روغن سیلیکون چیست

بازدید: ۳۳۸

روغن سیلیکون چیست

روغن های سیلیکونی

ساختار روغن های سیلیکونی خطی را عموما ً با ترکیب بندی (X=2-4000) MDxM می توان توصیف کرد. سیالهای سیلیکونی را چند خاصیت بی نظیر از سیالهای آلی متداول متمایز می سازد:

الف- پایداری گرمایی (گرماتابی) خوب (150-2500 C)

ب- کارایی خوب در دماهای پایین (< -700 C)

ج- آبگریزی قوی

د- خواص رهاسازی عالی

ه- خواص ضد اصطکاک و روان سازی خوب

و- فعالیت سطحی برجسته

ز- خواص دی الکتریک خوب

ح- رفتار میرایی بسیار خوب

ط- مقاومت خوب در برابر تابش

ی- حل کنندگی عالی گازها

ک- بی اثری زیست شناسی

ل- بستگی دمایی کم خواص فیزیکی

شایان ذکر است این خواص را می توان با تغییر جانشینهای آلی در محدوده گسترده ای تغییر داد. چند روغن سیلیونی مهم در جدول 1 فهرست شده است.

جدول 1- انواع روغن های سیلیکونی مهم

1-انواع روغن های سیلیکونی

تعداد زیادی از روغن های سیلیکونی سنتز و بررسی شده اند. بسیاری مانند کوپلیمرهای دی متیل، متیل آلکیل و دی متیل – دی فنیل و کوپلیمرهای سیلیکون – پلی اتر تولید تجاری یافته اند. روغن های واکنش پذیر با گروههای انتهای سیلانول، آلکوکسی یا وینیل با روغن های واکنش ناپذیر با گروههای انتهای تری متیل سیلوکسی خواص مشترک بسیاری دارند. در هرحال، روغن های واکنش پذیر در محصولات پخت شده با روشهای مناسب مصرف می شوند.

روغن های دی متیل سیلیکون و بسیاری از روغن های واکنش پذیر به وسیله واکنشهای تعادلی کاتالیز شده با استفاده از منبع دی متیل سیلیکون مانند روغن خام یا پلیمرهای حلقه ای خام منبعی از پایان دهنده زنجیر، (CH3)3SiO0/5، ساخته می شوند. در این واکنش مخلوطهایی از پلیمرهای MDxM و Dn تولید می شود. نسبت M به D در بار، کنترل کننده وزن مولکولی متوسط و گرانروی محصول است، مثلا ً یک روغن 50 mm2/s دارای وزن مولکولی متوسط حدود 3000، یک روغن 350 mm2/s حدود 15000 و یک روغن 1000 mm2/s حدود 25000 است.

در بیشتر موارد روغن بدست آمده به وسیله گرما و خلاء، پس از غیرفعال سازی کاتالیزور، فرارزدایی می شود. روغن ها را می توان با آمیزه کاری به روغن های با گرانروی حد واسط تبدیل کرد. از آنجا که خواص یک پلیمر به توزیع وزن مولکولی و وزن مولکولی متوسط آن وابسطه است، آمیزه کاری خواص فیزیکی تأثیر زیادی دارد.آمیزه های روغن ها با گرانرویهای بسیار متفاوت رفتار نیوتنی ضعیف تری نسبت به آن دسته که توزیع وزن مولکولی عادی دارند نشان می دهند.

2-خواص

 خواص روغن های سیلیکونی تجاری در جدول 2 داده شده است. تغییرات فشار موجب تغییرات زیاد و غیر عادی حجم و گرانروی می شود. جریان روغن های دی متیل سیلیکون، نیوتنی است، بدین معنا که گرانروی در محدوده گسترده ای ار سرعتهای برش برای روغن های با گرانروی کمتر از 1000 mm2/s ثابت است، اما گرانروی ظاهری با سرعت برش برای روغن های با گرانروی بیشتر کاهش می یابد. اما، گرانروی روغن ها در برابر تنش برشی پایدارند و پس از عبور از روزنه های کوچک زیرفشار، گرانروی اصلی خود را باز می یابند. انبساط گرمایی حجم حدود % 0/1 0C است. گرمای ویژه ( 1/4 – 1/6 J/g یا 0/33 – 0/37 cal/g در 0 – 100 0C ) با گرانروی افزایش می یابد.

