لماذا لا يذوب السيليكون أو يحترق؟
يُستخدم مطاط السيليكون على نطاق واسع في صناعة المطاط عالي الأداء. طبي, أدوات المطبخ، الفقمات، والأمومة و منتجات الأطفال وغيرها من الصناعات. وتزداد شعبية موضوعي "درجة انصهار السيليكون" و"لماذا لا يحترق السيليكون". ستحلل هذه المقالة الأسباب والأداء الحراري الفعلي من منظور مهني لمساعدة المهندسين والمصممين والمشترين على اختيار المواد المناسبة علميًا.
ما هو السيليكون؟
السيليكون، المعروف أيضًا باسم بولي سيلوكسان، عبارة عن بوليمرات تشتمل على أي مركب اصطناعي يتكون من وحدات متكررة من السيلوكسان، وهي عبارة عن سلسلة من ذرات السيليكون وذرات الأكسجين المتناوبة، مقترنة بالكربون والهيدروجين وأحيانًا عناصر أخرى.
وهي عادة مقاومة للحرارة وتكون إما سائلة أو مطاطية، وتستخدم في المواد المانعة للتسرب والمواد اللاصقة ومواد التشحيم والأدوية وأدوات الطبخ والعزل الحراري والكهربائي. تشمل بعض الأشكال الشائعة زيت السيليكون، وشحم السيليكون، ومطاط السيليكون، وراتنج السيليكون، وسد السيليكون.
يوفر مطاط السيليكون مقاومة جيدة لدرجات الحرارة القصوى، حيث يكون قادرًا على العمل بشكل طبيعي من -100 إلى 350 درجة مئوية (−148 إلى 662 درجة فهرنهايت). بعض الخصائص مثل الاستطالة، والزحف، والثني الدوري، وقوة التمزق، ومجموعة الضغط، وقوة العزل الكهربائي (عند الجهد العالي)، والتوصيل الحراري، ومقاومة الحريق، وفي بعض الحالات قوة الشد يمكن أن تكون - في درجات الحرارة القصوى - أعلى بكثير من المطاط العضوي بشكل عام ، على الرغم من أن بعض هذه الخصائص لا تزال أقل من بعض المواد المتخصصة.
يعتبر مطاط السيليكون مادة مفضلة في الصناعة عندما يكون الاحتفاظ بالشكل الأولي والقوة الميكانيكية مرغوبًا فيه تحت ضغط حراري شديد أو درجات حرارة دون الصفر.
يحتوي المطاط العضوي على عمود فقري من الكربون إلى الكربون مما قد يجعله عرضة للأوزون والأشعة فوق البنفسجية والحرارة وعوامل الشيخوخة الأخرى التي يمكن لمطاط السيليكون تحملها جيدًا. وهذا يجعل مطاط السيليكون أحد المطاط الصناعي المفضل في العديد من البيئات القاسية.
هناك العديد من الدرجات والأشكال الخاصة من مطاط السيليكون، بما في ذلك مقاومة البخار، والمعادن القابلة للاكتشاف، وقوة التمزق العالية، ودرجة الحرارة العالية للغاية، ودرجة الحرارة المنخفضة للغاية، والموصلة للكهرباء، ومقاومة المواد الكيميائية / الزيت / الأحماض / الغاز، وانبعاث دخان منخفض، ومثبطات اللهب. . يمكن استخدام مجموعة متنوعة من الحشوات في مطاط السيليكون، على الرغم من أن معظمها غير معززة وتقلل من قوة الشد.
مخاوف تتعلق بسلامة السيليكون
1. هل يذوب السيليكون؟
لا يحتوي السيليكون على نقطة انصهار تقليدية
وهو عبارة عن مطاط متصلب بالحرارة ذو بنية مترابطة.
لن يذوب فوق 200 درجة مئوية، لكنه يتحلل تدريجيا.
تتراوح درجة حرارة التحلل بين ٢٠٠ و٣٥٠ درجة مئوية تقريبًا. وتتحمل تركيبات خاصة، مثل فلورو السيليكون، درجات حرارة تصل إلى ٣٥٠ درجة مئوية، بينما تصل درجات الحرارة القصوى إلى ٤٠٠ درجة مئوية.
