מהן מערכות הגיפור הנפוצות לספוג סיליקון?

מערכות גיפור נפוצות מסווגות בעיקר לשתי קטגוריות עיקריות:מערכות גיפור רדיקלי פרוקסיד ומערכות גיפור תוספת פלטינה. בנוסף, יש עוד כמה מערכות מיוחדות. הבחירה של מערכת ספציפית משפיעה ישירות על תהליך ההקצפה, ביצועי המוצר והעלות.

• פרוקסיד רדיקלי מערכות גיפור

זוהי מערכת הגיפור המסורתית והנפוצה ביותר, אשר יוזמת את ההצלבה של גומי סיליקון באמצעות רדיקלים חופשיים הנוצרים על ידי פירוק תרמי של פרוקסידים.

סוגים נפוצים של פרוקסידים:

 (1)2,4-דיכלורובנזואיל מי חמצן (DCB):

זה נראה כגרגירים לבנים עד צהובים חיוורים, אבקות או משחות. נכון לעכשיו, הוא מנוסח לעתים קרובות למשחות או פיזור באמצעות שמן סיליקון או נשאים אחרים כדי לשפר את הבטיחות התפעולית ופיזור.

DCBP בדרך כלל מתפרק בטווח טמפרטורות של 90 מעלות עד 120 מעלות, מה שהופך אותו לאחד הפרוקסידים האורגניים היציבים ביותר מבחינה תרמית. הפירוק המהיר שלו יוצר רדיקלים חופשיים שמאיצים קישור צולב- של פולימרים, משפרים משמעותית את יעילות הייצור ומאפשרים פירוק מהיר יותר מהתבנית. עם זאת, תהליך זה מייצר תוצרי לוואי חומציים כגון גז מימן כלורי וחומצה 2,4-דיכלורו-בנזואית, אשר עלולים לפגוע ביציבות התרמית, בבידוד החשמלי ובמאפייני העיוות הקבוע של הדחיסה של המוצר הסופי.

בנזואיל דיכלוריד פרוקסיד הוא חומר גיפור בעל חשיבות היסטורית-בפעילות נמוכה-בטמפרטורה. הוא בעל מאפיינים טכניים מובהקים והיה בעבר חומר מפתח להקצפה של סיליקה ג'ל. עם זאת, עם הדרישות ההולכות וגוברות להגנה על הסביבה, בטיחות וביצועי מוצר, עמדתה אותגרה על ידי מערכות גיפור מתקדמות וידידותיות יותר לסביבה.

(2) 2,5-דימתיל-2,5-ביס(טרט-בוטילפרוקסיציקלוהקסאן) (  DBPMH):

צורת סחורה נפוצה: משחה או נוזל (בדרך כלל מדולל בשמן סיליקון, סיליקה או סידן פחמתי כנשאים כדי לשפר את הבטיחות התפעולית ופיזור בתרכובות גומי) הנעים בין לבן לצהוב בהיר עם טוהר של 40%-50%. זה זמין רק לעתים רחוקות בצורה טהורה.

טמפרטורת הפירוק של ביס(2,5-דימתילפניל) סולפיד (DCBP) גבוהה משמעותית מזו של ביס(2,5-דימתילפניל) סולפיד (DCBP) (~100 מעלות). זה מחייב שתהליך הגיפור/הקצף יתבצע בטמפרטורות גבוהות יותר (בדרך כלל עם טמפרטורות עובש שנעות בין 165 מעלות ל-180 מעלות).

תוצרי הפירוק העיקריים של DBPMH כוללים tert-butanol, אצטון, אתאן וחנקן (מהחומר המקציף).

תוצרי הפירוק הללו הם כולן מולקולות קטנות נדיפות, נקיות מחומרים חומציים ואינן -קורוזיביות, ובכך לא גורמות נזק לתבניות ולציוד. זה מאריך משמעותית את חיי השירות של התבניות ומפחית את עלויות התחזוקה. יתרה מכך, הריח שלהם מתון במיוחד, ויוצר סביבת ייצור ידידותית לסביבה שיכולה אפילו להשיג חוסר ריח.

שנית, לוח קצף סיליקה ג'ל מגופר DCBP-לא דורש גיפור משני או רק משך מינימלי, מה שמפחית משמעותית הן את צריכת האנרגיה והן את זמן העיבוד.

שלישית, המבנה הכפול של 2,5, כפרוקסיד דו-פונקציונלי (כאשר מולקולה אחת יכולה ליצור שני רדיקלים חופשיים פעילים עם פירוק), מאפשר יצירת רשת צלבית- C-C אחידה וצפופה.

