Силикон и эпоксидная смола — интересные соединения. Они демонстрируют несколько схожие характеристики, но они совершенно разные. Оба соединения классифицируются как термореактивные полимеры. Термореактивные материалы это соединения, молекулярная структура которых не может быть изменена после их отверждения. В этой статье рассматривается эта концепция и многое другое, чтобы провести сравнение между силиконом и эпоксидной смолой.
Введение в термореактивные полимеры
Обычно существует три типа полимеров;
- Эластомеры – Это полимеры, которые могут деформироваться в большой степени при растяжении без разрыва. Также они обладают высокой устойчивостью к нагреванию. Все каучуки являются типами эластомеров.
- Термореактивные пластмассы или термопласты – Эти полимеры горят, но не плавятся при воздействии высоких температур. Они также хрупкие и имеют ограниченную эластичность.
- Термореактивные полимеры – Эти типы полимеров отверждаются либо под воздействием тепла, либо с помощью специальных вулканизационных систем. Они аморфны по своей природе.
Термореактивные полимеры изготавливаются путем затвердевания вязкой жидкости в присутствии тепла и добавок с образованием жесткого, но гибкого соединения. Этот процесс отверждения необратим, если не применяются специальные механизмы.
Исходный материал в процессе отверждения эпоксидных термореактивных смол называется смолой, типом преполимерного соединения с определенными свойствами. Эпоксидная смола является прекрасным примером термореактивной смолы, которая производится из преполимерной смолы.
С другой стороны, силикон технически классифицируется как эластомер. Более того, некоторые его свойства делают его также термореактивным. Это наблюдается в некоторых формах соединения, о чем мы поговорим позже.
Большинство термореактивных материалов сополимеры. Это означает, что у них есть базовый мономер, который действует как реагент, и вторичный сомономер, который помогает формировать сшивки между или среди мономеров. Эти сшивки придают полимеру его свойства. Если вы запутались во всем этом, продолжайте читать, и вы поймете эти соединения лучше.
Обзор эпоксидных смол и силиконов
Эпоксидные смолы и силиконы являются одними из наиболее распространенных термореактивных полимеров. Давайте дадим им определение и рассмотрим их синтез. Это поможет нам создать основу для сравнения свойств и характеристик двух соединений.
Эпоксидная смола: Что такое эпоксидная смола?
Эпоксидная смола — это соединение, классифицируемое как синтетическая смола, производимая из двух основных нефтехимических веществ, а именно эпихлоргидрина и бисфенола-А. Два слова, которые здесь выделяются, — это синтетический и смола. Первое означает, что он сделан искусственно, а второе — что это смесь или раствор органических соединений.
Смолы также можно получить из растений. Например, янтарь — это обычная растительная смола, встречающаяся в некоторых растениях. Этот тип смолы используется из-за ее ароматических качеств. Это должно говорить вам, что сама по себе смола имеет ограниченные свойства. Это происходит до тех пор, пока другие добавки, такие как отвердитель, не придадут ей такие свойства, как прочность.
Два нефтехимических продукта, используемых для производства синтетической смолы, эпихлоргидрин и бисфенол-А, получают из сырой нефти. При этом они могут иметь негативные последствия для жизни человека. Кроме того, были Проблемы со здоровьем и безопасностью, связанные с бисфенолом-А.
Эпихлоргидрин является базовым соединением в эпоксидной смоле. Этот нефтехимический продукт производится из пропилена, распространенного углеводорода, встречающегося в нефти. Пропилен также используется для производства некоторых видов синтетических каучуков.
Бисфенол-А или сокращенно BPA — это вторичный углеводород в эпоксидной смоле. Этот нефтехимический продукт производится путем реакции фенола и ацетона.
При смешивании этих двух углеводородов образуется текучее вещество с низкой вязкостью (скорость течения низкая). Кроме того, на этом этапе вещество не обладает рядом свойств. Это происходит потому, что оно не прошло отверждение, которому способствует отвердитель. Эти отвердители инициируют реакцию, которая превращает смолу в клей или материал покрытия.
Силикон: Что такое силикон?
Научное название силикона — полисилоксан. Это название подразумевает, что силикон — это полимер, состоящий из молекул силоксана.
Силикон является одним из самых распространенных синтетических эластомеров на рынке. Его превосходная термостойкость и прочностные свойства поставили его у руля практически каждой производственной линии. Однако его делают таким особенным не его свойства, а его доступность.
Видите ли, кремний, основной элемент в составе силоксана, практически неисчерпаем в мире. Это потому, что этот элемент встречается почти во всех типах горных пород. Единственным ограничением доступности силикона является возможность извлечения кремния из этих пород.
