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Korean With the development of modern medical electronic products and the improvement of medical level, people’s health care awareness has gradually increased, a variety of health care physical therapy devices also continue to appear, and the application of electrode plates is more and more extensive, so the application of silicone rubber in the field of medical electrode plate has a huge potential and the prospect. Why choose silicone rubber for medical electrode plates?
Como a placa de eletrodo é um componente em contato com o corpo humano, o material de borracha deve ser macio, confortável, apresentar inércia fisiológica, não ser tóxico para o corpo humano, não irritar a pele e ser respirável. No processo de uso, deve ser capaz de suportar várias vezes alta temperatura e pressão, álcool medicinal ou solução de permanganato de potássio para esterilização sem afetar o desempenho.
Como um dos principais tipos de polímeros de silicone, a borracha de silicone se adapta a esses requisitos e é extremamente adequada como material de base. Na borracha sintética, a borracha de silicone é um polímero com estrutura siloxano Si-O como cadeia principal, com excelente resistência ao calor, resistência ao envelhecimento, resistência às intempéries, alta resistência ao rasgo e ao ozônio, possui boa resistência à deformação permanente por compressão em uma ampla faixa de temperaturas, mas também possui inércia fisiológica, portanto, as borrachas de silicone condutoras não só podem manter as características das próprias borrachas de silicone, mas também são condutoras em dispositivos médicos. O campo eletrônico e elétrico possui a maior quantidade de borracha condutora e é a primeira escolha de substrato de borracha condutora.
Aqui estão algumas informações sobre isso:
- O que é borracha de silicone?
- Como classificar as borrachas de silicone?
- Quais são as propriedades da borracha de silicone?
- Qual é o papel dos enchimentos condutores?
- Qual é o mecanismo da borracha condutora?
- O que afeta a condutividade de uma placa de eletrodo?
- Como aplicar as borrachas de silicone?
- Como fabricar as borrachas de silicone?
1. O que é borracha de silicone?
Silicone rubber is a polymer elastomer with a combination of inorganic and organic properties, it’s the main chain of molecules is composed of the alternation of silicon atoms and oxygen atoms (Si-O-Si), and silicon-oxygen bonding bonding energy can be up to 370KJ/mol more than the general carbon-carbon bonding (240KJ/mol), which is one of the main reasons for the pure silicone rubber has a very high thermal stability.
Sua cadeia lateral é CH conectada ao átomo de silício ou grupos orgânicos CH substituídos; o primeiro grupo desse tipo é o metil e, para melhorar a atividade de vulcanização da borracha e outras modificações, desenvolve-se gradualmente a introdução de uma quantidade muito pequena de vinil insaturado ou outros grupos substituintes orgânicos na cadeia lateral. Essa baixa insaturação da estrutura molecular da borracha de silicone confere excelente resistência ao envelhecimento térmico e climático, sendo muito eficaz contra a luz ultravioleta e o ozônio.
A cadeia siloxano possui uma estrutura espiral, e a flexibilidade da cadeia molecular, bem como a fraca força de interação intermolecular, conferem à borracha vulcanizada características de maciez e elasticidade, porém com propriedades físico-mecânicas deficientes. Quando a temperatura varia, as forças intermoleculares sofrem pouca alteração, de modo que suas propriedades, especialmente a elasticidade, não sofrem grandes variações.
Comparada com borrachas orgânicas comuns, a formulação de três categorias de borracha de silicone com os componentes é relativamente simples, sendo este também o caso do tipo de vulcanização a quente. Além da borracha crua, o agente de composição inclui principalmente agente de reforço, agente de vulcanização e alguns aditivos especiais; geralmente, apenas 5 a 6 componentes são necessários para compor formulações práticas.
2. Como classificar as borrachas de silicone?
Existem muitas maneiras de classificar a borracha de silicone; geralmente, de acordo com as formas do silicone antes da cura, ela é dividida em borracha de silicone sólida e borracha de silicone líquida (LSR).
De acordo com a temperatura de vulcanização, a borracha de silicone é dividida em tipo de vulcanização a quente, silicone vulcanizado a alta temperatura (HTV) e tipo de vulcanização à temperatura ambiente (RTV). O tipo vulcanizado a quente é o de maior quantidade; o tipo vulcanizado a quente é dividido em borracha de silicone metílica (MQ), borracha de silicone com grupos metil e vinil (VMQ), entre outros.
(1) Borracha de silicone vulcanizada a alta temperatura
A borracha de silicone vulcanizada a alta temperatura é um polidimetilsiloxano linear (ou Metil Vinil, Metil Fenil Vinil, Metil Trifluoropropil, etc.) de alta massa molar como polímero básico, misturado com cargas de reforço e agentes de vulcanização (óxidos de silicone), etc., vulcanizado sob pressão em um elastômero durante o aquecimento.
(2) Borracha de silicone vulcanizada à temperatura ambiente
A borracha de silicone vulcanizada à temperatura ambiente (RTV) é um novo tipo de elastômero de silicone introduzido na década de 60; a característica mais notável desta borracha é que ela pode ser curada no local à temperatura ambiente sem aquecimento, sendo extremamente conveniente de usar. De acordo com seu mecanismo de vulcanização, pode ser dividida em moldagem por condensação e adição; de acordo com sua embalagem, pode ser dividida em dois tipos: bicomponente e monocomponente.
