هل أنت من عشاق المطاط السيليكوني وتبحث عن إجابة حقيقية لسؤال ما هو المطاط السيليكوني؟ هذا الدليل مناسب لك. سيعلمك هذا الدليل الشامل معنى المطاط السيليكوني وأنواعه وخصائصه وإيجابياته وسلبياته ووقت المعالجة وغير ذلك من الأشياء المثيرة للاهتمام التي تحتاج إلى معرفتها حول المطاط السيليكوني.
ما هو مطاط السيليكون
يُعدّ مطاط السيليكون مادة مطاطية اصطناعية عالية الحرارة تُستخدم في العديد من الصناعات. وهو مركب مطاطي مفضل لتصنيع المنتجات، وخاصة في الصناعات الطبية والغذائية، وذلك لخصائصه غير السامة والمرنة، فضلاً عن أدائه العالي في درجات الحرارة المرتفعة لضمان المتانة، ومقاومته الشديدة للحرارة والمواد الكيميائية، وعزله الكهربائي الممتاز لتطبيقات الجهد العالي، وشفافيته.
يتحمل المطاط السيليكوني درجات حرارة تتراوح من -55 إلى 300 درجة مئوية (-70 إلى 570 درجة فهرنهايت)، مما يجعله غير تفاعلي بشكل عام ومستقرًا ومقاومًا للبيئات القاسية. بالإضافة إلى ذلك، يتكون المطاط السيليكوني من مزيج فريد من السيليكون وجزيئات الأكسجين والكربون والهيدروجين. إنه متعدد الاستخدامات، وله مجموعة من السمات المرغوبة الأخرى، وستجده في تركيبات مختلفة.
خصائص المطاط السيليكوني
مقاومة كيميائية
يتميز المطاط السيليكوني بمقاومته للعديد من المواد الكيميائية مثل حمض الكبريتيك المركز وحمض الهيدروفلوريك، بالإضافة إلى المذيبات والمواد الكيميائية الصناعية، مما يجعله مثاليًا لتطبيقات العزل والختم.
بالإضافة إلى ذلك، لا يتحلل المطاط السيليكوني عند تعرضه للأوزون، حتى عندما يتلامس مع مواد تآكلية أخرى مثل الأمين والبروم وبيروكسيد الهيدروجين وما إلى ذلك. ومع ذلك، عندما يتلامس المطاط السيليكوني كثيرًا مع المذيبات القطبية والقلويات القوية مثل الأسيتون فإنه يتحلل تدريجيًا.
مقاومة درجات الحرارة
يتميز المطاط السيليكوني بمقاومة التمزق مما يجعله مناسبًا تمامًا للتطبيقات في المناخات الباردة والبيئات المبردة. كما أنه يقاوم درجات الحرارة المنخفضة والمرتفعة من -50 درجة مئوية و350 درجة مئوية، مما يجعله مناسبًا للبيئات ذات درجات الحرارة العالية والضغط العالي.
بالإضافة إلى ذلك، فإن المطاط السيليكوني لن يتحلل جسديًا حتى عند تعرضه للرياح أو المطر أو الأشعة فوق البنفسجية وما إلى ذلك، مما يعني أنه يمكنك تطبيقه على محركات السيارات والأفران وغيرها من التطبيقات الصناعية ودرجة الحرارة.
عزل كهربائي ممتاز
يتميز المطاط السيليكوني بقدرته الممتازة على العزل الكهربائي. يمكنك استخدامه في العديد من الأجهزة الإلكترونية نظرًا لقوته العازلة العالية، وثباته الحراري، ومقاومته للرطوبة، فضلاً عن مرونته ومتانته.
التنوع والتوافق البيولوجي العالي
يتميز المطاط السيليكوني بمزيج فريد من الخصائص الحرارية والكيميائية والميكانيكية، مما يجعله منتجًا متعدد الاستخدامات يمكنك استخدامه. وعادةً ما يتم استخدامه لتحقيق خصائص تلوين ومتانة ومقاومة محددة.
يمكنك استخدامها بأمان مع الأنسجة الحية ولن تكون هناك عواقب سلبية. وهذا يعني أنه يمكنك استخدامها في الصناعات الطبية والصحية لزراعة الثدي وتطبيقات ملامسة الجلد والأجهزة الطبية وما إلى ذلك.
اعاق اللهب
تجعل خاصية مقاومة اللهب من الممكن للمطاط السيليكوني أن يتحمل احتراقًا أقل أو يقاوم الاحتراق بسبب تركيبته الكيميائية الممتازة التي تتكون من روابط السيليكون والأكسجين. يتميز بسيليكا غير موصلة تعمل كحاجز عازل لمقاومة الحريق، مما يجعله مناسبًا لدرجات الحرارة القصوى والتطبيقات عالية الخطورة.
مقاومة الماء
يقاوم مطاط السيليكون الرياح والأمطار بسبب قابليته العالية للسحب والمرونة بعد التشكيل. وهذا ممكن لأن سلاسل البوليمر السيليكوني-الأكسجيني التي ترتبط بمجموعات الميثيل غير قطبية. وبدلاً من اختراق الماء لسطح السيليكون، فإنه يتجمع على شكل حبيبات ثم يسيل. لذلك، غالبًا ما يستخدم مطاط السيليكون كمادة خام للحشوات عند إنتاج الأختام المقاومة للماء والحلقات المطاطية.
