硅橡胶是一种热固性弹性体，可以在很宽的温度范围内保持其化学、机械和电气性能。因此，它们是高精度、稳定性、可靠性和纯度要求高的应用的自然选择，例如在医疗设备以及汽车和航空航天部件中。它用于生产汽车和航空航天工业的密封件，电器和电信的连接器和电缆，医疗目的的植入物和设备，以及食品工业的包装和烤盘。因为它非常纯净，液态硅橡胶(LSR)作为一种医学应用材料已经获得了重要的地位。
注射器中的液体硅橡胶
液体硅橡胶是其他弹性体如聚异戊二烯的首选替代品。光敏电阻直到现在还没有用于制造橡胶注射器头或塞子。注射器性能的主要问题之一是材料的可靠性，因此，注射器的聚丙烯筒和塞子之间的摩擦力的大小和一致性。其中最关键的因素是突发性力量和持续性力量。
实验
对…的材料行为的研究液体硅橡胶对于注射成型，注射器的应用是在SIMTEC Silicone Parts, LLC，威斯康星大学麦迪逊分校和埃尔兰根-纽伦堡大学。理论和实验研究表明液体硅橡胶与高硫化橡胶(HCR)和聚异戊二烯相比，具有许多优点。在本研究中光敏电阻测定并比较了聚异戊二烯橡胶的摩擦性能。光敏电阻证明在各个层面上都优于其对应物异戊二烯。本文阐述了摩擦和养护研究结果。
背景
硅橡胶是热固性弹性体的一个家族，它由硅原子、氧原子和甲基或乙烯侧基组成。
硅橡胶的一些显著特点如下:
- 硅橡胶主要由硅酮聚合物和填料组成。硅橡胶有两种不同的物理状态:固态和液态。
- 固体硅橡胶具有高粘度，因此通常被称为高稠度硅橡胶(HCR)，其加工方法与普通有机橡胶相似。
- 固体硅橡胶是用分子量在40万到60万克/摩尔之间的线性聚合物制成的。这些聚合物平均含有6000个硅氧烷单位，是水清的牛顿液体，粘度在15000到30000 Pa-s之间。
- 固体硅橡胶硫化通常使用两种过氧化物催化剂:芳酰过氧化物和烷基过氧化物
- 液态硅橡胶(LSR)具有与固体硅橡胶相同的结构。不过，该链长用于聚二甲基硅氧烷光敏电阻比它小大约6倍。因此，聚合物的粘度降低了约1000倍。
- 另一个优点是硫化性好液体硅橡胶铂催化的硅氢化反应不产生副产物，因此具有重要的医学应用价值。
- 光敏电阻具有一致的电气、机械和化学性能。此外，该材料不受氧的抑制。
- 自光敏电阻具有低粘度，这些橡胶可以很容易地注射成型。在这个过程中，它们通过管道和软管被泵送到硫化设备。2020欧洲杯下注官网
- 在注塑过程中液体硅橡胶，采用冷流道避免了进料管道中物料的损失。
固化动力学实验
大多数固化聚合物是双组分体系。在…的情况下液体硅胶橡胶，组分A含有铂催化剂，组分B含有用于交联的甲基氢硅氧烷以及醇抑制剂。
实验步骤如下:
- A和B的分量液体硅胶橡胶存储在一个双组份墨盒中。
- 墨盒置于室温、室温湿度为35%的暗柜中储存。
- 这两种成分以1:1的比例混合，使用一个静态混合器和13个混合元件。
- 五种光敏电阻通过热分析研究了Shore 20和60之间的一种HCR，以确定硫化过程的进展。
- 研究了反应热、反应峰值温度和反应范围。
- 用美国Netzsch公司生产的差示扫描量热仪(Phox DSC 202020欧洲杯下注官网0pc)测定了样品的反应热。
- 用密封的铝锅分析所有反应。样品的质量从10毫克到30毫克不等。一个密封的空锅被用作参考。
- 总反应热通过动态扫描测量，从20°C到150°C，升温速率为1.0、2.5、5.0和10.0 K/min。采用多个扫描速率，研究了时间和温度对硫化反应的影响。
- 得到了硫化的重复性液体硅橡胶和加热速度。
- 固体硅橡胶的可重复性较低液体硅橡胶，因为物料在贮存前已预硫化至一定程度。在储存期间，橡胶继续以不同的比例交联，导致一个具有不同程度转换的板。
- 高铁材料的这种不一致性使得取等量初始固化的小样品进行测试和加工非常具有挑战性。在加工过程中，这导致零件在不同时间达到最终固化，在使用预测动力学模型(如Kamal-Sourour模型)预测加工时间时引入了不确定性。
- 将升温速率和最大反应速率发生时的温度数据绘制出来，并拟合成线性模型。
- 利用四种动态扫描速率实验数据计算了硅橡胶的活化能。图中，活化能与通用气体常数的负比值所对应的直线斜率为光敏电阻Shore 50如图1所示。
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图1所示。LSR Shore 50的基辛格模型。
