Introduzione ai Siliconi

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1 «Tutto quello che è bene sapere sul silicone liquido LSR» Galliate (NO) 22 Settembre 2015 Introduzione ai Siliconi Marco Monti

2 Che cosa è un elastomero? GLI ELASTOMERI SONO MATERIALI CE ANNO LA PROPRIETÀ DI POTER SUBIRE UN FORTE ALLUNGAMENTO, ANCE PIÙ VOLTE LA LORO LUNGEZZA, SENZA SPEZZARSI, PER POI TORNARE RAPIDAMENTE ALLE DIMENSIONI ORIGINALI UNA VOLTA CE VENGA MENO LA FORZA APPLICATA

3 Requisiti di un elastomero Lunghe catene nel sistema Conformazione delle molecole corrispondente ad un gomitolo casuale(non cristallino) Catene flessibili, cioè che si possa avere una rotazione sufficientemente libera attorno ai legami covalenti che collegano gli atomi dello scheletro Tra le molecole devono agire basse forze di coesione (tipo quelle dei liquidi) in modo da avere ampia libertà di movimento. Dobbiamo quindi essere a T>Tg. Siano presenti punti di giunzione in modo che venga impedito lo scorrimento viscoso Nello stato a riposo (A) il polimero è una matassa aggrovigliata. Durante la deformazione (B) le catene si dispongono in maniera parallela tra loro.

4 Elastomeri termoplastici e termoindurenti ELASTOMERI TERMOPLASTICI Materiali che rammolliscono con la temperatura senza trasformazioni chimiche, quindi il processo è reversibile e può essere ripetuto più volte. I punti di giunzione sono di tipo fisico (punti di rigidità di catena o micro-cristallizzazione) ELASTOMERI TERMOINDURENTI Materiali che con la temperatura subiscono trasformazioni chimiche che portano alla reticolazione del materiale. Una volta prodotti non possono essere fusi senza andare incontro a degradazione chimica ("carbonizzazione"). Il livello di reticolazione degli elastomeri non arriva a ostacolare la mobilità delle macromolecole. I punti di giunzione sono di tipo chimico (punti di reticolazione)

5 Classificazione La classificazione degli elastomeri fa riferimento alla DIN/ISO 1629, la quale deriva dalla ASTM D L'ultima lettera del codice identificativo definisce il gruppo base a cui il polimero appartiene, mentre le lettere iniziali forniscono informazioni specifiche ed in molti casi definiscono univocamente l elastomero.

6 I Siliconi sono polimeri basati su una unità ripetitiva costituita da silossani. Il silossanoè un gruppo funzionale di due atomi di Si inframezzati da uno di O, combinati con gruppi funzionali alchilici. I siliconi Sono tipicamente materiali gommosi ad elevata resistenza termica, e vengono usati come sigillanti, adesivi, lubrificanti, utensili da cucina, isolamento termico ed elettrico. Si trova sotto forma di: Olio/lubrificante siliconico Gomma siliconica Resina siliconica

7 Classificazione dei siliconi Secondo norme ASTM D1418 e ISO 1629, si classificano MQ (polidimetilsilossani), Metili (-C3) VMQ (polivinilmetilsilossani), Vinili (-C=C2) PVMQ (polifenilvinilmetilsilossani) Fenili (-C56) FVMQ (polifluorovinilmetilsilossani, o fluorosiliconi ) per-fluoropropili ALTA ELASTICITÀ, ALTA COMPRIMIBILITÀ E FLESSIBILITÀ FINO A TEMPERATURE MOLTO BASSE una conformazione elicoidale CARATTERISTICE IDROFOBICE E DI ALTO DISTACCO i gruppi organici, che si trovano rivolti verso l esterno di tali avvolgimenti e liberi di ruotare

8 Il vinil-metil-silossano (VMQ) può reagire a formare la gomma siliconica, in presenza di un agente di reticolazione (crosslinker) e di un catalizzatore Il crosslinkerè tipicamente un silossanodel tipo: Reazione di reticolazione Il catalizzatore può essere platinico o perossidico. Nel primo caso, il sale di platino destabilizza il doppio legame vinilico e lega il crosslinker con il silossano. Il numero di gruppi vinilici determina il grado di crosslinking, che fa variare il compression set (percentuale di ritorno elastico dopo compressione) La durezza è data dalla lunghezza del silossano e dalle cariche presenti

9 A Pt catalyst Vi-Polymer Tecnologia bi-componente B Si-crosslinker Vi-Polymer 1 : 1 T Reazione di reticolazione Idrosilazione il sale di platino destabilizza il doppio legame vinilico e lega il crosslinker con il silossano C Stato pre-reticolato Stato elastomerico Credit: Wacker

10 Caratteristiche del curing con catalizzatore base platino 2 componenti, A/B 1:1 Vulcanizzazione a C Reazione di reticolazione + Alta velocità di reazione + Assenza di residui di perossido + Formazione di un network definito (selettività) + Alta trasparenza Sensibile all avvelenamento del catalizzatore (impurezze di zolfo e azoto, metallic pesanti) Credit: Wacker

11 Caratteristiche delle gomme siliconiche Resistenza ad alte e basse temperature. La gomma siliconica può essere impiegata per un tempo indefinito a 150 C senza registrare nessun cambiamento significativo delle sue proprietà, oppure per migliaia di ore a 200 C I siliconi superano il punto d infragilimento di molte gomme organiche (tra 20 e 50 C) e in alcuni casi possano scendere sotto 110 C. Resistenza agli agenti atmosferici. Resiste a l ozono prodotto mediante scarica elettrica. Sopportano benissimo a vento, pioggia, UV adatti per la produzione di articoli con forte impatto estetico. Idrorepellenza e antiaderenza. Compatibilità chimica. Non compatibile con olii e grassi minerali, idrocarburi aromatici, solventi polari, acidi concentrati e alcali. Bassa impermeabilità ai gas.

12 Caratteristiche delle gomme siliconiche Resistenza a olio e temperatura(astm-d 2000/SAE J 200) Service temperature / C Service temperature / C PTFE BR VMQ IIR FVMQ NR TPE-E EPDM CR NBR FKM EVM / AEM ACM NBR ECO SBR EAM Low temperature flexibility / C PTFE FKM ACM NBR TPE-E NBR FVMQ ECO EVM / AEM EAM CR VMQ SBR EPDM Swelling in oil (IRM 903) / % BR IIR NR Credit: Wacker

13 Marco Monti, PhD Materials Engineering Department Tel: Mobile: