Ziel dieser Arbeit ist es, die Reaktivität, die Viskositätsveränderung nach Lagerung und Temperung
von Flüssigsiliconkautschuksystemen (LSR = Liquid Silicon Rubber) näher zu untersuchen.
Dabei habe ich nach bestimmten Vorgaben Veränderungen in Bezug auf die Reaktivität, Viskosität
und Zusammensetzung der Systeme vorgenommen.
Aus den Ergebnissen dieser Arbeit lassen sich die Eigenschaften der untersuchten Systemen
ableiten. 2.1. Wesen der Silicone und Siliconkautschuke
Silicone sind synthetische polymere Verbindungen, in denen Silicium-Atome über Sauerstoff-
Atome kettenartig oder netzartig verknüpft sind. Die restlichen Valenzen des Siliciums sind
häufig durch Kohlenwasserstroffreste (meistens handelt es sich dabei um Methyl-Gruppen)
abgesättigt.
Siliconkautschuke sind in den gummielastischen Zustand überführbare Massen, welche als
Grundpolymere Polydiorganosiloxane enthalten, die Vernetzungs-Reaktionen zugängliche
Gruppen aufweisen. Als solche kommen vorwiegend H-Atome, OH- und Vinyl-Gruppen in
Frage, die sich an den Kettenenden befinden, aber auch in die Kette eingebaut sein können. In
dieses System sind Füllstoffe als Verstärker eingearbeitet, deren Art und Menge das mechanische
und chemische Verhalten der Vulkanisate deutlich beeinflussen. [...]
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Chemie des Flüssigsiliconkautschuks (LSR)
2.1. Wesen der Silicone und des Siliconkautschuke
2.2. Darstellung von Siliconen / Siloxanen
2.3. Anionische Polymerisation von Cyclischen Siloxanen
2.4. Vulkanisation von Flüssigsiliconkautschuken
2.4.1. Verstärkung durch Füllstoffe
2.4.2. Vernetzer
2.5. Zusammensetzung der verwendeten Komponenten
2.5.1. Vernetzungsreaktion
2.5.2. Eigenschaften der Vulkanisate
3. Versuchsbedingungen
3.1. Meßgeräte, Prinzip der Messungen
4. Messung der Reaktivität und Viskosität
4.1. Arrheniusgleichung
4.2. Untersuchung von LSR 2640
4.2.1. Reaktivitätsmessung
4.2.2. Viskositätsmessung und Topfzeit
4.3. Untersuchung von LSR 2640 nach Zugabe von 6,5 Gew.% U10-Öl
4.3.1. Reaktivitätsmessung
4.3.2. Viskositätsmessung
4.4. Untersuchung von LSR 2650
4.4.1. Reaktivitätsmessung
4.4.2. Reaktivitätsmessung nach Veränderung am System
4.4.3. Viskositätsmessung
4.5. Untersuchung von LSR 2660 B GM
4.5.1.1. LSR 2660 B GM mit Kettenverlängerer 2637
4.5.1.2. Reaktivitätsmessung
4.5.1.3. Viskositätsmessung
4.5.2. LSR 2660 B GM mit Kettenverlängerer AC 3359
4.5.2.1. Reaktivitätsmessung
4.5.2.2. Viskositätsmessung
4.5.3. LSR 2660 B GM mit Vernetzer 230 bzw. BTS 143 und Kettenverlängerer AC 3359 / Einstellung SiH/SiVi-Verhältnisses
4.5.3.1. Reaktivitätsmessung
4.5.3.2. Viskositätsmessung
4.5.3.3. Messung der Mechanik der A und B Stufe
4.5.3.4. Beurteilung der Messungen
4.5.4. Mechanische Eigenschaften, Reaktivität und Viskosität ohne Kettenverlängerer
4.5.4.1. Messung der Reaktivität
4.5.4.2. Messung der Anfangsviskosität
4.5.4.3. Messung der Mechanik der A und B- Stufe
4.5.4.4. Ausblick
Zielsetzung und Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht die Reaktivität sowie die Viskositätsveränderung von Flüssigsiliconkautschuk-Systemen (LSR) nach Lagerung und Temperung. Ziel ist es, durch gezielte Modifikationen der chemischen Zusammensetzung und Parameter die resultierenden Materialeigenschaften der unterschiedlichen Systeme fundiert abzuleiten.
- Chemische Grundlagen und Vernetzungsmechanismen von LSR
- Experimentelle Bestimmung von Reaktivität und Viskosität
- Einfluss von Inhibitoren und Kettenverlängerern auf die Verarbeitbarkeit
- Untersuchung der mechanischen Eigenschaften (Härte, Weiterreißfestigkeit)
- Vergleich verschiedener Systemvarianten und Optimierung der Parameter
Auszug aus dem Buch
2.1. Wesen der Silicone und Siliconkautschuke
Silicone sind synthetische polymere Verbindungen, in denen Silicium-Atome über Sauerstoff-Atome kettenartig oder netzartig verknüpft sind. Die restlichen Valenzen des Siliciums sind häufig durch Kohlenwasserstroffreste (meistens handelt es sich dabei um Methyl-Gruppen) abgesättigt.
