Padziļināta silikona hermētiķu sacietēšanas mehānisma dekodēšana

Abstrakts

Pamatojoties uz ASV standartu ASTM C920 un ES tehnisko sertifikātu ETAG 002, šajā rakstā ir sistemātiski analizēta visa silikona hermētiķu reakciju ķēde no molekulārās šķērssaites līdz makroskopiskai sacietēšanai. Salīdzinot ASV Nacionālā standartu un tehnoloģiju institūta (NIST) eksperimentālos datus ar Fraunhofera institūta Vācijā eksperimentālajiem datiem, ir atklāta vides mitruma, temperatūras un katalizatora kvantitatīvā ietekme uz sacietēšanas ātrumu, un ir pievienota starptautisku autoritatīvu organizāciju sertificēta konstrukcijas parametru salīdzinājuma tabula.

1. Mitruma iekļūšanas dinamikas modelis (ASTM D7238 standarts)

1. Difūzijas ātruma formula Q= (P×A×ΔP)/d
2. Q: Mitruma iekļūšana (g/m²-h)
3. P: materiāla caurlaidības koeficients (testa dati sk. NIST materiālu datubāze)
4. ΔP: ūdens tvaika parciālā spiediena starpība (kPa)
5. Kritiskais mitruma slieksnis
6. Kondensācijas tipa silikona līme: (ISO 12571 standarts): jāsāk sacietēt, kad RH≥30% (ISO 12571 standarts)
7. Papildus silikona līme: RH≥10% var reaģēt
8. Plēves biezuma ierobežojuma vienādojums Maksimālais efektīvais sacietēšanas dziļums =√(4Dt)
9. D: difūzijas koeficients (aptuveni 3,2 × 10^-6 cm²/s pie 25 ℃).
10. t: Konservēšanas laiks

2. Hidrolizes un kondensācijas reakcijas mehānisms (IUPAC nomenklatūra)

1. Primārās reakcijas formula ≡Si-O-R + H2O → ≡Si-OH + R-OH
2. R: organiskās grupas, piemēram, metilfenils/fenils.
3. Aktivācijas enerģija: 58-65 kJ/mol (datu avots: Amerikas Ķīmijas biedrība ACS)
4. Katalizatora darbības mehānisms
5. Dibutilalvas dilaurāts: samazina aktivācijas enerģiju līdz 42 kJ/mol
6. Titānāti: šķērssaišu blīvuma palielināšana par 15-20%
7. pH jutīgs diapazons
8. Optimāla reakcijas vide: pH=4-6
9. Sārmaini apstākļi (pH>8) izraisa blakusreakcijas, lai radītu Si-O^-struktūras.

3. Trīsdimensiju šķērssaitēta tīkla izveide (novērošana ar elektronu mikroskopu TEM)

• Šķērssaišu blīvuma aprēķins ν = ρ/Mc
• ν: Šķērssaites punkta blīvums (mol/m³)
• ρ: Materiāla blīvums
• Mc: vidējā molekulmasa starp šķērssaistīšanas punktiem.
• Tīkla struktūras tips

• Histerezes efekta novēršana
• Hidroksil-terminēta polidimetilsiloksāna (PDMS) izmantošana
• Molekulmasas sadalījuma indekss PDI<1,2 (GPC testa standarts ASTM D5296)

4. Vides parametru kontroles matrica

Temperatūras un mitruma sinerģiskās ietekmes modelis

5. Defektu veidošanās un novēršanas stratēģija

1. Burbuļu veidošanās analīze
2. Gaistošu blakusproduktu aizture (gāzes izdalīšanās uz gramu koloīda ≤ 0,5 ml)
3. Risinājums: Pievienojiet 0,5-1% hidrofobizēta dūmakaina silīcija dioksīda.
4. Saskarnes kļūmju novēršana
5. Pamatnes virsmas enerģijai jābūt > 36 mN/m (skatīt ISO 8296 standartu).
6. Ieteicams izmantot silāna saistvielu (KH-550/KH-560).
7. Spriedzes plaisāšanas slieksnis
8. Kritiskais deformācijas enerģijas izdalīšanās ātrums Gc=150-300 J/m² (ASTM D3433 tests).
9. Pievienojot nano kalcija karbonātu, šo vērtību var palielināt līdz 500 J/m².

VI. Inteliģentā konservēšanas uzraudzības tehnoloģija

1. Dielektriskās analīzes metode (DEA)
2. Cietināšanas pakāpes α= (Ct - C0)/(C∞ - C0) uzraudzība reāllaikā
3. Aprīkots ar Novocontrol Alpha-A augstfrekvences analizatoru
4. Ramana spektroskopijas izsekošana
5. Raksturīga maksimuma nobīde: Si-O-Si 490cm-¹ → 505cm-¹
6. Aprīkots ar Horiba LabRAM HR Evolution sistēmu
7. Lietu interneta monitoringa sistēma
8. Integrēts temperatūras un mitruma sensors (precizitāte ±1%RH)
9. Dati tiek augšupielādēti AWS IoT Core platformā.

Kopsavilkums Saskaņā ar ISO 11600:2002 ēku hermētiķu klasifikācijas standartu inženiertehniskajā praksē ir ieteicami šādi pasākumi:

1. Veikt adhēzijas testu ASTM D2202 pirms būvniecības.
2. Vides parametru kontrole saskaņā ar ASTM D4129 standartu
3. Novecošanās novērtēšanai izmantojiet vācu DIN 52460 specifikāciju
4. Skatiet jaunāko [Starptautiskās hermētiķu asociācijas ASC] tehnisko rokasgrāmatu (https://www.adhesives.org) atlasei