Synthesis a Canfod Olew Silicôn Dimethyl Gludedd Isel: Dadansoddiad Proses, Priodweddau a Chymhwysiad
Mae olew silicon dimethyl gludedd isel fel arfer yn cyfeirio at polydimethylsiloxanes llinol gyda gludedd cinematig o dan 100 cSt (centistokes) ar 25 gradd, weithiau hyd yn oed cyn ised â 0.65 cSt. Oherwydd ei gyfernod tymheredd hynod o isel, lubricity rhagorol, pwynt fflach uchel, sefydlogrwydd cemegol da, a hydroffobigedd, fe'i defnyddir yn eang mewn colur, cynhyrchion gofal personol, tecstilau, electroneg, meysydd meddygol a diwydiannol fel iraid, defoamer, asiant rhyddhau llwydni, hylif dielectric, ac olew sylfaen. Bydd yr erthygl hon yn ymchwilio i'w phrosesau synthesis prif ffrwd a dulliau rheoli a phrofi ansawdd allweddol.
Proses Synthesis o Olew Silicôn Dimethyl Gludedd Isel
Hanfod syntheseiddio olew silicon dimethyl gludedd isel yw rheoli hyd y gadwyn moleciwlaidd polydimethylsiloxane (PDMS). Po fyrraf yw'r gadwyn moleciwlaidd, yr isaf yw gludedd y cynnyrch. Yn ddiwydiannol, defnyddir y ddau ddull canlynol yn bennaf:
1. Dull Ecwilibriwm Asid-Cataleiddio
Ar hyn o bryd dyma'r dull cynhyrchu diwydiannol mwyaf prif ffrwd, darbodus ac effeithlon yn ddomestig ac yn rhyngwladol.
Prif ddeunyddiau crai:
Dimethyldichlorosilane ((CH₃) ₂SiCl₂): Y prif ddeunydd crai.
Hexamethyldisiloxane (MM)((CH₃)₃SiOSi(CH₃)₃): Asiant capio diwedd a ddefnyddir i reoli pennau'r gadwyn moleciwlaidd a rheoleiddio pwysau moleciwlaidd a gludedd y cynnyrch terfynol yn union.
Trimethylchlorosilane ((CH₃)₃SiCl): Gellir ei ddefnyddio hefyd fel asiant capio diwedd.
Asid sylffwrig crynodedig neu glai asidig: Fel catalydd.
Egwyddor a Llif Proses:
Hydrolysis: Mae Dimethyldichlorosilane yn cael adwaith hydrolysis egnïol â dŵr, gan gynhyrchu cymysgedd o siloxanau llinol neu gylchol hydrocsyl (DMC) a nwy hydrogen clorid.
Asid-Cydbwysedd wedi'i Gataleiddio/Aildrefnu: Mae'r cynnyrch hydrolysis, yr asiant capio terfynol (MM), a'r catalydd (fel asid sylffwrig crynodedig) yn cael eu hychwanegu at lestr adwaith mewn cymhareb fanwl gywir a'u troi ar dymheredd penodol (50-80 gradd fel arfer). Yn ystod y broses hon, mae asid sylffwrig yn torri bondiau Si-O{{{{{{}}}Si ac yn achosi iddynt ailgyfuno, gan gyrraedd ecwilibriwm cemegol yn y pen draw ym mhresenoldeb yr asiant capio terfynol.
Rheolaeth Cywir: Trwy addasu'r gymhareb o asiant capio diwedd (MM) i gynnyrch hydrolysis (DMC), gellir rheoli hyd y gadwyn bolymer yn y system ecwilibriwm yn fanwl gywir. Mae cymhareb MM uwch yn arwain at gadwyni polymerau byrrach a gludedd cynnyrch is.
Niwtralu a Golchi: Ar ôl yr adwaith, mae asid gweddilliol yn y system yn cael ei niwtraleiddio â sodiwm bicarbonad neu ddŵr, ac mae'r system yn cael ei olchi dro ar ôl tro â dŵr nes ei fod yn niwtral i gael gwared â halwynau a gweddillion catalydd.
Cael gwared ar gyfansoddion pwynt berwi isel: O dan amodau pwysedd a gwresogi llai, mae cyfansoddion pwynt berwi isel heb adweithio fel MM, D₃ (hexamethylcyclotrisiloxane), a D₄ (octamethylcyclotetrasiloxane) yn cael eu distyllu i ffwrdd. Gellir ailgylchu'r sgil-gynhyrchion hyn.
Hidlo: Yn olaf, ar ôl hidlo mân, ceir olew silicon dimethyl gludedd isel, clir, tryloyw ac unffurf.
2. Alcali-Cylch wedi'i Gataleiddio-Agoriad Polymereiddio
Defnyddir y dull hwn yn bennaf i baratoi olewau silicon o gludedd penodol o siloxanau cylchol (fel D₄).
Egwyddor y Broses: Ym mhresenoldeb catalydd alcalïaidd (fel potasiwm hydrocsid neu tetramethylammonium hydrocsid), mae bondiau Si-O y D₄ cylchol yn cael eu hagor, ac mae adwaith polymerization yn digwydd gydag asiant capio (fel MM) i gynhyrchu PDMS llinol.
