Основные свойства и преимущества полисилазана
Полисилазаны — класс полимеров с чередованием кремния и азота в основной цепи с общей формула звена вида [R¹R²Si — NR³]n.
В отличие от традиционных лаков полисилазан - это жидкий прекурсор, керамический слой которого образуется прямо на поверхности изделия, обеспечивая высокую степень защиты и долговечность покрытия.
//// СТРУКТУРА
Строение и формула звена
Полисилазан — полимер, в основной цепи которого атомы кремния и азота строго чередуются. Общая формула повторяющегося звена записывается как [R¹R²Si — NR³]n, где заместители R¹, R² и R³ — это водород или органические группы, такие как метил, винил, фенил или фторалкил.
Меняя боковые группы, можно настраивать характеристики конечного покрытия, а именно скорость отверждения, эластичность, гидрофобность, температуру керамизации и совместимость с наполнителями. Поэтому на одной химической платформе получают и прозрачный лак для полированного гранита, и защитные покрытия, работающие при температуре выше 1300 °C.
Прокрутите схему вправо, чтобы увидеть продолжение цепочки →
Свойства покрытия задаются боковыми группами, поэтому под задачу настраивают сам полимер, а не подбирают готовый продукт из фиксированного набора.
//// СЕМЕЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
Два семейства материалов
Полисилазаны делятся на две группы, которые различаются наличием углерода в структуре.
| Параметр | PHPSНеорганический полисилазан | OPSZОрганический полисилазан |
|---|---|---|
| Структура | Чистый полимер кремний — азот — водород, углерод отсутствует после отверждения | Полимер кремний — азот — водород с органическими заместителями, углерод присутствует |
| Продукт отверждения | Практически чистый диоксид кремния, стекловидный слой | Керамика кремний — углерод — азот и кремний — углерод — азот — кислород |
| Толщина слоя | Менее 2 мкм | От долей мкм до 30 мкм и более |
| Смачивание | Гидрофильная поверхность, угол смачивания менее 10° | Гидрофобная поверхность, угол смачивания 95 — 120° |
| Твердость | 9H и выше | 4H — 7H в зависимости от модификации |
| Эластичность | Хрупкий слой, изгиб не допускается | Изгиб 180° без разрушения для эластичных марок |
| Типовые задачи | Микроэлектроника, оптика, антибликовые слои, диэлектрические микропленки, барьерные слои | Промышленная антикоррозионная защита, архитектура, транспорт, высокотемпературное оборудование |
//// ОТВЕРЖДЕНИЕ
Механизм отверждения
Связь кремний — азот полярна, она раскрывается под действием воды, спиртов и гидроксильных групп, на этом и построена технология нанесения.
При контакте с влагой связь кремний — азот гидролизуется с образованием силанольной группы и выделением аммиака. Силанольные группы конденсируются между собой, формируя силоксановые мостики кремний — кислород — кремний. Одновременно часть силанольных групп реагирует с гидроксильными группами подложки, создавая ковалентную связь покрытия с поверхностью.
Гидролиз
Конденсация
Связь с поверхностью
Влажная среда
Отверждение влагой воздуха при комнатной температуре не требует специализированного оборудования
Тепловое отверждение
Печная сушка дает наибольшую плотность слоя и полную керамизацию, применяется на серийном производстве
Ультрафиолетовое
С добавлением фотосенсибилизатора отверждение проходит за секунды, что подходит для поточных линий и полимерных пленок
Свободнорадикальное
Идет с пероксидным инициатором по винильным группам и позволяет сшивать толстые слои и матрицы композитов
//// КЕРАМИЗАЦИЯ
Керамизация при нагреве
Благодаря этому полисилазан применяют не только как покрытие, но и как конструкционный материал. Жидким прекурсором пропитывают волокнистые преформы, формуют изделия и склеивают керамические детали, после чего пиролиз дает монолитную керамику. Композиционные материалы, полученные этим путем, работают при температуре до 1800 °C.