التوصيل الحراري
تتميز مادة مطاط السيليكون بموصلية حرارية متوسطة، مما يعني إمكانية توصيل الحرارة، ولكن بمعدل أقل. هذه الخاصية تُمكّن البنية الجزيئية من نقل الحرارة من جزيء إلى آخر، مما يجعلها مناسبة لصنع قفازات الفرن.
ومع ذلك، إذا لم يكن هناك نقل حرارة كافٍ، فيمكن تحقيق نقل الحرارة المطلوب للتطبيق الفعلي عن طريق إضافة حشوات موصلة للحرارة إلى تركيبة السيليكون لزيادة نقل الحرارة. إنه جيد للتطبيقات مثل الإلكترونيات وأجزاء السيارات والأجهزة حيث تكون مقاومة الحرارة والاستقرار مطلوبين.
تصنيف وأنواع المطاط السيليكوني
يمكن تصنيف المطاط السيليكوني إلى مجموعات عضوية وهياكل جزيئية. يتم شرح تصنيف المطاط السيليكوني بناءً على المجموعات العضوية أدناه.
بناءً على المجموعات العضوية
- المجموعات الميثيلية: هذا هو أقدم أنواع مطاط السيليكون. ويُطلق عليه اختصارًا MQ. ويمكنك أيضًا تسميته بإيلاستومر/مطاط السيليكون ثنائي الميثيل أو مطاط السيليكون الميثيل.
- مجموعات الميثيل والفينيل: يُشار إليها أيضًا باسم مطاط/إلاستومر السيليكون الفينيلي أو مطاط السيليكون الفينيلي. وهي مناسبة لدرجات الحرارة المنخفضة. ويُشار إليها أيضًا باسم PMQ.
- مجموعات الميثيل والفينيل: يمكنك أيضًا تسميتها بإيلاستومر/مطاط السيليكون فينيل الميثيل. إنها تتمتع بخصائص مقارنة جيدة. اختصارها هو VMQ. تُستخدم عادةً لأن الفينيل يساعد في عملية البركنة.
- مجموعات ميثيل فينيل فينيل: تُعرف أيضًا باسم PVMQ. وهي ممتازة للأداء في درجات الحرارة المنخفضة.
- مجموعات الفلورو فينيل والميثيل: تُعرف أيضًا باسم المطاط المفلور أو المطاط الفلوري السيليكوني. ويُطلق عليها اختصارًا FVMQ. وهي مقاومة للمواد الكيميائية مثل الزيوت والمذيبات.
بناء على البنية الجزيئية
يتكون تصنيف البنية الجزيئية من ثلاثة أنواع رئيسية وهي:
مطاط السيليكون الصلب
المطاط السيليكوني الصلب عبارة عن بوليمر مشبع ذو وزن جزيئي مرتفع وسلاسل بوليمرية طويلة نسبيًا. يتمتع بعزل كهربائي ممتاز، ومقاومة للمذيبات، ومقاومة لدرجات الحرارة العالية، ومقاومة للبرودة، ولزوجة أعلى، وما إلى ذلك. إنه إلاستومرات قابلة للتصلب بالحرارة، ومتوفرة في حالة غير معالجة، وعادة ما يتم معالجتها في درجات حرارة عالية باستخدام بيروكسيد عضوي أو محفزات بلاتينية.
على الرغم من أن معالجتها ودمجها تتم بطريقة مشابهة للمطاطات الأخرى، إلا أن تقنيات معالجتها تقليدية نظرًا لارتفاع درجات حرارة الفلكنة. يُعد مطاط السيليكون مثاليًا لصناعة عوازل الأسلاك، والحشيات، والأختام، والخراطيم.
مطاط السيليكون السائل (LSR)
تتميز هذه المواد بوزن جزيئي منخفض بسبب سلاسلها الجزيئية القصيرة. ومن بين خصائصها المتانة الطويلة الأمد في البيئات القاسية، والتوافق البيولوجي العالي، واللزوجة المنخفضة، والإيلاستومر الحراري عالي النقاء، والوضوح البصري، مما يمنحها الاستقرار والمقاومة الكيميائية لفترة أطول.
بالإضافة إلى ذلك، يتم الحفاظ على الخواص الميكانيكية في نطاق واسع من درجات الحرارة من -50 درجة مئوية إلى 250 درجة مئوية. الاستخلاص، والقولبة بالحقن، والقولبة بالضغط هي طرق يمكن من خلالها تشكيل المطاط السيليكوني. ستجدها غالبًا في بكرات المطاط، وأجهزة توصيل الأدوية، ولوازم الغوص، وما إلى ذلك.
درجة حرارة الغرفة مبركن (RTV) مطاط السيليكون
يتصلب مطاط السيليكون RTV في درجة حرارة الغرفة العادية. وتُستخدم مواد مثل المحفزات المشتقة من مواد أساسها القصدير أو البلاتين، مثل ثنائي بيوتيل القصدير ثنائي اللورات، لإنتاج مطاط السيليكون RTV.
