แม้ว่าวัสดุพอลิเมอร์อื่น ๆ จะมีข้อได้เปรียบที่อธิบายไว้ข้างต้น แต่ยางซิลิโคนเท่านั้นที่จะไม่ก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมมากเกินไป ฉนวนโพลิเมอร์กันน้ำได้ จึงไม่เกิดการรั่วซึมหรือพื้นผิวโค้งที่เกิดจากหยดน้ำที่ตกลงมา ฉนวนยางซิลิโคนสามารถคืนค่าความต้านทานน้ำได้เร็วกว่าฉนวนโพลิเมอร์ชนิดอื่น ซึ่งเป็นวัสดุทนทานที่สามารถใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงได้เป็นเวลานาน
1. ลักษณะของยางซิลิโคน
1.1 ลักษณะทางเคมีของไซล็อกเซน
1.1.1 พันธะเคมีที่มีคุณสมบัติทางเคมีที่เสถียร
สายโซ่หลักของยางซิลิโคนประกอบด้วยสายโซ่ไซลอกเซน (Si-O) เนื่องจากค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีของ Si และ O บนพันธะนี้คือ 1.8 และ 3.5 ตามลำดับ ซึ่งแตกต่างกันมาก โครงสร้างโพลาไรเซชันดังแสดงในรูปที่ 1(ละไว้) เกิดขึ้นซึ่งมีคุณสมบัติเป็นพันธะไอออนิก ดังนั้น พลังงานพันธะของ Si-O จึงสูงกว่าของ CC (ดูตารางที่ 1) นอกจากนี้เนื่องจากคุณสมบัติของพันธะไอออนิกในสายโซ่หลัก คุณสมบัติของไอออนิกของเมทิล CH ของห่วงโซ่ข้างเคียงจึงอ่อนลง และไม่ง่ายที่จะถูกโจมตีโดยโมเลกุลอื่น ดังนั้นความเสถียรทางเคมีจึงดี ② เนื่องจาก Si ไม่สร้างพันธะคู่และพันธะสาม จึงเป็นการยากที่จะสร้างจุดเริ่มต้นของการสลายตัวของสายโซ่หลัก (ด้วยเหตุนี้ พันธะ Si-C จึงค่อนข้างเสถียร) ซึ่งส่งผลให้สายโซ่หลักของยางซิลิโคนมีความเสถียรมากขึ้น .
1.1.2 พอลิเมอร์ที่มีความยืดหยุ่นสูง
ไซลอกเซนมีมุมพันธะขนาดใหญ่ (Si-O-Si) (130 องศา -160 องศา ) และมีระดับอิสระสูงกว่าพอลิเมอร์อินทรีย์ (CC, C: 110 องศา ) ระยะห่างของพันธะ Si-O (1.64A) ก็กว้างกว่า CC (1.5A) ด้วยเช่นกัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง โมเลกุลของโพลิเมอร์เคลื่อนที่ได้ง่าย (เปลี่ยนรูปได้ง่าย) โดยรวม
(3) โครงสร้างเกลียว (รูปที่ 2 (ละเว้น))
เนื่องจากโครงสร้างแบบขดลวดของโพลีไซลอกเซน พันธะไซลอกเซนบนความโน้มถ่วงของโซ่หลักเข้าด้านในเนื่องจากพันธะไอออนิก และด้านข้างคือกลุ่มเมทิลที่มีปฏิสัมพันธ์ของโซ่ด้านข้างที่อ่อนแอ ดังนั้นความโน้มถ่วงระหว่างโมเลกุลของโพลีไซลอกเซนจึงมีขนาดเล็กลง
1.2 ลักษณะของยางซิลิโคน
ตามลักษณะทางเคมีที่อธิบายในหัวข้อ 1.1 ยางซิลิโคนมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้สามารถใช้เป็นฉนวนไฟฟ้าแรงสูงได้
1.2.1 ทนความร้อนและความเย็น