جدول 2- خواص روغن های سیلیکونی

این روغن ها دارای قابلیت پخش روی آب و تشکیل فیلمهای تک لایه اند. هرگاه، این فیلم ها به طور جانبی زیر فشار قرار گیرند، نسبت تنش به کرنش آنها دستخوش تغییراتی می شود؛ این تغییرات به تغییرات در نظم و جهتگیری مولکولی مربوط است. نیروی لازم برای تراکم نیز تابع pH است. کشش سطحی در برابر آب حدود 42 mN/m است. این روغن ها به صورت پخش شده روی سطح شیشه، آب را دفع می کنند و زاویه تماس حدود 103 درجه سانتیگراد تشکیل می دهند که تقریبا ً مشابه پارافین است.

روغن های دی متیل سیلیکون روان سازها هیدرودینامیک خوبی بوده، اما برای اصطکاک لغزشی ضعیف اند. برای فولاد روی فولاد ضریب اصطکاک حدود 0/3 – 0/5 است. برای برخی ترکیب بندیها ی فلزی؛ مثل برنج روی فولاد، این روغن ها روان سازهای نسبتا ً خوبی برای بارهای سبک تا متوسط به شمار می آیند.

روغنهای دی متیل سیلیکون در برابر نور مرئی و تابش فرابنفش با طول موج بالای 280 nm شفافند، البته در ناحیه زیر قرمز بسیاری نوارها انتخابی قوی یافت می شوند.

سرعت صوت در 30 درجه سانتیگراد برای روغنهای با گرانروی 1000mm2/s به ترتیب 873/2 و 987/3 m/s است و با افزایش دما کاهش می یابد. این مقدار برای متیل فنیل سیلیکونها به طور محسوسی بیشتر است.

ثابت دی الکتریک ( جدول 2) با دما کاهش می یابد، مثلا ً یک روغن 1000 mm2/s دارای ثابت دی الکتریک 2/76 در 30 درجه سانتیگراد و 2/54 در 100 درجه سانتیگراد است. ضریب توان کوچک است، اما با دما افزایش می یابد و با فرکانس رفتاری نامنظم دارد. مقاومت ویژه با دما کاهش می یابد. تابش گاما مقاومت ویژه و استحکام دی الکتریک را کاهش می دهد که استحکام دی الکتریک خود تحت تأثیر رطوبت نیز قرار می گیرد.

گازها در روغن های دی متیل سیلیکون حل می شوند. حل پذیری هوا، نیتروژن و کربن دیوکسید در 25 درجه سانتیگراد و 101 kPa(1atm) به ترتیب 0/17، 0/17 و 1/00 cm3/cm3 و حل پذیری اکسیژن در روغن 26000 mm2/s در 101 kPa برابر 0/2 mg/g است. این حل پذیری برای هیدروژن در D4 برابر 0/07 mg/g به دست آمده است. حدود 250 – 300 ppm آب در روغن سیلیکون در 25 درجه سانتیگراد و 95 rh% حل می شود، در حالی که فقط 30 ppb از دی متیل سیلیکون در آب قابل حل است. این روغن ها با بنزن، دی متیل اتر، متیل اتیل کتون، کربن تتراکلرید یا نفت امتزاج پذیرند. این روغن ها در استون، دیوکسان، اتانول و بوتانول تا حدودی حل می شوند و در آب، متانول، اتیلن گلیکول و 2- اتوکسی اتانول محلول نیستند.

دی متیل سیلیکونها در معرض پرتوی گاما یا تابش الکترون، دارای پیوند عرضی (شبکه ای) می شوند. دزهای کوچک تابش، گرانروی را با تشکیل شاخه ها افزایش می دهند، پلیمر شدن نیز در تخلیه های ریز موج مشاهده شده است. روغنهای دارای CH3(C6H5)SiO یا (C6H5)2SiO در برابر تابش از همه پایدارترند و به روغن متیل 35 برابر سریعتر از روغن فنیل حمله می شود.

روغنهای متیل فنیل سیلیکون با مثلا ً 50-8 درصد وزنی CH3(C6H5)SiO ضرایب گرانروی – دمای بیشتر، نقاط ریزش کمتر و نقاط اشتعال کمتری نسبت به روغنهای دی متیل سیلیکون با همان گرانرویها دارند. مزیت اصلی آنها پایداری بیشتر در برابر اکسایش و تابش است. سه نوع از این روغن ها در جدول 2 توصیف شده اند. روغنهای با گروههای فنیل کلردار شده متصل به سیلیسیم (جدول 2) خواص روانسازی بهبود یافته ای دارند.

گرانروی روغن متیل تری فلوئوروپروپیل سیلیکون نیز با فشار به سرعت تغییر می کند و به همین دلیل خواص روان سازی خوبی نشان می دهد. روغن های متیل الکیل که در آن آلکیل عبارت از اکتیل تا تترادسیل است، نیز به همین دلیل ترتیب خواص روان سازی خوبی دارند، اما ضریب گرانروی دمای آنها بیشتر و پایداری اکسایشی ضعیف تری نسبت به روغن های متیل دارند.