تتوفر هذه المواد في نوعين، إما منتجات مكونة من مكون واحد (RTV-1) أو مختلطة من مكونين (RTV2)، وعادة ما تكون قاعدة ومادة علاجية. وتتراوح صلابتها من لينة جدًا إلى متوسطة، وعادة ما تكون من 15 إلى 40 Shore A، مما يجعلها مناسبة للتغليف والتغليف والمواد المانعة للتسرب وما إلى ذلك.
تتميز مطاطات السيليكون RTV بمقاومتها للحرارة، حيث تتحمل درجات حرارة تصل إلى 356 درجة فهرنهايت، كما أنها مرنة ومتينة وسهلة الاستخدام للغاية. وهي مناسبة تمامًا للعديد من التطبيقات، مثل صناعة السيارات كمادة لاصقة ومانعة للتسرب لتصنيع الحشيات، والقولبة بالحقن في درجات حرارة منخفضة، والتسريب، وتطبيقات العدسات لبعض الأنواع الشفافة بصريًا، والربط، وقوالب الإنتاج، وغيرها.
أنواع المطاط السيليكوني
مطاط السيليكون الأبيض
المطاط السيليكوني الأبيض هو النوع الآمن للاستخدام في الغذاء والأغراض الطبية. تتم إضافة الصبغة البيضاء أو الحشوات إلى قاعدة المطاط السيليكوني للحصول على مظهر جمالي.
يتميز هذا النوع من المطاط السيليكوني بصلابة تصل إلى 60° ± 5 درجة، وخصائص مقاومة ممتازة، وقوة شد 7.9 ميجا باسكال، واستطالة عند الكسر بنسبة 340%، وأداء عزل كهربائي ممتاز، ومقاومة للأوزون والأكسدة والأشعة فوق البنفسجية والعوامل الجوية.
بالإضافة إلى ذلك، يعمل المطاط السيليكوني الأبيض في نطاق واسع من درجات الحرارة من -60 درجة مئوية إلى +230 درجة مئوية. يوفر مقاومة جيدة لمعظم المواد الكيميائية، بما في ذلك الزيوت والمذيبات وما إلى ذلك، مما يجعله مناسبًا لإغلاق الأجزاء في المعدات الكيميائية.
كما أنها توفر التوازن بين المرونة والصلابة، مما يعني أنه يمكنك تمديدها وثنيها دون أن تنكسر، وبالتالي تساعدها على الحفاظ على سلامتها لفترة أطول. يُعد المطاط السيليكوني الأبيض مثاليًا للاستخدام في صناعات الطيران والسيارات، وكذلك الأغذية والمشروبات.
مطاط السيليكون المقاوم للهب
يتم استخدام مواد مثل زيت السيليكون، والملدنات مع إضافات أخرى مثبطة للحريق مثل مركبات الهالوجين، والمواد الكيميائية المتورمة، وغيرها من المواد في عملية التصنيع لتمكين الانتشار البطيء للحريق و/أو منعه.
تتميز هذه المنتجات بانخفاض نسبة الدخان، وخلوها من الهالوجين، ودرجة سمية منخفضة مع مقاومة ممتازة للحريق وانتشار اللهب. بالإضافة إلى ذلك، تعمل مطاط السيليكون المقاوم للحريق في نطاق درجات حرارة يتراوح من -70 درجة مئوية إلى +250 درجة مئوية، مما يجعلها مثالية للمساحات المغلقة والمحدودة مثل أنظمة النقل والطائرات، وكذلك السفن والغواصات.
كما أنها تتمتع بصلابة 68°±5 Shore A، وأداء طويل الأمد في الظروف القاسية، وخصائص ميكانيكية ممتازة تصل إلى قوة شد تصل إلى 9 ميجا باسكال، واستطالة عند كسر بنسبة 270%، مما يجعلها مناسبة للمواقف التي تكون فيها السلامة هي الأهم.
في الختام، يعتبر مطاط السيليكون المقاوم للهب مثاليًا للتطبيقات الصناعية مثل البناء والفضاء الجوي. كما تستخدم صناعات السيارات والطائرات والسفن والغواصات والأمطار والجيش والدفاع أيضًا مطاط السيليكون المقاوم للهب لمقاومة الحرائق أو الحرارة العالية.
مطاط السيليكون الموصل للكهرباء
مطاط السيليكون الموصل للكهرباء هو مركب سيليكون عالي الجودة يحتوي على جزيئات الكربون والفضة والنحاس مما يسمح بتدفق الكهرباء لتحقيق التوازن بين التوصيل والعزل. ستجده بأشكال مختلفة مثل الحلقات الدائرية والأشرطة والصفائح وأشكال أخرى للحماية الكهرومغناطيسية والمطاط المضاد للكهرباء الساكنة.