Однако силикон не только изготавливается из кремния. Мономеры, силоксаны, состоят из атомов кислорода и водорода. Стоит отметить, что отсутствие атомов углерода в этой молекулярной структуре делает силикон неорганическим полимером. Преимущество этого в том, что силикон в конечном итоге обладает высокой термической стабильностью, огнестойкостью и гибкостью при низких температурах.
Силикон используется в суровых условиях, поскольку он может выдерживать такие стрессоры, как коррозионные элементы, высокая температура и прочность на разрыв. Кроме того, существуют специальные сорта силикона, которые могут выдерживать более сложные условия.
Эпоксидная смола против силикона: синтез материалов
Синтез силиконовых и эпоксидно-силиконовых форм довольно сильно отличается. Это связано с тем, что конечный продукт имеет различные свойства, а также отличается его применение. В любом случае, оба подвергаются полимеризации базового мономера с добавлением определенных агентов для ускорения отверждения и сшивания. Давайте рассмотрим подробнее, как производятся эти термореактивные материалы.
Как производится эпоксидная смола
Эпоксидная смола производится либо промышленным способом, либо небольшими порциями с помощью методов DIY. Для DIY (сделай сам) производитель покупает смолу и отвердитель отдельно, смешивает их и оставляет раствор затвердевать и образовывать твердый термореактивный материал. При таком подходе они также могут добавлять краситель, чтобы изменить цвет с прозрачного на цвет по своему выбору.
Промышленный подход в основном направлен на создание этих смол из базовых химикатов. Поскольку эпоксидная смола быстро затвердевает и реакция необратима, необходимо проявлять большую осторожность. В частности, они гарантируют, что смола и отвердитель не будут контактировать до процесса затвердевания.
Соединения, из которых получается эпоксидная смола
При определении эпоксидной смолы мы указали, что она сделана из мономеров смолы, отвердителей и вторичных агентов, которые инициируют и ускоряют процесс отверждения/затвердевания. Фактически, термин эпоксидная смола используется для описания затвердевшего соединения.
- Мономер смолы. Технически, эпихлоргидрин и BPA не являются мономерами в прямом смысле. Однако в контексте синтеза эпоксидной смолы, который является реакцией полимеризации, их можно назвать мономерами.
- Отвердитель. Процесс отверждения эпоксидной смолы облегчается несколькими типами отвердителей, наиболее распространенными из которых являются полиамиды, амины и ангидриды. Выбор используемого отвердителя будет зависеть от нескольких факторов, таких как период отверждения, окружающие условия и характер проекта.
- Ускоритель. Ускоритель делает именно то, что и подразумевает — ускоряет процесс отверждения эпоксидной смолы.
Составы, используемые для изготовления эпоксидной смолы, могут различаться в зависимости от нескольких факторов. В большинстве случаев они диктуются производителем, который учитывает другие факторы, такие как цена, предполагаемое использование и другие важные соображения.
Как производится силикон
Силикон в основном производится путем полимеризации мономеров силоксана. Эти мономеры получаются путем гидролиза хлоридов кремния. Гидрозис вводит в соединение атомы водорода и кислорода.
Полимеризация силоксановых мономеров
Специфическая технология полимеризации, используемая для силоксана, называется полимеризация с раскрытием кольца (ROP). Это особый тип полимеризации, который приводит к полимерам с высокой молекулярной массой. Это важно, и это то, что придает силикону превосходные свойства как эластомера.
В ходе этой реакции добавляются такие добавки, как модификаторы, сшивающие агенты и наполнители. Каждая добавка имеет определенную функцию во всей реакции. Например, наполнители добавляются для усиления свойств силикона. Это означает, что в форме латекса большинство свойств силикона недостаточно развиты. Наполнители, такие как диоксид кремния, используются для усиления этих свойств.
Эпоксидная смола против силикона: свойства
Другой способ сравнения эпоксидной смолы и силикона — рассмотрение их индивидуальных свойств. Прямое сравнение не даст наилучшего результата, поскольку материалы предназначены для разных целей. Однако некоторые из этих свойств пересекаются.
Свойства силикона
Обычный силикон имеет несколько свойств. Под обычным мы подразумеваем общий класс или разновидность материала. Это потому, что существуют специальные классы, которые обладают весьма специфическими свойствами. В целом, общие свойства будут найдены в этих специальных классах, с лучшими или меньшими значениями.
Эластичный и гибкий
Это, пожалуй, главная особенность любого эластомера. Если говорить точнее, то определение эластомера — это материал, обладающий упругими свойствами. Тесты показали, что его область упругости может достигать 1000%.
