Abstrakt
Na základě americké normy ASTM C920 a technické certifikace EU ETAG 002 tento článek systematicky analyzuje celý reakční řetězec silikonových tmelů od molekulárního síťování až po makroskopické vytvrzení. Na základě porovnání experimentálních dat Národního institutu pro standardy a technologie (NIST) ve Spojených státech s případem Fraunhoferova institutu v Německu je odhalen kvantitativní vliv vlhkosti prostředí, teploty a katalyzátoru na rychlost vytvrzování a je připojena srovnávací tabulka konstrukčních parametrů certifikovaná mezinárodními autoritativními organizacemi.
1. Model dynamiky pronikání vlhkosti (norma ASTM D7238)
- Vzorec pro rychlost difuze Q= (P×A×ΔP)/d
- Q: Penetrace vlhkosti (g/m²-h)
- P: Koeficient propustnosti materiálu (údaje ze zkoušky viz. Databáze materiálů NIST)
- ΔP: rozdíl parciálních tlaků vodní páry (kPa)
- Kritický práh vlhkosti
- Kondenzační silikonové lepidlo: (norma ISO 12571): Začněte vytvrzovat, když je relativní vlhkost ≥30% (norma ISO 12571).
- Silikonové lepidlo aditivního typu: RH≥10% může reagovat
- Rovnice pro omezení tloušťky filmu Maximální účinná hloubka vytvrzení =√(4Dt)
- D: koeficient difúze (přibližně 3,2×10^-6 cm²/s při 25 ℃).
- t: Doba vytvrzování
2. Mechanismus hydrolýzy a kondenzační reakce (názvosloví IUPAC)
- Primární reakční vzorec ≡Si-O-R + H2O → ≡Si-OH + R-OH
- R: organické skupiny, jako je methyl/fenyl
- Aktivační energie: 58-65 kJ/mol (zdroj dat: Americká chemická společnost ACS)
- Mechanismus působení katalyzátoru
- Dibutylcín dilaurát: snižuje aktivační energii na 42 kJ/mol
- Titanáty: zvýšení hustoty síťování o 15-20%
- Rozsah citlivosti na pH
- Optimální reakční prostředí: pH=4-6
- Alkalické podmínky (pH>8) vedou k vedlejším reakcím za vzniku Si-O^-struktur.
3. Konstrukce trojrozměrné zesítěné sítě (pozorování elektronovým mikroskopem TEM)
- Výpočet hustoty síťování ν = ρ/Mc
- ν: Hustota bodu zesíťování (mol/m³)
- ρ: Hustota materiálu
- Mc: Průměrná molekulová hmotnost mezi body zesíťování
- Typ struktury sítě
| Typ | Pevnost v tahu (MPa) | Prodloužení při přetržení (%) |
|---|---|---|
| Trapézová struktura | 2.8-3.5 | 400-600 |
| Struktura včelí plástve | 1.5-2.2 | 800-1200 |
- Eliminace hysterezního efektu
- Použití polydimethylsiloxanu (PDMS) s hydroxylovou koncovkou
- Index distribuce molekulové hmotnosti PDI<1,2 (zkušební norma GPC ASTM D5296)
4. Matice řízení parametrů prostředí
Model synergického efektu teploty a vlhkosti
| Teplota (℃) | Relativní vlhkost (%) | Doba schnutí povrchu (min) | Doba úplného vytvrzení (h) |
|---|---|---|---|
| 15 | 30 | 45-60 | 72-96 |
| 25 | 50 | 20-30 | 24-36 |
| 35 | 70 | 10-15 | 12-18 |
5. Strategie tvorby a potlačování defektů
- Analýza tvorby bublin
- Retence těkavých vedlejších produktů (produkce plynu na gram koloidu ≤ 0,5 ml)
- Řešení: Přidejte 0,5-1% hydrofobního oxidu křemičitého.
- Prevence selhání rozhraní
- Povrchová energie substrátu musí být > 36 mN/m (viz norma ISO 8296).
- Doporučuje se silanová spojka (KH-550/KH-560).
- Prahová hodnota pro praskání pod napětím
- Kritická rychlost uvolňování deformační energie Gc=150-300 J/m² (zkouška ASTM D3433)
- Přidáním nanouhličitanu vápenatého se může zvýšit na 500 J/m²
VI. Inteligentní technologie monitorování vytvrzování
- Metoda dielektrické analýzy (DEA)
- Sledování stupně vytvrzení v reálném čase α= (Ct - C0)/(C∞ - C0)
- Vybaveno vysokofrekvenčním analyzátorem Novocontrol Alpha-A
- Sledování Ramanovou spektroskopií
- Charakteristický posun špičky: Si-O-Si 490cm-¹ → 505cm-¹
- Vybaveno systémem Horiba LabRAM HR Evolution
- Monitorovací systém internetu věcí
- Integrovaný snímač teploty a vlhkosti (přesnost ±1%RH)
- Data jsou nahrána do platformy AWS IoT Core.
Souhrn Podle normy ISO 11600:2002 pro klasifikaci stavebních těsnicích materiálů se v technické praxi doporučují následující opatření:
- Proveďte zkoušku přilnavosti podle normy ASTM D2202 před zahájením stavby.
- Kontrola parametrů prostředí podle normy ASTM D4129
- Použití německé specifikace DIN 52460 pro hodnocení stárnutí
- Viz nejnovější technická příručka [International Sealant Association ASC] (https://www.adhesives.org) pro výběr