Силіконові масла

Силіконові масла (силіконові рідини) належать до класу рідких полісилоксанів, насамперед полідиметилсилоксану (CAS №63148-62-9) - лінійних ланцюгів з послідовностями Si-O-Si та метильними замісниками. Така будова зумовлює малу зміну в'язкості з температурою (індекс в'язкості понад 200 у більшості марок), стійкість до термоокиснювального руйнування та дуже низьке поверхневе натяжіння (20-21 мН/м при 20°C) порівняно з водними та мінеральними системами. Комерційні марки доступні в діапазоні кінематичних в'язкостей від 0,65 до 1 000 000 сСт при 25°C; рідини з в'язкістю вище 50-100 сСт практично не випаровуються та формують стабільні гідрофобні плівки на різних субстратах.

За структурою та призначенням виділяють кілька основних типів силіконових рідин:

• Диметилсиліконові масла загального призначення з низькою та середньою в'язкістю (до ~1000 сСт) для мащення, гідравлічних рідин, теплоносіїв та технологічних допоміжних компонентів.
• Високов'язкі силіконові рідини (від кількох тисяч сСт і вище) для демпфувальних і механічних застосувань: в'язкісні муфти, демпфери, точні механізми.
• Спеціалізовані модифіковані масла (феніл-, аміно- та інші функціональні полісилоксани) для підвищеної термостійкості, поліпшених діелектричних властивостей або зміненого змочування в покриттях і електроізоляційних системах.
• Силіконові рідини високої чистоти для фармацевтичних, косметичних та електронних застосувань з жорсткими вимогами до домішок, вмісту летких компонентів і діелектричних параметрів.
• Масла з харчовим допуском (food grade) для змащування вузлів обладнання харчової промисловості при можливому інцидентному контакті з продуктом.

У промислових застосуваннях силіконові масла використовують як мастильні матеріали для гумових і пластикових деталей, теплоносії в системах нагрівання та охолодження, діелектричні та демпфувальні рідини, компоненти гідравлічних систем з широким температурним діапазоном. Завдяки низькому поверхневому натягу та гідрофобності вони слугують розділювальними й антиадгезійними рідинами, піногасниками та добавками для регулювання змочування в лакофарбових, мийних і косметичних формулах. Хімічна інертність і стійкість до окиснення дозволяють застосовувати їх там, де мінеральні оливи деградують при температурах вище ~150°C: вузли тертя, електроізоляційні системи, теплообмінники.

Під час вибору силіконового масла враховують необхідну кінематичну в'язкість при робочій температурі, робочий температурний діапазон, вимоги до діелектричних, мастильних чи теплофізичних характеристик, а також сумісність з ущільненнями, пластмасами та еластомерами. Додатково оцінюють рівень летких компонентів, стабільність властивостей за тривалої дії підвищених температур і наявність спеціальних допусків - електротехнічного або харчового класу. Під час підбору марки доцільно керуватися TDS виробника й узгоджувати рішення з технічним фахівцем.

Чим силіконові масла відрізняються від мінеральних? Силіконові рідини мають ширший робочий діапазон (-50...+200°C проти ~-20...+150°C для мінеральних олив), кращу термоокиснювальну стабільність і нижче поверхневе натяжіння (20-21 мН/м проти 28-32 мН/м) завдяки особливостям полісилоксанового ланцюга. Це забезпечує стабільну в'язкість, водовідштовхувальні властивості та тривалий ресурс у режимах, де мінеральні оливи швидко деградують або утворюють шлами.

Де застосовуються силіконові масла з харчовим допуском? Масла класу food grade застосовують для змащування підшипників, напрямних та приводів обладнання у харчовій, фармацевтичній і косметичній промисловості, де можливий інцидентний контакт мастила з продуктом. Склад і ступінь очищення відповідають спеціальним нормативам (NSF H1 та аналогічні), що підтверджується сертифікатами і даними TDS.

На що звертати увагу при переході з мінеральної оливи на силіконову? Перше - сумісність ущільнень: ПДМС-масла несумісні з натуральним каучуком і рядом синтетичних еластомерів; сумісність EPDM з ПДМС варіюється залежно від рецептури та умов - потребує обов'язкової перевірки за TDS конкретного еластомеру; FKM (Viton) є найнадійнішим вибором. Друге - промивання системи: ПДМС і мінеральні оливи практично не змішуються, залишкова мінеральна олива знижує термостабільність силікону і провокує піноутворення; перед заливкою необхідне ретельне промивання сумісним розчинником. Третє - трибологія: ПДМС-масла мають низьку мастильну здатність у навантажених парах сталь-сталь; за наявності навантажених вузлів тертя слід розглянути спеціалізовані присадки або фторсиліконові рідини.

Як в'язкість силіконового масла впливає на область застосування? Низков'язкі масла (0,65-50 сСт) застосовуються там, де потрібен мінімальний опір зсуву: добавки до полімерів, піногасники, розділювальні агенти. Середньов'язкі (100-1000 сСт) - основа для мастильних, гідравлічних і теплоносійних застосувань. Високов'язкі (від 10 000 сСт) - демпфувальні рідини і робоче середовище в'язкісних муфт. В'язкість слід підбирати за даними TDS для конкретного вузла і робочого діапазону температур.