Резюме
Въз основа на американския стандарт ASTM C920 и техническото сертифициране ETAG 002 на ЕС в тази статия систематично се анализира цялата верига на реакция на силиконовите уплътнители от молекулярното омрежване до макроскопичното втвърдяване. Чрез сравняване на експерименталните данни от Националния институт за стандарти и технологии (NIST) на САЩ с тези от Института Фраунхофер в Германия се разкрива количественото влияние на влажността на околната среда, температурата и катализатора върху скоростта на втвърдяване и се прилага таблица за сравнение на конструктивните параметри, сертифицирана от международни авторитетни организации.
1. Модел на динамиката на проникване на влага (стандарт ASTM D7238)
- Формула за скоростта на дифузия Q= (P×A×ΔP)/d
- Q: Проникване на влага (g/m²-h)
- P: Коефициент на пропускливост на материала (данни от изпитването, вж. База данни с материали на NIST)
- ΔP: разлика в парциалното налягане на водните пари (kPa)
- Критичен праг на влажност
- Силиконово лепило от кондензационен тип: Започнете да втвърдявате, когато RH≥30% (стандарт ISO 12571)
- Силиконово лепило от допълнителен тип: RH≥10% може да реагира
- Уравнение за ограничаване на дебелината на филма Максимална ефективна дълбочина на втвърдяване =√(4Dt)
- D: Коефициент на дифузия (около 3,2×10^-6 cm²/s при 25 ℃)
- t: Време за втвърдяване
2. Механизъм на реакциите на хидролиза и кондензация (номенклатура на IUPAC)
- Формула на първичната реакция ≡Si-O-R + H2O → ≡Si-OH + R-OH
- R: органични групи като метил/фенил
- Енергия на активация: 58-65 kJ/mol (източник на данни: Американско химическо дружество ACS)
- Механизъм на действие на катализатора
- Дибутилов дилаурат: намалява енергията на активация до 42 kJ/mol
- Титанати: увеличаване на плътността на омрежване с 15-20%
- Чувствителен към pH диапазон
- Оптимална среда за реакция: pH=4-6
- Алкалните условия (рН>8) водят до странични реакции за образуване на Si-O^-структури
3. Изграждане на триизмерна омрежена мрежа (наблюдение с ТЕМ електронен микроскоп)
- Изчисляване на плътността на омрежване ν = ρ/Mc
- ν: Плътност на точката на омрежване (mol/m³)
- ρ: Плътност на материала
- Mc: Средно молекулно тегло между точките на омрежване
- Тип мрежова структура
| Тип | Якост на опън (MPa) | Удължаване при скъсване (%) |
|---|---|---|
| Трапецовидна структура | 2.8-3.5 | 400-600 |
| Структура на пчелна пита | 1.5-2.2 | 800-1200 |
- Елиминиране на ефекта на хистерезис
- Използване на хидроксил-терминиран полидиметилсилоксан (PDMS)
- Индекс на разпределение на молекулното тегло PDI<1,2 (стандарт за изпитване на GPC ASTM D5296)
4. Матрица за контрол на параметрите на околната среда
Модел на синергичен ефект на температурата и влажността
| Температура (℃) | Относителна влажност (%) | Време за сушене на повърхността (мин.) | Време за пълно втвърдяване (h) |
|---|---|---|---|
| 15 | 30 | 45-60 | 72-96 |
| 25 | 50 | 20-30 | 24-36 |
| 35 | 70 | 10-15 | 12-18 |
5. Стратегия за формиране и потискане на дефекти
- Анализ на образуването на мехурчета
- Задържане на летливи странични продукти (производство на газ на грам колоид ≤ 0,5 ml)
- Решение: Добавете 0,5-1% хидрофобен опушен силициев диоксид
- Предотвратяване на повреда на интерфейса
- Повърхностната енергия на субстрата трябва да бъде > 36 mN/m (вж. стандарт ISO 8296)
- Препоръчва се използването на силанов свързващ агент (KH-550/KH-560)
- Праг на напукване под напрежение
- Критична скорост на освобождаване на енергия при деформация Gc=150-300 J/m² (тест ASTM D3433)
- Добавянето на нано калциев карбонат може да се увеличи до 500 J/m²
VI. Интелигентна технология за наблюдение на втвърдяването
- Метод на диелектричния анализ (DEA)
- Наблюдение в реално време на степента на втвърдяване α= (Ct - C0)/(C∞ - C0)
- Оборудван с високочестотен анализатор Novocontrol Alpha-A
- Проследяване чрез Раманова спектроскопия
- Характерно изместване на пика: Si-O-Si 490cm-¹ → 505cm-¹
- Оборудван със системата Horiba LabRAM HR Evolution
- Система за наблюдение на интернет на нещата
- Вграден сензор за температура и влажност (точност ±1%RH)
- Данните се качват в платформата AWS IoT Core
Резюме Съгласно стандарта за класификация на строителните уплътнители ISO 11600:2002 в инженерната практика се препоръчват следните мерки:
- Извършване на тест за адхезия по ASTM D2202 преди строителството
- Контрол на параметрите на околната среда в съответствие със стандарта ASTM D4129
- Използване на немската спецификация DIN 52460 за оценка на стареенето
- Направете справка с последното техническо ръководство на [Международната асоциация за уплътнители ASC] (https://www.adhesives.org) за избор