Resumen
Basándose en la norma ASTM C920 de EE.UU. y en la certificación técnica ETAG 002 de la UE, este artículo analiza sistemáticamente la cadena de reacción completa de los sellantes de silicona, desde la reticulación molecular hasta el curado macroscópico. Comparando los datos experimentales del Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST) de Estados Unidos con el caso del Instituto Fraunhofer de Alemania, se revela la influencia cuantitativa de la humedad ambiental, la temperatura y el catalizador en la velocidad de curado, y se adjunta una tabla comparativa de parámetros de construcción certificada por organizaciones internacionales autorizadas.
1. Modelo dinámico de penetración de la humedad (norma ASTM D7238)
- Fórmula de la velocidad de difusión Q= (P×A×ΔP)/d
- Q: Penetración de humedad (g/m²-h)
- P: Coeficiente de permeabilidad del material (datos de ensayo véase Base de datos de materiales del NIST)
- ΔP: Diferencia de presión parcial de vapor de agua (kPa)
- Umbral crítico de humedad
- Pegamento de silicona de tipo condensación: Comienza a curar cuando RH≥30% (norma ISO 12571).
- Pegamento de silicona de tipo adición: RH≥10% puede reaccionar
- Ecuación de limitación del espesor de la película Profundidad de curado efectiva máxima =√(4Dt)
- D: Coeficiente de difusión (alrededor de 3,2×10^-6 cm²/s a 25℃).
- t: Tiempo de curado
2. Mecanismo de reacción de hidrólisis y condensación (nomenclatura IUPAC)
- Fórmula de reacción primaria ≡Si-O-R + H2O → ≡Si-OH + R-OH
- R: grupos orgánicos como metilo/fenilo
- Energía de activación: 58-65 kJ/mol (fuente de los datos: Sociedad Americana de Química ACS)
- Mecanismo de acción del catalizador
- Dilaurato de dibutilestaño: reduce la energía de activación a 42 kJ/mol
- Titanatos: aumento de la densidad de reticulación en 15-20%
- Gama sensible al pH
- Medio de reacción óptimo: pH=4-6
- Las condiciones alcalinas (pH>8) conducen a reacciones secundarias para generar estructuras Si-O^.
3. Construcción de una red tridimensional reticulada (observación al microscopio electrónico TEM)
- Cálculo de la densidad de reticulación ν = ρ/Mc
- ν: Densidad del punto de reticulación (mol/m³)
- ρ: Densidad del material
- Mc: Peso molecular medio entre los puntos de reticulación
- Tipo de estructura de red
| Tipo | Resistencia a la tracción (MPa) | Alargamiento a la rotura (%) |
|---|---|---|
| Estructura trapezoidal | 2.8-3.5 | 400-600 |
| Estructura de nido de abeja | 1.5-2.2 | 800-1200 |
- Eliminación del efecto de histéresis
- Utilización de polidimetilsiloxano (PDMS) con hidroxilo terminal
- Índice de distribución del peso molecular PDI<1,2 (norma de ensayo GPC ASTM D5296)
4. Matriz de control de los parámetros medioambientales
Modelo de efecto sinérgico de la temperatura y la humedad
| Temperatura (℃) | Humedad relativa (%) | Tiempo de secado de la superficie (min) | Tiempo de curado completo (h) |
|---|---|---|---|
| 15 | 30 | 45-60 | 72-96 |
| 25 | 50 | 20-30 | 24-36 |
| 35 | 70 | 10-15 | 12-18 |
5. Formación de defectos y estrategia de supresión
- Análisis de la formación de burbujas
- Retención de subproductos volátiles (producción de gas por gramo de coloide ≤ 0,5ml).
- Solución: Añadir 0,5-1% de sílice pirógena hidrófoba
- Prevención de fallos de interfaz
- La energía superficial del sustrato debe ser > 36 mN/m (consulte la norma ISO 8296)
- Se recomienda el agente de acoplamiento de silano (KH-550/KH-560)
- Umbral de agrietamiento por tensión
- Índice de liberación de energía de deformación crítica Gc=150-300 J/m² (ensayo ASTM D3433)
- La adición de nanocarbonato cálcico puede aumentar hasta 500 J/m².
VI. Tecnología inteligente de supervisión del curado
- Método de análisis dieléctrico (DEA)
- Control en tiempo real del grado de curado α= (Ct - C0)/(C∞ - C0)
- Equipado con analizador de alta frecuencia Novocontrol Alpha-A
- Seguimiento por espectroscopia Raman
- Desplazamiento de pico característico: Si-O-Si 490cm-¹ → 505cm-¹
- Equipado con el sistema Horiba LabRAM HR Evolution
- Sistema de vigilancia del Internet de las Cosas
- Sensor de temperatura y humedad integrado (precisión ±1%RH)
- Los datos se cargan en la plataforma del núcleo de AWS IoT
Resumen Según la norma ISO 11600:2002 de clasificación de sellantes de construcción, se recomiendan las siguientes medidas para la práctica de la ingeniería:
- Realice la prueba de adherencia ASTM D2202 antes de la construcción
- Control de los parámetros ambientales según la norma ASTM D4129
- Utilización de la especificación alemana DIN 52460 para la evaluación del envejecimiento
- Consulte la última guía técnica de [International Sealant Association ASC] (https://www.adhesives.org) para la selección