إنها تضمن المتانة في البيئات الخارجية القاسية بسبب خاصية مقاومة الطقس. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع بخصائص ممتازة مثل قوة الشد 700 رطل لكل بوصة مربعة وكسر 200% استطالة للحفاظ على السلامة تحت الضغط العالي، حتى صلابة 70°±5 Shore A، تعمل في نطاق درجة حرارة من -62 درجة مئوية إلى +260 درجة مئوية، ومقاومة للعوامل الجوية والأوزون والأشعة فوق البنفسجية، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات الختم عالية الحرارة والصناعات الدفاعية حيث تكون الموصلية الكهربائية ومقاومة درجات الحرارة العالية مهمة.
أخيرًا، فإن المطاط السيليكوني الموصل للكهرباء متوافق مع الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي، والموصلات الكهربائية، وعزل الكابلات حيث تكون هناك حاجة لخصائص موصلة.
إسفنجة مطاط السيليكون
مطاط السيليكون الإسفنجي هو سيليكون متعدد الأغراض يتميز ببنية خلوية تشبه الإسفنج. يتم إدخال فقاعة غاز في السيليكون باستخدام مادة ناعمة ومرنة لإنشاء بنية تشبه الإسفنج. وهي مثالية للإغلاق والتبطين وتخفيف الاهتزاز والعزل الحراري.
على الرغم من أنها توفر امتصاصًا ضئيلًا للماء (يمكن تحقيق IP65-66)، فلا يزال بإمكانك استخدامها لإنشاء أختام مقاومة للماء لمنع دخول الماء. مركب المادة متوافق مع RoHS وموافق عليه من قبل إدارة الغذاء والدواء، مما يعني أنه يمكنك استخدامه لأغراض ملامسة الطعام.
يعتبر مطاط السيليكون الإسفنجي خفيف الوزن وقابل للضغط ومقاوم للمواد الكيميائية والماء والرطوبة ومرونة ممتازة، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب التبطين والختم والعزل الحراري.
بالإضافة إلى ذلك، فهي تتحمل درجات حرارة مختلفة من -60 درجة مئوية إلى +230 درجة مئوية (-76 درجة فهرنهايت إلى +446 درجة فهرنهايت). يمكنك بثقها في نطاق من الكثافات بين 10 رطل/قدم و33 رطل/قدم. وهي مفيدة للطاقة المتجددة والحشيات والأختام والتصنيع الصناعي والإلكترونيات والبناء والصناعات البحرية.
مطاط السيليكون القابل للكشف عن المعادن
يساعد المطاط السيليكوني القابل للكشف عن المعادن في التعرف على الجزيئات الغريبة في المنتجات الغذائية والصيدلانية. يحتوي على مواد متميزة عبارة عن إضافات قابلة للكشف عن المعادن المعالجة بالبيروكسيد مثل مسحوق الحديد المقاوم للصدأ والألمنيوم التي تساعدهم في التعرف على الجزيئات الغريبة.
تتضمن الميزات البارزة القابلة للكشف عن المعادن ضوء الأشعة فوق البنفسجية، ومقاومة الطقس، وقوة الشد 7.0 نيوتن/مم2، واستطالة 400%، وخصائص ميكانيكية ممتازة، مما يجعلها متينة وتعمل بشكل جيد في البيئات القاسية.
بالإضافة إلى ذلك، تتمتع هذه المنتجات بمقاومة درجات الحرارة من -60 درجة مئوية إلى +200 درجة مئوية، مما يعني أنها مثالية لدرجات الحرارة المرتفعة. يُعد المطاط السيليكوني القابل للكشف عن المعادن حلاً ممتازًا لصناعات الأغذية والمشروبات.
مميزات المطاط السيليكوني
المرونة والصلابة: إنها مناسبة تمامًا للختم والأنابيب والحشيات نظرًا لحقيقة أنها يمكن أن تتمدد أو تنحني بسهولة دون أن تنكسر أو تتشوه.
مقاومة العوامل الجوية: بغض النظر عن مدى تعرض مطاط السيليكون للبيئات القاسية، فإنه يحافظ على المتانة والاستقرار بفضل مقاومته للأشعة فوق البنفسجية والأوزون والمطر والرياح.
انخفاض تكلفة التصنيع: يتميز مطاط السيليكون المصنّع من مركبات اصطناعية بتكلفة تصنيع منخفضة مقارنةً بالمطاط المصنّع بالبثق، مما يعني أنه يتطلب كمية قليلة جدًا للإنتاج. وبالتالي، إذا كنت بحاجة إلى كمية صغيرة، ينخفض السعر الإجمالي للبثق. وكما هو معروف، يتميز مطاط السيليكون بالمتانة ومقاومة التشوه، لذا لن تحتاج إلى تغيير مانع التسرب المصنوع منه باستمرار، مما يؤدي إلى خفض التكلفة.
ألوان متطابقة : يمكنك الحصول على مطاط السيليكون بأي لون تريده. خلال عملية الإنتاج، تُضاف الملونات للحصول على لون محدد يطابق لون الختم أو رقم لون RAL. يُعد هذا مثاليًا لبيئات تصنيع الأغذية والمشروبات، أو إذا كنت بحاجة إلى منتج مُشكّل بالبثق يتطابق مع لون علامتك التجارية.
