Silicone Rubber Là Gì? 7 Ứng Dụng Nổi Bật Trong Đời Sống

Silicone rubber là gì?

Silicone rubber dịch sang  tiếng việt có nghĩa là cao su silicone, là một chất đàn hồi (vật liệu giống như cao su) bao gồm silicone —bản thân nó là một polyme —có chứa silicon cùng với carbon , hydro và oxy .

Silicone ở trạng thái chưa xử lý

Cao su silicon được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và có nhiều công thức. Cao su silicon thường là polyme một hoặc hai phần và có thể chứa chất độn để cải thiện tính chất hoặc giảm chi phí.

Silicone có an toàn không?

Cao su silicon rất an toàn, nó không phản ứng, ổn định, chịu được môi trường và nhiệt độ khắc nghiệt từ −55 đến 300 °C (−70 đến 570 °F) trong khi vẫn duy trì các đặc tính hữu ích của nó.

Do những đặc tính này cũng như dễ sản xuất và tạo hình, cao su silicon có thể được tìm thấy trong nhiều loại sản phẩm, bao gồm chất cách điện đường dây điện áp; ứng dụng ô tô; các dụng cụ nấu, nướng và bảo quản thực phẩm; quần áo như đồ lót, đồ thể thao và giày dép; thiết bị điện tử; thiết bị y tế và cấy ghép; sửa chữa nhà cửa và phần cứng, và trong các sản phẩm như keo silicone.

Túi ngực độn silicone rất an toàn và có thể tồn tại lâu dài trong cơ thể con người.

Bảo quản silicone rubber

Ở trạng thái chưa xử lý, cao su silicon là một loại gel hoặc chất lỏng có độ kết dính cao. Để chuyển nó thành chất rắn, nó phải được hóa lỏng , lưu hóa hoặc xúc tác .

Điều này thường được thực hiện trong quy trình hai giai đoạn tại điểm sản xuất thành hình dạng mong muốn, và sau đó là quy trình sau xử lý kéo dài. Nó cũng có thể được ép phun hoặc in 3D .

Cao su silicon có thể được xử lý bằng hệ thống xử lý xúc tác bạch kim , hệ thống xử lý ngưng tụ, hệ thống xử lý peroxide hoặc hệ thống xử lý oxime . Đối với hệ thống xử lý bằng xúc tác bạch kim, quá trình xử lý có thể được tăng tốc bằng cách thêm nhiệt hoặc áp suất.

Lịch sử phát minh silicone rubber

Các chất đàn hồi silicon đầu tiên được phát triển trong quá trình tìm kiếm vật liệu cách điện tốt hơn cho động cơ điện và máy phát điện.

Sợi thủy tinh tẩm nhựa là vật liệu tiên tiến nhất vào thời điểm đó. Thủy tinh có khả năng chịu nhiệt rất tốt, nhưng nhựa phenolic sẽ không chịu được nhiệt độ cao hơn mà các động cơ điện mới nhỏ hơn gặp phải.

Các nhà hóa học tại Corning Glass và General Electric đã nghiên cứu các vật liệu chịu nhiệt để sử dụng làm chất kết dính nhựa khi họ tổng hợp các polyme silicon đầu tiên, chứng minh rằng chúng hoạt động tốt và tìm ra phương pháp sản xuất thương mại.

Thuật ngữ “silicone” thực sự là một cách gọi sai. Hậu tố -one được các nhà hóa học sử dụng để biểu thị một chất có nguyên tử oxy liên kết đôi trong xương sống của nó.  Khi được phát hiện lần đầu tiên, người ta lầm tưởng rằng silicone có các nguyên tử oxy liên kết theo cách này.

Cấu tạo nguyên tử của silicone rubber

Thuật ngữ chính xác về mặt kỹ thuật cho các loại cao su silicon khác nhau là polysiloxan ( polydimethylsiloxan là một tập hợp con lớn), đề cập đến một xương sống Si-O bão hòa.

Corning Glass cùng với Dow Chemical đã thành lập liên doanh Dow Corning vào năm 1943 để sản xuất loại vật liệu mới này.

Khi các đặc tính độc đáo của các sản phẩm silicon mới được nghiên cứu chi tiết hơn, tiềm năng sử dụng rộng rãi hơn của chúng đã được hình dung và GE đã mở nhà máy riêng để sản xuất silicon vào năm 1947.

GE Silicones được bán cho Momentive Performance Materials vào năm 2006. Wacker Chemie cũng bắt đầu thành lập sản xuất silicone ở châu Âu vào năm 1947. Công ty Nhật Bản Shin-Etsu Chemical bắt đầu sản xuất hàng loạt silicone vào năm 1953.