اکسایش متیل سیلیکونها باعث تولید فرمالدهید، فرمیک اسید، Co2 و آب می شود. تشکیل هرمولکول از هرکدام از این محصولات نشانه جدا شدن یک اتم کربن از سیلیسیم است که نتیجه آن تشکیل یک اتصال سیلوکسان است. بدین ترتیب واحدهای D به واحدهای T یا Q تبدیل می شوند و پلیمر شاخه دار یا شبکه ای (دارای پیوندهای عرضی) می شود.

گرما دادن طولانی به روغنهای سیلیکونی می تواند به فرازدایی و شکستن مولکولها و در نتیجه افت وزن و تغییر گرانروی منجر شود. گرما دادن در نیتروژن در 300 درجه سانتیگراد یک روغن دی متیل سیلیکون 100 mm2/s باعث کاهش 47 درصد در 470h می شود. گرما دادن در هوا کوجب افت وزن می شود و ژل شدن در حدود 200h در 250 درجه سانتیگراد روی می دهد. پایداری این روغن ها به کمک ضد اکسنده چون فنیل - a - نفتیل آمین بهتر می شود. ترکیبات تیتان، آهن و سدیم نیز دوام این مواد را افزایش می دهد. پیش اکسایش با استفاده از کاتالیزورهای آهن به روغن هایی منتهی می شود که در h500 در 315 درجه سانتیگراد ژل نمی شوند.

روغنهای کوپلیمری دارای (CH3)2SiO و CH3(C6H5)SiO یا (C6H5)2SiO در دماهای بالاتر از دی متیل سیلیکون پایدارترند، همچنین پیرشدن گرمایی هنگامی که گروههای انتهایی با فنیل جانشین شده باشند باز هم بهبود می یابد. روغنهای دی اتیل سیلیکون در دماهای بالا نسبت به روغنهای دی متیل پایداری کمتری دارند، اما این روغن های دی اتیل سیلیکون را می توان به وسیله بازدارنده های کی لیتی مانند مس اتیل استواستات پایدار کرد. روغنهای متیل آلکیل سیلیکون عموما ً نسبت به سیالهای دی متیل پایداری کمتری دارند. گروه متیل مورد منحصر به فردی است، زیرا آلکیلهای بلنندتر از نظر پایداری اکسایشی تقریبا ً معادلند. تخلیه ازون و قوس الکتریکی که پلیمرهای آلی را تخریب می کند به آسانی به روغنهای سیلیکونی، آمیزه ها یا الاستومرههای مشتق شده حمله نمی کند. استخلاف فنیل (متیل فنیل یا دی فنیل) با افزایش اندازه گروه آلکیل تتا حدودی همان آثار را دارد، اما پایداری اکسایشی یا گرمایی را به جای کاهش، افزایش می دهد. پیر شدن گرمایی با استخلاف فنیل گروههای انتهایی باز هم بهبود می یابد.

گروههای فنیل کلردار مانند تتراکلروفنیل سیلوکسان با روغنهای دی متیل سیلیکون کوپلیمرمی شود، همچنین بسته به تعداد متوسط اتمهای کلر به ازای گروه فنیل، نسبت این نوع گروهها در کوپلیمر روان سازی را افزایش می دهد.

گرانروی روغنهای تری فلوئوروپروپیل سیلیکون با فشار به سرعت تغییر می یابد، بنابراین خواص روان سازی خوبی نشان می دهد، مانند روغنهای متیل آلکیل (که آلکیل عبارت است از اکتیل تا تترادسیل است). متیل تری فلوئوروپروپیل سیلیکون دارای پارامتر حل پذیری حدود 9/5 در مقایسه با حدود 7/5 برای (CH3)2SiO است.

گروههای وینیل مراکز واکنش پذیر را برای پختهای پروکسید و سیلان – اولفین فراهم می کنند. این گروهها می توانند در امتداد زنجیر برای پیوندهای عرضی جای گیرند یا هنگامی که در انتهای زنجیر واقعند به عنوان زنجیر افزا اثر کنند. در بسیاری از پلیمرهای با وزن مولکولی بیشتر غلظت وینیل آنقدر زیاد نیست که روی خواص فیزیکی اثر گذارد ( یعنی کمتر از 1 درصد).