Эластичность силикона довольно высока. Это означает, что соединение может быть растянуто почти в три раза от первоначального размера без каких-либо признаков деформации. Когда что-то называют эластичным, это означает, что оно может растягиваться и возвращаться к своей первоначальной форме или размеру, не теряя никаких физических свойств.
Одна из причин, по которой силикон обладает высокой эластичностью и гибкостью, заключается в том, что его молекулярная структура является спиральной. Это означает, что молекулярная структура мономеров образует спиральную или винтовую форму. Это способствует высокой степени растяжения при приложении силы натяжения.
Другая причина высокой эластичности силикона заключается в слабых межмолекулярных силах молекулярных связей. Хотя они слабы, это не означает, что материал имеет низкую прочность на растяжение или разрыв.
Высокая устойчивость к минеральным маслам
Вот еще одна причина, по которой силикон так высоко ценится. Как правило, это соединение нерастворимо практически во всех маслянистых веществах. Одной из причин этого явления является то, что атомы углерода в силиконовом соединении препятствуют диэлектрическим свойствам минерального масла. Это означает, что углерод ухудшает врожденную способность масла противостоять электрическому заряду.
Устойчивость к минеральным маслам имеет важное значение. Это делает силикон надежным материалом для изготовления компонентов, используемых в местах, где эти масла в изобилии. Кроме того, это означает, что силикон может иметь более длительный срок службы, а значит, обеспечивать большую ценность для вас.
Отличная способность переносить погодные условия
Когда говорят, что вещество обладает высокой атмосферостойкостью, это означает, что оно может выдерживать УФ и озон, не становясь устаревшим. Это свойство присутствует в большинстве резиновых смесей. Однако уровень устойчивости варьируется от одной смеси к другой.
Считается, что силикон проявляет исключительную способность противостоять погодным условиям, поскольку он неорганический. Другими словами, органические соединения обладают наилучшими свойствами устойчивости к погодным условиям.
Атмосферостойкость — одно из свойств, влияющих на срок службы компаунда. В этом случае можно ожидать, что срок службы силикона будет долгим, исходя из его превосходной атмосферостойкости. Фактически, силикон может прослужить до 20 лет без каких-либо признаков физического повреждения.
Высокая термическая стабильность
Термическая стабильность определяется как способность вещества оставаться неизменным при воздействии высоких температур. Кроме того, материал должен сохранять все свои механические свойства, такие как прочность, остаточная деформация при сжатии и эластичность.
Силикон имеет рабочую температуру от 50°C до +250°C. Это означает, что силикон может оставаться неизменным при экстремально низких и высоких температурах. Это важное свойство, поскольку оно делает силикон достаточно надежным в условиях низких или высоких температур окружающей среды.
Более низкая адгезионная прочность, чем у эпоксидной смолы
Для сравнения можно сравнить адгезионные свойства силикона и эпоксидной смолы. Адгезия — это сила сцепления, которую обеспечивает определенный материал между двумя поверхностями. Это непрофессиональное описание термина.
В жидком состоянии силикон может использоваться в качестве клея. Этот тип силикона, также известный как жидкий силиконовый каучук (LSR) может использоваться для герметизации, покрытия и других клеевых функций. Он имеет тенденцию затвердевать как эпоксидная смола, но с более слабой связью. Таким образом, он считается более слабым клеем, чем эпоксидная смола.
Свойства эпоксидной смолы
Если вы имели дело с эпоксидной смолой, вы, должно быть, заметили, что это отличный клей. Если уж на то пошло, адгезия — это основное применение этого состава. По этой причине он обладает довольно специфическими свойствами, но также и некоторыми, которые связаны с силиконом.
Сильные адгезионные свойства
В производственных процессах, таких как склеивание резины с металлом, одним из распространенных клеев, используемых для связывания субстратов, является эпоксидная смола. При условии, что для этого процесса требуются адгезионные свойства высшего уровня, принятие эпоксидной смолы говорит вам, насколько она прочна.
Эпоксидная смола также используется для формирования покрытий для покрытия трещин и нежелательных отверстий. В таких применениях также требуются адгезионные свойства. Более того, не имеет значения, с каким материалом склеивается эпоксидная смола. Это связано с тем, что эпоксидная смола может связываться с несколькими типами материалов, независимо от их прочности, поверхностных свойств или чего-либо еще.
Низкая усадка
Количество размера, которое эпоксидная смола теряет после отверждения, составляет около 1–5 % от исходного размера. Это незначительная потеря. Фактически, это самая низкая потеря объема среди всех полимерных клеев в отрасли. Таким образом, это означает, что эпоксидная смола в целом лучше силикона.
