من بين مواد البوليمر التي يمكن أن تحل محل السيراميك والزجاج ، حقق مطاط السيليكون إنجازات عملية منذ الستينيات ويبرز بين العديد من البوليمرات. تتميز عوازل مطاط السيليكون بمزايا أكثر من عوازل السيراميك. أولاً ، إنه خفيف وسهل التشغيل وآمن. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما تعاني العوازل الخزفية من الكسر ، والذي يمكن أن يكون ناتجًا عن تأثير واحد. ويمكن لعوازل مطاط السيليكون أن تتحمل الصدمات الميكانيكية ، مثل عندما تصطدم السيارة بعمود الهاتف.
على الرغم من أن مواد البوليمر الأخرى تتمتع أيضًا بالمزايا الموضحة أعلاه ، إلا أن مطاط السيليكون فقط لن يتسبب في الكثير من التلوث للبيئة. عوازل البوليمر مقاومة للماء ، مما يمنع التسرب وانحناء السطح من قطرات الماء المتساقطة. تستعيد عوازل مطاط السيليكون مقاومة الماء بشكل أسرع من عوازل البوليمر الأخرى ، لذا فهي مواد متينة يمكن استخدامها في البيئات القاسية لفترة طويلة.
1. خصائص مطاط السيليكون
1.1 الخصائص الكيميائية للسيلوكسان
1.1.1 روابط مستقرة كيميائيا
تتكون السلسلة الرئيسية من مطاط السيليكون من سلاسل siloxane (Si-O). نظرًا لأن الكهربية لـ Si و O على هذه الرابطة هي 1.8 و 3.5 على التوالي ، وهما مختلفان تمامًا ، فإن هيكل الاستقطاب كما هو موضح في الشكل. 1 (محذوف) يتكون ، والذي له خاصية الرابطة الأيونية. وبالتالي ، فإن طاقة الرابطة لـ Si-O أعلى من طاقة CC (انظر الجدول 1). بالإضافة إلى ذلك ، ① نظرًا لطبيعة الرابطة الأيونية الأساسية ، تضعف الخصائص الأيونية للسلسلة الجانبية لميثيل CH ، والتي ليس من السهل مهاجمتها من قبل الجزيئات الأخرى ، وبالتالي فإن ثباتها الكيميائي جيد ؛ ② نظرًا لأن Si لن تشكل رابطة مزدوجة ورابطة ثلاثية ، لذلك من الصعب تكوين نقطة البداية لتحلل العمود الفقري (بسبب هذا السبب ، فإن رابطة SI-C مستقرة تمامًا) ، مما يؤدي إلى أن العمود الفقري لمطاط السيليكون أكثر استقرارًا.
1.1.2 بوليمر عالي المرونة
زاوية الرابطة (Si-O-Si) للسيلوكسان أكبر (130 درجة -160 درجة) ، ودرجة حريتها أعلى من تلك الموجودة في البوليمر العضوي (CC ، C: 110 درجة). مسافة رابطة Si-O (1.64A) أكبر أيضًا من مسافة CC (1.5A). بمعنى آخر ، جزيئات البوليمر ككل تتحرك بسهولة (تتشوه بسهولة).
نظرًا للهيكل الحلزوني لـ polysiloxane ، فإن رابطة polysiloxane على السلسلة الرئيسية تكون داخلية بسبب جاذبية الرابطة الأيونية ، والخارج هو مجموعة الميثيل مع تفاعل سلسلة جانبية ضعيفة ، وبالتالي يصبح الجذب بين الجزيئات من polysiloxane صغيرًا.
1.2 خصائص مطاط السيليكون
وفقًا للخصائص الكيميائية الموضحة في القسم 1.1 ، يتميز مطاط السيليكون بالخصائص التالية ، والتي يمكن استخدامها في حالات العزل ذات الجهد العالي.
