سلام، هموطنان صنعت و ذهن کنجکاو! بیایید کار را کاهش دهیم: اگر در حوزه نساجی، صنعتی یا حتی لوازم آرایشی و بهداشتی فعالیت می کنید، احتمالاً در نقطه ای به نفت خام سیلیکونی برخورد کرده اید. به عنوان تامین کننده این چیزها، از من سوال می شودتمام وقتدر مورد اینکه چگونه دماهای شدید را کنترل می کند - گرما، سرما، آن نوسان تصادفی در یک انبار یا خط تولید. این فقط یک جزئیات پیش پا افتاده نیست. این اشتباه را دریافت کنید، و محصول نهایی شما می تواند یک آشفتگی داغ باشد (جناسی که کاملا در نظر گرفته شده است). امروز، من دقیقاً چگونگی واکنش نفت خام سیلیکونی به گرما و سرما را توضیح می‌دهم.
اول، بیایید مطمئن شویم که در یک صفحه هستیم. نفت خام سیلیکونی (گاهی اوقات به نام پلی دی متیل سیلوکسان یا PDMS به اختصار بله، این مخفف بزرگی است که همه می گویند) ماده اصلی بسیاری از محصولاتی است که روزانه استفاده می کنید، از تی شرت نرمی که در آن می خوابید تا درزگیرهای صنعتی. این با نفت خام معمولی نفتی که تماماً مبتنی بر هیدروکربن است متفاوت است. سیلیکون دارای ستون فقرات سیلیکونی-اکسیژن است و این سس مخفی برای تحمل دمای آن است.
بیایید با سرما شروع کنیم، زیرا این همان سرمایی است که مشتریان جدید زیادی را جذب می کند. زمستان گذشته مردی به من زنگ زد که وحشت زده بود و گفت روغن سیلیکون او در انبار گرم نشده اش "جامد" شده است. آیا او بیش از حد واکنش نشان می داد؟ کمی، اما نه به طور کامل. PDMS خالص - صبر کنید، نه، صبر کنید، نفت خام معمولاً ترکیبی از زنجیره های PDMS با طول های مختلف است، درست است؟ زنجیر کوتاه‌تر نازک‌تر، بلندتر ضخیم‌تر است. بیشتر نفت خام سیلیکونی استاندارد در دمای اتاق به صورت مایع شروع می شود، اما وقتی دما کاهش می یابد، زنجیره های مولکولی کند می شوند.
واقعاً وقتی هوا سرد می شود چه اتفاقی می افتد؟ ویسکوزیته (این ضخامت برای افراد غیر شیمیایی است) بالا می رود. مثل، خیلی بالا. به عنوان مثال، یک نفت خام سیلیکونی با ویسکوزیته 1000 cSt در 25 درجه ممکن است زمانی که 0 درجه باشد به 100000 cSt بپرد. این انتظار ثابت نیست، تغییر ویسکوزیته را با انجماد اشتباه نگیرید. PDMS خالص نقطه انجماد واقعی مانند آب ندارد. دمای انتقال شیشه ای (Tg) دارد، که دمایی است که از حالت لاستیکی/مایع به شیشه ای و شکننده می رسد. اکثر نفت خام سیلیکونی استاندارد دارای Tg در حدود -120 درجه هستند، بنابراین برای سخت کردن آن به سرمای فوق العاده شدید نیاز دارید. آشفتگی "جامد" که مردم می بینند بسیار ضخیم و تقریباً ژل مانند است که پمپ کردن یا مخلوط کردن را غیرممکن می کند. رفع؟ به آرامی آن را گرم کنید - بدون گرمای شدید ناگهانی، که می تواند آن را خراب کند - و به حالت عادی باز می گردد.