وارد شدن واحدهای سیلوکسان با Si-H، بویژه CH3(H)SiO، روی خواص فیزیکی روغن ها اثر ممی گذارد که از همه مهمتر افزایش واکنش پذیری شیمیایی است، اما دفع آب خوب باقی می ماند. قابلیت تشکیل پیوند عرضی بکارگیری پلیمرهای دارای سیلیسیم – هیدرید را در عمل آوری منسوجات و کاغذ و در پخت هیدروسیلیل دار شدن الاستومرها ساده تر و بیشتر می کند.

پلی اترها به شکل گرههای جانشین به روشهای متعدد وارد شده اند. کوپلیمرها حل پذیر در آب اند و ضرایب گرانروی – دمای بیشتر و ظرفیتهای حمل بار بهتری (به عنوان روان ساز نسبت به پلیمرهای (CH3)2SiO) دارند. این مواد به دلیل خواص خواص فعال در سطح اهمیت کاربردی پیدا کرده اند.

پلیمرهای اصلاح شده دیگر نیز از جمله سیلیکونهای جانشین شده با کاپتو، کربوکسی، هیدروکسی گلیسیدوکسی و متاکریلوکسی آلکیل تهیه شده اند. این نوع عاملیت آلی معمولا ً برای دستیابی به خواص فیزیکی و شیمیایی ویژه وارد می شود. روغنهای استخلاف شده با آمینو آلکیل، مثلا ً، حل پذیری در آب را افزایش می دهند. از این مواد در پرداختهای اتومبیل برای تقویت دوام و ایجاد مقاومت در برابر شوینده ها از راه تشکیل پیوند با فیلمهای رنگ استفاده می شود. روغنهای اصلاح شده دیگر به مانند روان سازهای منسوجات، نرم کننده ها و ضدالکتریسیته ساکن به کار برده می شوند. سیلیکونهای با عاملیت آلی را می توان به عنوان افزودنی برای بهبود فرایند پذیری و عملکرد برخی گرمانرم های آلی، رزینهای گرماسخت و الاستومرها به کار برد. سیلیکونهای واکنش پذیر امکانات پخت و کوپلیمر شدن زیادی را فراهم می کنند. این ترکیبات را می توان به مواد فعال در سطح بسیاری متصل کرد و خواص سطح را تغییر داد.

3- کاربردها

چند نوع گریس از مخلوطهای روغنهای سیلیکونی و پرکننده ها ساخته شده است. برای گریسهای عایقکاری و دافع آب، پرکننده سیلیکا به کار می رود، روغن می تواند دی متیل سیلیکون یا دی متیل سیلیکون کوپلیمر شده با متیل فنیل، متیل تری فلوئوروپروپیل یا متیل آلکیل سیلیکون باشد. برای گریس روان ساز، پرکننده ها عموما ً عبارتند از: صابونهای لیتیم. روغنهایی که برتری دارند عبارتند از: سیلیکونهای متیل فنیل، فنیل متیل کلردار شده، یا متیل تری فلوئوروپروپیل.

خواص الکتریکی گریسهای پرشده با سیلیکا خوب است. این نوع ترکیبات دی الکتریک، در دماهای پایین قایل استفاده اند و مانند گریسهای پرشده با صابون یک نقطه قطره شدن ندارند. گریسهای روان ساز بسته به نوع روغن و غلیظ کننده به کار رفته گستره ای از خواص را ارائه می دهند، محدوده دمای کاربردی گستره (70 تا 230 درجه سانتیگراد)، نقاط قطره شدن 200 تا 260 درجه سانتیگراد بسته به صابون بکار رفته، چکه کردن کم، سرعت تبخیر و افت وزن کم در خلاء، قابلیت عملکردی طولانی تا دمای 200 درجه سانتیگراد از آن جمله اند.

امولسیونهای روغن های سیلیکونی در آب ساخته می شوند تا اعمال مقادیر اندک سیلیکون به منسوجات، کاغذ یا سطوح دیگر آسان شود.غلظت سیلیکون در محدوده 60-20 درصد وزنی است، بجز عوامل کنترل کف که ممکن است در آن غلظت سیلیکون تا حد کم 10 درصد وزنی باشد. امولسیون کننده های گوناگونی مصرف می شوند. روغن های سیلیکون امولسیون شده از هر نوع می توانند باشند. اما معمولا ً از نوع سیلیکونهای دی متیل یا متیل آلکیل اند. روغن های امولسیون شده به عنوان ضدکف نیز مفیدند. این روغن ها به سرعت در سیستم های آبی پراکنده می شوند، اما برای سیستم های غیرآبی؛ مثلا ً نفت خام و روغن های نباتی، سیلیکون 100 درصد یا محلول سیلیکون در یک حلال مصرف می شود.

دانلود کاتالوگ روغن های سیلیکون واکر آلمان

محصولات