Termisk karakterisering af silikone

Introduktion

Vi møder silikoner, også kaldet polysiloxaner, hver dag uden at lægge mærke til dem. Silikongummi beskytter f.eks. bilelektronik mod fugt og forurening, i vaskemaskiner forhindrer de skummet i at skumme over, i shampoo giver de håret en silkeagtig glans, og som silikoneharpiksmaling holder de murværk vandafvisende, samtidig med at de er gennemtrængelige for vanddamp og kuldioxid fra interiøret. Men silikoner findes også i andre anvendelser, der kræver høj modstandsdygtighed, f.eks. i medicinsk teknologi som et rent materiale i medicinske slanger, sårpuder eller ortopædiske produkter og i elektrisk udstyr som sikre tætnings- og isoleringsmaterialer.

Silikone er langkædede molekyler, der indeholder O-Si-bindinger. Afhængigt af deres molekylære masse og deres hærdningsgrad findes de som væsker, geler eller elastomerer [1, 2]. Denne brede vifte af polysiloxaner er forbundet med meget forskellige egenskaber, så det er vigtigt at karakterisere dem.

DSC-måleparametre

DSC er særligt velegnet til at analysere silikoners opførsel ved lave temperaturer. I det følgende bestemmes de termiske egenskaber for et silikonemateriale. Til dette formål udføres en DSC-måling som beskrevet i tabel 1.

Tabel 1: Målebetingelser

Resultater af målinger

Figur 1 viser den resulterende DSC-kurve. Det endoterme trin, der registreres ved -117,6 °C (midtpunktet), skyldes materialets glasovergang. Det er forbundet med en ændring i den specifikke varmekapacitet på 0,24 J/(g-K). Mellem -100 °C og -30 °C sker der to forskellige effekter. For det første opstår den eksotermiske top ved -85,0 °C, hvilket er en postkrystallisationseffekt. Dette sker over glasovergangstemperaturen, hvor polymerkæderne er i stand til at bevæge sig frit og derfor kan krystallisere. For det andet repræsenterer den endoterme top ved -46,4 °C Smeltetemperaturer og entalpierEt stofs fusionsenthalpi, også kendt som latent varme, er et mål for den energitilførsel, typisk varme, der er nødvendig for at omdanne et stof fra fast til flydende tilstand. Et stofs smeltepunkt er den temperatur, hvor det skifter tilstand fra fast (krystallinsk) til flydende (isotropisk smelte).smeltning af den krystallinske fase med stigende temperatur.

Sammenfatning

Silikone kan godt tåle høje temperaturer på grund af sine materialeegenskaber. Derfor kan det også bruges til forskellige anvendelser i et bredere temperaturområde. DSC-undersøgelsen viser dog, at disse resultater er afgørende for anvendelsesområdet for dette materiale ved lave temperaturer: Det vil opføre sig meget anderledes ved stuetemperatur sammenlignet med en temperatur under smelteeffekten eller glasovergangen.