Θερμικός χαρακτηρισμός της σιλικόνης

Εισαγωγή

Συναντάμε καθημερινά τις σιλικόνες, που ονομάζονται επίσης πολυσιλοξάνες, χωρίς καν να τις αντιλαμβανόμαστε. Για παράδειγμα, τα λάστιχα σιλικόνης προστατεύουν τα ηλεκτρονικά συστήματα των αυτοκινήτων από την υγρασία και τη μόλυνση, στα πλυντήρια εμποδίζουν τον αφρισμό του αφρού, στα σαμπουάν δίνουν στα μαλλιά μεταξένια λάμψη και ως χρώματα με ρητίνη σιλικόνης διατηρούν την τοιχοποιία υδατοαπωθητική, ενώ ταυτόχρονα είναι διαπερατή από τους υδρατμούς και το διοξείδιο του άνθρακα από το εσωτερικό. Αλλά οι σιλικόνες συναντώνται και σε άλλες εφαρμογές που απαιτούν υψηλή αντοχή, όπως στην ιατρική τεχνολογία ως καθαρό υλικό σε ιατρικούς σωλήνες, επιθέματα τραυμάτων ή ορθοπεδικά προϊόντα και στον ηλεκτρικό εξοπλισμό ως ασφαλή υλικά στεγανοποίησης και μόνωσης.

Η σιλικόνη είναι μόρια με μακρά αλυσίδα που περιέχουν δεσμούς O-Si. Ανάλογα με τη μοριακή τους μάζα και το βαθμό σκλήρυνσής τους, μπορούν να βρεθούν ως υγρά, πηκτές ή ελαστομερή [1, 2]. Αυτή η μεγάλη ποικιλία πολυσιλοξανών συνδέεται με πολύ διαφορετικές ιδιότητες, γι' αυτό είναι σημαντικό να χαρακτηριστούν.

Παράμετροι μέτρησης DSC

Η DSC είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για την ανάλυση της συμπεριφοράς των σιλικόνων σε χαμηλές θερμοκρασίες. Στη συνέχεια προσδιορίζονται οι θερμικές ιδιότητες ενός υλικού σιλικόνης. Για το σκοπό αυτό, πραγματοποιείται μέτρηση DSC, όπως περιγράφεται στον πίνακα 1.

Πίνακας 1: Συνθήκες μέτρησης

Αποτελέσματα μέτρησης

Στο Σχήμα 1 απεικονίζεται η προκύπτουσα καμπύλη DSC. Το ενδόθερμο βήμα που ανιχνεύεται στους -117,6°C (μέσο σημείο) οφείλεται στην υαλώδη μετάβαση του υλικού. Συνδέεται με μια μεταβολή της ειδικής θερμοχωρητικότητας 0,24 J/(g-K). Μεταξύ -100°C και -30°C, λαμβάνουν χώρα δύο διαφορετικές επιδράσεις. Πρώτον, η εξώθερμη κορυφή εμφανίζεται στους -85,0°C, η οποία είναι αποτέλεσμα μετακρυστάλλωσης. Αυτό συμβαίνει πάνω από τη θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης, όταν οι πολυμερικές αλυσίδες είναι σε θέση να κινούνται ελεύθερα και επομένως μπορούν να κρυσταλλωθούν. Δεύτερον, με την αύξηση της θερμοκρασίας, η ενδόθερμη κορυφή που ανιχνεύεται στους -46,4°C αντιπροσωπεύει την τήξη της κρυσταλλικής φάσης.

Περίληψη

Η σιλικόνη μπορεί να αντέξει καλά τις υψηλές θερμοκρασίες λόγω των ιδιοτήτων του υλικού της. Ως εκ τούτου, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για διάφορες εφαρμογές σε μεγαλύτερο εύρος θερμοκρασιών. Ωστόσο, η έρευνα DSC δείχνει ότι τα αποτελέσματα αυτά είναι κρίσιμα για το εύρος εφαρμογών αυτού του υλικού σε χαμηλές θερμοκρασίες: Θα συμπεριφέρεται πολύ διαφορετικά σε θερμοκρασία δωματίου σε σύγκριση με μια θερμοκρασία κάτω από το φαινόμενο τήξης ή τη υαλώδη μετάβαση.