روغن سیلیکون در ویسکوزیته های مختلف

توضیحات

معرفی کلی روغن سیلیکون

روغن سیلیکون به هر سیلوکسان پلیمریزه (Polymerized Siloxane) مایع با زنجیره های جانبی آلی گفته می شود. مهمترین عضو در این دسته مواد، پلی دی متیل سیلوکسان می باشد. این پلیمرها به دلیل پایداری حرارتی نسبتاً بالا و خاصیت روان کنندگی آنها مورد توجه تجاری هستند.

روغن سیلیکون معمولاً در حالت مایع در دمای اتاق نگهداری می شود. با افزایش وزن مولکولی، ویسکوزیته آن نیز افزایش می یابد. بنابراین ویسکوزیته یکی از مهم ترین شاخصه های فیزیکی در روغن سیلیکون بوده و در بسیاری از کابردها روغن سیلیکون مورد نیاز با ویسکوزیته آن بیان می شود. گروه های آلی دیگر (فنیل ، وینیل ، اپوکسید یا آمینو) را می توان به پلیمر سیلوکسان اضافه کرد که در برخی موارد می توانند ویژگی ها یا واکنش پذیری خاصی را ارائه دهند.

ساختار روغن سیلیکون

مانند همه سیلوکسان ها (به عنوان مثال، هگزامتیل دی سیلوکسان)، ستون فقرات پلیمر از اتم های سیلیسیم و اکسیژن متناوب تشکیل شده است (…Si-O-Si-O-Si…) .  گروه های زیادی را می توان به مراکز سیلیکون چهار ظرفیتی متصل کرد ، اما جانشین غالب متیل یا گاهی اوقات فنیل است. بسیاری از مایعات سیلیکونی پلیمرهای خطی هستند که با گروه های تری متیل سیلیل پوشیده شده اند. سایر مایعات سیلیکونی سیکلوسیلوکسان ها هستند.

ویژگی روغن سیلیکون

روغن سیلیکون به طور کلی یک مایع بی رنگ ، بی بو ، بی مزه ، غیر سمی و غیر فرار با ویژگی های زیر است که عبارتند از :

مقاومت حرارتی خوب

پلیمرهای سیلیکونی همچنین پایداری حرارتی قابل توجهی (تا 250 درجه سانتیگراد) را در مقایسه با برخی از پلیمرهای آلی نشان می دهند ، به دلیل ویژگی های خاص پیوندهای شیمیایی بین سیلیکون و اکسیژن در زنجیره پلیمری

مقاومت در برابر اکسیداسیون و مقاومت در برابر آب و هوا

فقط در دمای 200 درجه سانتیگراد اکسید می شود. افزودن آنتی اکسیدان ها می تواند زمان ژل شدن روغن سیلیکون در دمای بالا را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.

عایق الکتریکی خوب

روغن سیلیکون خواص دی الکتریک خوبی دارد و خواص الکتریکی آن با تغییر دما و تعداد سیکل کمی تغییر می کند. مقاومت حجمی با افزایش دما کاهش می یابد.

آبگریزی خوب

زنجیره اصلی از یک زنجیره سیلیکونی – اکسیژن قطبی تشکیل شده است و زنجیره جانبی یک گروه آلکیل غیر قطبی است که به سمت بیرون است که به طور موثر ورود مولکول های آب را مسدود می کند. کشش سطحی روغن سیلیکون به آب حدود dynes/cm42 است.

ضریب ویسکوزیته کوچک

ویسکوزیته روغن‌های سیلیکون می‌تواند از اعداد بسیار پایین 0/65cs تا اعداد بسیار بالا 2000000cs در دسترس بوده و ویسکوزیته در طیف وسیعی از دماها ثابت می‌ماند. این ماده با بهترین ویژگی های ویسکوزیته و دما در میان روان کننده های مایع مختلف است.

مقاومت بالا در برابر فشار

ویسکوزیته روغن سیلیکون می تواند با افزایش فشار دچار تغییر گردد. تغییر ویسکوزیته در روغن سیلیکون کمتر از روغن معدنی معمولی است. به عنوان مثال ، در 2000 اتمسفر ، ویسکوزیته نفت 50 تا 5000 برابر شده و افزایش می یابد، در حالی که ویسکوزیته روغن سیلیکون 10 برابر افزایش می یابد.

کشش سطحی کم

کشش سطحی به طور کلی بین 20/8 و 21/1 dynes/cm است. سیلیکون ها به دلیل کشش سطحی بسیار کم ، به راحتی روی سطوح پخش می شوند و در مقایسه با روغن های هیدروکربنی و معدنی مختلف ، تراکم پذیری بالایی دارند. این ماده خواصی دیگر از جمله کف زدایی خوب ، خاصیت بازدارندگی و روان کنندگی با مواد دیگر را نیز دارا می باشد.

خنثی بودن به لحاظ فیزیولوژی

این ماده غیر سمی ، بی مزه و از نظر فیزیولوژیکی بی اثر است. این ماده یکی از غیر فعال ترین ترکیبات شناخته شده است و هیچ واکنشی با موجودات زنده ندارد.

روانکاری خوب

عدم واکنش نامطلوب به لاستیک ، پلاستیک ، پوشش و غیره؛ سیال نیوتنی ، تغییر کمتر در ویسکوزیته تحت برش زیاد. معرفی گروه کلروفنیل یا متیل با تری فلوئوروپروپیل برای بهبود عملکرد روانکاری پلیمرهای سیلوکسان دارای خواص دی الکتریک خوب و مقاومت قابل توجه در برابر تنش برشی ، فرسایش و پیری طبیعی ، اکسیداسیون و هیدرولیز هستند.

