Wprowadzenie

Płyny silikonowe typu PDMS (polidimetylosiloksan) należą do najważniejszych i najczęściej wykorzystywanych materiałów krzemoorganicznych. Dzięki unikalnemu połączeniu właściwości fizycznych i chemicznych znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, od kosmetyki i farmacji, przez motoryzację, aż po elektronikę i przemysł chemiczny.

Ich popularność wynika przede wszystkim z wysokiej stabilności termicznej, doskonałych właściwości smarnych, hydrofobowości oraz odporności na starzenie. Dodatkowo płyny PDMS dostępne są w bardzo szerokim zakresie lepkości, co pozwala precyzyjnie dopasować produkt do wymagań konkretnej aplikacji.

Budowa chemiczna płynów PDMS

Polidimetylosiloksan jest polimerem zbudowanym z powtarzalnych jednostek siloksanowych o wzorze:

–[Si(CH₃)₂–O]ₙ–

Podstawę struktury tworzy elastyczny łańcuch składający się z naprzemiennie połączonych atomów krzemu i tlenu. Do każdego atomu krzemu przyłączone są dwie grupy metylowe.

W przeciwieństwie do klasycznych polimerów organicznych opartych na wiązaniach węgiel–węgiel, silikony wykorzystują wiązania krzem–tlen (Si–O), które charakteryzują się wysoką energią wiązania oraz dużą elastycznością. To właśnie ta cecha odpowiada za wyjątkową odporność termiczną i chemiczną płynów silikonowych.

CZYTAJ RÓWNIEŻ: Oleje silikonowe jako środki do zastosowań specjalnych

Najważniejsze właściwości płynów silikonowych PDMS

• Stabilność termiczna

Płyny silikonowe zachowują swoje właściwości w szerokim zakresie temperatur, typowo od około -50°C do +200°C. Specjalistyczne formulacje mogą pracować nawet w wyższych temperaturach.

• Niska lotność

W porównaniu z wieloma olejami organicznymi płyny PDMS charakteryzują się niską prężnością par, dzięki czemu wolniej odparowują podczas eksploatacji.

• Doskonałe właściwości smarne

Płyny silikonowe tworzą cienkie i trwałe warstwy smarne o niskim współczynniku tarcia. Dzięki temu są stosowane jako środki poślizgowe, dodatki smarne i składniki specjalistycznych preparatów technicznych.

• Hydrofobowość

Obecność grup metylowych powoduje silne odpychanie wody. Powierzchnie pokryte silikonem wykazują wysoką odporność na zwilżanie oraz działanie wilgoci.

• Niskie napięcie powierzchniowe

PDMS bardzo dobrze rozprowadza się po powierzchniach, tworząc równomierne warstwy. Cecha ta jest szczególnie cenna w kosmetykach, środkach antyadhezyjnych oraz preparatach pielęgnacyjnych.

• Obojętność chemiczna

Płyny silikonowe wykazują wysoką odporność na działanie wielu substancji chemicznych oraz dobrą kompatybilność z większością materiałów konstrukcyjnych.

• Właściwości dielektryczne

Dzięki bardzo dobrym właściwościom izolacyjnym PDMS znajduje zastosowanie w elektrotechnice i elektronice jako ciecz dielektryczna oraz składnik materiałów izolacyjnych.

Rodzaje płynów silikonowych PDMS

I. Płyny liniowe

Najbardziej rozpowszechniona grupa produktów. Są to polimery o prostym łańcuchu siloksanowym zakończonym grupami trimetylosiloksanowymi.

Płyny liniowe dostępne są w bardzo szerokim zakresie lepkości – od około 0,65 cSt do nawet 1 000 000 cSt (mm²/s) w temperaturze 25°C.

Typowe zakresy lepkości obejmują:

• 0,65–5 cSt – bardzo niskolepkie płyny stosowane jako środki poślizgowe, dodatki do kosmetyków i preparaty antyadhezyjne,
• 10–100 cSt – płyny wykorzystywane w kosmetyce, środkach pielęgnacyjnych oraz formulacjach przemysłowych,
• 200–1 000 cSt – środki smarne, preparaty ochronne i dodatki przeciwpienne,
• 5 000–100 000 cSt – produkty stosowane w tłumikach, smarach specjalnych oraz środkach polerskich,
• 100 000–1 000 000 cSt – bardzo wysokolepkie płyny wykorzystywane jako modyfikatory reologii, środki tłumiące drgania oraz składniki smarów i past silikonowych.

Wraz ze wzrostem długości łańcucha polimerowego rośnie masa cząsteczkowa oraz lepkość produktu.

II. Płyny hydroksylowane

Płyny zakończone grupami hydroksylowymi (-OH) wykorzystywane są przede wszystkim jako półprodukty do produkcji elastomerów silikonowych, uszczelniaczy RTV, klejów oraz żywic silikonowych.

III. Płyny funkcyjne

W ich strukturze obecne są dodatkowe grupy funkcyjne, takie jak:

• aminowe,
• epoksydowe,
• winylowe,
• fenylowe,
• polioksyetylenowe.

Modyfikacje te pozwalają uzyskać specjalne właściwości, między innymi zwiększoną przyczepność, poprawioną kompatybilność z innymi materiałami czy zdolność do sieciowania.

