این کائوچوها در میان الاستومرها نظیر ندارد.

  1. مقاومت در مقابل قارچ ها و باکتری ها: آمیزه های سیلیکونی که خوب پخته شده باشند، در مقابل باکتری ها بشدت مقاوم بوده ، و امکان رشد قارچ ها را در سطوح خود فراهم نمی کنند.

  2. مقاومت در مقابل تشعشع : به طور کلی مقاومت جمعی موثری در برابر حرارت، اکسیداسیون و تشعشع در درجه حرارت های بالا ، برای کائوچو های سیلیکون شناخته شده است.

  3. قابلیت ایجاد اتصال یا دگر چسبی: اتصال کائوچوهای سیلیکون ( QR ) ( از نوع چسب ) به مواد دیگر ، استحکام کششی خود کائوچو را افزایش می دهد. چنین اتصال هایی محکم بوده و تا درجه حرارت های 500°F انعطاف پذیر باقی می مانند ، و با همه ی فلزات ( تقریبا ) ، شیشه سرامیک ، پلاستیک ها (‌بیش تر از نوع سخت ) و همچنین سایر کائوچوهای سیلیکون ، قابل اتصال می باشند.

بی اثر بودن و عدم سمیت و آنتی باکتریال بودن

کائوچوهای سیلیکون ( QR ) خوب ولکانیزه شده ؛ بی بو و طعم است. این کائوچو در حالت پخت شده ، سبب لکه زایی، خوردگی یا فساد مواد دیگری که با آن در ارتباط هستند ، نمی شود ، زیرا در پخت آن از گوگرد و یا مواد شیمیایی تولید کننده ی مواد اسیدی استفاده نمی گردد. طبیعت خنثی آن ، موید عدم سمیت و حداقل واکنش های بجای مانده از آن می باشد، بدین نحو که بر نسوج حیوانی هیچ گونه اثری نداشته و به همین دلیل ، اکثر وسایل لاستیکی طبی از آن ساخته می شود.

خواص حرارتی

  1. ضریب انبساط حرارتی : ضریب انبساط حرارتی کائوچوهای سیلیکون ( QR ) بسیار زیاد است. انبساط حرارتی حجمی از 3/3×10-4/°F تا 5×10-4/°F (5/9×10-4/°C تا 8×10-4/°C ) تغییر می کند ، که 2 الی 5/2 برابر انبساط حرارتی حجمی کائوچوهای آلی ، یا به اندازه ی 20 برابر انبساط حرارتی حجمی فولاد کربن دار است.

    افزایش پرکننده ها ، ضریب انبساط آمیزه را کاهش می دهد ، ضریب انبساط بسیار زیاد ، سبب می شود که کالاهای قالبگیری شده ، پس از اتمام پخت و کاهش درجه حرارت به طور محسوسی متورم گردند.

  2. هدایت حرارتی : هدایت حرارتی K ویژگی مهم کائوچوی سیلیکون است.هدایت حرارتی این کائوچو 2 تا 3 برابر هدایت حرارتی کائوچوهای آلی بوده و به همین دلیل ، پخت آن سریع تر انجام می شود؛ زیرا زمان لازم برای رسیدن حرارت به قسمت های داخلی آمیزه ی در حال پخت ، کمتر می باشد.

    میزان هدایت حرارتی با افزایش پرکننده ها ، افزایش میابد.غالبا در مواردی که به مقادیر بیشتر K نیاز باشد ، از پرکننده هایی نظیر اکسید روی و نقره استفاده میشود.

  3. مقاومت در مقابل شعله : مقاومت در برابر شعله و ویژگی خود اطفایی ( خود خاموشی ) آمیزه های ویژه کائوچوهای سیلیکون ( QR ) ، نسبتا خوب است. افزایش مقدار کمی پلاتین ، ضمن ایجاد استحکام بالا ، خصلت خود اطفایی کائوچوهای سیلیکون را افزایش داده ، و مقاومت در برابر شعله آن ها را بهبود می بخشد. میکاای درشت یا خمیر شیشه در صورتی که به عنوان ئرکننده به نسبت 25 قسمت در 100 قسمت کائوچو در آمیزه مصرف شود، به قابلیت اشتعال کائوچوی سیلیکون ، کمک می نماید.

