Povzetek
Na podlagi ameriškega standarda ASTM C920 in tehničnega certifikata EU ETAG 002 ta članek sistematično analizira celotno reakcijsko verigo silikonskih tesnil od molekularnega zamreženja do makroskopskega strjevanja. S primerjavo eksperimentalnih podatkov Nacionalnega inštituta za standarde in tehnologijo (NIST) iz ZDA s primerom Fraunhoferjevega inštituta v Nemčiji je razkrit kvantitativni vpliv vlažnosti okolja, temperature in katalizatorja na hitrost strjevanja, priložena pa je tudi primerjalna tabela konstrukcijskih parametrov, ki so jo potrdile mednarodne avtoritativne organizacije.
1. Model dinamike penetracije vlage (standard ASTM D7238)
- Formula za hitrost difuzije Q= (P×A×ΔP)/d
- Q: Prodor vlage (g/m²-h)
- P: Koeficient prepustnosti materiala (glej podatke iz preskusa) Podatkovna zbirka NIST o materialih)
- ΔP: razlika v delnem tlaku vodne pare (kPa)
- Kritični prag vlažnosti
- Kondenzacijsko silikonsko lepilo: (standard ISO 12571): začne se strjevati, ko je RH≥30% (standard ISO 12571).
- Dodatno silikonsko lepilo: RH≥10% lahko reagira
- Enačba za omejitev debeline filma Največja efektivna globina strjevanja =√(4Dt)
- D: difuzijski koeficient (približno 3,2 × 10^-6 cm²/s pri 25 ℃)
- t: Čas strjevanja
2. Mehanizem reakcije hidrolize in kondenzacije (nomenklatura IUPAC)
- Formula primarne reakcije ≡Si-O-R + H2O → ≡Si-OH + R-OH
- R: organske skupine, kot so metil/fenil
- aktivacijska energija: 58-65 kJ/mol (vir podatkov: Ameriško kemijsko društvo ACS)
- Mehanizem delovanja katalizatorja
- Dibutiltin dilaurat: zmanjša aktivacijsko energijo na 42 kJ/mol
- Titanati: povečanje gostote zamreženja za 15-20%
- Občutljivost na pH
- Optimalno reakcijsko okolje: pH=4-6
- Alkalne razmere (pH>8) vodijo do stranskih reakcij za nastanek Si-O^-struktur
3. Gradnja tridimenzionalne zamrežene mreže (opazovanje z elektronskim mikroskopom TEM)
- Izračun gostote zamreženja ν = ρ/Mc
- ν: Gostota točke zamreženja (mol/m³)
- ρ: Gostota materiala
- Mc: povprečna molekulska masa med točkami zamreženja
- Vrsta omrežne strukture
| Tip | Natezna trdnost (MPa) | Podaljšanje ob pretrgu (%) |
|---|---|---|
| Trapezoidna struktura | 2.8-3.5 | 400-600 |
| Struktura satovja | 1.5-2.2 | 800-1200 |
- Odprava učinka histereze
- Uporaba polidimetilsiloksana (PDMS) s hidroksilom
- Indeks porazdelitve molekulske mase PDI<1,2 (GPC testni standard ASTM D5296)
4. Matrika za nadzor okoljskih parametrov
Model sinergijskega učinka temperature in vlage
| Temperatura (℃) | Relativna vlažnost (%) | Čas sušenja površine (min) | Čas popolnega strjevanja (h) |
|---|---|---|---|
| 15 | 30 | 45-60 | 72-96 |
| 25 | 50 | 20-30 | 24-36 |
| 35 | 70 | 10-15 | 12-18 |
5. Strategija nastanka in zatiranja napak
- Analiza nastajanja mehurčkov
- Zadrževanje hlapnih stranskih proizvodov (proizvodnja plina na gram koloida ≤ 0,5 ml)
- Rešitev: Dodajte 0,5-1% hidrofobnega dimljenega silicijevega dioksida.
- Preprečevanje okvare vmesnika
- Površinska energija podlage mora biti > 36 mN/m (glej standard ISO 8296).
- Priporočljivo je silansko spojno sredstvo (KH-550/KH-560)
- Prag napetostnih razpok
- Hitrost sproščanja kritične deformacijske energije Gc = 150-300 J/m² (preskus ASTM D3433)
- Z dodajanjem nano kalcijevega karbonata se lahko poveča na 500 J/m²
VI. Inteligentna tehnologija spremljanja strjevanja
- Metoda dielektrične analize (DEA)
- Spremljanje stopnje strjevanja v realnem času α= (Ct - C0)/(C∞ - C0)
- Opremljen z visokofrekvenčnim analizatorjem Novocontrol Alpha-A
- Sledenje Ramanovi spektroskopiji
- Značilen premik vrha: Si-O-Si 490cm-¹ → 505cm-¹
- Opremljen s sistemom Horiba LabRAM HR Evolution
- Sistem za spremljanje interneta stvari
- Vgrajen senzor temperature in vlage (natančnost ±1%RH)
- Podatki so naloženi na platformo AWS IoT Core
Povzetek V skladu s standardom ISO 11600:2002 za klasifikacijo gradbenih tesnil so v inženirski praksi priporočeni naslednji ukrepi:
- Pred gradnjo opravite preskus adhezije po standardu ASTM D2202.
- Nadzor okoljskih parametrov v skladu s standardom ASTM D4129
- Uporaba nemške specifikacije DIN 52460 za ocenjevanje staranja
- Oglejte si najnovejši tehnični priročnik [International Sealant Association ASC] (https://www.adhesives.org) za izbiro