Скорость усадки эпоксидных смол варьируется в зависимости от конкретной формулы. Однако, как правило, большинство эпоксидных смол имеют низкую усадку. Их отличает то, насколько она низкая.
Химическая стойкость
Как и силикон, эпоксидная смола также обладает большой устойчивостью к химикатам. Это означает, что она может выдерживать едкие химические соединения, такие как концентрированные кислоты и основания. Аналогично, это свойство хорошо, поскольку оно расширяет сферу применения эпоксидной смолы. Другими словами, как и силикон, эпоксидную смолу можно использовать в суровых условиях.
Хотя мы сравниваем это свойство между двумя материалами с разным молекулярным составом, вы можете подтвердить, что оба имеют то, что нужно. Химическая стойкость действительно важна для соединений, из которых производятся компоненты для наружного применения.
Высокая прочность на разрыв
В отвержденном виде эпоксидная смола так же прочна, как и высококачественные пластмассы. Она даже способна противостоять силам натяжения. На самом деле, если бы она этого не делала, ее нельзя было бы считать хорошим клеем. Эта сила достаточно сильна, чтобы выдерживать механическое напряжение.
Долгая продолжительность жизни
Эпоксидная смола в качестве клея может прослужить не менее 20 лет, не теряя своих клеящих свойств. Такой продолжительности достаточно, чтобы склеенные основания прослужили как следует. Кроме того, до истечения этого срока вам придется выполнить несколько процедур по обслуживанию, чтобы сохранить прочность клеевого соединения.
Для промышленного клея, такого как эпоксидная смола, длительный срок службы не подлежит обсуждению. Это делает материал более надежным в ряде условий. Кроме того, длительный срок службы повышает ценность материала, делая его более желательным для коммерческого применения.
Эпоксидная смола против силикона: сравнение сходств и различий
Силикон и эпоксидная смола имеют некоторые сходства. Будь то функциональность, свойства или что-то еще, эти соединения имеют что-то общее. Аналогично, существуют различия, которые показывают тонкую грань между этими материалами. Это то, что помещает их в отдельную категорию соединений. Давайте рассмотрим некоторые из этих сходств и различий.
Сходства между эпоксидной смолой и силиконом
Некоторые из общих сходств между обычными сортами эпоксидной смолы и силикона включают в себя:
- Оба могут использоваться в качестве клея. Силикон в жидкой форме используется в качестве герметизирующего клея. В этой спецификации силикон также известен как силиконовый клей. Эпоксидная смола в основном используется таким же образом. Этот общий вариант использования обусловлен адгезионными свойствами обоих соединений.
- Оба обладают высокой термической стабильностью. Хороший клей или герметик должен обладать высокой термостойкостью. Это связано с условиями использования, в которых может использоваться материал.
- Оба в отвержденном виде нетоксичны. Хотя производные эпоксидной смолы получают из сырой нефти и природного газа, конечный продукт обычно нетоксичен. То же самое касается и силикона. Нетоксичные материалы предпочтительны, поскольку они безопасны для окружающей среды и больше нравятся массам.
- Оба имеют некоторые общие свойства. Как вы видели, когда мы обсуждали свойства силикона и эпоксидной смолы, у них есть некоторые общие свойства. Например, у обоих есть высокая устойчивость к температуре. Следует отметить, что значения и степень этих свойств довольно сильно различаются из-за химических различий материалов.
В чем разница между силиконом и эпоксидной смолой?
Когда дело доходит до различий, вы можете ожидать много различий между силиконом и эпоксидной смолой. Во-первых, эти два соединения очень сильно отличаются друг от друга с точки зрения химического состава. Это само по себе делает их довольно многочисленными.
Некоторые из основных различий между ними таковы:
- Обработка. Синтез или обработка этих двух материалов совершенно различны. Во-первых, эпоксидную смолу можно изготовить с помощью методов DIY, используя несколько ингредиентов. Это не то же самое, что силикон, который должен быть изготовлен экспертом по резине, чтобы достичь желаемых свойств.
- Устойчивость к пожелтению. Большинство термореактивных материалов испытывают явление, называемое пожелтением, которое обычно вызвано деградацией. Способность противостоять этому явлению называется устойчивостью к пожелтению, и силикон справляется с этим лучше, чем эпоксидная смола.
- Методы отверждения. Когда дело доходит до отверждения, силикон и эпоксидная смола подвергаются различным методам, чтобы достичь отвержденного состояния. В частности, эпоксидная смола отверждается посредством химической реакции, в то время как силикон отверждается посредством нагрева, RTV и других применимых методов.
