Силиконовые каучуки СКТН, СКТВ, СКТНФТ
Силиконовые каучуки - полиорганосилоксаны с функциональными группами, способные к сшиванию при вулканизации. Силоксановая цепь Si-O-Si с органическими боковыми группами обеспечивает характерный для класса рабочий диапазон примерно от -60°C до +250°C, стойкость к термоокислению, озону и УФ, низкую температуру стеклования и физиологическую инертность. По прочности на разрыв (типично 1-10 МПа против 10-30 МПа) и стойкости к неполярным углеводородам силиконы уступают органическим каучукам NBR и EPDM, что определяет их нишу там, где важнее термостойкость и эластичность на холоде.
Основные типы различаются молекулярной массой, концевыми группами и способом вулканизации:
- Низкомолекулярные СКТН (ГОСТ 13835-73) - вязкотекучие ОН-терминированные ПДМС с молекулярной массой 20 000-90 000, отверждаемые при комнатной температуре; марка А (условная вязкость 90-150 с по ВЗ-1, ориентировочно единицы-первые десятки тысяч мПа·с) - для литьевых компаундов электроники и пропиток; марка Б (151-240 с) - для однокомпонентных герметиков из картриджей и RTV-2; марка В (241-600 с) - паста для нанесения шпателем и кистью; марка Г (601-1080 с, самая вязкая) - вязкотекучая жидкость, служащая основой для тиксотропных паст (после введения аэросила) для вертикальных швов;
- Высокомолекулярные СКТВ (ГОСТ 14680-79) - каучуки с винильными группами и молекулярной массой 420 000-720 000, вулканизуемые при 150-200°C пероксидно либо, в составе специальных платиновых композиций, по LSR-технологии; при армировании усиливающим аэросилом (20-50 масс.ч. - без наполнителя прочность вулканизата менее 0,5 МПа) даёт прочность 6-12 МПа и термостойкость до +250°C для технических резин и кабельной изоляции;
- Фторсилоксановые СКТНФТ и СКТФТ - сополимеры с фторированными звеньями, у которых набухание в бензине снижено порядка 10-30% против 50-150% у стандартных ПДМС при сохранении эластичности до -60°C, что определяет применение в уплотнителях топливных и масляных систем;
- ОН-полимеры - гидроксилированные ПДМС широкого диапазона молекулярной массы для RTV-герметиков и формовых компаундов, частным нормированным случаем которых являются марки СКТН.
Преимущества перед органическими каучуками - широкий температурный диапазон, озоно- и УФ-стойкость и физиологическая инертность; перед фторкаучуками FKM - сохранение эластичности при -60°C. Применяются в строительных RTV-герметиках, заливочных компаундах электроники, технических резинах и кабельной изоляции до +250°C, топливных уплотнителях из фторсилоксанов, а также в медицине и пищевой промышленности (LSR и нейтральные СКТН).
Выбор типа определяется рабочей температурой (стандартная оловоорганическая каталитическая система ограничивает длительную стойкость СКТН уровнем +150...+180°C - полный диапазон по ГОСТ до +250°C требует титановых/аминовых катализаторов и термостабилизаторов; СКТВ без реакционноспособных силанольных концов стабильнее в закрытых системах и штатно работает до +250°C), требованиями к масло- и топливостойкости (стандартные ПДМС для воды и сухих сред, фторсилоксановые для топлив и масел), условиями вулканизации (холодное отверждение для полевых и крупногабаритных задач, горячее прессование для серийных резин) и требованиями к физиологической безопасности; каучук, сшивающую систему и катализатор согласуют по TDS с уточнением режимов смешения, дегазации и отверждения.
-
23000318
-
23001203
В чем отличие низкомолекулярных каучуков СКТН от высокомолекулярных каучуков СКТВ? Каучуки СКТН (Mw 20000-90000 г/моль) - жидкие ПДМС с гидроксильными группами, отверждаются при 20-25°C за 3-14 суток, прочность 1-4 МПа, усадка 0,5-2%, применяются для герметиков и заливочных компаундов. Каучуки СКТВ (Mw 420000-720000 г/моль) - твердые полимеры с винильными группами, вулканизуются при 150-200°C (10-30 мин прессования плюс 4-24 ч постотверждения), прочность 6-12 МПа, усадка менее 0,2%, применяются для технических резин и электроизоляции. СКТН отверждаются без прессового оборудования (подходят для крупногабаритных изделий и полевых условий) - по ГОСТ 13835-73 материалы на его основе рассчитаны на тот же диапазон -60...+250°C, что и СКТВ. СКТВ требуют заводского прессования, но дают лучшие механические свойства и большую долговечность при постоянной высокотемпературной нагрузке, чем СКТН.
Можно ли использовать фторсилоксановые каучуки для топливных систем и в чем их преимущества перед фторкаучуками FKM? Фторсилоксановые каучуки СКТНФТ и СКТФТ предназначены для уплотнителей топливных систем, маслостойких шлангов и прокладок двигателей при -60 до +200°C. Набухание в углеводородных средах у них заметно ниже, чем у стандартных ПДМС, хотя и выше, чем у истинных фторкаучуков. Ключевое преимущество перед фторкаучуками FKM (Viton) - значительно лучшая низкотемпературная эластичность (Tg заметно ниже, чем у FKM с его практическим пределом около -20°C), что важно для холодного климата и низкотемпературных топливных систем. Фторкаучуки FKM превосходят по топливостойкости и термостойкости (до +300°C), но существенно дороже и не работают при глубоком морозе. Фторсилоксановые каучуки оптимальны для автомобильных топливных систем (-40 до +150°C), авиационных систем (-60 до +180°C), низкотемпературных масляных уплотнений (-50 до +120°C).
Как выбрать катализатор для холодного отверждения СКТН и ОН-полимеров? Органооловянные катализаторы (дибутилдилаурат олова, октоат олова) вводятся в количестве 0,05-0,3% от массы каучука - дают быстрое отверждение за 24-72 ч при 20-25°C и влажности выше 50%. Титанатные катализаторы (тетраизопропилат титана, алкилтитанаты) работают медленнее (48-96 ч), но предпочтительны для пищевых и медицинских изделий ввиду более низкой токсичности. Аминовые каталитические системы применяют при ограничениях по содержанию олова (FDA, медицинские допуски). Без катализатора и сшивателя каучук СКТН остаётся жидким неограниченно долго: конденсация Si-OH-групп сама выделяет воду, и атмосферная влага смещает равновесие в обратную сторону, а не ускоряет отверждение. Влагоотверждение работает только в готовых RTV-1 герметиках, где концевые группы уже заблокированы избытком сшивателя (ацетокси-, алкокси- или оксимного типа).