خواص شیمیایی

پیوندهای سیلیکون – اکسیژن در برابر اسیدها و بازهای قوی مقاوم نیستند. در آب یا حلال های آبی نامحلول بوده و هیدروکربن های معطر، آلیفاتیک و کلردار بهترین حلال برای روغن سیلیکون هستند. آنها همچنین در اترها ، استرها ، الکل ها و کتون ها محلول هستند.

کاربردهای روغن سیلیکون

روغن های سیلیکونی در درجه اول به عنوان روان کننده، مقاصد انتقال حرارتی یا مایعات هیدرولیک استفاده می شوند. آنها عایق های الکتریکی عالی هستند و بر خلاف آنالوگ های کربنی خود ، غیر قابل اشتعال هستند. پایداری دما و ویژگی‌های خوب انتقال حرارت آن‌ها را به طور گسترده در آزمایشگاه‌ها برای گرم کردن حمام‌ها (“حمام‌های روغن”) قرار داده شده در بالای همزن‌های صفحه داغ و همچنین در فریز درایرها به عنوان مبرد مورد استفاده قرار می‌دهد.

روغن سیلیکون معمولاً به عنوان سیال کار در داشپات ها(Dashpot) ، ترانسفورماتورهای نوع مرطوب ، پمپ های انتشار و بخاری های پر از روغن استفاده می شود. از مصارف روغن سیلیکون در صنعت هوافضا شامل حلقه خنک کننده خارجی و رادیاتورهای ماژول ایستگاه فضایی بین المللی Zvezda است که گرما را در خلاء فضا دفع می کند.

دسته روغن های سیلیکونی معروف به سیکلوسیلوکسان ها دارای بسیاری از خواص مشابه با سایر مایعات سیلوکسان غیر حلقوی هستند ، اما فراریت نسبتا بالایی نیز دارند و در تعدادی از محصولات آرایشی مانند ضد تعریق مفید هستند.

برخی از روغن های سیلیکونی مانند سایمتیکون به دلیل کشش سطحی کم ، مواد ضد کف قوی هستند. آنها در کاربردهای صنعتی مانند تقطیر یا تخمیر استفاده می شوند ، جایی که مقادیر بیش از حد کف می تواند مشکل ساز باشد. گاهی اوقات آنها را به روغن های پخت و پز اضافه می کنند تا از کف بیش از حد در هنگام سرخ کردن عمیق جلوگیری شود. روغن‌های سیلیکونی که به‌عنوان روان‌کننده استفاده می‌شوند ، می‌توانند در فرآیندهایی که کف مورد نظر است ، مانند تولید فوم پلی‌اورتان، کف‌زدا (آلاینده) ناخواسته باشند.

مصارف پزشکی روغن سیلیکون

محصولات مصرفی برای کنترل نفخ اغلب حاوی روغن سیلیکون هستند. روغن‌های سیلیکون به‌عنوان جایگزین مایع زجاجیه برای درمان موارد دشوار جداشدگی شبکیه ، مانند مواردی که با ویترو رتینوپاتی پرولیفراتیو ، پارگی‌های بزرگ شبکیه ، و ترومای نافذ چشمی همراه هستند ، استفاده می‌شود. علاوه بر این ، روغن سیلیکون در پزشکی عمومی و جراحی استفاده می شود.

روغن سیلیکون به دلیل خاصیت دفع آب و روان کنندگی ، ماده مناسبی برای نگهداری ابزار جراحی محسوب می شود. آنها همچنین در معاینات رکتوم دیجیتال (DRE) استفاده می شوند. روغن های سیلیکون همچنین به طور گسترده در کاربردهای آرایشی و دارویی استفاده می شوند.

استفاده از silicone oil در صنعت (حوزه ابزاردقیق)

روغن سیلیکون دارای استفاده وسیعی در صنعت بالاخص حوزه ابزار دقیق می باشد. این استفاده در وسایل اندازه گیری مخصوصا گیج های فشار نیز می باشد. گیج های فشار دارای دو نوع خشک و روغنی(Liquid Filled یا Filled Fluid) هستند. در نوع روغنی ، گیج های فشار معمولا از روغن های سیلیکون و هم چنین گلیسیرین پر می شوند. دلیل این استفاده، ویسکوزیته بالای روغن سیلیکون می باشد.

در بعضی از فرآیندها که نوسانات ، تغییرات و شوک های اندازه گیری فشار زیاد می باشد می بایست از گیج های فشار روغنی پرشده با روغن سیلیکون استفاده کرد زیرا این ماده به دلیل داشتن ویسکوزیته بالا سبب دفع نوسانات ، ضربات و شوک های ناشی از تغییر فشار می شود و عقربه مانومتر یا گیج فشار را با ثبات می کند و این امر سبب بالا بردن دقت در اندازه گیری فشار می شود. اگر در اندازه گیری فشارهای پر نوسان از گیج های خشک استفاده شود ، به مرور زمان این گیج ها دچار استهلاک و فرسودگی ناشی از نوسانات فشار می شوند و دقت در اندازه گیری فشار به دلایل مذکور نیز کاهش می یابد.

نمونه ای از گیج فشار روغنی پر شده با روغن سیلیکون نیز در زیر نشان داده شده است.

منبع :

1)https://en.wikipedia.org/wiki/Silicone_oil
2)https://www.linkedin.com/pulse/silicone-oil-so-widely-used-lets-learn-production-technology-dou
3)https://www.elkem.com/silicones/technologies/basic-silicones-products/oils/