يحل ثاني أكسيد التيتانيوم المدخن HIFULL® NT-50 مشكلة هشاشة المطاط السيليكوني الناتجة عن درجات الحرارة العالية
مطاط سيليكون (بما في ذلك مطاط السيليكون المبركن عالي الحرارة، ومطاط السيليكون المبركن بدرجة حرارة الغرفة، والمطاط السائل، وما إلى ذلك) يستخدم على نطاق واسع في التغليف الإلكتروني، وختم الفضاء الجوي، وتصنيع السيارات وغيرها من المجالات بسبب خصائصه الممتازة مثل مقاومة الطقس، والعزل الكهربائي، ومقاومة درجات الحرارة العالية والمنخفضة.
ومع ذلك، في بيئات ذات درجات حرارة عالية (250 درجة مئوية فأكثر)، يكون مطاط السيليكون عرضة للتدهور التأكسدي الحراري، مما يؤدي إلى كسر سلاسل البوليمر الرئيسية، وتساقط المجموعات الجانبية، مصحوبًا بتطاير الجزيئات الصغيرة وتدمير الهياكل المتشابكة. يؤدي هذا إلى فقدان الوزن وانخفاض الخواص الميكانيكية، مما يحدّ بشكل كبير من عمر الخدمة في ظروف العمل القاسية. وقد أصبح تحسين استقرار مطاط السيليكون في درجات الحرارة العالية محورًا بحثيًا هامًا في مجال المواد.
يمتلك ثاني أكسيد التيتانيوم المدخن (TiO₂) إمكانات كبيرة كمضاف وظيفي وحشو في مجال المطاط السيليكوني بسبب ثباته الحراري وخموله الكيميائي وتأثيراته النانوية.
من بينها، يتمتع NT-50 المحضر بطريقة الطور الغازي بآفاق تطبيق واسعة في مجال المطاط السيليكوني مع مزايا حجم الجسيمات الصغيرة، والقدرة الجيدة على التشتت، والنشاط السطحي العالي.
قام الفنيون من HIFULL باستكشاف تأثير NT-50 على تحسين استقرار درجات الحرارة العالية مطاط سيليكون من خلال مقارنة التغيرات في معدل الاحتفاظ بالوزن بين المطاط عالي الحرارة والمطاط في درجة حرارة الغرفة والمطاط السائل مع وبدون NT-50 في ظل ظروف التخزين الحراري عند 250 درجة مئوية.
هايفول® NT-50
هاي فول NT-50 هو ثاني أكسيد التيتانيوم المدخن (TiO2) المحضر بواسطة عملية التحلل الحراري. يتميز بحجم جزيئات فائق الدقة ونقاء عالي ومساحة سطحية عالية وتركيبة فريدة من نوعها البنية البلورية المختلطة للأناتاز والروتيليتم تطبيق هذا المنتج في مجال التحفيز والتحفيز الضوئي، ويمكن استخدامه أيضًا كمرشح فعال للأشعة فوق البنفسجية.
قام الفنيون باختيار ثلاثة أنواع نموذجية من مطاط السيليكون: المطاط عالي الحرارة، والمطاط بدرجة حرارة الغرفة، والمطاط السائل، وأعدوا عينات للمجموعة التجريبية بـ 1.5% NT-50 عينات المجموعة المضافة والفارغة على التوالي. حُفظت جميع العينات حرارياً في بيئة ذات درجة حرارة ثابتة ٢٥٠ درجة مئوية، ووُزنت بانتظام، وحُسب معدل الاحتفاظ بالوزن (معدل الاحتفاظ بالوزن = الوزن بعد التخزين الحراري / الوزن الأولي × ١٠٠٪)، ورُسم منحنى معدل الاحتفاظ بالوزن المتغير مع أيام التخزين الحراري.
في منحنى معدل الاحتفاظ بالوزن لمطاط السيليكون بدون إضافة NT-50، تجاوزت نسبة فقدان الوزن في المطاط بدرجة حرارة الغرفة 40% بعد 7 أيام، وأُوقفت تجربة مسحوق المطاط. أما بالنسبة للمطاط عالي الحرارة والمطاط السائل، فقد بلغت نسبة فقدان الوزن 50% بعد 21 يومًا، وأُوقفت التجربة بسبب مسحوق المطاط.
