Silikon-Gießharze

Silikon-Gießharze

Darstellung der Grundstruktur von Silikonen, R = organische Reste

Als Silikone bezeichnet man eine spezielle Art von Polymerverbindungen, deren Netzwerk primär aus Silizium-Sauerstoff-Bindungen aufgebaut ist (siehe Abbildung 1).

Klassische Anwendungen finden sich im Hoch- und Niederspannungssektor, im medizinischen Bereich, als Gießharze, wenn höhere Temperaturanforderungen gestellt werden und in der Bauindustrie. 

Generell zeichnen sich ausgehärtete Silikone durch sehr hohe Flexibilität, Elastizität und hervorragende elektrische Isolationseigenschaften aus. Außerdem besitzen sie eine hohe thermische Beständigkeit und sind sehr widerstandsfähig gegenüber Witterungsbedingungen und UV-Licht.

Trotz einer hohen Wasserdampfdurchlässigkeit neigen Silikone zum Quellen in Lösungsmitteln. Grundsätzlich weisen Silikone eine niedrige Härte und geringere Zähigkeiten auf.

Für die Fertigung von Silikon-Vergussmassen werden 1K- und 2K-Systeme eingesetzt, die bei Raumtemperatur aushärten. Diese sogenannten RTV-Silikone (RTV= Room Temperature Vulcanizing) lassen sich anhand ihrer Aushärtungsreaktion in additionsvernetzende und kondensationsvernetzende Typen unterteilen. Die Exothermie der Aushärtungsreaktionen ist in beiden Fällen gering.

Additionsvernetzende Silikone

Der Additionsmechanismus für 2K-Silikone bedingt zwei Komponenten und verwendet einen Platinkatalysator für die Additionsreaktion zwischen funktionalisierten Oligosiloxanen. Diese Systeme werden für Elektronikanwendungen bevorzugt verwendet, da es durch die schrumpfungsfreie Aushärtung keinen Feuchtigkeitszutritt gibt.

Bei diesen 2K-Systemen besteht meist die A-Komponente aus einem Vinyl-funktionalisierten Oligosiloxan und der Härter aus einem wasserstoff-funktionellen Oligosiloxan sowie dem Platinkatalysator. Durch Additionsreaktion der funktionellen Gruppen der beiden Oligosiloxan-Einheiten werden diese während der Härtung mittels Ethylenbrücke verbunden, sodass ein polymeres Netzwerk entsteht (Abbildung 3).

Die Reaktionsgeschwindigkeit lässt sich gezielt durch die Konzentration des Platinkatalysators und den Zusatz bestimmter Inhibitoren einstellen. Aufgrund der geringen Konzentration (ppm-Bereich) des Platin-Katalysators muss darauf geachtet werden, dass keine Katalysatorgifte wie Schwermetall, Schwefel oder Stickstoffverbindungen als Verunreinigungen auf dem zu vergießendem Bauteil oder verwendeten Werkzeugen vorhanden sind.

Katalysatorgifte deaktivieren den Katalysator selbst in kleinsten Mengen und verhindern hierdurch eine optimale Aushärtung des Materials.

Dies kann auch an zu vergießenden Oberflächen auftreten, bei denen das Silikon als Masse ordnungsgemäß ausgehärtet ist, aber an der Grenzfläche (z.B. Lötstellen) klebrig bleibt, da an dieser Stelle ein Katalysatorgift entstanden ist.

Abb. 3: Reaktion von additionsvernetzenden 2K-Silikonen mittels Platinkatalyse

Kondensationsvernetzende Silikone

Im Fall von kondensationsvernetzenden 2K-Silikonen wird einer Komponente gezielt eine definierte Menge an Wasser zugesetzt, die für den Ablauf der Reaktion unerlässlich ist. Nach guter Durchmischung härtet die Vergussmasse nach demselben Reaktionsschema, wie zuvor für 1K-Systeme beschrieben, aus.

Der Vorteil der 2K-Variante besteht darin, dass höhere Schichtdicken realisierbar sind und die Aushärtegeschwindigkeit weniger von äußeren Bedingungen abhängig ist.

Nutzen Sie unsere Erfahrung als langjähriger Hersteller von Silikonen – wir beraten Sie gern!