动态DSC扫描得到的数据用于确定Kamal-Sourour动力学模型的动力学常数。该过程是通过拟合瞬时硫化速率和硫化百分比在每个特定的温度到一个模型，以描述反应。该方法使用一个或多个动态DSC扫描来确定一组动力学参数，用于模拟所有测试的加热速率下的硫化过程。实验数据图和拟合Kamal-Sourour模型的Shore 50液体硅橡胶如图2所示。拟合模型与DSC数据吻合较好。
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图2。LSR Shore 50的拟合模型和实验数据。
HCR的结果和一种光敏电阻也比较。从一个HCR批次中提取不同的材料样品并进行测试。由于样本间初始固化程度的差异，只选择一个样本来拟合模型。图3显示了拟合的数据，并将其与类似应用的HCR进行了比较。可以看出，HCR的硫化温度高于光敏电阻导致更大的循环时间和能源成本。另外，硫化速率也有所不同光敏电阻高于HCR。较高的反应速率将显著减少循环时间。
摩擦实验
测定了两种材料的动摩擦系数液体硅橡胶具有50和70肖氏硬度的，以及用于比较的聚异戊二烯和无核聚丙烯。
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图3。比较LSR和HCR材料的固化反应欧洲杯足球竞彩
测量动摩擦系数的步骤如下:
- 为了测量弹性体和聚丙烯之间的动摩擦系数，从3mm厚的弹性体薄片上切下微小的直径6mm的圆盘，并粘在夹具上1mm深的压痕中。
- 橡胶元件被压在一个旋转的直径110毫米的聚丙烯圆盘上，该圆盘由巴塞尔的非核化材料铸成。这项实验是在埃尔兰根-纽伦堡大学塑料技术研究所进行的。
- 一种固化材料和弹性体与一种热塑性材料进行了测试。因此，由于弹性体和热塑性塑料之间的巨大差异，例如弹性体的顺应性要大得多，必须对测试进行调整。
表1总结了实验设置和参数。需要注意的是，虽然标准测试压力是1n /mm2，较低的压力为0.5 N/mm2必须用于聚异戊二烯样品。
表1。摩擦测试参数
| 参数 |
规范 |
| 测试温度 |
23°C |
| 润滑介质 |
没有(干) |
| 橡胶样本大小 |
6毫米直径 |
| 聚丙烯盘大小 |
110毫米直径 |
| 速度 |
0.05米/秒 |
| 压力(LSR) |
1 N /毫米2
|
| 压力(聚异戊二烯) |
0.5 N /毫米2
|
表2为摩擦测量结果。
表2。橡胶试样与聚丙烯圆盘材料之间的摩擦试验结果摩擦系数标准差
|
材料 |
摩擦系数 |
标准偏差 |
|
LSR海岸50 |
0.67 |
0．05 |
|
LSR海岸70 |
1．01 |
0．06 |
|
聚异戊二烯 |
1.23 |
0．03 |
如表中所示，Shore 50光敏电阻提出了最低的摩擦系数;几乎是聚异戊二烯和聚丙烯之间摩擦系数的一半。所有三个测试都是非常可重复的，具有相对较低的标准偏差。
结论
这项研究的主要结论是光敏电阻是一种可靠的材料，可实现可复制的过程和产品。在加工过程中发生的精确计量和混合光敏电阻呈现具有一致属性的产品。本研究证明了如何固化行为光敏电阻发生在比HCR低得多的温度下，导致在加工过程中更低的能量消耗。此外，反应速率光敏电阻比HCR低得多，从而缩短了循环时间，进一步增加了能源和生产成本。最重要的是，对于医疗应用，特别是注射器，研究表明摩擦系数之间光敏电阻聚丙烯比聚异戊二烯(目前用于制造注射器塞)和聚丙烯之间的摩擦要低得多。这些发现为新的应用打开了大门光敏电阻这将最有可能使产品具有优良的质量和可复制的功能。雇佣的额外好处光敏电阻因为注射器塞是一种高纯度的材料，这无疑拓宽了注射器塞的应用范围。然而，注射器制造商和供应商需要研究相容性问题。
关于Simtec
SIMTEC是一家以研究和技术为驱动的公司。自2002年在美国威斯康辛州麦迪逊成立以来，他们一直在为全球领先的行业不断开发非凡的解决方案，服务范围从原型制作到高精度的系列生产液态硅橡胶、超模及双镜头(光敏电阻/热塑性塑料)组件。
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这些信息已从Simtec提供的材料中获取、审查和改编。欧洲杯足球竞彩
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