Пиролиз в азоте
SiCN
Пиролиз на воздухе
SiO₂
Пиролиз в аммиаке
Si₃N₄
Рабочая температура композита
до 1800 °C
//// МОДИФИКАЦИЯ
Модификация под задачу
Чистый полисилазан тверд, термостоек и не желтеет, но у него низкая вязкость разрушения и ограниченная стойкость к изгибу и кипящей воде. Эти ограничения снимает химическая модификация основной цепи.
EK-M01
Кольцевая модификация
Повышает стойкость слоя лакокрасочных систем, кратковременно увеличивает рабочую температуру до 500 °C при нанесении в комнатных условиях
EK-M02
Эпоксидная модификация
Обеспечивает длительная работу покрытия в рабочих температурах до 300 °C без растрескивания и отслаивания, создавая плотный износостойкий и водонепроницаемый слой
EK-M05
Полиэфирная модификация
Создает баланс твердости полисилазана и эластичности пленки, обеспечивая быстрый набор свойств покрытия в комнатных условиях
EK-M07
Силиконовая модификация
Создает покрытию возможность изгиба до 180° без разрушения, адгезию 0 баллов, твердость 6H и выше. При этом прозрачный слой выдерживает температуры более 330 °C
EK-M12
Акриловая модификация
Однокомпонентная система создает гидрофобное покрытие с защитой от граффити, клея и маркера
EK-S07
Фторсилановая модификация
Обеспечивает тяжелую антикоррозионную защита с нанесением при низких температурах, применяется также как шлихтующий агент для волокон
EK-S06
Модификация бором
Полиборосилазан - антикоррозионные покрытия с отверждением на воздухе ниже 200 °C и твердостью выше 6H
//// ИСПЫТАНИЯ
Результаты испытаний
В сравнительных испытаниях системы на органическом и неорганическом полисилазане держались в камере соляного тумана и под атмосферным воздействием дольше алкидно-меламиновых и полиуретановых.
- Алкидно-меламиновая система500 часов
- Полиуретановая система1000 часов
- Эпоксидная система2000 часов
- Полисилазановая система EK-D15, EK-D16, EK-S135000 часов
Двухкомпонентные полисилазановые системы выдерживают 5000 часов соляного тумана и 180 суток погружения. Состав EK-M09 показывает более 2000 часов и одновременно обеспечивает электрическую изоляцию.
//// НАНЕСЕНИЕ
Технология нанесения
Шаг 01
Подготовка поверхности
При обезжиривании и очистке поверхность должна стать сухой и свободной от старых покрытий, воска и силиконовых полиролей. На этом этапе создаются гидроксильные группы, с которыми реагирует смола.
Шаг 02
Нанесение
Обеспечивается аппликатором, кистью, валиком, окунанием, обливом или распылением. Слой наносится тонким и равномерным способом, расходуя около 10–15 миллилитров на квадратный метр. Для зеркальных поверхностей часть марок требует располировки.
Шаг 03
Отверждение
Отлип наступает через 1–3 часа после нанесения. Водостойкость при температуре от плюс 18 °C достигается за 12 часов, ниже плюс 18 °C за 24 часа. Покрытие набирает полные свойства за 5–7 суток.
К каждому продукту предоставляем техническую инструкцию
Запросить техническую инструкцию
Как это выглядит на практике
На примере МИР 336 и МИР 337 показываем подготовку металла, нанесение покрытия, располировку МИР 337 и проверку результата водой.
Что понадобится
Нужны обезжириватель, безворсовые салфетки, аппликатор и перчатки, а для марок комнатного отверждения специальное оборудование не требуется.
Условия в помещении
Температура от плюс 15 до плюс 25 °C
Проветриваемое помещение
Отсутствие пыли и прямых солнечных лучей
Типичные ошибки
Толстый слой
Работа по невысохшей поверхности
Остатки силиконовых полиролей
Попытка располировать слишком поздно
Запросить пробник
Перейти в каталог материалов