Abstraktus
Šiame straipsnyje, remiantis JAV ASTM C920 standartu ir ES ETAG 002 techniniu sertifikatu, sistemingai analizuojama visa silikoninių sandariklių reakcijų grandinė nuo molekulinio susisiekiojimo iki makroskopinio kietėjimo. Lyginant JAV Nacionalinio standartų ir technologijų instituto (NIST) eksperimentinius duomenis su Fraunhoferio instituto Vokietijoje pavyzdžiu, atskleidžiama kiekybinė aplinkos drėgmės, temperatūros ir katalizatoriaus įtaka kietėjimo greičiui ir pridedama tarptautinių autoritetingų organizacijų patvirtinta konstrukcinių parametrų palyginimo lentelė.
1. Drėgmės įsiskverbimo dinamikos modelis (ASTM D7238 standartas)
- Difuzijos greičio formulė Q= (P×A×ΔP)/d
- Q: Drėgmės skverbtis (g/m²-h)
- P: medžiagos pralaidumo koeficientas (bandymo duomenys žr. NIST medžiagų duomenų bazė)
- ΔP: vandens garų dalinio slėgio skirtumas (kPa)
- Kritinė drėgmės riba
- Kondensacinio tipo silikoniniai klijai: (ISO 12571 standartas).
- Papildomo tipo silikoniniai klijai: RH≥10% gali reaguoti
- Plėvelės storio ribojimo lygtis Didžiausias veiksmingas kietėjimo gylis =√(4Dt)
- D: difuzijos koeficientas (apie 3,2×10^-6 cm²/s esant 25 ℃)
- t: kietėjimo laikas
2. Hidrolizės ir kondensacijos reakcijos mechanizmas (IUPAC nomenklatūra)
- Pirminės reakcijos formulė ≡Si-O-R + H2O → ≡Si-OH + R-OH
- R: organinės grupės, tokios kaip metilas ir fenilas
- Aktyvinimo energija: 58-65 kJ/mol (duomenų šaltinis: Amerikos chemikų draugija ACS)
- Katalizatoriaus veikimo mechanizmas
- Dibutilalavo dilauratas: sumažina aktyvacijos energiją iki 42 kJ/mol
- Titanatai: skersinio ryšio tankį padidinti 15-20%
- pH jautrus diapazonas
- Optimali reakcijos aplinka: pH=4-6
- Šarminėmis sąlygomis (pH>8) vyksta šalutinės reakcijos, kurių metu susidaro Si-O^-struktūros
3. Trimatės struktūros skersinio tinklo kūrimas (stebėjimas elektroniniu mikroskopu TEM)
- Tinklinio ryšio tankio apskaičiavimas ν = ρ/Mc
- ν: Sietinimosi taško tankis (mol/m³)
- ρ: Medžiagos tankis
- Mc: Vidutinė molekulinė masė tarp susisiekiojimo taškų
- Tinklo struktūros tipas
| Tipas | Tempimo stipris (MPa) | Pailgėjimas nutrūkus (%) |
|---|---|---|
| Trapecijos formos struktūra | 2.8-3.5 | 400-600 |
| Medaus korio struktūra | 1.5-2.2 | 800-1200 |
- Histerezės efekto pašalinimas
- Naudojant hidroksilu terminuotą polidimetilsiloksaną (PDMS)
- Molekulinės masės pasiskirstymo indeksas PDI<1,2 (GPC bandymo standartas ASTM D5296)
4. Aplinkos parametrų valdymo matrica
Temperatūros ir drėgmės sinergetinio poveikio modelis
| Temperatūra (℃) | Santykinė drėgmė (%) | Paviršiaus džiovinimo laikas (min) | Visiško kietėjimo laikas (h) |
|---|---|---|---|
| 15 | 30 | 45-60 | 72-96 |
| 25 | 50 | 20-30 | 24-36 |
| 35 | 70 | 10-15 | 12-18 |
5. Defektų susidarymo ir slopinimo strategija
- Burbulų susidarymo analizė
- Lakiųjų šalutinių produktų sulaikymas (dujų išsiskyrimas iš gramo koloido ≤ 0,5 ml)
- Sprendimas: Įpilkite 0,5-1% hidrofobinio dūminio silicio dioksido
- Sąsajos gedimo prevencija
- Pagrindo paviršiaus energija turi būti > 36 mN/m (žr. ISO 8296 standartą)
- Rekomenduojama naudoti silano jungiamąją medžiagą (KH-550/KH-560)
- Įtempto įtrūkimo riba
- Kritinis deformacijos energijos išsiskyrimo greitis Gc=150-300 J/m² (ASTM D3433 bandymas)
- Įdėjus nano kalcio karbonato galima padidinti iki 500 J/m²
VI. Išmanioji kietėjimo stebėsenos technologija
- Dielektrinės analizės metodas (DEA)
- Kietėjimo laipsnio stebėjimas realiuoju laiku α= (Ct - C0)/(C∞ - C0)
- Įrengtas "Novocontrol Alpha-A" aukšto dažnio analizatorius
- Ramano spektroskopijos stebėjimas
- Būdingas smailės poslinkis: Si-O-Si 490cm-¹ → 505cm-¹
- Įrengta "Horiba LabRAM HR Evolution" sistema
- Daiktų interneto stebėjimo sistema
- Integruotas temperatūros ir drėgmės jutiklis (tikslumas ±1%RH)
- Duomenys įkeliami į "AWS IoT Core" platformą
Santrauka Pagal ISO 11600:2002 Statybinių sandariklių klasifikavimo standartą inžinerinėje praktikoje rekomenduojamos šios priemonės:
- Prieš statybą atlikite ASTM D2202 sukibimo bandymą
- Aplinkos parametrų kontrolė pagal ASTM D4129 standartą
- Senėjimo įvertinimui naudokite Vokietijos DIN 52460 specifikaciją
- Žr. naujausią [Tarptautinės sandariklių asociacijos ASC] techninį vadovą (https://www.adhesives.org) atrankai