Эпоксидная смола против силикона: применение
Последний аспект, который мы можем использовать для сравнения эпоксидной смолы и силикона, — это варианты использования обоих материалов. Вы обнаружите, что в этом аспекте есть как сходства, так и различия.
Применение эпоксидной смолы
Эпоксидная смола используется в самых разных целях, в том числе:
Конопатка
Термин «конопатка» используется для описания методов и приемов, используемых для гидроизоляции чего-либо. Таким образом, конопатка — это вещество, используемое для покрытия отверстий, трещин и проемов, чтобы сделать крышу или поверхность водонепроницаемыми.
Acrylic Caulk — наиболее распространенный тип эпоксидного герметика, используемого для этого применения материала. Этот состав образует прочную связь с основанием и закрывает любые отверстия, которые могут способствовать утечке воды. Эта эпоксидная смола может прилипать к металлу, бетону, пластику, дереву или любому другому типу строительного материала.
Ламинирование композитных материалов
Композитные материалы — это вещества, полученные путем объединения двух различных соединений. Примером композита является компонент металл-резина. Эпоксидная смола обычно используется для изготовления композитных материалов из-за ее поверхностных свойств. Ее можно наносить на металлы или другие материалы и оставлять для застывания и формирования композита.
Создание декоративных объектов
Вы, вероятно, натыкались на проекты DIY из эпоксидной смолы в интернете. Если нет, есть категория людей, которые смешивают эпоксидную смолу с красителями, чтобы сделать мебель и всевозможные декоративные предметы. Эти проекты получаются замечательными, особенно когда эпоксидная смола используется для создания столешницы.
Основные области применения силиконов
Силикон имеет очень специфические варианты использования. Однако большинство его применений напоминают большинство резиновых смесей. Главное отличие в том, что силикон используется в более жестких условиях, поскольку его свойства позволяют выдерживать эти условия. Некоторые из этих применений включают:
Герметизация трещин
Силикон, как и эпоксидная смола, может использоваться в качестве герметика. Однако, как мы уже неоднократно говорили, существует особый тип силикона, а именно LSR, который используется для этого применения. LSR не так эффективен, как эпоксидная смола, но он отлично подходит для этой цели. Поэтому он делает доводы в пользу альтернативных и эффективных герметиков.
Производство кухонных принадлежностей
Высока вероятность, что вы прикасались к кухонным принадлежностям из силикона. К ним относятся прихватки для духовки, которые довольно распространены. Силикон используется для изготовления кухонных принадлежностей из-за его устойчивости к высоким температурам. Изделия из силикона, такие как прихватки для духовки и формы для выпечки, могут выдерживать высокие температуры в течение длительного времени без каких-либо повреждений.
Медицинское и пищевое оборудование
Силикон также может быть разработан в соответствии с рекомендациями FDA, чтобы его можно было использовать для производства продуктов питания и медицинского оборудования. Эти рекомендации в основном направлены на то, чтобы гарантировать, что соединение не содержит токсинов. Это важное и обязательное требование для любого материала, используемого для производства продуктов, которые предназначены для использования людьми.
Изготовление уплотнений, уплотнительных колец и прокладок
В автомобильной и аэрокосмической промышленности в кузове транспортного средства требуется множество уплотнений, прокладок и уплотнительных колец. Эти компоненты должны обладать прочностью, устойчивостью к сжатию, химикатам и общей долговечностью. Силикон является предпочтительным материалом для этих компонентов, поскольку он постоянно демонстрирует превосходные свойства.
Будет ли эпоксидная краска держаться на силиконе?
Эпоксидная смола не прилипает к силиконовым изделиям.
Что лучше: эпоксидная смола или затирка?
Эпоксидная затирка считается лучшей затиркой для душевых кабин.
Заключение
Эпоксидная смола и силикон — это распространенные соединения с надежными свойствами. Эти характеристики делают их полезными в различных приложениях. Мы увидели, что, будучи термореактивными полимерами, эти два соединения имеют сходства и различия. Поэтому, если вы рассматриваете любой из двух материалов, эта информация поможет вам принять обоснованное решение.
Больше ресурсов:
Силиконовое или акриловое кровельное покрытие – Источник: ЛЕГЕНДА
Насколько легко силикон прилипает к различным поверхностям? – Источник: ЛЕГЕНДА
Силикон против поликарбоната – Источник: ЛЕГЕНДА
ТПУ против силикона – Источник: ЛЕГЕНДА
EPDM против силикона – Источник: ЛЕГЕНДА
Силикон — это резина, эластомер или полимер? – Источник: ЛЕГЕНДА