آمن للاستخدام مع الطعام: يُعدّ مطاط السيليكون مناسبًا للصناعات الغذائية لاحتوائه على إضافات تجعله قابلاً للكشف عن المعادن، مما يُسهّل تحديد الجزيئات الغريبة. إضافةً إلى ذلك، فإنّ مطاط السيليكون معتمد من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية.
عيوب المطاط السيليكوني
مقاومة الزيت والوقود: لا يتحمل مطاط السيليكون الزيت والوقود لفترات طويلة في بعض الظروف ودرجات الحرارة. سيتمدد ويتلف إذا تم استخدامه بشكل متكرر في ملامسة الزيت والوقود. يُنصح باستخدام النتريل أو الفيتون في حال الرغبة في ملامسة الزيت والوقود.
مقاومة التمزق والتآكل المبكر: على عكس أنواع المطاط الأخرى، لا تتمتع موانع التسرب المصنوعة من السيليكون بمقاومة عالية للتمزق. لذلك، لا يُعد مطاط السيليكون مناسبًا للحالات التي يُحتمل فيها التمزق أو الثقب.
ضعف الالتصاق: يصعب لصق مطاط السيليكون بالمواد الأخرى نظرًا لسطحه غير اللاصق. ولا يمكن تحقيق التصاق كافٍ إلا باستخدام مواد لاصقة مثل مطاط السيليكون أو مواد أولية خاصة. وهذا يعني أن استخدام بثق السيليكون يقتصر على التطبيقات التي تتطلب التصاقًا ضعيفًا.
تطبيقات المطاط السيليكوني
السيارات : يستخدم مطاط السيليكون في إنتاج الخراطيم والحشيات والأختام والمكونات الكهربائية الأخرى.
الإلكترونيات: تُستخدم هذه المواد لإنتاج العوازل والحشيات والموصلات في صناعة الإلكترونيات.
الطبخ والخبز: تُستخدم هذه الأدوات في صناعة الطبخ والخبز لصنع حصائر الخبز والقوالب والملاعق.
المنتجات الاستهلاكية: يتم إنتاج الملابس الرياضية وحاويات التخزين والإلكترونيات ومستحضرات التجميل والأحذية باستخدام مطاط السيليكون.
المنتجات الطبية: يتم إنتاج الغرسات والأنابيب ومكونات المحاقن وأجهزة إدارة السوائل من خلال مطاط السيليكون.
البناء والفضاء: في مجال البناء والفضاء، يتم إنتاج موانع التسرب والحشيات والعوازل باستخدام مطاط السيليكون.
عمليات معالجة المطاط السيليكوني
يوجد مطاط السيليكون في حالته غير المعالجة على شكل هلام أو سائل شديد الالتصاق. ويجب أن يخضع لعملية المعالجة، والتي تشمل التصلب أو الفلكنة أو التحفيز، لتشكيل مطاط سيليكون صلب. إليكم التفاصيل:
علاج البلاتين
يُطلق على عملية معالجة البلاتين أيضًا اسم النظام الإضافي نظرًا لبوليمر بناء التفاعل الرئيسي الخاص بها. يحدث تفاعل بين هيدريد وبوليمر سيلوكسان وظيفي فينيل في محفزات معقدة من البلاتين لإنشاء جسر إيثيلي بين الاثنين.
لا توجد أي منتجات ثانوية عند إنشاء روابط بين جزيئي السيليكون. تعتبر طريقة المعالجة بالبلاتين هي الأسرع لمعالجة جميع أنواع المطاط السيليكوني. ومع ذلك، يجب أن تتذكر أن عناصر مثل الكبريت والقصدير يمكن أن تمنع المعالجة، مما يعني أنه يجب أن تكون أكثر حرصًا أثناء هذه العملية.
علاج بيروكسيد
يمكن معالجة مطاط السيليكون على نطاق واسع باستخدام المعالجة بالبيروكسيد. قد تتسبب المنتجات الثانوية من عملية المعالجة في حدوث مشكلات في التطبيقات التي تتضمن ملامسة الطعام والأدوية.
ولكن هذه السلع تتم معالجتها عادة في فرن المعالجة اللاحقة، وهو ما يقلل بشكل كبير من كمية المنتج الذي يحلل بيروكسيد الهيدروجين. والمنتجات الرئيسية لتحلل بيروكسيد ثنائي الكوميل، وهو أحد البيروكسيدات العضوية الرئيسية المستخدمة، هي 2-فينيل-2-بروبانول وأسيتوفينون.
والأخرى هي 2,4- ثنائي كلورو بنزويل بيروكسيد، الذي يتحلل في الغالب إلى 1,3- ثنائي كلورو البنزين وحمض 2,4- ثنائي كلورو بنزويك.
علاج التكثيف
توجد تقنيات معالجة بالتكثيف من جزء واحد وجزئين. تتم خطوة التحلل المائي بواسطة مادة رابطة متقاطعة معرضة للرطوبة المحيطة، مثل الماء، في نظام بركنة من جزء واحد أو في درجة حرارة الغرفة، مما يتركها مع مجموعة السيلانول أو الهيدروكسيل.