اما صبر کنید، همه سیلیکون های خام یکسان نیستند. برای مثال، اگر نرم‌کننده‌های نساجی می‌سازید، ممکن است از ترکیب متفاوتی از زنجیر استفاده کنید که در دمای متوسط پایدارتر است، یا حتی امولسیفایرهایی اضافه کنید تا در آب بهتر عمل کند. در مورد آن، اگر در نساجی هستید، طیف وسیعی از ما را بررسی کنیدنرم کننده پارچه بر پایه سیلیکون- به طور خاص فرموله شده است تا وقتی که امولسیون می کنید، سرما خاصیت نرم کنندگی آن را از بین نبرد. ما هم داریمروغن سیلیکون خود امولسیون کننده برای Pes و Rayonکه برای پلی استرها و ابریشم مصنوعی طراحی شده است، بنابراین ذخیره سازی در فضاهای سردتر را بهتر از نفت خام معمولی انجام می دهد.
حالا بیایید در مورد گرما صحبت کنیم - اینجاست که همه چیز پیچیده تر می شود، به خصوص اگر آن را بیش از حد فشار دهید. سیلیکون به دلیل مقاوم بودن در برابر حرارت شناخته شده است، اما این فقط تا یک نقطه است. بیایید آن را تجزیه کنیم. دمای عملیاتی معمولی برای اکثر نفت خام سیلیکونی بین -40 درجه و 200 درجه است. در زیر آن، شما آن آشفتگی ویسکوزیته را که در مورد آن صحبت کردیم، دریافت می کنید. بالاتر از آن، شما شروع به دیدن تغییرات می کنید.
در دماهای تا 150 درجه، نفت خام سیلیکون بسیار پایدار می ماند. زنجیره های مولکولی شکسته نمی شوند، ویسکوزیته ثابت می ماند و همچنان همانطور که در نظر گرفته شده کار می کند. اما وقتی از 200 درجه بالاتر می روید، همه چیز شروع به تغییر می کند. پیوندهای سیلیکون-اکسیژن قوی هستند، اما تخریب ناپذیر نیستند. ممکن است زنجیره‌های جانبی (گروه‌های متیل آویزان از ستون فقرات) کمی دچار شکستگی شوند، که می‌تواند روغن را کمی واکنش‌پذیرتر کند، یا اگر در معرض اکسیژن قرار گیرد، ممکن است کمی اکسیداسیون خفیف داشته باشید. این می تواند منجر به افزایش جزئی ویسکوزیته در طول زمان شود، یا حتی مقدار کمی از ترکیبات فرار آزاد شود - اگر در فضایی با تهویه مناسب باشید هیچ چیز خطرناکی نیست، اما می تواند بر عملکرد تأثیر بگذارد.
آن را حتی بالاتر از 300 درجه فشار دهید - و سپس خود ستون فقرات شروع به شکستن می کند. شما دپلیمریزاسیون را دریافت خواهید کرد، جایی که زنجیره‌های طولانی PDMS به مولکول‌های کوچک‌تر تقسیم می‌شوند و در نهایت ممکن است گازهای سیلوکسان یا حتی باقیمانده‌های زغالی دریافت کنید. اما بیایید واقعی باشیم: اکثر فرآیندهای صنعتی هرگز آنقدر داغ نمی شوند، بنابراین این بدترین سناریو است. نکته مهم برای تامین کنندگان و کاربران این است که شما باید سیلیکون خام را با محیط گرمایی خود مطابقت دهید. اگر محصولی را می‌سازید که از مرحله حرارت بالا مانند پخت یک پوشش نساجی عبور می‌کند، باید درجه حرارت بالایی از سیلیکون خام داشته باشید، نه استاندارد.
صبر کنید، بیایید به موارد امولسیفایر برگردیم، زیرا این جایی است که اکثر مشتریان ما دچار مشکل می شوند. اگر محصولی بر پایه آب می سازید، باید سیلیکون خام را امولسیون کنید، درست است؟ بنابراینروغن سیلیکون خود امولسیون کنندهدر اینجا یک تغییر دهنده بازی است - نیازی به امولسیفایر اضافی نیست و به گونه ای فرموله شده است که گرما و سرما امولسیون را به هم نریزند. ما هم داریمنرم کننده سیلیکونی هیدروفیل، که در کاربردهای نساجی عالی عمل می کند زیرا با آب سازگارتر است، بنابراین لازم نیست نگران جدا شدن در هنگام نوسان دما باشید.