في منحنى معدل الاحتفاظ بالوزن لمطاط السيليكون المُضاف إليه 1.5% من NT-50، كان فقدان الوزن في مطاط درجة حرارة الغرفة، والمطاط عالي الحرارة، والمطاط السائل في حدود 5% بعد 7 أيام، ولم يتجاوز 15% بعد 60 يومًا. وظل معدل الاحتفاظ بالوزن لأنواع المطاط الثلاثة أعلى من 85% خلال 60 يومًا، مما يشير إلى أن إضافة NT-50 كبح بفعالية عملية التحلل التأكسدي الحراري، وحسّن بشكل ملحوظ استقرار مطاط السيليكون في درجات الحرارة العالية.
ينعكس تحسين استقرار المطاط السيليكوني في درجات الحرارة العالية بواسطة NT-50 بشكل أساسي في ثلاثة جوانب:
تأثير الحاجز المادي: تُشكّل جزيئات NT-50 بنية شبكية كثيفة في مصفوفة مطاط السيليكون. من جهة، تُعيق هذه الجزيئات نفاذ المواد المسببة للتآكل، مثل الأكسجين وبخار الماء، مما يُقلل من حدوث تفاعلات الأكسدة الحرارية؛ ومن جهة أخرى، تُثبّط تطاير الجزيئات الصغيرة الناتجة عن التحلل الحراري لمطاط السيليكون، مما يُقلل من فقدان الوزن.
تأثير إزالة الجذور الحرة: باعتبارها مادة شبه موصلة، فإن أزواج الإلكترونات السطحية لـ NT-50 قادرة على التقاط الجذور الحرة الناتجة عن التحلل الحراري، وإنهاء تفاعل الجذور الحرة المتسلسل، ومنع التحلل التأكسدي للمواد بشكل أساسي.
تحسين التوصيل الحراري: يمكن أن تعمل الموصلية الحرارية العالية لـ NT-50 على تحسين توحيد التوزيع الحراري للمطاط السيليكوني، وتقليل التدهور المتسارع الناجم عن ارتفاع درجة الحرارة المحلية، وجعل الحرارة تنتشر بشكل أكثر كفاءة، وتأخير عملية الشيخوخة الحرارية الشاملة.
يعمل ثاني أكسيد التيتانيوم المدخن NT-50 بشكل فعال على تثبيط التحلل التأكسدي الحراري عالي الحرارة للمطاط السيليكوني، مما يوفر حلاً عمليًا لتحسين عمر الخدمة في البيئات القاسية.
من منظور التطبيقات الصناعية، يُمكن توسيع نطاق استخدام مطاط السيليكون المُضاف إلى NT-50 ليشمل مجالات تتطلب مقاومة قاسية لدرجات الحرارة العالية، مثل حشو محركات الطائرات، وتغليف بطاريات مركبات الطاقة الجديدة، وتبديد الحرارة في المعدات الإلكترونية المتطورة. يُعالج هذا المطاط مشكلة "الشيخوخة السهلة عند درجات الحرارة العالية" لمطاط السيليكون التقليدي، ومن المتوقع أن يُسهم في بناء نظام استقرار حراري أكثر كفاءة، ويُعزز تطوير مواد مطاط السيليكون نحو درجات حرارة أعلى، وأكثر موثوقية، وعمرًا أطول، ويُوفر دعمًا ماديًا أساسيًا لتطوير صناعة تصنيع متطورة.
ثاني أكسيد التيتانيوم المدخن الآخر
HIFULL® NF-50
مرحباً بالعملاء
اسمي فان، وأنا مدير أعمال شركة HIFULL، وأعمل في صناعة السيليكا المدخنة منذ أكثر من 10 سنوات. لا تتردد في الاتصال بي. يسعدني أن أقدم لك أفضل الخدمات والمنتجات.