Đặc tính của silicone rubber

• Silicon rubber hay cao su silicone có khả năng chống chịu tốt với nhiệt độ khắc nghiệt, có thể hoạt động bình thường từ −100 đến 300 °C (−150 đến 570 °F).
• Cao su silicon có độ bền kéo thấp, đặc tính chống mài mòn kém.
• Một số tính chất như độ giãn dài , rão , uốn theo chu kỳ , độ bền xé , độ nén , độ bền điện môi (ở điện áp cao), độ dẫn nhiệt , khả năng chống cháy và trong một số trường hợp là độ bền kéo có thể — ở nhiệt độ khắc nghiệt — vượt trội hơn nhiều so với cao su hữu cơ nói chung, mặc dù một số tính chất này vẫn thấp hơn so với một số vật liệu đặc biệt.
• Cao su silicone là một vật liệu được lựa chọn trong công nghiệp khi muốn duy trì hình dạng ban đầu và độ bền cơ học dưới áp suất nhiệt nặng hoặc nhiệt độ dưới 0 độ C.

Ưu điểm của cao su silicone so với cao su hữu cơ

Cao su hữu cơ có xương sống carbon-to-carbon có thể khiến nó dễ bị ảnh hưởng bởi ozone , tia cực tím , nhiệt và các yếu tố lão hóa khác mà cao su silicon có thể chịu được tốt.

Điều này làm cho cao su silicon trở thành một trong những chất đàn hồi được lựa chọn trong nhiều môi trường khắc nghiệt. Silicone dễ thấm khí hơn đáng kể so với hầu hết các loại cao su khác, điều này hạn chế việc sử dụng nó ở một số khu vực.

Cao su silicon có tính trơ cao và không phản ứng với hầu hết các hóa chất và không có sẵn để tham gia vào các quá trình sinh học cho phép nó được sử dụng trong nhiều ứng dụng y tế bao gồm cả cấy ghép y tế .

Nó tương thích sinh học , không gây dị ứng , phù hợp với các sản phẩm chăm sóc trẻ em và tiếp xúc với thực phẩm nói chung.

Cao su silicon là một giải pháp đáng tin cậy (trái ngược với cao su và chất đàn hồi nhiệt dẻo ) cho các vấn đề di chuyển hoặc tương tác giữa các thành phần hoạt chất chính. Tính ổn định hóa học của nó giúp nó không ảnh hưởng đến bất kỳ chất nền nào mà nó tiếp xúc (da, nước, máu, hoạt chất, v.v.).

Sản xuất silicone rubber

Để tạo ra silicon, các nguyên tử silicon phải được tách ra khỏi hợp chất silicon dioxide silica . Điều này được thực hiện bằng cách nung một lượng lớn cát thạch anh đến nhiệt độ cực cao, thường lên đến 1800 °C.

Từ đây, có một số quy trình trong đó silicon được kết hợp với metyl clorua và đun nóng. Sau đó, nó được chưng cất thành một siloxan trùng hợp được gọi là polydimetylsiloxan . Polydimetylsiloxan sau đó có thể được polyme hóa . Điều này được thực hiện bằng nhiều kỹ thuật khác nhau tùy thuộc vào việc sử dụng sản phẩm cuối cùng.

Hợp chất silicon thô được kết hợp với bất kỳ chất phụ gia mong muốn nào, có thể bao gồm bột màu và chất xúc tác. Sau đó nó được ép phun, ép đùn hoặc in 3D . Bảo dưỡng là giai đoạn cuối cùng trong quá trình sản xuất.

Các lớp silicone rubber đặc biệt

Có nhiều loại và dạng cao su silicone đặc biệt, bao gồm: chống hơi nước , có thể phát hiện kim loại, độ bền xé cao, nhiệt độ cực cao, nhiệt độ cực thấp, dẫn điện , chống hóa chất/dầu/axit/khí, ít khói và chống cháy. chậm phát triển.

Nhiều loại chất độn có thể được sử dụng trong cao su silicon, mặc dù hầu hết đều không tăng cường và độ bền kéo thấp hơn .

Cao su silicon có nhiều mức độ cứng khác nhau, được biểu thị bằng Shore A hoặc IRHD trong khoảng từ 10 đến 100, số cao hơn là hợp chất cứng hơn. Nó cũng có sẵn trong hầu hết mọi màu sắc và có thể được phối màu.

Ứng dụng của silicone rubber

Cao su silicon được sử dụng trong các ứng dụng ô tô, dụng cụ nấu ăn, làm bánh, bảo quản thực phẩm, quần áo bao gồm đồ lót, quần áo thể thao và giày dép, đồ điện tử, sửa chữa nhà cửa và phần cứng, và một loạt các ứng dụng chưa từng thấy. Nó thường được xử lý và định hình bằng các phương pháp sau:

Ép đùn

Sau khi trộn và tạo màu, cao su silicon có thể được đùn thành ống, dải, dây đặc hoặc các cấu hình tùy chỉnh theo thông số kích thước của nhà sản xuất. Dây có thể được nối để tạo vòng chữ O và các cấu hình đùn có thể được nối để tạo vòng đệm.