اجازه دهید یک داستان واقعی جنگ سریع را به اشتراک بگذارم. چند ماه پیش، یک مشتری در بخش قطعات خودرو داشتیم که نفت خام سیلیکون را در انباری ذخیره می‌کرد که یک شب دمای آن 5- درجه بود. آنها با ما تماس گرفتند و گفتند خطوط آنها مسدود شده است زیرا روغن خیلی غلیظ است و آنها نگران بودند که 500 گالن را از بین ببرند. ما آنها را از طریق گرم کردن آهسته بشکه ها با بخاری های فضایی (نه گرمای مستقیم، که می تواند باعث گرم شدن ناهموار شود) و هر چند ساعت یکبار چرخاندن بشکه ها را طی کردیم. ویسکوزیته اش به حالت عادی برگشت، مشکلی نداشت. اشتباهی که آنها مرتکب شدند این بود که فضای ذخیره سازی خود را در زمستان از قبل آماده نکردند - چیزی که ما همیشه در مورد آن به مشتریان یادآوری می کنیم.
مثال دیگر: یک تولیدکننده نساجی که ما با آن کار می کنیم از یک ماده خام سیلیکونی استاندارد برای نرم کننده پارچه خود استفاده می کرد، و وقتی اجاق خشک کن خیلی داغ می شد مشکل داشتند - پارچه به جای نرم شدن احساس چسبندگی می کرد. ما آنها را به یک درجه پایدار در دمای بالا تغییر دادیم و این مشکل را برطرف کرد. آنها حتی در نهایت به ما تغییر دادندنرم کننده پارچه بر پایه سیلیکونکه به طور خاص برای کنترل گرمای فرآیند خشک کردن بدون شکستگی فرموله شده است. این چیزی است که در مورد نفت خام سیلیکون وجود دارد: این یک اندازه نیست.
اکنون، اجازه دهید وارد بخش علمی شویم، تا بدانید که چرا این اتفاق می‌افتد، نه فقط آنچه اتفاق می‌افتد. پیوند سیلیکون-اکسیژن در PDMS دارای انرژی پیوندی در حدود 452 کیلوژول بر مول است که بسیار بالاتر از پیوند کربن- کربن در هیدروکربن های معمولی است (حدود 347 کیلوژول بر مول). به همین دلیل است که سیلیکون نسبت به روغن های مبتنی بر نفت در برابر حرارت مقاوم تر است. وقتی هوا سرد است، نیروهای واندروالس بین زنجیره‌های مولکولی ضعیف‌تر می‌شوند، بنابراین زنجیره‌ها کندتر می‌شوند و به راحتی جریان نمی‌یابند، بنابراین ویسکوزیته بالاتری دارد. این نیست که پیوندها در حال شکستن هستند. این فقط یک تغییر فیزیکی است، نه شیمیایی. بر خلاف آب که هنگام یخ زدن منبسط می شود، نفت خام سیلیکون آن مشکل انبساط را ندارد، بنابراین وقتی سرد است بشکه ها یا مخازن نمی شکند.
از سوی دیگر، گرما شروع به تأثیرگذاری بر این پیوندها می کند. در دماهای متوسط (تا 200 درجه)، این فقط انرژی حرارتی است که باعث می شود زنجیر کمی سریعتر حرکت کند، اما تغییر دائمی ندارد. بالاتر از آن، اکسیداسیون (در صورت وجود اکسیژن) دریافت می کنید که زنجیره های جانبی را می شکند و در دمای بسیار بالا، ستون فقرات می شکند. این مهم است زیرا اگر از سیلیکون خام در یک سیستم بسته مانند یک سیال هیدرولیک استفاده می کنید، باید محدوده دما را در نظر بگیرید تا در طول زمان خراب نشود.