Atualmente, a borracha de silicone vulcanizada à temperatura ambiente tem sido amplamente utilizada como adesivos de silicone, selantes de silicone, revestimentos protetores de silicone, materiais de encapsulamento e moldagem, sendo amplamente aplicada em todos os setores. A borracha de silicone vulcanizada à temperatura ambiente (RTV) possui um ou dois grupos funcionais em cada extremidade (e, às vezes, no meio) da cadeia molecular e, sob certas condições (umidade do ar ou catalisadores apropriados), esses grupos funcionais podem reagir para formar uma estrutura reticulada de alto peso molecular.
XJY-705 1,3,5,7-Tetrametilciclotetrasiloxano (D4H)
Trata-se de um siloxano reativo com ligações Si-H, que pode sofrer reações de adição com olefinas insaturadas e pode ser utilizado para a síntese de borracha de silicone vulcanizada à temperatura ambiente.
3. Quais são as propriedades da borracha de silicone?
A borracha de silicone é o material de base mais fundamental para as placas de eletrodos. Entre vários materiais, a borracha de silicone substituiu outras borrachas como a borracha mais comumente utilizada para eletrodos médicos devido ao seu excelente desempenho.
A borracha de silicone é uma borracha sintética especial, que é feita de monômero de dimetilsiloxano e outros monômeros de silicone, polimerizados sob a ação de um catalisador adequado e se tornam um polímero linear, após a mistura e vulcanização, podem se reticular entre si formando um elastômero de borracha.
As características da borracha de silicone se manifestam nos seguintes aspectos:
(1) Excelente resistência a altas e baixas temperaturas;
Possui boa resistência a altas temperaturas e pode ser usada continuamente de 180 a 200 ℃. Embora a resistência da borracha de silicone seja apenas metade da borracha natural ou de algumas borrachas sintéticas à temperatura ambiente, a borracha de silicone ainda mantém um certo grau de flexibilidade, resiliência e dureza superficial, e as propriedades mecânicas não sofrem alterações significativas em ambientes de alta temperatura acima de 200 ℃,
(2) Propriedade superficial especial e inércia fisiológica;
A energia superficial da borracha de silicone é menor que a da maioria dos materiais orgânicos, portanto, possui excelente hidrofobicidade e migração hidrofóbica, baixa higroscopicidade e boa resistência ao mofo; a borracha de silicone não é obscurante, não é tóxica, não tem efeitos adversos no corpo humano e a reação do tecido corporal é leve, com excelente inércia fisiológica e envelhecimento fisiológico.
(3) Permeabilidade ao ar;
Compared with other polymer materials, highly permeable silicone rubber has extremely superior permeability at room temperature to nitrogen, oxygen, and air permeability than natural rubber 30 – 40 times higher.
(4) Reciclável;
Uncontaminated silicone rubber can be silicone rubbers recyclable, it’s convenient to reuse silicone rubber products.
(5) Excelentes propriedades de isolamento;
Possui propriedades dielétricas estáveis em uma ampla faixa de temperaturas e frequências, e excelente resistência ao arco elétrico e resistência de fuga;
(6) Boa elasticidade, flexibilidade em baixas temperaturas
Pode ser usado a -50 ℃. A temperatura de transição vítrea da borracha de silicone é geralmente -70~-50℃, e a fórmula especial pode chegar a -100℃, indicando seu excelente desempenho em baixas temperaturas;
(7) Boas propriedades retardantes de chama, quando queima, quase não libera gases tóxicos e nocivos;
(8) Excelentes propriedades de resistência às intempéries e resistência química a UV, névoa salina, etc.
711-Hidreto de Metil-Hidroxi-Siloxano Dimetil-Siloxano Copolímero
É um líquido transparente incolor que pode ser usado como agente de reticulação para aplicação de borracha de silicone.
4. Qual é o papel dos enchimentos condutores?
Os enchimentos condutores são as principais substâncias que tornam a borracha isolante eletricamente condutora. Entre muitos materiais condutores, o negro de fumo é o primeiro material condutor utilizado, entre os quais o negro de fumo de acetileno é mais conhecido. É obtido pela decomposição térmica em alta temperatura do gás acetileno, abreviado como negro de acetileno. O negro de fumo de acetileno tem alta condutividade, em comparação com o pó metálico, tem um certo efeito de reforço na borracha, desempenho de processamento superior, pequena resistência à vulcanização da borracha e boa resistência ao calor. O negro de fumo de acetileno é condutor devido à sua alta estrutura no estado agregado da estrutura do negro de fumo, o negro de fumo de acetileno tem o maior estado agregado, e o negro de fumo de forno é maior do que o negro de fumo de canal. As cadeias de partículas e redes de negro de fumo de alta estrutura podem formar complexos condutores, enquanto o negro de fumo de baixa estrutura não possui cadeias de partículas e a condutividade é fraca.
