Silikona putu plātnēs temperatūras izturības sasniegšana, kas pārsniedz 300 grādus, rada ievērojamas grūtības, jo standarta silikona materiāli parasti darbojas diapazonā no -60 grādiem līdz 200 grādiem ilgstošas-lietošanas laikā, un īslaicīga maksimālā temperatūra var sasniegt 250 grādos. Kad temperatūra pārsniedz šo slieksni, polimēra mugurkauls sāk noārdīties, izraisot materiāla trauslumu, elastības zudumu un, iespējams, pulverizāciju.
Lai sasniegtu temperatūras noturību, kas pārsniedz 300 grādus, ir jāveic visaptveroša projektēšana un optimizācija no pamatmateriāla, stiegrojuma sistēmas, karstumizturīgām piedevām, putošanas procesa un konstrukcijas projektēšanas.
Galvenās tehniskās pieejas un apsvērumi šī mērķa sasniegšanai ir šādi:
I. Pamatmateriālu izvēle un optimizācija
Šis ir vissvarīgākais solis.
Izmantojiet gumiju ar augstu fenilsilikona saturu:
Princips: parastajai silikona gumijai (metilvinila silikona gumijai) ir ierobežota karstumizturība. Fenilgrupu (īpaši augsts difenilsiloksāna ķēdes segmentu saturs) ieviešana siloksāna galvenajā ķēdē var ievērojami uzlabot materiāla karstumizturību.
Funkcija: benzola gredzena apjomīgā struktūra un tā konjugācijas efekts var efektīvi aizsargāt un stabilizēt siltum{0}}jutīgās Si-O saites, tādējādi kavējot termiskās ciklizācijas degradāciju un polimēra ķēdes oksidatīvo šķelšanos. Augsta-fenilsilikona gumija var izturēt ilgstošu- temperatūru līdz 250-300 grādiem un īslaicīgu temperatūru, kas pārsniedz 350 grādus.
Izmantojiet kūpinātu silīcija dioksīdu kā pastiprinošu pildvielu:
Nepieciešamība: nepastiprinātam silikagelam ir ārkārtīgi zema izturība. Kūpināta silīcija dioksīds (nanomēroga silīcija dioksīds) ir vienīgā pastiprinošā pildviela, kas var nodrošināt silikagelam nepieciešamo izturību.
Prasības: jāizmanto augstas{0}}tīrības pakāpes kūpināts silīcija dioksīds ar īpašu apstrādi, mazu daļiņu izmēru un lielu īpatnējo virsmu. Tas var veidot spēcīgu nano-tīkla struktūru silīcija dioksīda matricā un saglabāt noteiktas mehāniskās īpašības pat augstā temperatūrā.
II. Karstumizturīga piedevu sistēma
Nepietiek tikai ar pamatmateriāliem, un, lai "aizsargātu un pavadītu", ir jāpievieno īpašas karstumizturīgas piedevas{0}.
Siltuma stabilizators:
1) Dzelzs oksīds (Fe₂O₃): šī ir klasiskākā un efektīvākā karstumizturīgākā piedeva. Parasti tiek izmantots sarkanbrūns--Fe₂O₃. Tas uztver brīvos radikāļus, kas augstā temperatūrā uzbrūk siloksāna mugurkaulam, un katalizē stabilāku siloksāna-oglekļa struktūru veidošanos, tādējādi kavējot mugurkaula degradāciju. Deva parasti svārstās no 0,5 līdz 3 daļām.
2) Cērija oksīds (CeO₂) ir ļoti efektīvs retzemju -balstīts karstumizturīgs- stabilizators, īpaši, ja to kombinē ar Fe₂O3. Tas efektīvi kavē silanola grupu kondensāciju un oksidēšanos.
3) Arī citiem retzemju oksīdiem, piemēram, lantāna oksīdam (La₂O₃), ir laba termiskā stabilitāte.
Izvēlieties piemērotu vulkanizācijas sistēmu:
1) Peroksīda vulkanizācija: putojošiem materiāliem peroksīdus (piemēram, bis(2,5-terciāro) peroksīdu) parasti izmanto vulkanizējošās vielas. Ir svarīgi izvēlēties peroksīdus ar stabiliem sadalīšanās produktiem un nekodīgām īpašībām, vienlaikus nodrošinot pilnīgu vulkanizāciju, lai novērstu atlikušo materiālu noārdīšanos augstā temperatūrā.
2) Platīna sulfīds (papildu sulfīds) ir vēlamā izvēle, ja to atļauj putu veidošanas procesi. Tā šķērssavienotajai Si-C struktūrai ir augstāka termiskā pretestība salīdzinājumā ar C-C saitēm sistēmās, kuru pamatā ir peroksīds-, bez sadalīšanās atliekām. Tomēr uz platīnu{8}}bāzētām sistēmām ir nepieciešama stingra procesa un vides kontrole, un tās ir pakļautas saindēšanai.
III. Putošanas procesu izaicinājumi
Tiecoties pēc augstas temperatūras izturības, ir nepieciešams arī panākt vienmērīgu un stabilu putošanas struktūru.
Ķīmiskais putotājs: sadalīšanās temperatūrai jāatbilst vulkanizācijas temperatūrai, un sadalīšanās produktam jābūt inertai gāzei (piemēram, slāpeklim). Sadalīšanās atlikumam nevajadzētu katalizēt silikagela matricas noārdīšanos.
Fiziskā putošana: tādas tehnoloģijas kā superkritiskā šķidruma putošana var izvairīties no ķīmiskā putotāja atlieku problēmas, taču ieguldījumi iekārtās ir lieli un process ir sarežģīts.
Galvenais punkts: Neatkarīgi no tā, kāds putošanas process tiek izmantots, ir jānodrošina, lai šūnu struktūra būtu stabila un šūnas siena ir blīva. Atvērtā šūnu struktūra vai vāja šūnu siena augstā temperatūrā ātri sabruks vai salūzīs, kā rezultātā strauji samazināsies siltumizolācijas veiktspēja.
IV. Struktūra un pēc{1}}apstrādes dizains
Palielināt blīvumu/samazināt burbuļus: ievērojot svara un mīkstuma prasības, atbilstoši palielinot putuplasta plātnes blīvumu (tas ir, samazinot putošanas koeficientu), var iegūt biezāku un karstumizturīgāku cauruma sienu, tādējādi uzlabojot kopējo temperatūras noturību un mehānisko izturību.
Kompozītmateriāla struktūra: apsveriet iespēju izveidot "sviestmaižu" struktūru, piemēram, ar abām pusēm, kas izgatavotas no augstas -temperatūras izturīgas ne-porainas silikona plēves vai stikla šķiedras auduma kompozītmateriāla, un putu slānis vidū. Tas var aizsargāt trauslo poraino struktūru no tiešas augstas temperatūras vides iedarbības.
Vulkanizācija pēc-augstas temperatūras: izveidotā putuplasta plāksne ir pilnībā pēc-augstas temperatūras vulkanizācija (piemēram, jācep vairākas stundas 200-250 grādu temperatūrā), lai pilnībā noņemtu mazmolekulāro gaistošu vielu un stabilizētu šķērssaistīšanas tīklu, kas ir ļoti svarīgi ilgstošai lietošanai augstā temperatūrā.