Cao su silicon (MQ, VMQ, FVMQ, PVMQ)

Nguyên liệu cao su Silicone thường được dùng để sản xuất các sản phẩm liên quan đến an toàn vệ sinh thực phẩm và y tế do nó có màu trắng trong sạch sẽ, không mùi và đạt đầy đủ tiêu chuẩn an toàn mà bộ y tế cho phép sử dụng. Trong đó có tiêu chuẩn quốc tế FDA liên quan đến an toàn thực phẩm đồ ăn và đồ uống (Food and Drug Administration). Ứng dụng sản phẩm của silicone thực phẩm trong vệ sinh an toàn thực phẩm rất nhiều:

• Gioăng cao susilicone trong các hộp đựng thức ăn như hộp đựng thức ăn lock and lock
• Núm vú giả trong bình sữa trẻ em
• Cao su silicone thực phầmlàm các khuôn để làm bánh socola, bánh nướng…
• Ống cao su silicone y tế dùng để truyền nước, truyền dịch, truyền máu trong bệnh viện

 

Tổng quan

Cao su silicone chứa đơn vị dimethyl siloxane như sau:

Tại đây chúng ta chỉ xem xét các loại cao su có thể cán luyện được, nhìn chung chứa 5,000 – 9,000 đơn vị dimethyl siloxane.

Các polymer chỉ chứa đơn vị lặp lại như trên được gọi là methyl silicone, và theo hệ thống tên gọi ISO là MQ.

Có thể thay thế một vài nhóm methyl (<0.5%) bằng nhóm vinyl, và vinyl methyl silicone được tạo thành (theo hệ thống tên gọi ISO là VMQ) có những tính chất lưu hóa được cải thiện và biến dạng nén ít hơn.

Việc thay thế 5 – 10% nhóm methyl trên nguyên tử silic bằng nhóm phenyl giúp cho polymer thể hiện những tính chất nổi bật ở nhiệt độ thấp.

Nhiệt độ giòn xấp xỉ khoảng -117oC có thể đạt được khi so sánh với khoảng -70oC của các loại VMQ.

Tên gọi ISO cho các loại silicone được biến tính bằng nhóm phenyl là PMQ, hoặc là PVMQ nếu loại này được biến tính cùng lúc bằng nhóm vinyl.

Để cải thiện tính kháng dung môi của polymer, một nhóm fluoroankyl có thể thay thế cho một nhóm methyl trên mỗi nguyên tử silic, polymer tạo thành (theo hệ thống tên gọi ISO là FMQ hoặc FVMQ) có đơn vị lặp lại như sau.

Cao su silicone thể hiện tính chống lão hóa nhiệt tốt và có thể được xem xét sử dụng tới nhiệt độ 200oC.

Mặc dù silicone không thể hiện cường lực cao ở nhiệt độ phòng, nhưng chúng duy trì những tính chất ở nhiệt độ cao tốt hơn rất nhiều so với các loại cao su khác.

Tính năng sử dụng trong một thời gian dài của silicon nhìn chung rất tốt, mặc dù sự tiếp xúc hơi nước ở áp suất cao, và quá trình lão hóa trong các hệ kín (cơ bản không có oxi) có thể dẫn đến sự thoái hóa thông qua phản ứng thủy phân;

Điều này thật sự đúng nếu peroxide có tính acid còn lại trong cao su không mất đi hết trong quá trình lưu hóa lại.

Tính kháng dầu của silicone nhìn chung tương đương với tính kháng dầu của polycloroprene, trong khi tính kháng dầu của fluorosilicone thì đạt mức kháng dầu của fluorocacbon.

Hai điểm quan tâm đáng chú ý là quá trình đốt cháy silicone hình thành silica là một chất cách điện, và vì vậy dây cáp được bọc cách điện bằng silicone vẫn có thể duy trì tính năng sau một thời gian ngắn tiếp xúc với lửa;

Silicone cũng là những chất trơ về mặt lý sinh và điều này dẫn đến ứng dụng rộng rãi của chúng trong y khoa, bao gồm cả cấy ghép y khoa.

Do đã bão hòa, khả năng chống lại oxy, ozon và tia cực tím của silicone là rất tốt, nhưng điều đó cũng có nghĩa là phải dùng peroxide cho quá trình lưu hóa.

Nhìn chung những chất độn silica được dùng để gia cường cho những vật liệu này, than đen ít gia cường hơn, và sử dụng trong một số trường hợp đặc biệt.

Silicone cũng có sẵn ở dạng lỏng (LR hoặc LSR), dạng lưu hóa ở nhiệt độ phòng (RTV) và dạng lưu hóa ở nhiệt độ cao (HTV).

Ứng dụng

Cao su silicone được dùng rộng rãi trong nhiều ứng dụng như trong dược phẩm, y khoa, dây điện và dây cáp, ô tô và không gian vũ trụ, những ứng dụng cần tính chất trơ rất tốt của silicone.

Silicone là một loại polymer tổng hợp, một loại vật liệu làm từ các đơn vị hóa học nhỏ hơn, lặp lại được gọi là các monomer được liên kết với nhau trong các chuỗi dài. Silicone bao gồm một sườn silicon-oxy (gọi tắt là -Si-O-), với “những mạch phụ” bao gồm các nhóm hydrogen hoặc hydrocarbon gắn liền với các nguyên tử silicon. Bởi vì sườn của nó không chứa carbon, silicone được coi là một polymer vô cơ, khác với nhiều polymer hữu cơ có sườn được làm bằng carbon.

