Per fer que la silicona sigui més resistent, es requereix una optimització completa de diversos aspectes com la formulació de materials, la tecnologia de processament, el disseny estructural i el post-processament. A continuació es mostren mesures específiques i anàlisis principals:
1. Optimització de formulació de materials
Ajusteu la densitat de reticulació
Reduïu la quantitat d’agent de reticulació: Reduir adequadament la quantitat de vulcanitzador (com el peròxid, el catalitzador de platí) afegit pot reduir la densitat de reticulació, de manera que es conserva més espai d’activitat entre les cadenes moleculars, millorant així la resiliència. Tanmateix, és necessari evitar una reticulació insuficient que fa que el material es faci enganxós o que la força disminueixi.
Trieu un vulcanitzador altament actiu: com ara un sistema de vulcanització de platí, que pot formar una xarxa de reticulació més uniforme, reduir la concentració d’estrès local i millorar la resiliència.
Optimitzeu el sistema de farciment
Reduir els farcits de reforç: Tot i que els càrregues com el negre de carboni blanc poden millorar les propietats mecàniques, l’addició excessiva augmentarà la rigidesa i reduirà la resiliència. Es recomana controlar la quantitat de farciment segons els requisits de duresa (com ara la quantitat de negre de carboni blanc fumat menys o igual a 30PHR).
Utilitzeu els farcits esfèrics: els farcits esfèrics (com Nano-Silica) tenen menys obstacle per al moviment de les cadenes moleculars que les càrregues en forma d’agulla o els flocs, cosa que ajuda a mantenir la resiliència.
Afegint modificadors d’elastòmers: per exemple, barrejar el cautxú de silicona amb el cautxú d’acrilat d’etilè pot introduir segments flexibles per millorar la resiliència.
Seleccioneu Oli de silicona de baixa viscositat
Utilitzant un pes molecular baix, l’oli de silicona de baixa viscositat com a polímer base pot reduir la fricció entre les cadenes moleculars, cosa que facilita la recuperació del material després d’haver estat estressat.
2. Control de processament
Optimització del procés de vulcanització
Controleu la temperatura i el temps de vulcanització: la vulcanització insuficient comportarà una densitat de reticulació baixa i una mala resiliència; La vulcanització excessiva pot provocar un trencament de la cadena molecular. Les condicions de vulcanització òptimes han de determinar-se experimentalment (com ara els sistemes de vulcanització de platí solen vulcanitzar-se a 120-150 graus durant 10-20 minuts).
Utilitzant vulcanització en dues etapes: una vulcanització en una etapa (prototipat ràpid de temperatura alta) seguida de vulcanització en dues etapes (tractament a llarg termini a llarg termini de temperatura) pot eliminar l'estrès intern i millorar la resiliència.
Barrejant uniformitat
Assegureu -vos que els farcits, els vulcanitzadors i altres additius es dispersin uniformement a la silicona per evitar diferències de rendiment locals. Es pot utilitzar el mesclador intern o el mesclador obert per a la barreja múltiple i la temperatura de barreja s’ha de controlar (per evitar la temperatura excessiva provocant la volatilització de l’oli de silicona o la reacció prematura de l’agent de reticulació).
Demold i post-processament
Utilitzeu un agent demould d’alta eficiència per reduir la resistència del demould i evitar l’acumulació de materials interna.
El tractament tèrmic de la silicona vulcanitzada (com la cocció a 150 graus durant 2 hores) pot alliberar encara més l’estrès intern i millorar la resiliència.
Iii. Millora del disseny estructural
Optimitzar la forma del producte
Eviteu les cantonades afilades o les estructures de paret fina per reduir els punts de concentració d’estrès. Per exemple, canviar els angles rectes a les cantonades arrodonides pot reduir la deformació local quan se sotmet a força i millorar la uniformitat de rebots.
Dissenyar estructures buides o estructures de bresca per reduir la rigidesa reduint l’ús de materials mantenint la resiliència general de rebots.
Afegiu la capa de buffer
Si afegiu una capa tampó flexible (com l'escuma, la molla) a la superfície o dins dels productes de silicona pot absorbir part de l'energia d'impacte, reduir la deformació del cos de silicona i, per tant, millorar indirectament la força de rebot.
Iv. Post-processament i modificació de superfície
Recobriment superficial
L’aplicació d’oli de silicona o recobriment de fluor pot reduir el coeficient de fricció superficial, reduir la pèrdua d’energia quan se sotmet a força i millorar l’eficiència del rebot.
Modificació física
En formar una capa densa a la superfície de la silicona mitjançant la reticulació d’irradiació (com la irradiació del feix d’electrons), es pot millorar la resiliència superficial mantenint la flexibilitat interna.
5. Adaptació de l'escenari d'aplicacions
Control de la temperatura
Eviteu utilitzar silicona en ambients de baixa temperatura (com per sota de -40 graus), perquè la temperatura baixa dificultarà el moviment de les cadenes moleculars i reduirà significativament la resiliència. Si es requereixen aplicacions de baixa temperatura, es pot seleccionar silicona resistent al fred (com el cautxú de silicona de fenil).
Aïllament mitjà
Si la silicona necessita contactar amb oli, àcid, alcalí i altres medis, s’ha de seleccionar la silicona resistent químicament (com el cautxú de fluorosilicona), o el medi s’ha d’aïllar a través del recobriment superficial per evitar la pèrdua de resiliència a causa de la inflor o la degradació.
6. Verificació i iteració experimental
Prova de resiliència
Utilitzeu un provador de rebot (com el provador de rebot de Shaw) o un provador de rebot de boles que caigui per provar quantitativament la taxa de rebot de silicona (la relació de l'alçada del rebot fins a l'alçada de la caiguda).
Compareu les taxes de rebot en diferents fórmules o processos per seleccionar la millor solució.
Avaluació del rendiment a llarg termini
Avaluar l’atenuació de la resiliència de la silicona mitjançant proves de fatiga (com ara compressió repetida 100.000 vegades) per assegurar-se que el material manté el rendiment estable en ús a llarg termini.
Exemple de fórmula i procés
Fórmula de silicona d’alta resiliència:
Polímer base: 100phr de baixa viscositat oli de silicona dimetil (pes molecular 50.000-100.000)
Filler: sílice fumada de 20phr (superfície tractada amb agent d'acoblament de silà)
Vulcanizer: catalitzador de platí de 0,5PH (inclòs inhibidor)
Agent auxiliar: oli de silicona hidroxi 1PHR (per ajustar la fluïdesa)
Tecnologia de processament:
Barreja: barrejant una batedora interna a 120 graus durant 10 minuts i aprimant -se en una batedora oberta 3 vegades.
Vulcanització: vulcanització modelada de 150 graus durant 15 minuts i la cocció de la vulcanització de la segona etapa a 180 graus durant 4 hores.
Post-tractament: apliqueu el recobriment de fluor a la superfície per reduir el coeficient de fricció.
A través de les mesures anteriors, la taxa de rebot de silicona es pot augmentar fins al 60%-80%(la silicona ordinària sol ser del 40%-60%), adequada per a escenaris amb requisits elevats per a la resiliència de rebot, com ara equips esportius, absorció de xoc d'automòbils i catèters mèdics.