графит силикон

Когда слышишь ?графит силикон?, первое, что приходит в голову — это просто силикон с углеродной добавкой для электропроводности. Но на практике всё упирается в дисперсию и адгезию. Многие думают, что достаточно замешать порошок — и готово. А потом удивляются, почему резина расслаивается или теряет эластичность в конкретных узлах уплотнения.

Опыт и типичные ошибки в составлении композиций

Работая с материалами, например, для токопроводящих уплотнений или нагревательных элементов, сталкиваешься с тем, что графит — материал капризный. Его удельная поверхность, степень очистки, даже форма частиц — всё влияет на вязкость компаунда до вулканизации. Частая ошибка — пытаться достичь высокой электропроводности, просто увеличивая процент наполнителя. После 25-30% по массе начинаются проблемы с переработкой: смесь становится жёсткой, плохо липнет к каландру или в форму, а готовое изделие может крошиться по кромкам.

Был у нас заказ на силиконовые проводящие прокладки для экранирования. Клиент требовал удельное сопротивление не выше 0.5 Ом·см. По начальным рецептурам получали либо слишком хрупкий материал, либо сопротивление ?прыгало? от партии к партии. Оказалось, что использовали чешуйчатый графит без специальной обработки поверхности — он плохо смачивался силиконовой матрицей. Перешли на синтетический, с меньшим размером частиц и окисленной поверхностью. Дисперсия улучшилась, но пришлось подбирать связующую систему заново — стандартный платиновый катализатор вступал в нежелательные реакции с функциональными группами на графите.

Здесь важно не просто смешать, а обеспечить стабильность всей системы. Иногда помогает введение небольшого количества силиконового масла или использование специальных силиконовых каучуков с уже модифицированной полярностью. Но это уже индивидуально под задачу.

Практические аспекты переработки и формования

На производстве, когда речь идёт о литье под давлением или экструзии, графит силикон ведёт себя иначе, чем чистый материал. Повышается риск преждевременной вулканизации в цилиндре из-за повышенного трения и тепловыделения. Приходится снижать температуру зон, но так, чтобы не упала текучесть. Особенно критично для тонкостенных или сложнопрофильных изделий, например, тех же уплотнительных профилей.

Вспоминается случай на заводе ООО Фошань Наньфан Резинотехническая Компания. Делали пробную партию силиконовых пористых губок с добавкой графита для антистатических свойств. Пористая структура — отдельная история. Газообразователь должен сработать равномерно, а графит может выступать как центр нуклеации, но может и мешать, если дисперсия плохая. Тогда пузырьки получались разного размера, плотность ?плыла?. Пришлось отрабатывать не только рецептуру, но и режимы вулканизации в печи. Опыт их почти 40-летней работы как раз позволяет накопить такие нюансы, которые в лабораторных отчётах не всегда описаны.

Экструзия профилей — ещё один вызов. Графит действует как абразив, увеличивая износ шнека и мундштука. Для серийного производства, как на их 12 высокоэффективных линиях, это вопрос экономики. Используют усиленные пары трения, регулярный мониторинг геометрии выдавливания. Иначе допуски по сечению профиля уйдут за пределы, и уплотнение не будет выполнять функцию.

Влияние на конечные свойства изделий

Ключевое, ради чего всё затевается — это набор эксплуатационных характеристик. Электропроводность — лишь одна из них. Графит может улучшать теплопроводность, что полезно для прокладок в силовой электронике. Но одновременно он почти всегда снижает стойкость к разрыву и относительное удлинение. Для динамических уплотнений это может быть фатально.

Интересный момент — влияние на стойкость к атмосферным воздействиям. Чистый силикон хорош своей стабильностью в УФ-свете, широком температурном диапазоне. Графит, особенно низких сортов, может содержать примеси металлов, которые становятся центрами деструкции полимерной цепи под действием тепла и кислорода. Поэтому для изделий, работающих на улице или при повышенных температурах, выбор марки графита и введение стабилизаторов — обязательный этап.

На сайте nfrubber.ru видно, что компания производит широкий ассортимент — от уплотнительных профилей до формованных изделий. Для каждого типа продукта требования к графит силикон композиту будут свои. Для листовой пористой губки важна однородность и эластичность на сжатие, а для формованной детали сложной конфигурации — текучесть и отсутствие усадки после вулканизации. Универсального рецепта нет.

Взаимодействие с другими добавками и системами вулканизации

Силикон — это не только каучук. Это система: основа, наполнители, структурообразователи, красители, катализатор. Графит может взаимодействовать с компонентами этой системы. С пероксидными системами вулканизации проблем обычно меньше. Но сейчас многие переходят на платиновые (аддитивные) системы из-за отсутствия продуктов распада и возможности изготовления изделий для пищевого контакта или медицины. Платина — чувствительный катализатор. Даже следовые количества некоторых веществ, включая соединения серы, фосфора, олово, могут его ?отравить?.

Некоторые виды графита могут нести на поверхности именно такие примеси. Была ситуация, когда вулканизация шла не до конца, изделие оставалось липким. Долго искали причину, пока не сделали анализ золы от графита. Оказалось, там было повышенное содержание серы. Пришлось сменить поставщика сырья. Это к вопросу о важности входного контроля даже для, казалось бы, инертного наполнителя.

При производстве силиконовых формованных изделий с графитом на современном оборудовании, как на заводе площадью десять тысяч квадратных метров у Наньфан, такие риски минимизированы отработанными техпроцессами и долгим опытом. Но при разработке нового материала тестирование совместимости — обязательный этап.

Экономика и выбор альтернатив

Стоимость — не последний фактор. Качественный чистый синтетический графит — материал не из дешёвых. Иногда заказчику нужны просто антистатические свойства, а не высокая проводимость. Тогда можно рассматривать углеродную сажу, проводящие полимерные волокна или комбинации. Но у каждого варианта свои минусы: сажа сильно окрашивает и может давать миграцию, волокна влияют на анизотропию свойств.

Выбор в пользу графит силикон часто оправдан, когда нужен баланс: проводимость + смазывающая способность (графит работает как сухая смазка) + термостабильность. Например, для уплотнителей подвижных соединений в высокотемпературной среде.

В итоге, работа с такими материалами — это постоянный поиск компромисса между технологичностью переработки, конечными свойствами изделия и себестоимостью. Это не та область, где можно взять рецепт из интернета и получить стабильный результат. Нужно чувствовать материал, понимать химию процесса и иметь практический опыт, который, как видно по деятельности ООО Фошань Наньфан Резинотехническая Компания, нарабатывается десятилетиями работы именно в отрасли силиконовых изделий. Их ассортимент — прямое доказательство, что можно адаптировать базовые решения под конкретные, иногда очень узкие, задачи клиента.