    هنگامی که کائوچوی سیلیکون می سوزد، به علت بالا بودن شدت آتش، پلیمر تجزیه شده و سیلیکون همراه با پر کننده ها ، خاکستری ایجاد می کند که فاقد هدایت حرارتی است.

    کائوچوی سیلیکون به سهولت توسط مضخصات سوختنش ؛ که شعله ی زرد ، دود کم و سفید رنگ و خاکستر سفید می باشد ، قابل شناسایی ست.

  4. خواص دفع حرارتی : کائوچوهای سیلیکون ( QR ) ، یک ماده ی با ویژگی دفع حرارتی عالی ست. این کائوچو قادر به تحمل حرارت های بالا 900°F ( 500°C) برای چند دقیقه بوده ، در حالی که هنوز در این دما ، خواص عایق کاری خوب خود را حفظ می کند. گازی که در اثر تغییر فاز تشکیل میشود ، وارد لایه ی مرزی کالا شده و مقدار انتقال حرارت را کاهش می دهد در این حالت لایه درونی برجهنده باقی خواهد ماند ، که اگر با سطح فلز تماس یافته باشد، در مدت عمر عملیاتی کوتاه کابل ، یا وسیله ای دیگر ، بدون تغییر ( زنده ) خواهد ماند . بدین ترتیب خواص عایق حرارتی مطلوب ، در مصارف مورد نظر فراهم خواهد شد ، بدون اینکه خواص مطلوب لاستیکی کالا از بین برود.

    استفاده از هیدرواکسید آلومینیوم و همچنین سیلیس با نسبت پایین تر مورد توجه بیشتر در بین تولید کنندگان محصولات سیلیکون است که البته هیدرواکسید باعث چسبندگی بیشتر به قالب و غلطک در حین فرآیند تولید میشود.

نفوذ ناپذیری :

کائوچوهای سیلیکون نسبت به گازها ، دارای قابلیت نفوذ نا پذیری بالایی می باشند.

آمیزه کاری :

این محدوده، آمیزه کاری کائوچوهای سیلیکون ( QR ) ، شبیه آمیزه کاری کائوچوهای آلی یا هیدروکربوری می باشد. معمولا آمیزه کاری این کائوچوها، از آمیزه کاری SBR ساده تر است ؛ زیرا اصولا در مورد این کائوچوها به عنوان پایه از گام معمولی یا گام تقویت شده ، پر کننده های تقویت کننده ( اساسا غیر دوده ای ) و عوامل پخت استفاده می شود و به شتاب دهنده ، نرم کننده ، ضد اکسیدکننده ها ، ضد ازونانت یا اجزای دیگر معمول در آمیزه کاری کائوچوهای آلی ، نیاز نمی باشد.
و همچنین انواع روان کننده و ادتیوهای متنوع که باعث بهبود فرآیند تولید و مقاومت حرارتی فرآیند تولید محصولات سیلیکونی می شود.

الاستومرهای قابل پخت در دمای زیاد ( HTV‌)

پلی دی متیل سیلوکسان ( MQ)، یک پلیمر سیلیکونی پایه می باشد. این پلیمر، به صورت مایع یا گام ( چسب ) ویسکوزیته ی زیادی دارد ، که اساسا از زنجیره های خطی دی متیل سیلوکسان حاصل از پلیمریزاسیون تراکمی ، تولید می شود.
امروزه بیشتر الاستومرهای سیلیکونی تجاری ، پلیمرهای دارای گروه وینیل می باشند که طبق استاندارد ASTM به صورت VMQ نشان داده میشوند.

خواص الاستومرهای سیلیکون

خواص الاستومرهای سیلیکون به ترتیب اهمیت مورد بررسی قرار می گیرند :

  1. مقاومت حرارتی بالا :

    مهم ترین ویژگی کائوچوی سیلیکون ، مقاومت بسیار بالای زنجیر آن در مقابل حرارت های زیاد و اکسیداسیون است . همچنین گروه جانبی متیل ، پایداری حرارتی زیادی دارد زیرا از اتم های هیدرو کربن نوع اول تشکیل شده است. محدوده حرارتی قابل تحمل آن ، در شرایط مصارف معمولی بین 600°F ( 315°C) و 150°F – ( -100°C) است که خواص الکتریکی و فیزیکی آن در این محدوده تغییر چندانی نمی یابند. در درجه حرارت های بسیار زیاد، خواص استجکام کششی ، ازدیاد طولی و مقاومت فرسایشی آن به مقداری که در شرایط مصرف عادی کائوچوهای آلی مطلوب می باشد، ابقا میگردد.