1.2.1 مقاومة الحرارة والبرودة
بسبب طاقة الرابطة العالية والاستقرار الكيميائي لمطاط السيليكون ، فإن مقاومته للحرارة أفضل من البوليمرات العضوية. علاوة على ذلك ، نظرًا للتفاعل الضعيف بين الجزيئات ، تكون درجة حرارة التزجج منخفضة والمقاومة الباردة جيدة. لذلك ، لن تتغير خصائصه عند استخدامه في أي جزء من الأرض.
1.2.2 مقاوم للماء
لأن سطح البولي سيلوكسان عبارة عن مجموعة ميثيل ، لذلك فهو كاره للماء ، لذلك يمكن استخدامه لمقاومة الماء.
1.2.3 كهربائي
عدد ذرات الكربون في جزيئات مطاط السيليكون أقل من البوليمرات العضوية ، لذا فإن مقاومة القوس ومقاومة التسرب جيدة جدًا. بالإضافة إلى ذلك ، حتى الاحتراق سيشكل أيضًا سيليكونًا عازلًا ، لذا فإن عزله الكهربائي ممتاز. و
بابوا نيو غينيا قضيب عازل
1.2.4 مقاومة الطقس
نظرًا لأن طاقة رابطة السيلوكسان أعلى من طاقة الأشعة فوق البنفسجية ، فمن غير المرجح أن تتسبب في الشيخوخة بسبب الأشعة فوق البنفسجية. في اختبار الشيخوخة المتسارع لمقاومة الأوزون ، سيكون البوليمر العضوي في بضع ثوانٍ إلى بضع ساعات بسبب التقادم والتشقق ، ومطاط السيليكون حتى بعد 4 أسابيع من التقادم ، قلل قليلاً من قوته ، ولم ينتج عنه تكسير ، أي مقاومة الأوزون جيدة. المطر الحمضي عبارة عن مزيج من الأيونات مع PH حوالي 5.6 ، وتم استخدام المحلول في اختبار المطر الحمضي الاصطناعي (500 مرة). يتمتع مطاط السيليكون بمقاومة ممتازة للمواد الكيميائية ، على الرغم من أن مطاط السيليكون في المطر الحمضي والخلائط الأخرى قد يكون له أيضًا تغييرات مختلفة ، لكنني أخشى أن التأثير ليس كبيرًا.
1.2.5 تشوه دائم
خصائص التشوه الدائم (الاستطالة الدائمة والتشوه الدائم الانضغاطي) لمطاط السيليكون عند درجة حرارة الغرفة / درجة الحرارة المرتفعة أفضل من تلك الموجودة في البوليمرات العضوية.
2 تصنيف مطاط السيليكون
وفقًا لخصائص مطاط السيليكون قبل أن يتم تقسيم الفلكنة إلى نوعين صلب وسائل ، يمكن أيضًا تقسيمه إلى تقسية البيروكسيد ، بالإضافة إلى تفاعل الفلكنة وتفاعل التكثيف ، وثلاثة أنواع وفقًا لآلية الفلكنة. يكمن الاختلاف بين مطاط السيليكون الصلب والسائل في الوزن الجزيئي لبولي سيلوكسان. يمكن تقطيع مطاط السيليكون الصلب باستخدام أي من تفاعلات تقسية البيروكسيد والإضافة ، ويشار إليه عادةً باسم المطاط المفلكن ذي درجة الحرارة العالية (HTV) والمطاط المبركن الساخن (HCR). على الرغم من أن مواد مطاط السيليكون السائل المفلكنة عن طريق تفاعل الإضافة يمكن أيضًا فلكنتها في درجة حرارة الغرفة ، ولكن بسبب طريقة الصب ودرجة حرارة الفلكنة مختلفة وتسمى مطاط السيليكون السائل (LSR) ، والمطاط المبركن بدرجة حرارة منخفضة (LTV) ودرجة حرارة الغرفة المكونة من مكونين المطاط المفلكن (RTV) ، وما إلى ذلك. في صناعة عوازل البوليمر ، عادة ما يتم استخدام القولبة بالحقن والصب.
