חֲדָשׁוֹת

מבוא: תפקידם של תוספי סיליקון בעיבוד פולימרים
תוספי סיליקון נמצאים בשימוש נרחב כעזרי עיבוד וממשנים פונקציונליים בייצור פולימרים כדי לווסת את התנהגות ההיתוך, לשפר את תכונות פני השטח ולשפר את יציבות העיבוד בתנאי ייצור בעלי תפוקה גבוהה.
בסביבות עיבוד תרמופלסטיות כגון שיחול, הזרקה, ניפוח סרטים ותרכובות, פולימרים נתונים לעיתים קרובות למאמץ גזירה גבוה וטמפרטורות גבוהות. תנאים אלה עלולים להוביל לאתגרי עיבוד נפוצים, כולל זרימת התכה לא יציבה, פגמים במשטח (כגון שבר התכה ועור כריש), הצטברות של תבניות ואיכות מוצר לא עקבית.
תוספי סיליקון מתוכננים לטפל במגבלות הבין-פנימיות והריאולוגיות הללו על ידי הפחתת החיכוך בין הפולימר למתכת, שיפור הסיכה בממשק ההיתוך וייצוב התנהגות הזרימה במהלך העיבוד. כתוצאה מכך, הם תורמים לפעולות ייצור יעילות יותר ולביצועים עקביים יותר של המוצר הסופי.
הם מיושמים באופן נרחב במערכות פולימר עיקריות, כולל פוליאולפינים (PE, PP, LLDPE, HDPE, EVA), תרכובות PVC, אלסטומרים תרמופלסטיים (TPE, TPU, TPO, TPV) ופלסטיקים הנדסיים (ABS, PC, PA/Nylon, PBT, PET, PPS, POM ו-PMMA).
מנקודת מבט של עיבוד, תוספי סיליקון משמשים בתהליכי שיחול, הזרקה, ניפוח סרטים ותהליכי הרכבה, שם הם מסייעים בייצוב ריאולוגיה של ההיתוך, הפחתת חיכוך בין-פני השטח ומזעור פגמים הקשורים למשטח ולתבנית בתנאי הפעלה רציפים או במהירות גבוהה.
יישומי השימוש הסופיים כוללים מערכות חוטים וכבלים, רכיבי פנים לרכב, חומרי הנעלה, צינורות, אריזות גמישות, ציפויים, צבעים, סיבים ומגוון רחב של מוצרי פלסטיק מהונדסים ומעובדים.
עם הדגש הגובר בתעשייה על פרודוקטיביות גבוהה יותר, בקרת איכות הדוקה יותר, שיעורי גריטה מופחתים ושיפור קיימות החומרים, תוספי סיליקון אינם נתפסים עוד כעזרי עיבוד פשוטים. במקום זאת, הם משולבים יותר ויותר כרכיבי פורמולציה פונקציונליים בתכנון מערכות פולימר, ותורמים ישירות הן ליעילות העיבוד והן לביצועי המוצר הסופי.
כתוצאה מכך, יצרני תוספי סיליקון הפכו לשותפים טכנולוגיים מרכזיים לאורך שרשרת הערך העולמית של פולימרים.
מאמר זה מדגיש את 10 יצרני תוספי הסיליקון המובילים בעולם, ועוזר למעבדים לזהות ספקים, טכנולוגיות ופתרונות מובילים עבור יישומי עיבוד פולימרים.

מהם תוספי סיליקון?
תוספי סיליקון - המכונים גם תוספים מבוססי סיליקון, תוספי סילוקסאן או תוספי פוליסילוקסן - הם עזרי עיבוד פונקציונליים וחומרים לשיפור ביצועים המבוססים בדרך כלל על פולידימתילסילוקסן (PDMS) או תרכובות אורגנו-סיליקון מהונדסות.
הם משולבים בריכוזים נמוכים יחסית (בדרך כלל 0.1-5%) כדי לשפר את יכולת העיבוד, מאפייני פני השטח ועמידות המוצר לטווח ארוך.
פונקציות ביצועים מרכזיות
• הפחתת חיכוך ההיתוך ושיפור התנהגות הזרימה
• מניעת פגמי שטח כגון שבר התכה ועור כריש
• הפחתת הצטברות שבבים ומזעור לכלוך הציוד
• שיפור חלקות פני השטח ותכונות המישוש
• שיפור יציבות הייצור והתפוקה

כימיה מרכזית של תוספי סיליקון
ביצועיהם של תוספי סיליקון נובעים מעמוד השדרה הגמיש שלהם, המורכב מסיליקון-חמצן (Si-O), שלעתים קרובות עובר פונקציונליות עם קבוצות צד אורגניות כמו מתיל.
מבנה מולקולרי ייחודי זה מספק:
• מתח פנים נמוך לסיכה מעולה
• יציבות תרמית וחמצונית גבוהה בתנאי עיבוד תובעניים
• הידרופוביות המסייעת בהגנה על משטחי פולימר מפני לחות
• החלקה וסיכה מצוינים, מפחיתים מאמץ גזירה במהלך שחול ויציקה
• אינרטיות כימית וגמישות, המאפשרות תאימות עם מגוון רחב של פולימרים