Nodweddion: Mae'r amodau adwaith yn ysgafn, ac mae dosbarthiad pwysau moleciwlaidd y cynnyrch yn gymharol gul. Fodd bynnag, mae'r ôl-driniaeth o'r catalydd (sy'n gofyn am ddadelfennu a thynnu tymheredd uchel) yn gymharol feichus, a chaiff y deunydd crai D₄ ei hun ei gael fel arfer trwy hydrolysis deumethyldichlorosilane. Felly, o ran y gost gyffredinol, mae'n llai darbodus na'r dull ecwilibriwm wedi'i gataleiddio ag asid.
Profi Perfformiad Allweddol o Olew Silicôn Dimethyl Gludedd Isel
Er mwyn sicrhau bod y cynnyrch yn bodloni gofynion llym gwahanol feysydd cais, rhaid cynnal cyfres o brofion manwl gywir ar yr olew silicon dimethyl gludedd isel.
1. Gludedd cinematig
Dyma'r dangosydd mwyaf hanfodol, sy'n adlewyrchu pwysau moleciwlaidd y cynnyrch yn uniongyrchol.
Safon Profi: GB/T 265 / ASTM D445
Dull: Gan ddefnyddio viscometer capilari, ar dymheredd cyson (fel arfer 25 gradd neu 40 gradd), mesurir yr amser sydd ei angen i swm penodol o sampl lifo trwy gapilari wedi'i galibro. Cyfrifir y gwerth gludedd cinematig (uned: cSt).
2. Mynegai plygiannol
Mae mynegai plygiannol yn baramedr ffisegol pwysig sy'n nodweddu purdeb a nodweddion strwythurol sylwedd. Ar gyfer olew silicon dimethyl, mae gan ei werth gyfatebiaeth glir â hyd a strwythur cadwyn moleciwlaidd.
Safon Profi: GB/T 614/ASTM D1218
Dull: Wedi'i fesur gan ddefnyddio reffractomedr Abbe ar 25 gradd. Dylai olew silicon dimethyl gludedd isel cymwys fod â mynegai plygiant sefydlog a safonol (ee, tua 1.390-1.410 ar 25 gradd ).
3. Pwynt Fflach Mae pwynt fflach yn hanfodol ar gyfer storio, cludo a defnyddio cynnyrch yn ddiogel. Er bod gan olewau silicon gludedd isel gludedd isel, mae eu strwythur moleciwlaidd sefydlog fel arfer yn arwain at bwynt fflach sy'n llawer uwch nag olewau mwynol o gludedd cyfatebol.
Safon Profi: GB/T 3536 / ASTM D92
Dull: Gan ddefnyddio cyfarpar pwynt fflach cwpan agored Cleveland, caiff y sampl ei gynhesu o dan amodau penodol, a mesurir y tymheredd isaf y bydd ei anwedd wedi'i gymysgu ag aer yn cynnau wrth ddod i gysylltiad â fflam agored.
4. Mater Anweddol Mae'r dangosydd hwn yn mesur canran colli pwysau cynnyrch o dan amodau gwresogi, gan effeithio'n uniongyrchol ar ei sefydlogrwydd a bywyd gwasanaeth mewn cymwysiadau tymheredd uchel.
Safon Profi: GB/T 11999/ASTM D2595
Dull: Mae swm penodol o sampl yn cael ei gynhesu ar dymheredd penodol (ee, 150 gradd) am amser penodol (ee, 24 awr), a phennir cynnwys y mater anweddol trwy gyfrifo'r gwahaniaeth màs cyn ac ar ôl gwresogi.
5. Gwerth Asid
Mae gwerth asid yn adlewyrchu cynnwys catalyddion asidig gweddilliol (fel asid sylffwrig) yn y cynnyrch. Gall gwerthoedd asid rhy uchel achosi cyrydiad neu ansefydlogrwydd cynnyrch.
Safon Profi: GB/T 7304/ASTM D974
Dull: Defnyddir dull titradiad potensiometrig neu ddull dangosydd i ditradu'r sylweddau asidig yn y sampl gyda hydoddiant alcohol alcalïaidd safonol.
6. lliw
Mae lliw yn adlewyrchiad uniongyrchol o ymddangosiad a phurdeb y cynnyrch. Dylai olew silicon dimethyl gludedd uchel, isel fod yn "ddi-liw ac yn dryloyw".
Safon Profi: GB/T 3143/ASTM D1209
Dull: Gwneir cymhariaeth gan ddefnyddio datrysiad safonol lliw platinwm-cobalt. Yn gyffredinol, ni ddylai'r rhif lliw fod yn fwy na gwerth penodol (ee, rhif 10).
Casgliad
Mae synthesis olew silicon dimethyl gludedd isel yn wyddoniaeth o reolaeth strwythur moleciwlaidd manwl gywir. Mae'r dull ecwilibriwm wedi'i gatalysio ag asid yn dominyddu oherwydd ei gost isel, ei dechnoleg aeddfed, a rhwyddineb rheolaeth. System brofi ansawdd gynhwysfawr yw'r conglfaen ar gyfer sicrhau perfformiad sefydlog a chwrdd ag anghenion cymwysiadau i lawr yr afon. Trwy reoli dangosyddion allweddol yn llym megis gludedd, mynegai plygiannol, a phwynt fflach, gall gweithgynhyrchwyr ddarparu cynhyrchion dibynadwy, perfformiad uchel i gwsmeriaid, gan hyrwyddo ar y cyd ei arloesedd a'i gymhwysiad mewn meysydd technoleg uchel megis cemegau dyddiol, tecstilau ac electroneg.