يستمر هذا النظام حتى يتم تصلب النظام بالكامل، حيث يتكثف السيلانول مع مجموعة قابلة للتحلل المائي أخرى على البوليمر أو الرابط المتقاطع. يمكن لهذا النوع من النظام أن يتصلب بشكل طبيعي في درجة حرارة الغرفة، وعلى عكس أنظمة التصلب الإضافية القائمة على البلاتين، لا يتأثر بسهولة بمواد أخرى.
ومع ذلك، فإنه يمكن أن يتأثر ببعض المعادن أو البلاستيك، وقد لا يبدأ في العمل حتى إذا لامس مركبات السيليكون التي خضعت بالفعل للمعالجة.
في أنظمة المعالجة بالتكثيف، تُستخدم عادةً عوامل الربط المتقاطع مثل ميثيل تريميثوكسي سيلان لأنظمة المعالجة بالألكوكسي وميثيل ترياسيتوكسي سيلان لأنظمة المعالجة بالأسيتوكسي. لعلاج نظام RTV بالكامل وإنتاج سطح خالٍ من الالتصاق، غالبًا ما يتم استخدام محفز تكثيف إضافي.
في الأنظمة المعالجة بالألكوكسي، يتم استخدام محفزات تيتانات عضوية مثل التيتانات المخلبية أو تيتانات رباعية الألكوكوكسي. يمكن أن تستفيد الأنظمة المعالجة بالأوكسيم والأسيتوكسي من استخدام محفزات القصدير، مثل ثنائي بوتيل القصدير ثنائي اللوريت (DBTDL). المادة الكيميائية المعالجة المستخدمة في سد الحمامات المنزلية، تكثيف القصدير والأسيتوكسي، هي واحدة من أقدم الطرق لمعالجة المطاط السيليكوني.
اعتمادًا على النوع، يمكن تصنيف أنظمة السيليكون إلى حمضية أو محايدة أو قلوية بناءً على نوع الجزيء المنفصل. في أنظمة التكثيف المكونة من جزأين، يتم تعبئة البوليمر وأي مواد مالئة أو أصباغ في جزء واحد، ويتم تعبئة الرابط المتقاطع وحفاز التكثيف في جزء آخر.
يجب خلط المكونين حتى تتم عملية المعالجة. المادة المالئة الشائعة المستخدمة لتنظيم خصائص تدفق المادة المانعة للتسرب تسمى السيليكا، والتي يشار إليها أحيانًا باسم السيليكا المسببة للحمى.
تعمل أنظمة التجفيف بشكل جيد كسدادات ومواد مانعة للتسرب عندما تتصلب تمامًا، ويمكن استخدامها أيضًا كقوالب لصب المعادن منخفضة الحرارة مثل الرصاص والبولي يوريثين والإيبوكسي وراتنجات البوليستر والشمع والجص. بشكل عام، تتمتع هذه الأنظمة بقوة تمزق عالية ومرنة للغاية.
عوامل يجب مراعاتها قبل اختيار المطاط السيليكوني
يتمتع المطاط السيليكوني بخصائص ممتازة، ولكن فقط تلك التي يتم تصنيعها من خلال العملية والمواد الصحيحة هي التي يمكنها تلبية متطلباتك. ومع ذلك، فيما يلي قائمة بالعوامل التي يمكنك مراعاتها قبل اختيار نوع المطاط السيليكوني.
التكلفة: يتوفر مطاط السيليكون بدرجات وأنواع ومواصفات مختلفة، ولكل منها سعر مختلف. وتتفاوت أسعارها نظرًا لاختلاف خصائصها الممتازة واستخداماتها. لذا، يُنصح باختيار نوع من السيليكون يلبي احتياجاتك ويتناسب مع ميزانيتك.
مقاومة التمزق: ضع في اعتبارك مقاومة التمزق إذا كان مطاط السيليكون سيتعرض لظروف ميكانيكية قاسية. ذلك لأن جميع أنواع مطاط السيليكون قد لا توفر نفس مستوى مقاومة التمزق. لذا، يُرجى الرجوع إلى قسم "أنواع مطاط السيليكون" أعلاه لاتخاذ قرار مدروس.
المرونة: اختر نوعًا من مطاط السيليكون الذي يوفر خصائص جيدة للانحناء والالتواء إذا كان منتجك يحتاج إلى معالجة متكررة.
التخصيص: ضع في اعتبارك اختيار مطاط السيليكون المقاوم للهب والقابل للكشف عن المعادن، حيث إنها أنواع مطاط السيليكون التي توفر حلولاً مخصصة إذا كنت ترغب في حل مخصص.
التوافق الكيميائي: اختر نوع مطاط السيليكون الأنسب لنوع المادة الكيميائية التي تستخدمها. وكما تعلم، فإن أنواع مطاط السيليكون المختلفة تتيح لك استخدامات متعددة.
نطاق درجة الحرارة: يُنصح باختيار نوع من مطاط السيليكون يتناسب مع درجة الحرارة المطلوبة. على سبيل المثال، يتحمل مطاط السيليكون RTV درجات حرارة تصل إلى 356 درجة فهرنهايت، بينما يتحمل مطاط السيليكون الإسفنجي درجات حرارة تتراوح بين -60 درجة مئوية و+230 درجة مئوية، وهكذا.