ظروف احتراق قاسية وخصائص إطفاء ذاتية جيدة
ليس من السهل اشتعاله عندما تكون درجة الحرارة المحيطة القياسية أقل من ٢٥٠ درجة مئوية. حتى مع تعرضه لفترة طويلة لدرجات حرارة تزيد عن ٤٠٠ درجة مئوية، فإنه يتحلل أو يتفحم أو ينطفئ ذاتيًا.
تتكون منتجات الاحتراق بشكل أساسي من مسحوق السيليكا الأبيض، والذي يستمر في الاحتراق دون لهب مفتوح.
في حين أن معظم المواد البلاستيكية ستبدأ في الذوبان عند درجات حرارة عالية، فإن السيليكون ليس لديه نقطة انصهار ويظل صلبًا حتى يحدث الاحتراق.
لا يذوب السيليكون عند درجات حرارة عالية جدًا، لكنه يذوب. لذلك دعونا نشرح ذلك من خلال إلقاء نظرة ثانية أعمق على عنصر السيليكون الكيميائي الموجود بشكل طبيعي والذي يُصنع منه مطاط السيليكون.
مع ارتفاع درجة الحرارة، عندما يتحلل السيليكون، فإنه يتحول إلى سيليكون. ثم يذوب عند 1414 درجة مئوية، وبالتالي فإن نقطة انصهار السيليكون هي 1414 درجة مئوية. لا يذوب السيليكون في الفرن لأن الفرن لن يصل إلى درجة حرارة عالية جدًا. لا يذوب في الاستخدام الشائع.
أول شيء ستلاحظه هو أن السيليكون لا يذوب بسبب درجة الحرارة وحدها! تتوفر درجات خاصة لزيادة مقاومة السيليكون بشكل طبيعي للحرارة مثل درجة السيليكون لدينا والتي يمكن استخدامها بشكل متقطع عند درجات حرارة تصل إلى 350 درجة مئوية.
نطاق درجة الحرارة المطبق لمنتجات السيليكون، نطاق مقاومة درجة الحرارة لجيل السيليكا التقليدي هو -40 درجة مئوية إلى 230 درجة مئوية،
السيليكون (بدون "e") هو عنصر شبه معدني ينصهر عند درجة حرارة 1414 درجة مئوية، 2577 درجة فهرنهايت.
بعد المعالجة الخاصة، يمكن توسيع نطاق مقاومة درجات الحرارة لأنواع معينة من منتجات السيليكون إلى -110 درجة مئوية ~ 350 درجة مئوية. لذا فإن صواني مكعبات الثلج المصنوعة من السيليكون آمنة للاستخدام في الفرن أيضًا إذا كانت مصنوعة من السيليكون الصالح للطعام.
في بيئة ذات درجة حرارة منخفضة، سيصبح منتج السيليكون هشًا إذا تجاوز درجة الحرارة القصوى التي يمكن أن يتحملها منتج السيليكون.
في بيئة ذات درجة حرارة عالية، إذا تجاوزت درجة الحرارة درجة الحرارة القصوى البالغة 400 درجة مئوية، فسوف تفقد خواصها الميكانيكية ببطء بمرور الوقت مع درجات الحرارة المرتفعة الممتدة ثم تصبح هشة. منتجات السيليكون متفحمة.
عندما تصل درجة الحرارة إلى حوالي 600 درجة مئوية، ستتم إعادة كبريت منتجات هلام السيليكا، وستكون المنتجات لزجة، مثل الطين.
دون الخوض في التفاصيل، من المعروف أن مطاط السيليكون يظل مستقرًا عند درجات حرارة عالية نسبيًا مقارنة بمعظم المواد المرنة. يمكن تصنيع العديد من مطاط السيليكون، مع إضافات، لتحمل درجات حرارة أعلى مما يستطيع المطاط وحده تحمله. السيليكون (مركب لاصق من المطاط الصناعي) لا يذوب، ومطاط السيليكون لا يذوب ولكنه يتحلل عندما تتجاوز درجة الحرارة حدودًا معينة. أحد منتجات التحلل هو ثاني أكسيد السيليكون، المعروف أيضًا باسم السيليكون.
