Постизање температурне отпорности која прелази 300 степени у плочама од силиконске пене представља значајне потешкоће, пошто стандардни силиконски материјали обично раде у опсегу од -60 до 200 степени током дуготрајне употребе, са краткорочним вршним температурама које потенцијално достижу 250 степени. Када температуре пређу овај праг, кичма полимера почиње да се разграђује, што доводи до крхкости материјала, губитка еластичности и евентуалног уситњавања.
Да би се постигла температурна отпорност већа од 300 степени, потребно је извршити свеобухватно пројектовање и оптимизацију од основног материјала, система арматуре, топлотно{1}}адитива отпорних, процеса пене и конструкцијског дизајна.
Главни технички приступи и разматрања за постизање овог циља су следећи:
И. Избор и оптимизација основних материјала
Ово је најосновнији корак.
Користите високо фенил силиконску гуму:
Принцип: Обична силиконска гума (метил винил силиконска гума) има ограничену отпорност на топлоту. Увођење фенил група (нарочито високог садржаја сегмената ланца дифенилсилоксана) у главни ланац силоксана може значајно побољшати отпорност материјала на топлоту.
Функција: Крупна структура бензенског прстена и његов ефекат коњугације могу ефикасно заштитити и стабилизовати Си-О везе осетљиве на топлоту, чиме инхибирају деградацију термичке циклизације и оксидативно цепање полимерног ланца. Високо-фенил силиконска гума може да издржи-дуготрајне температуре до 250-300 степени и краткорочне температуре веће од 350 степени.
Користите испарени силицијум као пунило за ојачавање:
Неопходност: Неојачани силика гел има изузетно ниску чврстоћу. Испарени силицијум диоксид (наноразмерни силицијум) је једино ојачавајуће пунило које може да обезбеди снагу коју захтева силика гел.
Захтеви: Мора се користити високо{0}}испарени силицијум диоксид са посебним третманом, мала величина честица и велика специфична површина. Може да формира јаку нано-мрежну структуру у матрици силицијум диоксида и да задржи одређена механичка својства чак и на високој температури.
ИИ. Систем адитива отпоран на топлоту
Није довољно ослонити се само на основне материјале, већ се морају додати посебни адитиви отпорни{0}}о на топлоту за „заштиту и пратњу“.
Стабилизатор топлоте:
1)Оксид гвожђа (Фе₂О₃): Ово је најкласичнији и најефикаснији адитив-отпорни на топлоту. Обично се користи црвенкасто-браон -Фе₂О₃. Он хвата слободне радикале који нападају кичму силоксана на високим температурама и катализује формирање стабилнијих силоксанских-угљених структура, чиме се инхибира деградација кичме. Дозирање се обично креће од 0,5 до 3 дела.
2)Церијум оксид (ЦеО₂) је веома ефикасан стабилизатор на бази ретке земље-на топлоту-отпоран, посебно када се комбинује са Фе₂О₃. Ефикасно инхибира кондензацију и оксидацију силанолних група.
3) Други оксиди ретких земаља, као што је лантан оксид (Ла₂О₃), такође показују добру термичку стабилност.
Изаберите одговарајући систем вулканизације:
1) Вулканизација пероксидом: За пенушаве материјале, пероксиди (као што је бис(2,5-терцијарни)пероксид) су обично коришћена средства за вулканизацију. Неопходно је одабрати пероксиде са стабилним продуктима распадања и некорозивним својствима, уз обезбеђивање потпуне вулканизације како би се спречило деградирање заосталих материјала под високим температурама.
2) Сулфид платине (адициони сулфид) је пожељан избор када то дозвољавају процеси-формирања пене. Његова унакрсна-повезана Си-Ц структура показује супериорну топлотну отпорност у поређењу са Ц-Ц везама у системима на бази пероксида-, без остатака распадања. Међутим, системи засновани на платини- захтевају строге контроле процеса и животне средине и склони су тровању.
ИИИ. Изазови процеса пењење
У потрази за отпорношћу на високе температуре, такође је неопходно постићи уједначену и стабилну структуру пене.
Хемијско средство за пењење: Температура распадања треба да одговара температури вулканизације, а производ распадања треба да буде инертни гас (као што је азот). Остатак распадања не би требало да катализује разградњу матрице силика гела.
Физичко пењење: Технологије као што је суперкритично пењење течности могу да избегну проблем остатака хемијског средства за пењење, али улагање у опрему је велико и процес је сложен.
Кључна тачка: Без обзира на то који процес пене се користи, неопходно је осигурати да је ћелијска структура стабилна и да је ћелијски зид густ. Отворена ћелијска структура или слаб ћелијски зид ће се брзо срушити или сломити на високој температури, што ће резултирати наглим падом перформанси топлотне изолације.
ИВ. Дизајн структуре и накнадне{1}}обраде
Повећајте густину/смањите мехуриће: Под претпоставком испуњавања захтева за тежином и мекоћом, одговарајуће повећање густине пенасте плоче (односно, смањење односа пене) може да добије дебљи и-отпорнији на топлоту зид рупа, чиме се побољшава укупна температурна отпорност и механичка чврстоћа.
Композитна структура: Размислите о стварању „сендвич“ структуре, на пример, са две стране направљене од непорозног силиконског филма-отпорног на високе{{0}температуре или композита од стаклених влакана, и пенастог слоја у средини. Ово може заштитити крхку порозну структуру од директног излагања окружењу високе температуре.
Пост-високотемпературна вулканизација: Формирана плоча од пене треба да буде потпуно накнадно-вулканизована на високим температурама (нпр. печена неколико сати на 200-250 степени) да би се потпуно уклониле нискомолекуларне испарљиве материје и стабилизовала мрежа умрежавања, што је критично за дуготрајну употребу на високим температурама.