كيف يتم تصنيع المطاط السيليكوني
قبل أن تتعرف على كيفية تصنيع المطاط السيليكوني، من المهم أن ترى أولاً المواد المستخدمة والغرض منها في عملية التصنيع. وفيما يلي المواد المستخدمة:
- يتم استخراج الكوارتز السيليكا من رمل الكوارتز.
- كلوريد الميثيل لصنع بولي دايميثيل السيلوكسان
- عامل معالجة لعملية معالجة الخصائص النهائية
- إضافات أخرى مثل الأصباغ والحشوات
يمكنك إنتاج مطاط السيليكون من خلال عملية كيميائية معقدة. ما تحتاجه هو استخراج السيليكون من السيليكا، وهي مادة مستخدمة بشكل عام.
- أولاً، تحتاج إلى درجة حرارة 1800 درجة مئوية لتسخين رمل الكوارتز. يمكنك القيام بذلك عن طريق تحويل السيليكا أولاً إلى سيليكون نقي، وبعد ذلك سوف يتفاعل مع كلوريد الميثيل لإنتاج ثنائي ميثيل ثنائي كلورو السيلان (DMDCS).
- بوليديميثيل سيلوكسان (PDMS) يتم بعد ذلك إنتاج السلاسل من خلال DMDCS المحلل بالماء. يمكنك تحقيق ذلك عن طريق إضافة الماء إلى DMDCS وخلطه جيدًا حتى تلاحظ تكوين سلاسل PDMS.
- الخطوة التالية هي ربط سلاسل PDMS بطرق الحرارة أو الإشعاع بمجرد تشكيلها. لربط سلاسل PDMS، تحتاج إلى إنشاء روابط تساهمية بين سلاسل PMDS المتجاورة، ولهذا السبب يطلق عليها بنية الشبكة ثلاثية الأبعاد.
- أثناء تخليق سلسلة PDMS، تتم إضافة مجموعات الفينيل أو مركبات مجموعة الفينيل لإنتاج السيليكون، مما يجعل من الممكن الحصول على أنواع مختلفة من السيليكون بخصائص فريدة.
- أخيرًا، عليك تحديد ما إذا كنت تريد أن يكون الشكل النهائي سائلًا أو مطاطيًا أو هلاميًا أو مطاطيًا. قد تحتاج إلى إضافة مواد مالئة أو إضافات لتحسين الصلابة أو المرونة أو اللون وهي خصائصه الفعلية.
طرق تشكيل المطاط السيليكوني
استخلاص
يتم دفع مركب المطاط السيليكوني عبر قالب في طريقة التشكيل هذه. ويكون القالب عبارة عن قرص من الفولاذ المقاوم للصدأ بنمط معين. ويتم إنشاء أشكال سيليكون مختلفة في هذه العملية.
يتم تشكيل المطاط السيليكوني في أشكال مختلفة مثل الأنابيب والأشرطة والحبال الصلبة ذات المقاطع العرضية التي تقوم بإنشائها عند التصنيع بالطرق التقليدية. تحقق من العملية أدناه:
- قم بإدخال المطاط السيليكوني إلى الطارد.
- بعد ذلك، ضع المادة في قمع التغذية. يبدأ السيليكون في التحول عبر نقطة الدخول هذه.
- بعد ذلك، ضع مركب المطاط في فتحة أخرى من المسمار الدوار في الطارد. يتم تطبيق القوى الدورانية والأمامية بواسطة هذا المكون، مما يساعد على معالجة السيليكون بواسطة الآلة.
- تتطلب العملية بأكملها دفع السيليكون عبر قالب البثق للحصول على تصميم متقدم، وبالتالي الحفاظ على الشكل المطلوب.
- تتضمن الخطوة الأخيرة وضعه داخل الفرن. هنا، يتصلب المطاط السيليكوني بشكل صحيح من خلال الحرارة المشعة للفرن، مما يمنحه المرونة والمتانة بالإضافة إلى تحديد شكله. بعد ذلك، يمكنك استخدام المطاط السيليكوني للتطبيقات الاستهلاكية والصناعية.
قالب الضغط
تتضمن هذه العملية تسخين السيليكون أولاً، ثم الحصول على قطعة كبيرة وضغطها في القالب. تتحول المادة من خلال الحرارة الناتجة عن الضغط عليها. تبدو هذه العملية وكأنها الضغط على الإسفنجة لامتصاص الحرارة، حيث تتحول الإسفنجة وتمنحها شكلًا جديدًا دائمًا بعد خضوعها لعملية التسخين والتشكيل.
حقن صب
في عملية التشكيل بالحقن ، يجب أن يكون السيليكون مرنًا. يتحقق ذلك بتسخينه. بعد ذلك، يُضغط عليه ليُضخ عبر فوهة إلى قالب. يتشكل الشكل المطلوب بدقة عند ملء الفراغات والشقوق في السيليكون الساخن. يتصلب المطاط ليأخذ التصميم المطلوب، ويصبح جاهزًا للاستخدام بعد أن يبرد.