2. هل يحترق السيليكون؟
السيليكون مادة غير قابلة للاشتعال في حياتنا. ليس من السهل أن يحترق بطريقة سهلة. لن يحترق إذا كانت درجة الحرارة 350 درجة مئوية. نقول دائمًا أن السيليكون لن يحترق لأن درجة حرارة حياتنا لن تكون أعلى من 100 درجة مئوية. إذا كانت درجة الحرارة قريبة من 430 درجة مئوية، فإن السيليكون سيحترق. لكنه سينطفئ ذاتيًا إذا ابتعد عن النار. لذلك يمكن أن يحترق السيليكون.
بعد حرق السيليكون. سوف تصبح منطقة الحرق بيضاء. هذه طريقة للتحقق مما إذا كانت منتجات السيليكون الخاصة بك مصنوعة من السيليكون الحقيقي.
تعرف على المزيد حول طريقة وعملية قولبة السيليكون
لماذا يعتبر السيليكون مقاومًا لدرجات الحرارة العالية وغير قابل للاشتعال؟
تشكل الروابط الكيميائية القوية بين Si-O السلسلة الرئيسية، والتي تتمتع بثبات حراري قوي للغاية.
ترتبط السلاسل الجزيئية بشكل متبادل لتشكيل بنية صلبة بالحرارة، وهي ليست من المواد البلاستيكية الحرارية.
يتم تحويله إلى ثاني أكسيد السيليكون عند احتراقه، والذي يسهل إخماده ويطلق كمية أقل من الدخان.
لماذا تهتم بنقطة الانصهار وخصائص الاحتراق للسيليكون؟
إذا كنت مهندس مواد/مطور عمليات: يجب مراعاة الحدود الحرارية والسلامة في اختيار المواد ومعالجتها؛ أو إذا كنت مدير منتج/مشتري: فأنت بحاجة إلى فهم حدود المواد لأدوات المطبخ والعلاج الطبي والختم عالي الحرارة وما إلى ذلك؛ يجب تأكيد أن منتجاتك تتوافق مع معايير UL أو V 0 أو معايير مقاومة اللهب في الصناعة. من أجل الحفاظ على سلامة المشروع والمنتجات، قد تهتم بنقطة انصهار السيليكون.
متى تحتاج إلى الاحتفاظ بهم باعتبارهم الأهم؟
عندما تحتاج إلى اختبار الشيخوخة الحرارية للقالب الخاص بك: تحديد حدود التحلل والمتانة؛
عندما تحتاج إلى استخدام منتجاتك في بيئات ذات درجة حرارة عالية: مثل الأفران وأنابيب التدفئة الصناعية وما إلى ذلك؛
عندما تحتاج منتجاتك إلى تقييم السلامة من الحرائق: الحكم على قابلية الاشتعال في المرافق العامة والمعدات الإلكترونية وغيرها من السيناريوهات.
عند استخدام المنتجات في المعدات الطبية والمخبرية: التعقيم بدرجة حرارة عالية (>200 درجة مئوية)؛
عندما تكون أدوات المطبخ ولوازم الخبز: يجب أن تتحمل أفرانًا تتراوح حرارتها بين 200 و260 درجة مئوية؛
إذا كانت منتجاتك مخصصة للأختام الإلكترونية ومكونات الطيران: تأكد من مقاومة الحرارة واللهب؛
كيفية التحقق من الخصائص الحرارية للسيليكون وتقييمها؟
بعد أن يقدم مورد مادة السيليكون الخام البيانات الفنية للمواد (TDS/MSDS)، انتبه إلى "درجة حرارة التحلل" و"درجة حرارة الاستخدام المستمر"؛
عند الانتهاء من المنتجات، قم بإجراء اختبارات الشيخوخة والاحتراق في درجات حرارة عالية لمراقبة تغييرات الأداء؛
تحقق مما إذا كان المنتج يتمتع بشهادة الدرجة V 0 أو UL 94 ومعايير الحماية من الحرائق الأخرى مع SGS أو أطراف ثالثة أخرى.