در اینجا یک نکته حرفه ای از تیم ما وجود دارد: در صورت امکان، هنگام ذخیره سیلیکون خام، آن را در فضایی بین -20 درجه تا 40 درجه نگه دارید. اگر مجبور هستید آن را در فضای سردتری نگهداری کنید، فقط مطمئن شوید که قبل از استفاده برنامه ای برای گرم کردن آهسته آن دارید. اگر دمای هوا بیشتر از 40 درجه است، آن را در مکانی سایه دار و دارای تهویه مناسب بدون تابش مستقیم نور خورشید نگهداری کنید و آن را در نزدیکی بخاری یا اجاق های صنعتی قرار ندهید. این ساده ترین راه برای جلوگیری از مشکلات مربوط به نوسانات دما است.
ما همچنین سؤالات زیادی در مورد ماندگاری داریم که با دما مرتبط است. اگر سیلیکون خام به درستی ذخیره شود، بدون توجه به دما، عمر مفیدی در حدود 2 سال دارد (تا زمانی که در محدوده 20- تا 40 باشد). اگر برای مدت طولانی در معرض سرما یا گرمای شدید قرار گیرد، ممکن است عمر مفید آن کمی کوتاه‌تر باشد، اما همچنان کاربردی است. مشتری داشتیم که یک بشکه را به مدت 3 سال در یک گاراژ در تگزاس (بدون عایق) ذخیره کرده بود، و وقتی آن را باز کردند، هنوز هم کاملاً کار می کرد - فقط کمی ضخیم تر از تازه است، اما تنظیم آن در مخلوط کردن آسان است.
حال، اگر شما فردی هستید که به طور منظم با مواد خام سیلیکون کار می کنید - چه در حال فرمولاسیون منسوجات، چه درزگیرها یا حتی محصولات مراقبت شخصی باشید - به تامین کننده ای نیاز دارید که این چیزها را در داخل و خارج بداند. ما فقط به شما یک محصول نمی فروشیم. ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم تا درجه مناسب را برای شرایط دمایی، ذخیره سازی و استفاده نهایی خود تعیین کنید. تیم ما سال ها در این بازی بوده است، بنابراین ما هر مشکل مربوط به زمان را که فکرش را بکنید دیده ایم و می توانیم به شما کمک کنیم از آنها اجتناب کنید.
اگر با مشکلات مربوط به دمای نفت خام سیلیکون فعلی خود روبرو هستید، یا فقط می خواهید درباره محدوده ما بیشتر بدانید - خواه اینروغن سیلیکون خود امولسیون کننده برای Pes و Rayonیانرم کننده سیلیکونی هیدروفیل، هر آنچه که با نیازهای شما مطابقت دارد - با تیم ما تماس بگیرید تا در مورد برنامه خاص خود چت کنید. ما زمین های فروش سخت را انجام نمی دهیم. ما توصیه های صادقانه انجام می دهیم، زیرا این چیزی است که باعث می شود مشتریان ما برگردند.
در پایان، واکنش سیلیکون خام به گرما و سرما به ساختار مولکولی آن بستگی دارد. این یک ماده سخت و همه کاره است، اما شکست ناپذیر نیست. نکته کلیدی درک محدودیت های آن، تطبیق درجه با فرآیند شما و ذخیره صحیح آن است. به عنوان یک تامین کننده، وظیفه ما این است که مطمئن شویم تمام اطلاعات مورد نیاز برای استفاده صحیح از آن را در اختیار دارید، بنابراین نیازی به مقابله با سردرد ناشی از نوسانات دمایی ندارید.
مراجع:
- Noll, W. (1968). شیمی و فناوری سیلیکون ها مطبوعات دانشگاهی.
- اشنایدر، ا.، و باومگارتنر، ای. (2008). سیالات سیلیکونی: خواص و کاربردها مجله علمی کاربردی پلیمر، 108 (3)، 1872-1880.
- گزارش ارزیابی اولیه OECD SIDS برای PDMS (Polydimethylsiloxane). (2002). سازمان همکاری و توسعه اقتصادی.
- تکمیل نساجی با سیلیکون. (2015). انجمن رنگرزان و رنگ‌سازان.