Các liên kết silicon-oxy trong sườn silicon có độ ổn định cao, gắn kết chặt chẽ hơn với các liên kết carbon-carbon có trong nhiều polymer khác. Do đó, silicone có xu hướng chống chịu nhiệt hơn so với các polymer hữu cơ thông thường.

Mạch phụ của silicone làm cho polymer kỵ nước trở nên hữu ích, giúp cho các ứng dụng có thể yêu cầu đẩy lùi nước. Các mạch phụ, mà thông thường nhất bao gồm các nhóm methyl, cũng làm cho silicone khó để phản ứng với các hóa chất khác và ngăn chặn nó dính vào nhiều bề mặt. Những tính chất này có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi các nhóm hóa học gắn vào sườn silicon-oxy.

 

TPE là gì?

Nhựa nhiệt dẻo đàn hồi được xem như là một loại nhựa nhiệt dẻo. Chúng là sự kết hợp vật lí của các loại polymer có đặc tính nhựa dẻo và đàn hồi (thường là nhựa và cao su).

TPE gồm có các loại sau trên thị trường: nhựa nhiệt dẻo lưu hóa(TPV), nhựa nhiệt dẻo đàn hồi polyurethane  (TPU), nhựa nhiệt dẻo đàn hồi polyether ester (TPEE),… Chúng hoạt động như các cao su nhiệt nhưng được xử lí nóng chảy thông qua các phương pháp nhiệt  khác nhau và dễ dàng xử lí lại hoặc tái chế lại.

TPEs thể hiện những lợi thế điển hình của vật liệu cao su và vật liệu nhựa, cho phép tự do thiết kế và chế tạo so với vật liệu cao su nhiệt thông thường. nó có thể điều chỉnh độ dài vừa phải và trở lại hình dạng gần như ban đầu, do đó tạo ra vật liệu bền hơn và khoảng vật lí tốt hơn các vật liệu khác. Với đặc tính vật lí và cách nhiệt tốt, TPE được xem là vật liệu phổ biến và ưu dùng trong các ứng dụng khác nhau.

Lợi thế của TPE

Đặc tính vật lí tốt:

( 1 ) Tạo ra cảm quan dễ chịu, dễ thêm màu và độ bền cao
( 2 ) Khoảng độ cứng: SHORE 0A ~ SHORE 70D.
( 3 ) Cách nhiệt và kháng thời tiết tốt

Khả năng kháng hóa chất tốt:

( 1 ) Không độc, không kích ứng, không gây ô nhiễm trong quá trình sản xuất, không gây hại cho con người và môi trường.
( 2 ) Kháng các hóa chất cơ bản

Độ bền cơ học:

( 1 ) Có thể sử dụng cho máy ép phun (kĩ thuật phổ biến nhất), máy ép đùn, thổi, máy ép nén.
( 2 ) Quá trình sản xuất đơn giản, thời gian ngắn, hiệu quả cao.
( 3 ) Độ bền nén cao và độ nén thấp.
( 4 ) Pha trộn tốt với nhựa để tạo hợp kim

TPEs có đặc tính nhiệt và độ bền vật liệu tốt khi tiếp xúc với nhiệt độ khác nhau. Chúng tiêu thụ ít năng lượng trong quá trình sản xuất, có thể thêm màu vào sản phẩm bằng các màu nhuộm, ngoài ra còn cho phép kiểm soát hiệu quả kinh tế. Đặc biệt, vật liệu TPE có khả năng tái chế được vì chúng có thể đúc, đùn và tái sử dụng như nhựa nhưng lại không thể có tính dẻo như cao su vì tác dụng của nhiệt.

Ứng dụng phổ biến: Thiết bị y tế

 

 

Nhựa TPE (Thermoplastic Elastome) là 1 loại nhựa nhiệt dẻo có tính đàn hồi, chịu nhiệt tốt (-50 đến 120 độ C), dễ ứng dụng và rất an toàn vì trong thành phần của nó không chứa bất kỳ chất độc hại nào.

Nhựa TPE vừa có tính cứng của nhựa, vừa có tính đàn hồi của cao su, tính chất cơ lý tốt, tạo ra các sản phẩm có độ dẻo dai, đàn hồi, mềm và chống trơn trượt.

Độ cứng của sản phẩm từ nhựa TPE có thể điều chỉnh qua sự liên kết, pha trộn với các loại nhựa thông dụng (PP, PS, ABS, PC, PA, PBT, POM, nylon, và các vật liệu nhựa yêu cầu đặc tính kỹ thuật cao).

Quá trình gia công sản xuất sản phẩm từ nhựa TPE không cần lưu hóa (không qua phản ứng hóa học) mà còn có khả năng lên màu cực đẹp.

 

Các loại nhựa TPE ứng dụng cao trên thị trường như nhựa nhiệt dẻo lưu hóa (TPV), nhựa nhiệt dẻo đàn hồi Polyurethane (TPU) và nhựa nhiệt dẻo đàn hồi Polyether Ester (TPEE)…

Với đặc tính vật lý và cách nhiệt tốt, TPE được xem là vật liệu thông dụng và ưa chuộng sử dụng trong các công cụ khác nhau.