5. Qual é o mecanismo da borracha condutora?
O mecanismo condutor da borracha condutora depende do material condutor utilizado. O enchimento condutor de carbono, como grafite, negro de fumo, etc., é através de sua própria π electron migration and the formation of electric current in the polymer; metal filler is itself in contact with each other so that the free electrons move and generate electric current. There are several theories about the conductive mechanism of carbon conductive polymers, including the conductive pathway and tunneling effect theory. It is now generally recognized that “electron tunneling” that is, the tunnel effect is the principle of conductive generation. The applied voltage creates an electric field between carbon black particles that are adjacent and spaced by a thin layer of polymer, allowing electrons to pass through The resulting current depends on the path the electrons cross between the two conductive particles.
6. O que afeta a condutividade de uma placa de eletrodo?
O papel do enchimento condutor na borracha condutora é indispensável, portanto, as propriedades do enchimento condutor e seu teor na borracha, o peso molecular da borracha, o grau de reticulação e outros enchimentos, e as condições do processo de operação têm efeito na condutividade final.
6.1 Por que o enchimento condutor é decisivo?
O preenchimento do enchimento condutor é o mais decisivo para a condutividade da borracha. A condutividade da borracha de silicone misturada com negro de fumo depende da quantidade de enchimento adicionada. A taxa de crescimento da condutividade dos polímeros condutores é pequena com o aumento do volume do enchimento, mas aumenta exponencialmente quando o volume do enchimento excede uma certa porcentagem (ou seja, o limite de permeabilidade). O negro de fumo de acetileno com alto grau de estrutura e pequeno tamanho de partícula pode conferir à borracha alta condutividade e propriedades mecânicas. Isso ocorre porque quando o tamanho da partícula é pequeno e a estrutura é alta, o negro de fumo é fácil de formar uma estrutura contínua e é condutor sob certas condições de proporções.
The shear strength of the conductive silicone rubber material depends on the proportion of carbon black, shear strength, and polymer viscosity. The conductivity of the final product has a similar relationship with the processing performance, but it is more difficult to distinguish the relevant role of various parameters. The processing properties of conductive silicone rubber materials as well as the viscosity and curing properties can be adjusted within a certain range according to the user’s needs.
Diferentes métodos de vulcanização também têm impacto na condutividade da borracha. Na borracha de silicone preenchida com negro de fumo, com vulcanização adicional, vulcanização com peróxido, vulcanização por radiação e métodos de preenchimento por polimerização, causarão diferentes propriedades condutoras finais, a borracha vulcanizada feita pelo método de preenchimento por polimerização tem a maior condutividade. Isso ocorre porque as partículas do enchimento podem atingir a dispersão máxima no polímero ao usar este método.
7. Como aplicar as borrachas de silicone?
Todos os tipos de instrumentos eletrônicos médicos devem atuar em uma parte do corpo através da superfície do eletrodo, como instrumentos de fisioterapia, instrumentos terapêuticos, cervicalgia, ombro congelado, doenças da coluna lombar e pernas, artrite, lesões de tecidos moles, e outras condições que têm um bom efeito terapêutico auxiliar. Será pulso de baixa frequência e teoria dos meridianos e nervos, usando eletrodos de pele nos pontos de acupuntura do corpo humano para estimulação por corrente, para ativar a função do meridiano, aliviar a dor, eliminar a paralisia nervosa, bem como o propósito de tratamento de doenças. O eletrodo do instrumento de fisioterapia inicial foi usado principalmente na forma de placa de cobre metálica revestida de flanela, devido ao material metálico em contato com o corpo humano ser fácil de enferrujar, e não pode ser alterado com a mudança das partes do corpo e alteração arbitrária de forma, o uso é extremamente inconveniente, com produtos de borracha de silicone para placa de eletrodo, pode mostrar resultados inesperados.
Os materiais constituintes mais básicos das placas eletrônicas médicas são substratos de borracha de silicone para atender aos requisitos de materiais médicos e aos requisitos de uso real e enchimento condutor para que tenham boas propriedades condutoras, pode ter melhor desempenho se combinado com outros componentes auxiliares.
8. Como fabricar as borrachas de silicone?
A borracha de silicone é uma borracha sintética de desempenho abrangente, com excelente estabilidade térmica; e resistência a altas e baixas temperaturas; pode funcionar a longo prazo no estado de -60 ℃ ~ 250 ℃ ; resistência ao ozônio; resistência às intempéries e boas propriedades elétricas, resistência à coronha, arco elétrico; a faísca elétrica é muito forte; estabilidade química, resistência ao envelhecimento climático, resistência à radiação, inércia fisiológica, permeabilidade, alta resistência ao rasgo. Pode ser amplamente utilizado no campo de dispositivos médicos. Como tornar seus produtos mais competitivos?
XJY Silicones é um dos principais resina de silicone MQ e Silicone VMQ fabricantes na China, com mais de 30 anos de experiência em P&D e fabricação na indústria de silicone e mais de 15 patentes relacionadas e suporte técnico. Nossos produtos de hidrogênio silicone podem atender às necessidades de dispositivos médicos de silicone e apoiar o fornecimento de soluções personalizadas diversificadas.