يمكن استخدام نوع واحد من تفاعل تكثيف المكون (الهواء الرطب مبركن) مطاط السيليكون ، لبناء مواد مانعة للتسرب ومنتجات كهربائية وإلكترونية ، وتخفيف مذيب مفيد في استخدام الطاقة ، وطلاء مطاط سيليكون مبركن بدرجة حرارة الغرفة ، عن طريق الرش كمواد واقية لعوازل السيراميك.
مطاط السيليكون لعوازل البوليمر
يمكن تقسيم مطاط السيليكون إلى عدة أنواع حسب استخدامه.
3.1 مطاط السيليكون المحتوي على هيدروكسيد الألومنيوم
يمكن الحصول على مطاط السيليكون بمقاومة جيدة للتسرب ومقاومة القوس بإضافة كمية تعبئة عالية من هيدروكسيد الألومنيوم (ATH). مطاط السيليكون المملوء بـ 50 كتلة من هيدروكسيد الألومنيوم لديه مقاومة مؤهلة لتتبع تسرب الجهد العالي (4.5 كيلو فولت) ، ولديه مقاومة جيدة للقوس ، ومقاومة الطقس ، ومقاومة رش الملح ومقاومة المطر الحمضي ، ويمكن استخدامه كمواد عازلة في منطقة رذاذ الملح الثقيل. ومع ذلك ، نظرًا لأن مطاط السيليكون هذا مملوء بدرجة عالية من ATH ، فإن عيوبه هي اللزوجة العالية (البلاستيك) ، والقوة الميكانيكية المنخفضة ، إلخ.
3.2 مطاط السيليكون بدون هيدروكسيد الألومنيوم
في مناطق مثل أوروبا الداخلية حيث لا يوجد رذاذ ملح ، يمكن استخدام مطاط السيليكون بدون ATH بسبب انخفاض مستوى التلوث. في هذه المناسبة ، من خلال اختيار مطاط السيليكون المناسب ، ومعالجة سطح أسود الكربون الأبيض ، يمكن أن تؤدي الإضافة إلى تحسين أثر مقاومة التسرب للعامل المركب لتحسين قدرته على مقاومة الماء ، لتلبية متطلبات تتبع مقاومة تسرب الجهد العالي. بالمقارنة مع مطاط السيليكون المحتوي على ATH ، فهو يتمتع بلزوجة أقل وخصائص فيزيائية وميكانيكية وخواص كهربائية أفضل.
3.3 ملحقات الكابلات الخارجية
نظرًا لأنه ملحق كابل خارجي ، يجب أن يتمتع بمقاومة أثر للتسرب. يمكن الحصول على مواد ذات خصائص استطالة دائمة منخفضة باستخدام بوليمرات ذات كثافة ربط عرضية معدلة للمنتجات التي تتقلص في درجة حرارة الغرفة (انكماش مبرد).
3.4 لملحقات الكابلات الداخلية
نظرًا لأنه كبل مناسب للاستخدام في الأماكن المغلقة ، فمن غير المرجح أن يتأثر برذاذ الملح ، لذلك لا يلزم في كثير من الأحيان أن يكون لديه مقاومة أثر التسرب. لا يزال من الضروري وجود خصائص تشوه دائمة منخفضة حيث يتم استخدام الانكماش في درجة حرارة الغرفة (الانكماش المبرد).
3.5 تطبيقات الطلاء
إذا تم رشه على الجزء الملوث بشدة من طلاء مطاط السيليكون ، فإنه يمكن أن يحافظ على مقاومة جيدة للماء لفترة طويلة. يمكن أيضًا طلاء العازل وفقًا لمستوى التلوث لتحقيق الغرض من الاستخدام المستمر وتوفير التكاليف. تم الإبلاغ عن أنه إذا تم طلاء عوازل مطاط السيليكون ، فيمكن الحفاظ على مقاومة الماء للعوازل بشكل أكبر. في الوقت الحاضر ، هناك نوعان من العازل المطلي والعازل المطاطي.