Siliconkautschuke sind in den gummielastischen Zustand überführbare Massen, welche als Grundpolymere Polydiorganosiloxane enthalten, die Vernetzungs-Reaktionen zugängliche Gruppen aufweisen. Als solche kommen vorwiegend H-Atome, OH- und Vinyl-Gruppen in Frage, die sich an den Kettenenden befinden, aber auch in die Kette eingebaut sein können. In dieses System sind Füllstoffe als Verstärker eingearbeitet, deren Art und Menge das mechanische und chemische Verhalten der Vulkanisate deutlich beeinflussen.
Man unterscheidet zwischen heiß- und kaltvulkanisierenden Siliconkautschuken (engl.: high/room temperature vulcanizing = HTV/RTV). Die HTV-Siliconkautschuke stellen meist plastisch verformbare, eben noch fließfähige Materialien dar, welche hochdisperse Kieselsäure sowie als Vernetzungskatalysatoren organische Peroxide enthalten und nach Vulkanisation bei Temperaturen größer 100°C wärmebeständige, zwischen –100° u. +250° elastische Siliconelastomere (Silicongummi) ergeben.
Ein anderer Vernetzungsmechanismus besteht in einer meist durch Edelmetall-Verbindungen katalysierten Addition von Si–H-Gruppen an Si-gebundene Vinyl-Gruppen, die beide in die Polymerketten bzw. an deren Ende eingebaut sind.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Definiert die Forschungsziele, insbesondere die Analyse der Reaktivität und Viskosität von LSR-Systemen unter verschiedenen Bedingungen.
2. Chemie des Flüssigsiliconkautschuks (LSR): Erläutert die molekularen Grundlagen, die Herstellung und die Vernetzungsprinzipien von Siliconelastomeren.
3. Versuchsbedingungen: Beschreibt die methodische Vorgehensweise, die Probenvorbereitung sowie die eingesetzten Messinstrumente zur Viskositäts- und Temperaturanalyse.
4. Messung der Reaktivität und Viskosität: Dokumentiert detailliert die Versuchsreihen an verschiedenen LSR-Produkttypen, deren Arrhenius-Auswertung und den Einfluss von Additiven.
5. Literaturverzeichnis: Listet die für die Arbeit herangezogenen Fachquellen und wissenschaftlichen Publikationen auf.
Schlüsselwörter
Flüssigsiliconkautschuk, LSR, Viskosität, Reaktivität, Vulkanisation, Platin-Katalyse, Arrheniusgleichung, Vernetzung, Siliconelastomere, Kettenverlängerer, Füllstoffe, Siloxane, Materialeigenschaften, Topfzeit, Aktivierungsenergie.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Charakterisierung von Flüssigsiliconkautschuk-Systemen hinsichtlich ihres rheologischen Verhaltens und ihrer Vernetzungsreaktivität.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf der chemischen Zusammensetzung, der Bestimmung von Aktivierungsenergien durch Temperaturmessungen und der Analyse von Viskositätsanstiegen nach Lagerung.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist die Untersuchung der Reaktivitäts- und Viskositätsveränderung unter spezifischen Parametern, um die Eigenschaften der untersuchten LSR-Systeme präzise ableiten zu können.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Untersuchung basiert auf der Messung von Viskositätsverläufen mittels Kegel/Platte-Meßeinrichtungen sowie der Bestimmung der t60-Zeit mit einem Vulkanometer, ergänzt durch mathematische Modelle wie die Arrhenius-Gleichung.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Untersuchung verschiedener LSR-Systeme (LSR 2640, 2650, 2660), den Einfluss von Ölzusätzen, Inhibitoren und unterschiedlichen Vernetzern auf die Prozessstabilität und Mechanik.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind LSR, Viskosität, Reaktivität, Vulkanisation, Aktivierungsenergie und platinbasierte Vernetzungsmechanismen.
Welchen Einfluss hat die Zugabe von U10-Öl auf die Systeme?
Die Zugabe von U10-Öl führt zur Verringerung der Anfangsviskosität und hat zudem einen messbaren Einfluss auf die Aktivierungsenergie der Vernetzungsreaktion.
Warum ist der Einsatz von Inhibitoren in der Praxis wichtig?
Inhibitoren verzögern die Vernetzungsreaktion bei Raumtemperatur, was eine hinreichende Verarbeitungszeit ermöglicht, während sie bei höheren Temperaturen die schnelle Aushärtung nicht beeinträchtigen.
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- Christian Bültel (Author), 1998, Reaktivität, Viskosität und Mechanikverschiedener LSR-Systeme, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/15917