เนื่องจากยางซิลิโคนมีพลังงานพันธะสูงและความเสถียรทางเคมี จึงทนความร้อนได้ดีกว่าโพลีเมอร์อินทรีย์ ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอระหว่างโมเลกุล อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วจึงต่ำและต้านทานความเย็นได้ดี ดังนั้นคุณสมบัติของมันจะไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อใช้ทุกที่บนโลก
ฉนวนบาร์.png
1.2.2 การกันน้ำ
เนื่องจากพื้นผิวของโพลิไซล็อกเซนเป็นเมทิลกรุ๊ป จึงไม่ชอบน้ำ และสามารถใช้กันน้ำได้
1.2.3 คุณสมบัติทางไฟฟ้า
จำนวนอะตอมของคาร์บอนในโมเลกุลของยางซิลิโคนน้อยกว่าพอลิเมอร์อินทรีย์ ดังนั้นความต้านทานต่อส่วนโค้งและความต้านทานการรั่วซึมจึงดีมาก นอกจากนี้แม้ว่าจะถูกเผาก็จะสร้างฉนวนซิลิกอน ดังนั้นจึงมีฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม
1.2.4 ความทนทานต่อสภาพอากาศ
1.2.5 การเสียรูปถาวร
ยางซิลิโคนมีลักษณะการเสียรูปถาวรที่ดีกว่า (การยืดตัวถาวรและการเสียรูปถาวรแบบบีบอัด) ที่อุณหภูมิห้อง/อุณหภูมิสูงกว่าโพลิเมอร์อินทรีย์
2 การจำแนกประเภทของยางซิลิโคน
ตามลักษณะก่อนการหลอมโลหะ ยางซิลิโคนสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทของแข็งและของเหลว ตามกลไกการหลอมโลหะสามารถแบ่งออกเป็นการหลอมโลหะเปอร์ออกไซด์ การหลอมโลหะด้วยปฏิกิริยาเพิ่มเติม และการหลอมโลหะปฏิกิริยาการควบแน่นสามประเภท ความแตกต่างระหว่างยางซิลิโคนแข็งและยางซิลิโคนเหลวคือน้ำหนักโมเลกุลของโพลีไซลอกเซน ยางซิลิโคนแข็งสามารถวัลคาไนซ์ได้โดยใช้ปฏิกิริยาวัลคาไนซ์เปอร์ออกไซด์และปฏิกิริยาการเติม อย่างใดอย่างหนึ่ง ที่เรียกกันทั่วไปว่ายางวัลคาไนซ์อุณหภูมิสูง (HTV) และยางวัลคาไนซ์ร้อน (HCR) (ดูตารางที่ 5, 6) แม้ว่าวัสดุยางซิลิโคนเหลวที่ถูกวัลคาไนซ์โดยปฏิกิริยาเพิ่มเติมสามารถวัลคาไนซ์ได้ที่อุณหภูมิห้อง แต่ก็เรียกว่ายางซิลิโคนเหลว (LSR), ยางวัลคาไนซ์ที่อุณหภูมิต่ำ (LTV) และยางวัลคาไนซ์ที่อุณหภูมิห้อง (RTV) สองส่วนประกอบเนื่องจากการขึ้นรูปที่แตกต่างกัน วิธีการและอุณหภูมิวัลคาไนซ์ ในการผลิตฉนวนโพลิเมอร์มักใช้การฉีดขึ้นรูปและการเทขึ้นรูป
ยางซิลิโคนประเภทปฏิกิริยาการควบแน่นส่วนประกอบเดียว (การวัลคาไนซ์ในอากาศเปียก) สามารถใช้สำหรับกาวในอาคารและผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ มีประโยชน์ในการใช้ตัวทำละลายพลังงานไฟฟ้าเจือจางเคลือบยางซิลิโคนวัลคาไนที่อุณหภูมิห้อง โดยการฉีดพ่นเป็นวัสดุป้องกันสำหรับเซรามิก ฉนวน
ยางซิลิโคนสำหรับฉนวนโพลิเมอร์
ตามลักษณะการใช้งานของยางซิลิโคนสามารถแบ่งออกได้หลายประเภท
3.1 ยางซิลิโคนที่มีอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์