عملية تشكيل المطاط السيليكوني خطوة بخطوة
هناك مراحل في تشكيل المطاط السيليكوني وهي:
خلط
تتضمن هذه المرحلة خلط بوليمر السيليكون والحشوات والمواد المضافة في مركبات مواد خام متجانسة. الخصائص المرغوبة للمنتج النهائي هي التي تحدد المكونات.
صب
يتم توزيع المكونات بدقة عن طريق عجن المادة الخام تحت الحرارة والضغط. والغرض من ذلك هو الحصول على مادة بلاستيكية غير معالجة (مركب أساسي) يمكنك تشكيلها بأشكال مختلفة.
تشكيل
يمكنك استخدام الاستخلاص أو اللف على شكل صفائح لتشكيل القاعدة المركبة، ثم استخدام عمليات الحقن أو الضغط لتشكيل القاعدة المركبة إلى أجزاء أكثر تعقيدًا. بعد عملية البركنة، ستكون الأشكال هي المنتج النهائي.
المعالجة/الفلكنة
في هذه المرحلة، يتم توليد الحرارة اللازمة لربط سلاسل البوليمر باستخدام عامل المعالجة. يمكنك القيام بذلك إما باستخدام طريقة الفلكنة عالية الحرارة (HTV) أو طريقة الفلكنة في درجة حرارة الغرفة (RTV).
في عملية معالجة HTV، يتم تسخين الأجزاء بالضغط عدة مرات من أجل عملية الفلكنة حتى يصبح المطاط السيليكوني ذو قوة عالية لتحمل التطبيقات الصناعية.
في عملية معالجة RTV، يحدث الترابط المتبادل في درجات حرارة الغرفة باستخدام محفز قائم على البلاتين. في يوم واحد (24 ساعة) يمكن معالجة RTV. إنها مثالية للختم والترابط.
اللمسات الأخيرة
قم بقص القطع ووضع اللمسات الأخيرة على المنتج النهائي، وفكر في شمع أو طلاء السطح للأجزاء المبركنة للحصول على الاستقرار النهائي.
كيفية الحفاظ على المطاط السيليكوني
- التنظيف المستمر: قم بتنظيف مطاط السيليكون الخاص بك بشكل متكرر بالماء والصابون للحصول على مظهر مبهر.
- تجنب البرد الشديد أو الحرارة الشديدة: لا تعرض مطاط السيليكون الخاص بك لمصادر الحرارة المباشرة لفترة طويلة لتجنب تغير اللون وانخفاض المرونة.
- قم بالتشحيم عند الضرورة: قم بتزييت مطاط السيليكون الخاص بك بشكل متكرر لتجنب انخفاض الأداء وتقصير عمر الخدمة.
- تخزين بشكل صحيح: لا تقم بتخزين المطاط السيليكوني عن طريق ثنيه أو طيه لتجنب التشوه. بدلاً من ذلك، قم بتخزينه في مكان بارد وجاف.
- تجنب الأشياء الحادة: احتفظ بمطاط السيليكون الخاص بك بعيدًا عن الخدوش أو القطع لتجنب المساس بسلامته.
- تجنب الكيماويات القاسية: تجنب المواد الكيميائية القاسية مثل القلويات أو الأسيتون لأنها يمكن أن تتسبب في تدهور مطاط السيليكون الخاص بك.
الأسئلة الشائعة
هل المطاط السيليكوني قابل لإعادة التدوير؟
احتمال نجاح إعادة تدوير مطاط السيليكون منخفض لأنه لا يمكنك إعادة تدوير مطاط السيليكون النقي بسهولة. ولكن في بعض الأحيان، يمكن إعادة استخدام مطاط السيليكون غير الملوث. ومع ذلك، بدلاً من إعادة تدوير مطاط السيليكون، يمكنك إعادة استخدامه.
هل المطاط السيليكوني سام؟
لا، المطاط السيليكوني ليس سامًا. في الواقع، يمكن أن يتلامس مع الطعام، ويمكنك استخدامه في التطبيقات الطبية.
هل يمكنك ضبط المطاط السيليكوني؟
نعم، يمكنك ذلك. في عملية التصنيع، يمكن تعديل مواد المطاط السيليكوني لتحقيق لون معين.
خاتمة
يعد المطاط السيليكوني منتجًا رائعًا يوفر قوة كبيرة ومرونة ومقاومة للمواد الكيميائية ومقاومة جيدة لدرجة الحرارة ويمكن أن يخدمك لفترة أطول من الزمن دون تشوه إذا لم يتلامس مع مواد كيميائية قاسية أو خطرة.
المزيد من الموارد:
الدليل الشامل لسيليكون HCR؟ – المصدر: TOGOHK
ما هو الفلوروسيليكون؟ – المصدر: TOGOHK
نظرة كهربائية: هل السيليكون مادة موصلة؟ – المصدر: TOGOHK
فهم مطاط السيليكون UL94V-0 لمعايير السلامة – المصدر: TOGOHK
السيليكون مقابل المطاط: أي مادة هي الأنسب لك؟ – المصدر: TOGOHK