Gioăng cao su silicone được sản xuất từ công nghệ ép đùn

Ép phun

Cao su silicon có thể được đúc thành các hình dạng và thiết kế tùy chỉnh. Các nhà sản xuất làm việc để thiết lập các dung sai trong ngành khi ép phun, cắt hoặc nối các cấu hình cao su silicon. Ở Anh, đây là BS 3734, đối với ép phun, mức chặt chẽ nhất là E1 và rộng nhất là E3.

Các khuôn ép cao su silicone được sản xuất từ công nghệ ép phun

In 3D

Cao su silicon có thể được in 3d (mô hình lắng đọng chất lỏng LDM) bằng cách sử dụng hệ thống ép đùn vòi bơm.

Tuy nhiên, các công thức silicone tiêu chuẩn được tối ưu hóa để sử dụng cho các máy ép đùn và ép phun và không áp dụng được trong in 3D dựa trên LDM. Hành vi lưu biến và tuổi thọ của nồi cần được điều chỉnh.

Mô hình ACEO được in 3D bằng silicone

Y tế, Làm đẹp

Cao su silicon lỏng cũng được sản xuất cho các ứng dụng khoa học đời sống (pít-tông ống tiêm, nắp đậy cho hệ thống phân phối, miếng đệm cho bộ điều chỉnh lưu lượng IV, mặt nạ hô hấp, buồng cấy ghép để tiêm tĩnh mạch), sản phẩm mỹ phẩm (bàn chải mascara, bao bì trang điểm, dụng cụ trang điểm ) và khuôn son môi) và các sản phẩm quang học (thấu kính tròn, ống chuẩn trực , thấu kính Fresnel và thấu kính dạng tự do ).

Túi ngực silicone được ứng dụng rộng rãi trong phẫu thuật nâng ngực

 

Bàn chải mascara từ silicone rubber

 

Tấm đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời

Các tấm đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời chịu đóng băng khai thác tính đàn hồi của silicone để liên tục thích ứng với sự giãn nở của nước khi đóng băng, trong khi khả năng chịu nhiệt độ khắc nghiệt của nó duy trì tình trạng không giòn dưới mức đóng băng và khả năng chịu nhiệt tuyệt vời vượt quá 150 °C (300 °F) ).

Đặc tính của nó là không có xương sống carbon mà thay vào đó là xương sống silicon mạnh mẽ về mặt hóa học, làm giảm tiềm năng trở thành nguồn thức ăn cho vi khuẩn nguy hiểm trong nước như Legionella .

Tấm đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời được sản xuất từ silicone rubber

Hàng không vũ trụ

Băng cao su silicon không nhuộm có phụ gia oxit sắt(III) (làm cho băng có màu đỏ cam) được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng đi dây hàng không và hàng không vũ trụ như một mối nối hoặc băng quấn do tính chất không bắt lửa của nó.

Phụ gia oxit sắt bổ sung tính dẫn nhiệt cao nhưng không làm thay đổi đặc tính cách điện cao của cao su silicon.

Loại băng keo tự trộn này tự trộn hoặc hợp nhất với nhau, sao cho khi được kéo căng và quấn quanh dây cáp, mối nối điện, ống mềm và đường ống, nó liên kết thành một lớp cách điện và chống thấm bằng cao su liền mạch chắc chắn, mặc dù không dính.

Là một chất cách điện, cao su silicon có thêm ưu điểm là không dẫn điện khi bị hư hỏng do nhiệt, làm giảm khả năng phóng hồ quang điện.

Băng chuyền cao su silicone

Công nghệ đời sống

Với việc bổ sung cacbon hoặc chất dẫn điện khác làm chất độn dạng bột, cao su silicon có thể được tạo ra dẫn điện trong khi vẫn giữ được hầu hết các tính chất cơ học khác của nó.

Do đó, nó được sử dụng cho các tiếp điểm linh hoạt đóng khi được nhấn, được sử dụng trong nhiều thiết bị như bàn phím máy tính và thiết bị cầm tay điều khiển từ xa.

.

Chổi quét dầu ăn làm bánh từ cao su silicone

Bát thìa được làm bằng silicone ngày càng phổ biến và có nhiều tính năng vượt trội so với bát thìa truyền thống

Silicone rubber tự phục hồi

Vào năm 2007, silicon rubber đã hình thành ma trận của chất đàn hồi tự phục hồi tự trị đầu tiên . Vật liệu dựa trên viên nang siêu nhỏ có khả năng phục hồi gần như toàn bộ độ bền xé ban đầu. Ngoài ra, vật liệu này đã cải thiện các đặc tính mỏi khi được đánh giá bằng thử nghiệm mỏi xoắn.

Ứng dụng rộng rãi, hiệu quả sử dụng cao và ngày càng được nghiên cứu phát triển. Do vậy VIJAYA – VINA có thể đánh giá silicone rubber chính là một trong những ‘vật liệu của tương lai’.

Nguồn tham khảo: https://en.wikipedia.org/wiki/Silicone_rubber