כתוצאה מכך, הוא מקנה למוצר יציבות תרמית יוצאת דופן, עמידות גבוהה בפני עיוות דחיסה קבוע ותכונות פיזיות-מכניות מעולות. מוצרי סיליקון מגופר DBPMH-יכולים לעמוד בפני חשיפה לחום-לטווח ארוך בטמפרטורות של עד 180 מעלות -200 מעלות, ביצועים טובים יותר מאלה שגופרו עם DCBP.

רשת ההצלבה יציבה, וביצועי הקפיצה טובים לאחר דחיסה-לטווח ארוך, והמאפיינים המקיפים כגון חוזק מתיחה וחוזק קריעה מצוינים.

• מערכות גיפור תוספת פלטינום

מערכת הקצף פלטינה מייצגת את פתרון הגיפור המתקדם והטוב ביותר בתחום קצף הסיליקון. זה לא "חומר מקציף" אלא מערכת כימית שלמה המשתמשת בקומפלקסים של פלטינה (Pt) כזרזים כדי להשיג קישור צולב באמצעות תגובות הוספת סילאן. במהלך תהליך זה, הוא עובד בצורה סינרגטית עם סוכני קצף פיזיים לייצור חומרים מוקצפים.

1. עקרון ליבה: תגובת הוספה, לא תגובה רדיקלית

בניגוד מוחלט למנגנון הקישור הרדיקלי-של פרוקסידים (למשל, DBPMH), המערכת מבוססת הפלטינה- מסתמכת על תגובות הוספה מדויקות. תחת קטליזה של פלטינה, הקשר הכפול של קבוצת הויניל עובר תוספת כמותית לקשר הסילאן, ויוצר קשרי פחמן-יציבים של פחמן וסיליקון- לבניית רשת תלת-ממדית.

ארבעת היתרונות המרכזיים של מערכת קצף פלטינה:

ללא-מוצרי לוואי,-טהור במיוחד.עם תכולת חומרים נדיפים נמוכה במיוחד, הוא עומד במלואו בדרישות הריח והשטיפה המחמירות למגע עם מזון, מכשירים רפואיים, אלקטרוניקה מתקדמת-ותחומים אחרים.

יציבות ועמידות תרמית יוצאי דופן.בתנאי לחץ ממושכים או בתנאי טמפרטורה- גבוהים, הוא מציג קצב התאוששות עיוות גבוה במיוחד, שומר על שלמות האיטום וביצועי הריפוד לאורך תקופות ממושכות.

מצוינות בבטיחות תהליכים ובקרה.תהליך הגיפור ניתן לשליטה רבה, המשלב בטיחות עם יעילות גבוהה.

מבנה הנקבוביות ניתן לשליטה עדינה.תגובות קישור צולבות- מהירות ונקיות יכולות "לנעול" טוב יותר את הגז, וליצור מבנה נקבוביות עם קצב תאים סגורים- גבוה וגודל נקבוביות אחיד.

אתגרים של מערכות הקצף פלטינום:

העלות הגבוהה ביותר: זרזי פלטינה הם מטבעם יקרים, עולים עשרות עד מאות מונים יותר מפרוקסידים.

רגישות קיצונית ל"רעלים": כמויות עקבות של חנקן, זרחן, גופרית, בדיל, תרכובות עופרת, כמו גם אמינים וכלורידים אורגניים מסוימים, עלולות "להרעיל" לצמיתות זרזי פלטינה, להפוך אותם לבלתי פעילים ולהוביל לסולפידציה לא מלאה. זה מטיל דרישות מחמירות על טוהר חומרי הגלם, סביבת הייצור וכלים תפעוליים.

דרישות האחסון והעיבוד הן מחמירות: הוא מסופק בדרך כלל כפורמולציה דו--רכיבי (רכיבי A/B), הדורש אחסון בקירור, ויש להשתמש בו בזמן שצוין לאחר הערבוב.

• מערכות גיפור אחרות:

מערכת גיפור אולטרה סגול:Photoinitiators מתווספים לגומי סיליקון, ואשפרה מהירה מושגת באמצעות הקרנת אור אולטרה סגול. יתרונות: ניתן לגפור אותו באופן מיידי בטמפרטורת החדר, מה שחוסך-אנרגיה ויעיל ביותר. מגבלות: לאור אולטרה סגול יש כוח חודר מוגבל והוא מתאים רק לציפויים או יריעות מוקצף דקים במיוחד או חצי-שקופים. עבור לוחות מוקצפים עבים יותר, קשה להשיג גיפור אחיד לכל אורכו.

גומי סיליקון מוצק מגופר חם: הוא משתמש במערכת מי חמצן דומה לזו של גומי סיליקון מעורב, והוא מעוצב ומוקצף לאחר ערבוב פנימי וערבוב פתוח. התהליך מסורתי יחסית ומתאים להכנת מוצרים מוקצפים מעוצבים בעובי מסוים.