ยางซิลิโคนที่มีความต้านทานรอยรั่วซึมและความต้านทานส่วนโค้งที่ดีสามารถรับได้โดยการเติมอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (ATH) ในปริมาณสูง ยางซิลิโคนที่เติมอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์จำนวน 50 ส่วนมีคุณสมบัติต้านทานการรั่วซึมต่อไฟฟ้าแรงสูง (4.5kV) และทนต่อส่วนโค้งได้ดี ทนต่อสภาพอากาศ ทนละอองเกลือ และทนฝนกรด สามารถใช้เป็นวัสดุฉนวนในการพ่นเกลือปริมาณมาก พื้นที่ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากยางซิลิโคนนี้มีการเติม ATH สูง จึงมีข้อเสียคือความหนืดสูง (ความเป็นพลาสติก) ความแข็งแรงเชิงกลต่ำ และอื่นๆ
3.2 ยางซิลิโคนที่ไม่มีอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์
ในพื้นที่เช่นภายในของยุโรปที่ไม่มีสเปรย์เกลือ สามารถใช้ยางซิลิโคนที่ไม่เติม ATH ได้เนื่องจากระดับมลพิษต่ำ ในกรณีนี้ โดยการเลือกยางซิลิโคนที่เหมาะสม การรักษาพื้นผิวด้วยคาร์บอนแบล็คสีขาว การเพิ่มสามารถปรับปรุงการต้านทานร่องรอยการรั่วซึมของสารประกอบเพื่อปรับปรุงการไม่ชอบน้ำ เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการต้านทานร่องรอยการรั่วไหลของความดันสูง เมื่อเทียบกับยางซิลิโคนที่มี ATH แล้ว มีความหนืดต่ำกว่า มีสมบัติทางกลทางกายภาพและทางไฟฟ้าที่ดีกว่า
3.3 อุปกรณ์เสริมสายเคเบิลกลางแจ้ง
เนื่องจากเป็นข้อต่อสายไฟภายนอกอาคาร จึงต้องทนทานต่อร่องรอยการรั่วซึม สามารถหาวัสดุที่มีลักษณะการยืดตัวถาวรต่ำได้โดยใช้โพลิเมอร์ที่มีความหนาแน่นเชื่อมขวางที่ปรับแล้วสำหรับใช้ในผลิตภัณฑ์ที่หดตัวที่อุณหภูมิห้อง (การหดตัวที่อุณหภูมิต่ำ)
3.4 สำหรับอุปกรณ์เสริมสายเคเบิลภายในอาคาร
เนื่องจากเป็นข้อต่อสายไฟภายในอาคาร ความเป็นไปได้ที่จะได้รับผลกระทบจากละอองเกลือจึงมีน้อย ดังนั้นจึงมักไม่จำเป็นต้องมีความสามารถในการต้านทานร่องรอยการรั่วซึม ยังคงจำเป็นต้องมีลักษณะการเสียรูปถาวรต่ำเมื่อใช้สำหรับการหดตัวที่อุณหภูมิห้อง (การหดตัวที่อุณหภูมิต่ำ)
3.5 การประยุกต์ใช้การเคลือบ
หากชิ้นส่วนที่สกปรกมากถูกพ่นเคลือบด้วยยางซิลิโคน จะสามารถคงสภาพการไม่ชอบน้ำได้ดีเป็นเวลานาน นอกจากนี้ยังสามารถเคลือบฉนวนตามระดับมลพิษเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการใช้งานอย่างต่อเนื่องและประหยัดค่าใช้จ่าย มีรายงานว่าความสามารถในการกันน้ำของฉนวนยางซิลิกอนสามารถรักษาต่อไปได้หากมีการเคลือบ ปัจจุบันมีสองประเภทคือฉนวนเคลือบและฉนวนยาง
4 ข้อสังเกตปิดท้าย
วัสดุยางซิลิโคนสำหรับฉนวนโพลิเมอร์ได้อธิบายไว้ข้างต้น ในปัจจุบันสถาบันวิจัยและผู้ผลิตต่าง ๆ ได้ทำการวิจัยและทดสอบอย่างต่อเนื่อง หากการทดสอบความทนทานสามารถพิสูจน์ความน่าเชื่อถือในระดับสูงได้ ก็คาดการณ์ได้ว่าการใช้งานฉนวนยางซิลิโคนจะขยายออกไปอีก