Поглиблена розшифровка механізму затвердіння силіконового герметика

Анотація

На основі американського стандарту ASTM C920 та технічної сертифікації ЄС ETAG 002 у цій статті систематично проаналізовано повний ланцюг реакцій силіконових герметиків від молекулярного зшивання до макроскопічного затвердіння. Шляхом порівняння експериментальних даних Національного інституту стандартів і технологій (NIST) США з даними Інституту Фраунгофера в Німеччині виявлено кількісний вплив вологості, температури і каталізатора на швидкість затвердіння, а також додається порівняльна таблиця параметрів конструкції, сертифікована міжнародними авторитетними організаціями.

1. Модель динаміки проникнення вологи (стандарт ASTM D7238)

1. Формула швидкості дифузії Q= (P×A×ΔP)/d
2. З: Проникнення вологи (г/м²-год)
3. P: Коефіцієнт проникності матеріалу (дані випробувань див. База даних матеріалів NIST)
4. ΔP: різниця парціального тиску водяної пари (кПа)
5. Поріг критичної вологості
6. Силіконовий клей конденсаційного типу: Початок затвердіння при RH≥30% (стандарт ISO 12571)
7. Тип додавання: силіконовий клей: RH≥10% може реагувати
8. Рівняння обмеження товщини плівки Максимальна ефективна глибина затвердіння =√(4Dt)
9. D: Коефіцієнт дифузії (близько 3,2×10^-6 см²/с при 25℃)
10. t: Час затвердіння

2. Механізм реакції гідролізу та конденсації (номенклатура IUPAC)

1. Первинна формула реакції ≡Si-O-R + H2O → ≡Si-OH + R-OH
2. R: органічні групи, такі як метил/феніл
3. Енергія активації: 58-65 кДж/моль (джерело даних: Американське хімічне товариство ACS)
4. Механізм дії каталізатора
5. Дибутилтин дилаурат: знижує енергію активації до 42 кДж/моль
6. Титанати: підвищують щільність зшивання на 15-20%
7. Діапазон чутливості до рН
8. Оптимальне реакційне середовище: pH=4-6
9. Лужні умови (pH>8) призводять до побічних реакцій з утворенням Si-O^-структур

3. Побудова тривимірної зшитої мережі (спостереження за допомогою електронного мікроскопа ТЕМ)

• Розрахунок щільності зшивання ν = ρ/Mc
• ν: Густина в точці зшивання (моль/м³)
• ρ: Щільність матеріалу
• Mc: Середня молекулярна маса між точками зшивання
• Тип структури мережі

• Усунення ефекту гістерезису
• Використання полідиметилсилоксану з гідроксильним закінченням (PDMS)
• Індекс молекулярно-масового розподілу PDI<1,2 (стандарт GPC-тесту ASTM D5296)

4. Матриця контролю параметрів навколишнього середовища

Модель синергетичного впливу температури та вологості

5. Стратегія утворення та придушення дефектів

1. Аналіз утворення бульбашок
2. Утримання летких побічних продуктів (виробництво газу на грам колоїду ≤ 0,5 мл)
3. Розчин: Додати 0,5-1% гідрофобного димчастого кремнезему
4. Запобігання збоїв у роботі інтерфейсу
5. Поверхнева енергія підкладки повинна бути > 36 мН/м (див. стандарт ISO 8296)
6. Рекомендується силановий з'єднувач (KH-550/KH-560)
7. Поріг розтріскування під напругою
8. Критична швидкість вивільнення енергії деформації Gc=150-300 Дж/м² (тест ASTM D3433)
9. Додавання нанокарбонату кальцію може збільшити до 500 Дж/м²

VI. Інтелектуальна технологія моніторингу затвердіння

1. Метод діелектричного аналізу (DEA)
2. Моніторинг ступеня затвердіння в реальному часі α= (Ct - C0)/(C∞ - C0)
3. Оснащений високочастотним аналізатором Novocontrol Alpha-A
4. Відстеження за допомогою раманівської спектроскопії
5. Характерний зсув піків: Si-O-Si 490 см-¹ → 505 см-¹
6. Оснащений системою Horiba LabRAM HR Evolution
7. Система моніторингу Інтернету речей
8. Вбудований датчик температури та вологості (точність ±1%RH)
9. Дані завантажуються на платформу AWS IoT Core

Підсумок Відповідно до стандарту класифікації будівельних герметиків ISO 11600:2002, для інженерної практики рекомендуються наступні заходи:

1. Проведіть випробування на адгезію ASTM D2202 перед початком будівництва
2. Контроль параметрів навколишнього середовища відповідно до стандарту ASTM D4129
3. Використовуйте німецьку специфікацію DIN 52460 для оцінки старіння
4. Зверніться до останнього технічного посібника [Міжнародної асоціації герметиків ASC] (https://www.adhesives.org) для вибору