IV. Emulsje silikonowe

Są to układy, w których płyn silikonowy zdyspergowany jest w wodzie przy użyciu odpowiednich emulgatorów. Emulsje silikonowe są łatwe w aplikacji i szeroko stosowane w przemyśle tekstylnym, papierniczym oraz w środkach pielęgnacyjnych.

CZYTAJ RÓWNIEŻ: Oleje i płyny silikonowe - podział, właściwości i zastosowania

Zastosowanie płynów silikonowych typu PDMS

1. Przemysł chemiczny

Płyny silikonowe są powszechnie wykorzystywane jako:

• środki przeciwpienne,
• dodatki procesowe,
• środki antyadhezyjne,
• nośniki ciepła,
• dodatki do farb, lakierów i powłok ochronnych.

Ich zdolność do eliminowania piany sprawia, że są stosowane w produkcji detergentów, nawozów, środków ochrony roślin oraz wielu procesach technologicznych.

2. Kosmetyka

PDMS jest jednym z podstawowych składników nowoczesnych kosmetyków. Znajduje zastosowanie w:

• kremach pielęgnacyjnych,
• serum i preparatach do włosów,
• dezodorantach,
• podkładach i kosmetykach kolorowych,
• preparatach przeciwsłonecznych.

Zapewnia jedwabiste odczucie na skórze, poprawia rozprowadzanie produktu oraz ogranicza utratę wilgoci.

3. Farmacja i medycyna

Ze względu na wysoką biokompatybilność płyny silikonowe wykorzystywane są w:

• wyrobach medycznych,
• implantach,
• materiałach stomatologicznych,
• preparatach dermatologicznych,
• środkach przeciwpieniących stosowanych w farmacji.

4. Elektrotechnika i elektronika

Płyny PDMS stosowane są jako:

• ciecze dielektryczne,
• materiały izolacyjne,
• środki zabezpieczające przed wilgocią,
• składniki materiałów termoprzewodzących.

Wysoka stabilność parametrów elektrycznych umożliwia ich wykorzystanie w wymagających aplikacjach elektronicznych.

5. Motoryzacja

W branży motoryzacyjnej płyny silikonowe stosowane są jako:

• składniki smarów specjalnych,
• środki konserwacji uszczelek i elementów gumowych,
• dodatki do preparatów pielęgnacyjnych,
• środki zabezpieczające powierzchnie lakierowane.

6. Przemysł tekstylny

Emulsje silikonowe poprawiają miękkość, elastyczność oraz właściwości hydrofobowe tkanin. Dodatkowo zwiększają odporność materiałów na zabrudzenia i poprawiają komfort użytkowania.

7. Przemysł spożywczy

Wybrane gatunki PDMS dopuszczone do kontaktu z żywnością stosowane są jako środki przeciwpienne podczas produkcji napojów, olejów spożywczych oraz w procesach fermentacyjnych.

Zalety i ograniczenia płynów PDMS

Zalety:

• wysoka stabilność termiczna,
• odporność na promieniowanie UV i starzenie,
• doskonałe właściwości smarne,
• hydrofobowość,
• niski współczynnik tarcia,
• bardzo dobre właściwości dielektryczne,
• szeroki zakres dostępnych lepkości,
• dobra kompatybilność biologiczna.

Ograniczenia:

• ograniczona odporność na niektóre rozpuszczalniki organiczne,
• wyższy koszt w porównaniu z olejami mineralnymi,
• możliwość występowania problemów podczas procesów lakierniczych w przypadku zanieczyszczenia powierzchni silikonami.

CZYTAJ RÓWNIEŻ: Technologia ORC – jak działa i dlaczego wykorzystuje się w niej oleje silikonowe?

Podsumowanie

Płyny silikonowe typu PDMS stanowią jedną z najważniejszych grup materiałów silikonowych stosowanych we współczesnym przemyśle. Dzięki wyjątkowej kombinacji stabilności termicznej, hydrofobowości, odporności chemicznej, właściwości smarnych i izolacyjnych znajdują zastosowanie w niemal każdej branży przemysłowej. Szeroki zakres lepkości oraz możliwość modyfikacji chemicznej sprawiają, że polidimetylosiloksan pozostaje jednym z najbardziej wszechstronnych materiałów krzemoorganicznych wykorzystywanych obecnie na świecie.

Kontakt

W przypadku pytań dotyczących doboru odpowiedniego płynu silikonowego zapraszamy do kontaktu:

Tel.: +48 81 820 07 88
E-mail: biuro@gorner.pl

Obsługujemy klientów na terenie całej Polski, ze szczególnym uwzględnieniem województw: dolnośląskiego, kujawsko-pomorskiego, lubelskiego, lubuskiego, łódzkiego, małopolskiego, mazowieckiego, opolskiego, podkarpackiego, podlaskiego, pomorskiego, śląskiego, świętokrzyskiego, warmińsko-mazurskiego, wielkopolskiego oraz zachodniopomorskiego.

Dzięki sprawnej logistyce większość zamówień realizujemy w ciągu 48 godzin. Nasze produkty dostarczamy za pośrednictwem firm spedycyjnych do największych miast w Polsce, m.in. Warszawy, Białegostoku, Gdańska, Gorzowa Wielkopolskiego, Katowic, Kielc, Krakowa, Lublina, Łodzi, Olsztyna, Opola, Poznania, Rzeszowa, Torunia, Bydgoszczy, Wrocławia, Zielonej Góry oraz Szczecina.