Как силиконовый герметик обеспечивает долговечную герметизацию?

Химия отверждения и химическая структура: почему силиконовые герметики столь долговечны

Силиконовые полимеры: термостойкие, устойчивые к УФ-излучению и гидрофобные

Внутренняя структура силоксанов — силиконовых герметиков, состоящих из чередующихся атомов кремния и кислорода, обеспечивает их долговечность, термостойкость и эластичность в диапазоне от −50 °C до 200 °C. Все связи в структуре силоксанов образованы атомами кремния и кислорода; при этом в отличие от углеродных связей в структуре используются кислородные связи, устойчивые к ультрафиолетовому излучению. Такие связи не становятся хрупкими даже при многолетнем воздействии УФ-излучения. В структуре применяются атомы кремния, связанные с метильными группами, благодаря чему поверхность обладает гидрофобными свойствами: она отталкивает воду и не поглощает влагу. В целом герметики подвержены воздействию воды и поэтому подвергаются гидролизу — разрыву связей под действием воды. Силиконовые герметики значительно более долговечны; в независимых ускоренных испытаниях на атмосферостойкость они превзошли все остальные герметики, в частности полиуретановые. Среди герметиков, прошедших ускоренные испытания на атмосферостойкость, силиконовые герметики оказались единственными, которые сохранили более 90 % исходной эластичности.

При сравнении кислотных и нейтральных силиконов необходимо учитывать адгезию, потенциальную коррозионную активность и прочность соединения в долгосрочной перспективе.

Свойства двух систем следующие:

Свойство | Кислотный | Нейтральные системы
 
Скорость отверждения | Быстрее (24–48 часов) | Медленнее (3–7 дней)

Кислотные системы отверждения обеспечивают быструю адгезию и отлично подходят для стекла, алюминия и керамических основ, однако не обеспечивают адгезию к пористым основам. Кислотные системы отверждения также непригодны для использования с металлами, бетоном или встроенными электронными компонентами, поскольку выделение уксусной кислоты может вызвать коррозию в долгосрочной перспективе. Нейтральные системы отверждения не имеют этих недостатков и подходят для применения при монтаже всех металлических конструкций, фасадов, а также в задачах, предъявляющих высокие требования к надёжности. Нейтральные системы отверждения отверждаются медленнее, однако лучше работают с пористыми основами и разнородными материалами. Данные, полученные при эксплуатации объектов в прибрежных зонах, показывают, что через 15 лет прочность соединений, выполненных нейтральными системами отверждения, сохраняется на уровне более 95 % от первоначальной, тогда как для кислотных систем этот показатель составляет лишь 70 %. Это также подтверждает, что нейтральные системы отверждения обладают повышенной стойкостью к воздействию соли, влажности и механических деформаций.

Силиконовые герметики и защита от атмосферных воздействий: взаимосвязь долговечности и устойчивости к внешним факторам

Гидроизоляция: результат гидрофобных молекулярных и химических свойств, а также отсутствия какого-либо повреждения вследствие гидролиза и циклов замораживания–оттаивания

Молекулярная и химическая структура силикона обуславливает его гидрофобные и водоотталкивающие свойства, что означает, что такие эффекты, как старение, воздействие стирки или времени, не проявляются. Отталкивание воды и влаги сохраняется неограниченно долго и продолжает действовать даже при чрезвычайно высоком давлении воды или полном погружении. Связь в молекулярной структуре силоксана не разрушается под действием воды, поэтому именно вода не является причиной снижения эффективности силикона. Разрушение молекулярной связи не происходит, а значит, не наблюдается потери адгезии и когезионной целостности. Эластичность силиконовой структуры сохраняется вплоть до −50 °C, что позволяет силикону в полной мере выполнять свои функции даже при значительных колебаниях уровня влажности и температуры. Полевые испытания силикона в самых экстремальных условиях показали, что он способен выдерживать более 300 термических/бездействующих циклов в год без потери функциональности или водонепроницаемости.

Полевые данные о долговечности продукта: устойчивость к УФ-излучению и данные о температурной стойкости из полевых исследований продолжительностью более 20 лет

Данные более чем 20-летних полевых исследований подтверждают исключительную долговечность силиконов. Продольные исследования зданий, герметизированных в начале 2000-х годов, показывают, что после более чем 20 лет непрерывного воздействия ультрафиолетового излучения силиконовые швы сохраняют свыше 90 % своей первоначальной эластичности, тогда как аналогичные установки на основе полиастомеров демонстрируют деградацию на 40–60 % в течение 15 лет. Испытания при температурах от −60 °C до 200 °C не выявили хрупкости, размягчения или отслаивания адгезионного слоя даже при длительном воздействии экстремальных температур. Таким образом, срок службы силиконов зачастую превышает срок службы герметизируемых материалов. Зафиксированные случаи эксплуатации в прибрежных условиях Флориды и пустынных условиях Аризоны подтверждают, что спустя 30 лет замена герметика не потребовалась. Такая долговечность свидетельствует не только о высокой прочности материала, но и об устойчивости его химической структуры, химии отверждения, а также устойчивости к воздействию факторов окружающей среды.

Часто задаваемые вопросы

Что делает полимерный силиконовый каркас столь долговечным?

Полимерный каркас из силикона содержит прочные связи Si–O, что обеспечивает высокую прочность и долговечность каркаса. Благодаря этому силикон обладает исключительной термостойкостью, высокой устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и отличной водоустойчивостью.

В чём основное различие между кислотными и нейтральными силиконовыми герметиками?

Кислотный силиконовый герметик не подходит для материалов, подверженных коррозии, тогда как нейтральные силиконовые герметики совместимы со всеми материалами. При отверждении кислотные силиконовые герметики выделяют уксусную кислоту, что делает их превосходным выбором для непористых оснований, но делает их несовместимыми с любыми основаниями, склонными к коррозии. Нейтральные силиконовые герметики в процессе отверждения выделяют не содержащие кислот вещества, благодаря чему они подходят для пористых оснований.

Как силикон выдерживает экстремальные погодные условия?

Экстремальные погодные условия обусловлены резкими колебаниями температуры. Диапазон температур может составлять от −50 °C до +200 °C; благодаря высокой эластичности силикон проявляет исключительную устойчивость к экстремальным погодным условиям и сохраняет гибкость во всём диапазоне рабочих температур. Молекулярная структура силикона обладает стойкой гидрофобностью, устойчивостью к УФ-излучению и гидролизу, а также устойчива к экстремальным погодным условиям.

Почему силиконовые герметики служат дольше других герметиков, например полиуретановых?

Силикон термически стабилен и не вступает в химические реакции под воздействием экстремальных температур, влаги или изменений климатических условий (включая озон). Силиконовые материалы сохраняют эластичность и адгезионные свойства на протяжении десятилетий, тогда как полиуретаны деградируют и теряют эксплуатационные свойства примерно через 15 лет.

Могут ли силиконовые герметики выдерживать циклы замораживания и оттаивания?

Да, силиконовые герметики обладают эластичностью и сохраняют водонепроницаемость в условиях циклов замораживания и оттаивания, предотвращая появление трещин и разрушение швов.