كم التكلفة مع درجة السيليكون المختلفة؟
يمكننا أيضًا تخصيص الصيغ مثل إضافة مثبطات اللهب والأصباغ مما يؤثر أيضًا على التكاليف.
المزيد من الأسئلة الشائعة حول ذوبان السيليكون وحرقه
س1: هل يمكنني استخدام مسدس الهواء الساخن لإزالة الرغوة من قوالب السيليكون؟
ج: نعم، يمكن استخدام الهواء الساخن على مسافة طويلة لفترة قصيرة، ولن يذوب
س2: هل يلين السيليكون عند تعرضه لدرجة حرارة عالية في الفرن؟
ج: لا، يمكن للدرجة الغذائية العامة أن تتحمل 230-250 درجة مئوية، ويمكن أن تصل درجة الحرارة العالية إلى 300 درجة مئوية، والقياس الفعلي مستقر
س3: لماذا لا يذوب السيليكون بل يتفحم؟
أ: فوق درجة الحرارة العالية، ينكسر هيكل الأكسجين السيليكوني، ويترك مسحوقًا أبيض من SiO₂، وهو قابل للإطفاء ذاتيًا
س4: لماذا لا يعتبر السيليكون مادة قابلة للاشتعال؟
أ: بعد الاحتراق، يبقى فقط السيليكات، الذي لن يستمر في دعم الاحتراق وهو مادة مثبطة للهب
س5: هل سيؤدي ارتفاع درجة الحرارة المستمر إلى إتلاف الأداء؟
ج: نعم، سيتصلب تدريجيًا عند درجة حرارة ٣٠٠ درجة مئوية لفترة طويلة. يُنصح باستخدامه بشكل متقطع واستبداله بانتظام.
خاتمة
ومن المعلومات المذكورة أعلاه يمكننا أن نرى أنه يمكن صهر السيليكون أو حرقه في ظروف خاصة.
لا يذوب السيليكون كالبلاستيك، ولكنه يتحلل في درجات حرارة عالية بفضل بنيته المتشابكة؛ ويتميز بنقطة اشتعال عالية وسرعة انطفاء ذاتي، ومعظم نواتج الاحتراق هي ثاني أكسيد السيليكون، مما يُظهر ثباتًا حراريًا فائقًا ومقاومته للهب. في مجالات مثل أدوات المطبخ، والأختام، والحماية الطبية، والطيران الإلكتروني، أصبحت هذه الخصائص عناصر أساسية في اختيار وتصميم المواد.
في مجموعة ZSR، لدينا خبرة غنية في الإنتاج منتجات السيليكون المخصصة مع وافقت ادارة الاغذية والعقاقير أو LFGB المنتجات القياسية. لدينا رقم قائمة تسجيل إدارة الأغذية والعقاقير (FDA) وهو 3011147430.
اي منتجات السيليكون or مشاريع السيليكون بحاجة إلى الدعم الفني، اتصل بنا.
يمكنك أيضا تخصيص منتجات السيليكون في مجموعة ZSR.
المتعلقة بالتقنية
نبذة عن الكاتب: مجموعة ZSR الدولية
شركة ZSR International Group (هونج كونج) المحدودة، هو مورد شامل لمنتجات السيليكون المصبوبة و حل صب منتجات السيليكون نحن مقدمو خدمات في مجال المنتجات الاستهلاكية. نحن نقدم خدمات OEM من تصميم منتجات السيليكون إلى تصنيع منتجات السيليكون بموجب عقود. لدينا القدرة على تصنيع أدوات السيليكون المخصصة، LSR(مطاط السيليكون السائل) منتجات السيليكون المصبوبة، منتجات السيليكون المصبوبة الصلبة، منتجات السيليكون المصبوبة متعددة الألوان. يمكننا أيضًا تصنيع السيليكون المصبوب حسب الطلب، وLSR المصبوب حسب الطلب، وتوزيع الحقن بالتنقيط حسب الطلب (الحقن المشترك) منتجات السيليكون متعددة الألوان.