  2. انعطاف پذیری در درجه حرارت های پایین

    کائوچوهای سیلیکون ، در درجه حرارت های بسیار پایین نیز خاصیت انعطاف پذیری خود را حفظ می نمایند.

    از دیگر خواص میتوان به موارد ذیل را نام برد.

  3. خواص فییزیکی و مکانیکی

  4. استحکام کششی

  5. ازدیاد طولی نهایی

  6. مانایی فشاری

  7. سختی

  8. وزن مخصوص

  9. ضریب اصطلاک

  10. ویژگی های رهایش

  11. خواص الکتریکی

    هیچ کائوچویی به اندازه کائوچوی سیلیکونی ، عایق الکتریکی انعطاف پذیری نیست . این کائوچوها ، عایق بسیار خوبی در محدوده های حرارتی بسیار بالا و بسیار پایین می باشند.

    هنگامی که این کائوچوها به صورت سرباز ( بدون مخافط ) در شعله ی مستقیم قرار دادهه می شوند ، سوخته و به خاکستری تبدیل میشوند که قابلیت هدایت الکتریکی ندارند .ویژگی اخیر همراه با ظرفیت انتقال جریان برق اضافی ، کائوچوهای سیلیکونی را در تهیه ی محصولات خطوط انتقال برق و ادوات جنگی دریایی و فضایی بی رقیب ساخته است.

    زنجیره های پلی اتیلن و تترا فلوئورید اتیلن که کاملا در مقابل حملات شیمیایی اوزون مقاوم هستند.

    عمر خستگی در الکتریک کائوچوهای سیلیکونی زیاد است. پلیمرهای آلی با قدرت دی الکتریک اولیه ی بالاتر ، کاهش سریع تری را در هنگام عبور ولتاژ در زمان های طولانی از خود نشان می دهند.

    مشاهدات اخیر نشان داده است که کائوچوهای سیلیکونی غیر اشباع از نوع متیل وینیل ، به علت سازگاری قابل ملاحظه ای که با ئر کننده های دوده ای دارند ، آمیزه هایی با مقاومت الکتریکی عالی به دست می دهند.

    به وسیله ی افزایش مقادیر معینی از دوده ، یا مخلوط دوده و سیلیکا ، می توان محدوده ی وسیعی از آمیزه های کائوچوی سیلیکون را با قابلیت های غیر هدایتی تا کاملا هدایتی تهیه نمود.

عوامل دیگری در استفاده از کائوچوهای سیلیکون ( QR ) به عنوان مواد عایق کننده ، دخالت دارند که به طور خلاصه عبارتند از :

  •  قابلیت ایجاد اتصال یکنواخت با پوشش عایق ، آب گریزی ، مقاوم در برابر روغن و آلوده گرهای هدایتی از قبیل دوده ، ذرات فلزی و غیره

  •  بالا بودن مقاومت در برابر اوزن و تخریب ناشی از آن

  • مقاومت عالی آن ها در مقابل ارتعاش و ضربه ، حتی در درجه حرارت های پایین تر از صفر

  •  مقاومت عالی در برابر سایش

  •  فقدان جاذبه برای جوندگان ، پرندگان و… که همواره یکی از مشکلات روکش کابل ها را فراهم میسازند.

معمولا ، کائوچوهای سیلیکون ( QR ) مقاومت شیمیایی خوب و مقاومت عالی در مقابل مواد سوختنی و روغن داشته ئ عموما در دماهایی مورد استفاده واقع میشوند که بقیه کائوچوها ( کائوچوهای فلوئوره از قبیل ویتون ) کارایی ندارند. به همین دلیل کائوچوهای سیلیکون ، مصارف زیادی در صنعت خودرو سازی یافته اند.