סוגי תוספי סיליקון מודרניים
תוספי סיליקון מתוכננים לעמוד בדרישות ביצועים ספציפיות בהתאם למשקל מולקולרי, קבוצות פונקציונליות וארכיטקטורת פולימר. צורות תעשייתיות נפוצות כוללות נוזלי סיליקון (שמנים), סילוקסנים, סיליקונים שעברו שינוי פוליאתר, שרפי סיליקון, אבצ'ים של סיליקון ואבקות סיליקון.

1. אבץ' סיליקון
סיליקון מאסטרבאץ' הוא פורמולציה פרימיום בצורת גלולות הנמצאת בשימוש נרחב בתעשיית הפולימרים. הטכנולוגיה המתקדמת מסתמכת על פיזור פולימרים של סילוקסאן בעלי משקל מולקולרי גבוה במיוחד (UHMW) לתוך נשאים תרמופלסטיים שונים (כולל פוליאולפינים, פלסטיק הנדסי ואלסטומרים תרמופלסטיים). הוא מסופק בצורת גלולות סטנדרטית, ומאפשר מינון נקי ומדויק ישירות לתוך המטריצה ​​התרמופלסטית במהלך יצירה, שיחול או הזרקה. בניגוד לשעווות מסורתיות, אמידי חומצות שומן או שמנים בעלי משקל מולקולרי נמוך, סיליקון מאסטרבאץ' UHMW מספקים החלקה ושחרור עובש מעולים על פני השטח, תוך הימנעות יעילה מפגמי עיבוד כמו החלקת בורג.

2. נוזלי סיליקון (PDMS)
נוזלי סיליקון (PDMS) הם סיליקונים לינאריים, לא ריאקטיביים, בעלי משקל מולקולרי נמוך עד בינוני, המאופיינים בעמוד שדרה חוזר של סיליקון-חמצן (-Si-O-) עם קבוצות צד מתיל. בעיבוד פולימרים, הם מתפקדים בעיקר כעזרי עיבוד פיזיקליים זמניים וחומרי סיכה חיצוניים. בשל ניידותם המולקולרית הגבוהה וחוסר הקשר הכימי שלהם עם מטריצת הפולימר המארח, הם מפחיתים את צמיגות ההיתוך ואת מומנט ההיתוך, אך נוטים מאוד לנדידה, מה שמוביל לדיפת פני השטח, החלקת בורג וכשלים הידבקות צבע או הדפסה לאחר מכן.

3. תוספי סיליקון אורגניים פונקציונליים
תוספי סיליקון אורגנו-פונקציונליים הם קופולימרים של סיליקון שעברו שינוי כימי או אורגני, המשלבים קבוצות פונקציונליות ריאקטיביות או פולריות (כגון מקטעי אפוקסי, אמינו, קרבוקסי, ויניל או פוליאתר) בעמוד השדרה או בקצוות השרשרת של הסילוקסן. בניגוד ל-PDMS קונבנציונלי, תוספים אלה מהונדסים מולקולרית כדי לפעול כמשנים בין-פנים ותואמים ריאקטיביים. הם מפחיתים את מתח הבין-פנים ומשפרים את הידבקות הפאזה בין רכיבים שאינם תואמים, מה שהופך אותם לחיוניים לשדרוג פלסטיק הנדסי, שיפור הביצועים של פולימרים ממוחזרים/PCR, ושיפור הרטבה ופיזור של חומרי מילוי (למשל, מעכבי בעירה ללא הלוגן, סיבי זכוכית) במערכות פולימר רב-רכיביות.

4. אבקות סיליקון
אבקות סיליקון הן פורמולציות סיליקון מוצקות וחלקיקיות, הזורמות בחופשיות, המורכבות לרוב מפולימרים של סילוקסאן בעלי משקל מולקולרי גבוה במיוחד (UHMW) מעוגנים בליבת סיליקה אנאורגנית, או שרפי סיליקון כדוריים תלת-ממדיים (למשל, פולימתילסילסקויאקסאן). הן מהונדסות כמשני ביצועים קבועים, ומעורבבות בתרמופלסטים כדי לספק שיפורי פני שטח לאורך זמן - כגון עמידות קבועה לשריטות ובלאי, הפחתה יציבה במקדם החיכוך (COF) ותכונות נגד חסימה - מבלי לפגוע בתכונות המכניות של המצע או ביכולת הצביעה לאחר העיבוד.