Einkomponenten-Silikon ist ein vielseitiges und weit verbreitetes Material in verschiedenen Branchen, das für seine hervorragenden Dichtungs-, Klebe- und Isoliereigenschaften bekannt ist.
1. Polydimethylsiloxan (PDMS)
Der Hauptbestandteil von Einkomponenten-Silikon ist Polydimethylsiloxan (PDMS), eine Art Silikonpolymer. PDMS ist ein synthetisches Polymer, das aus sich wiederholenden Einheiten von Dimethylsiloxan besteht, das aus einem Siliziumatom besteht, das an zwei Methylgruppen und zwei Sauerstoffatome gebunden ist. Diese Struktur verleiht PDMS seine einzigartigen Eigenschaften, wie niedrige Oberflächenspannung, hohe Flexibilität und ausgezeichnete thermische Stabilität.
PDMS ist das Rückgrat von Einkomponenten-Silikon und verleiht dem Material seine elastische und gummiartige Beschaffenheit. Dadurch kann sich das Silikon dehnen und verformen, ohne seine Form zu verlieren, was es ideal für Anwendungen macht, bei denen Flexibilität erforderlich ist, wie zum Beispiel das Abdichten von Verbindungen und Dichtungen. Darüber hinaus verfügt PDMS über eine niedrige Glasübergangstemperatur, was bedeutet, dass es auch bei niedrigen Temperaturen flexibel bleibt und sich daher für den Einsatz in kalten Umgebungen eignet.
2. Vernetzungsmittel
Um das flüssige PDMS in ein festes, elastisches Material umzuwandeln, werden der einkomponentigen Silikonformulierung Vernetzungsmittel zugesetzt. Diese Wirkstoffe reagieren mit den PDMS-Ketten, bilden chemische Bindungen zwischen ihnen und erzeugen eine dreidimensionale Netzwerkstruktur.
Abhängig vom Aushärtungsmechanismus werden in Einkomponentensilikonen unterschiedliche Arten von Vernetzungsmitteln verwendet. Beispielsweise reagiert bei feuchtigkeitshärtenden einkomponentigen Silikonen das Vernetzungsmittel mit der Luftfeuchtigkeit und bildet einen Feststoff. Zu den üblichen Vernetzungsmitteln in feuchtigkeitshärtenden Silikonen gehören Alkoxysilane. Wenn sie Feuchtigkeit ausgesetzt werden, hydrolysieren die Alkoxysilane und reagieren dann mit den PDMS-Ketten unter Bildung von Vernetzungen.
Neben feuchtigkeitshärtenden Vernetzungsmitteln gibt es auch wärmehärtende und UV-härtende Vernetzungsmittel. Wärmehärtende Vernetzungsmittel erfordern die Anwendung von Wärme, um die Vernetzungsreaktion auszulösen, während UV-härtende Vernetzungsmittel durch ultraviolettes Licht aktiviert werden.
3. Füllstoffe
Füllstoffe sind ein weiterer wichtiger Bestandteil von Einkomponenten-Silikon. Sie werden zugesetzt, um die mechanischen Eigenschaften des Silikons wie Festigkeit, Härte und Abriebfestigkeit zu verbessern. Übliche Füllstoffe, die in Einkomponenten-Silikon verwendet werden, sind Kieselsäure, Calciumcarbonat und Talk.
Kieselsäure ist einer der am häufigsten verwendeten Füllstoffe in Silikonformulierungen. Es kann die Reißfestigkeit und Zugfestigkeit des Silikons erhöhen. Silikatpartikel wirken als Verstärkung, verhindern die Entstehung von Rissen und verbessern die allgemeine Haltbarkeit des Materials. Auch Calciumcarbonat ist ein beliebter Füllstoff, der die Härte und Steifigkeit des Silikons erhöhen kann. Talk wird häufig verwendet, um die Fließeigenschaften des Silikons bei der Verarbeitung zu verbessern.
4. Weichmacher
Dem Einkomponenten-Silikon werden Weichmacher zugesetzt, um seine Flexibilität zu erhöhen und seine Härte zu verringern. Sie wirken, indem sie die intermolekularen Kräfte zwischen den PDMS-Ketten reduzieren und ihnen so eine freiere Bewegung ermöglichen. Dadurch entsteht ein weicheres und biegsameres Material.
Zu den üblichen Weichmachern, die in Einkomponenten-Silikon verwendet werden, gehören Phthalate und Nicht-Phthalat-Weichmacher. Phthalate wurden in der Vergangenheit häufig verwendet, aber aufgrund von Bedenken hinsichtlich ihrer möglichen gesundheitlichen Auswirkungen erfreuen sich phthalatfreie Weichmacher immer größerer Beliebtheit. Phthalatfreie Weichmacher bieten eine ähnliche Leistung wie Phthalate und sind gleichzeitig umweltfreundlicher.
5. Zusatzstoffe
In Einkomponenten-Silikon werden Additive verwendet, um dem Material bestimmte Eigenschaften zu verleihen. Beispielsweise werden Antioxidantien hinzugefügt, um zu verhindern, dass das Silikon mit der Zeit oxidiert und sich zersetzt. UV-Stabilisatoren schützen das Silikon vor der schädlichen Wirkung von ultraviolettem Licht, das zu Verfärbungen und Versprödung führen kann.
Flammschutzmittel sind eine weitere wichtige Art von Zusatzstoffen. Sie werden hinzugefügt, um das Silikon feuerbeständig zu machen. Flammschutzmittel wirken, indem sie Gase freisetzen, die den Luftsauerstoff verdünnen, oder indem sie eine Kohleschicht auf der Oberfläche des Silikons bilden, die als Barriere gegen Hitze und Sauerstoff wirkt.
Anwendungen von Einkomponenten-Silikon
Die einzigartige chemische Zusammensetzung von Einkomponenten-Silikon ermöglicht ein breites Anwendungsspektrum. In der Elektronikindustrie wird es verwendet fürWeißes, feuerbeständiges Silikon zur Befestigung von Leiterplattenkomponenten. Die hervorragenden Isolationseigenschaften und die Widerstandsfähigkeit des Silikons gegen hohe Temperaturen machen es ideal zum Schutz und zur Sicherung von Leiterplattenkomponenten.
In der BaubrancheEinkomponentiger Silikondichtstoffdient der Abdichtung von Fugen und Spalten in Gebäuden. Die Flexibilität und Witterungsbeständigkeit des Silikons sorgen für eine langanhaltende und wasserdichte Versiegelung.
In der AutomobilindustrieElektrisches Silikonkautschuk-Dichtmitteldient zum Abdichten elektrischer Verbindungen und zum Schutz vor Feuchtigkeit und Korrosion. In der Automobilindustrie werden elektrische Silikonkautschuk-Dichtstoffe zum Abdichten elektrischer Verbindungen und zum Schutz vor Feuchtigkeit und Korrosion verwendet. Diese Materialien tragen dazu bei, empfindliche elektronische Baugruppen zuverlässig zu isolieren und vor Umwelteinflüssen zu schützen. Zum Beispiel,RTV1 elektrisch isolierendes Silikonwird häufig dort eingesetzt, wo stabile elektrische Isolierung und Feuchtigkeitsbeständigkeit erforderlich sind.
Referenzen
- Mark, JE, & Erman, B. (2007). Wissenschaft und Technologie des Gummis. Akademische Presse.
- Dow Corning. (2019). Handbuch zur Silikontechnologie.
- Wacker Chemie AG. (2020). Silikone: Eigenschaften, Anwendungen, Technologie.