Tại sao silicone lỏng có thể được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau?

1. Giới thiệu về cao su silicon lỏng với phương pháp đúc bổ sung

Cao su silicone lỏng đúc khuôn được cấu tạo từ polysiloxan vinyl làm polyme cơ bản, polysiloxan với liên kết Si-H làm chất liên kết ngang, với sự có mặt của chất xúc tác bạch kim, được lưu hóa ở nhiệt độ phòng hoặc gia nhiệt để tạo thành một loại vật liệu silicone. Khác với cao su silicone lỏng đặc, quá trình lưu hóa silicone lỏng đúc khuôn không tạo ra sản phẩm phụ, độ co ngót nhỏ, lưu hóa sâu và không gây ăn mòn vật liệu tiếp xúc. Nó có ưu điểm là phạm vi nhiệt độ rộng, khả năng kháng hóa chất và chịu thời tiết tuyệt vời, và có thể dễ dàng bám dính vào nhiều bề mặt khác nhau. Do đó, so với silicone lỏng đặc, sự phát triển của silicone lỏng đúc khuôn nhanh hơn. Hiện nay, nó ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử, máy móc, xây dựng, y tế, ô tô và các lĩnh vực khác.

2. Các thành phần chính

Polyme cơ bản

Hai loại polysiloxan mạch thẳng chứa vinyl sau đây được sử dụng làm polyme cơ bản để thêm vào silicon lỏng. Khối lượng phân tử của chúng phân bố rộng, thường từ hàng nghìn đến 100.000-200.000. Polyme cơ bản được sử dụng phổ biến nhất để thêm silicon lỏng là α,ω-divinylpolydimethylsiloxane. Người ta nhận thấy rằng khối lượng phân tử và hàm lượng vinyl của các polyme cơ bản có thể làm thay đổi tính chất của silicon lỏng.

chất liên kết chéo

Chất liên kết ngang được sử dụng để thêm vào silicone lỏng đúc khuôn là polysiloxan hữu cơ chứa nhiều hơn 3 liên kết Si-H trong phân tử, chẳng hạn như metyl-hydropolysiloxan mạch thẳng chứa nhóm Si-H, metyl-hydropolysiloxan vòng và nhựa MQ chứa nhóm Si-H. Loại được sử dụng phổ biến nhất là metyl-hydropolysiloxan mạch thẳng có cấu trúc như sau. Người ta nhận thấy rằng các tính chất cơ học của gel silica có thể thay đổi bằng cách thay đổi hàm lượng hydro hoặc cấu trúc của chất liên kết ngang. Cụ thể, hàm lượng hydro của chất liên kết ngang tỷ lệ thuận với độ bền kéo và độ cứng của gel silica. Gu Zhuojiang và cộng sự đã thu được dầu silicone chứa hydro với cấu trúc, trọng lượng phân tử và hàm lượng hydro khác nhau bằng cách thay đổi quy trình và công thức tổng hợp, và sử dụng nó làm chất liên kết ngang để tổng hợp và thêm vào silicone lỏng.

chất xúc tác

Để nâng cao hiệu quả xúc tác của các chất xúc tác, người ta đã điều chế các phức chất platin-vinyl siloxan, phức chất platin-ankin và phức chất platin biến tính nitơ. Ngoài loại chất xúc tác, lượng sản phẩm silicon lỏng cũng ảnh hưởng đến hiệu suất. Người ta nhận thấy rằng việc tăng nồng độ chất xúc tác platin có thể thúc đẩy phản ứng liên kết chéo giữa các nhóm metyl và ức chế sự phân hủy của mạch chính.

Như đã đề cập ở trên, cơ chế lưu hóa của silicon lỏng phụ gia truyền thống là phản ứng hydrosilylation giữa polyme cơ bản chứa vinyl và polyme chứa liên kết hydrosilylation. Quá trình đúc silicon lỏng phụ gia truyền thống thường yêu cầu khuôn cứng để sản xuất sản phẩm cuối cùng, nhưng công nghệ sản xuất truyền thống này có nhược điểm là chi phí cao, thời gian dài, v.v. Sản phẩm thường không áp dụng được cho các sản phẩm điện tử. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng một loạt các silica có tính chất vượt trội có thể được điều chế bằng các kỹ thuật lưu hóa mới sử dụng silica lỏng phụ gia liên kết đôi mercaptan. Tính chất cơ học tuyệt vời, độ ổn định nhiệt và khả năng truyền ánh sáng của nó cho phép nó được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực mới. Dựa trên phản ứng liên kết mercapto-ene giữa polysiloxane chức năng mercaptan phân nhánh và polysiloxane kết thúc bằng vinyl với trọng lượng phân tử khác nhau, các chất đàn hồi silicon với độ cứng và tính chất cơ học có thể điều chỉnh đã được điều chế. Các chất đàn hồi được in cho thấy độ phân giải in cao và tính chất cơ học tuyệt vời. Độ giãn dài khi đứt của chất đàn hồi silicone có thể đạt tới 1400%, cao hơn nhiều so với các chất đàn hồi đóng rắn bằng tia cực tím đã được báo cáo và thậm chí còn cao hơn cả các chất đàn hồi silicone đóng rắn bằng nhiệt có độ co giãn cao nhất. Sau đó, các chất đàn hồi silicone siêu co giãn đã được ứng dụng vào hydrogel pha trộn với ống nano carbon để chế tạo các thiết bị điện tử có thể co giãn. Silicone có thể in và gia công được có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong robot mềm, bộ truyền động linh hoạt, cấy ghép y tế và các lĩnh vực khác.