زيت السيليكون هو نوع من مادة السيليكون مع العديد من الأصناف والسلاسل ونطاق التطبيقات الواسع. ينقسم زيت السيليكون عادة إلى فئتين: زيت السيليكون العادي وزيت السيليكون المعدل.
نظرًا لأن زيت السيليكون ثنائي ميثيل هو الجسم الرئيسي لزيت السيليكون التجاري، فإنه يمكن أن يمثل الخصائص العامة لزيت السيليكون بشكل جيد، لذا فإن هذه السلسلة من المقالات نأخذ بشكل أساسي زيت السيليكون ثنائي ميثيل كمثال للمناقشة.
أولا، خصائص اللزوجة لزيت السيليكون
يُظهر زيت السيليكون أفضل ثبات لدرجة اللزوجة في مواد التشحيم السائلة، أي أن لزوجته أقل حساسية للتغيرات في درجات الحرارة.
العلاقة بين اللزوجة ودرجة الحرارة:
تزداد حساسية لزوجة زيوت السيليكون المختلفة مع درجة الحرارة بالترتيب التالي:
زيت سيليكون ثنائي ميثيل، زيت سيليكون يحتوي على هيدروجين الميثيل < زيت سيليكون إيثيل ميثيل < محتوى فينيل منخفض من زيت سيليكون ميثيل فينيل < محتوى فينيل متوسط من زيت سيليكون ميثيل فينيل، زيت سيليكون ميثيل ثلاثي فلورو بروبيل < محتوى فينيل مرتفع من زيت سيليكون فينيل ميثيل.
تأثير الضغط على اللزوجة:
ستزداد لزوجة زيت السيليكون مع زيادة الضغط. على سبيل المثال، عند الضغط الجوي، تبلغ لزوجة زيت ثنائي ميثيل السيليكون 100 مم²/ثانية.
يتمتع زيت السيليكون بانضغاطية عالية، وخاصة زيت السيليكون ثنائي ميثيل، بسبب القوة الجزيئية الضعيفة، حتى تحت ضغط يصل إلى 400 ميجاباسكال لن يتصلب.
تغير لزوجة زيت ثنائي ميثيل السيليكون تحت الضغط العالي
تأثير إجهاد القص على اللزوجة:
يتأثر تغير لزوجة زيت السيليكون بإجهاد القص، والذي يعتمد على اللزوجة الأولية لزيت السيليكون. لا تتغير لزوجة زيت السيليكون ثنائي ميثيل اللزوجة المنخفضة كثيرًا عند معدل القص العالي، بينما تقل لزوجة زيت السيليكون عالي اللزوجة مع زيادة معدل القص، لأن الجزيئات تكون أكثر ترتيبًا في اتجاه التدفق، مما يقلل الاحتكاك.
تأثير الكتلة المولية:
مع زيادة الكتلة المولية لزيت السيليكون، يكون تأثير إجهاد القص على اللزوجة أكثر أهمية.
التعافي بعد القطع:
بعد القص، سوف يتعافى الاتجاه الجزيئي لزيت السيليكون تدريجيًا مع مرور الوقت، مما يؤدي إلى تأخر في اللزوجة الظاهرة.
الاستقرار على المدى الطويل:
تتغير اللزوجة الجوهرية لزيت ثنائي ميثيل السيليكون قليلاً عندما تتعرض لقوة القص لفترة طويلة. على سبيل المثال، في الأنظمة الهيدروليكية، حتى بعد دورة إجهاد طويلة، يكون انخفاض اللزوجة أقل بكثير من انخفاض اللزوجة في الزيوت المعدنية العامة.
ثانيا، كثافة وحجم زيت السيليكون
الكثافة النسبية والوزن الجزيئي:
وتزداد الكثافة النسبية لزيت السيليكون مع زيادة الكتلة المولية أو اللزوجة، وتميل في النهاية إلى قيمة ثابتة. بالنسبة لزيت ثنائي ميثيل السيليكون، عندما تتجاوز اللزوجة عند 25 درجة مئوية 350 مم²/ثانية، تميل كثافته النسبية إلى أن تكون ثابتة، حوالي 0.973.
آثار استبدال المجموعات:
عندما يتم استبدال مجموعة الميثيل جزئيًا بمجموعة الفينيل لتكوين زيت سيليكون ميثيل فينيل، تكون كثافته النسبية أعلى من كثافة زيت السيليكون ثنائي ميثيل النقي.
تأثير درجة الحرارة على الكثافة النسبية:
تتناقص الكثافة النسبية لزيت السيليكون بانتظام مع زيادة درجة الحرارة.
معامل التمدد الحراري:
معامل التمدد الحراري لزيت ثنائي ميثيل السيليكون أكبر من معامل التمدد الحراري للماء والزئبق، ويشبه الزيوت المعدنية. يتناقص المعامل مع زيادة درجة البلمرة واللزوجة لزيت السيليكون. عندما تتجاوز اللزوجة 100 ملم²/ثانية، يميل معامل التمدد الحراري إلى قيمة ثابتة.
معامل التمدد الحراري لزيت السيليكون ميثيل فينيل:
معامل التمدد الحراري لزيت السيليكون ميثيل فينيل أقل قليلاً من معامل التمدد الحراري لزيت السيليكون ثنائي ميثيل.
معامل التمدد الحجمي لزيت السيليكون (25-150 درجة)
ثالثا، الموصلية الحرارية والقدرة الحرارية المحددة لزيت السيليكون
الموصلية الحرارية والكتلة الجزيئية:
ترتبط الموصلية الحرارية لزيت السيليكون بكتلته المولية ولزوجته. في سلسلة زيت السيليكون ثنائي ميثيل، تزداد الموصلية الحرارية مع زيادة اللزوجة، ولكن بعد الوصول إلى لزوجة معينة، تميل الموصلية الحرارية إلى الاستقرار.
اتجاهات التوصيل الحراري:
بالنسبة لزيت ثنائي ميثيل السيليكون، عندما تكون اللزوجة منخفضة، تزداد الموصلية الحرارية بشكل ملحوظ مع زيادة اللزوجة. على سبيل المثال، يتمتع سداسي ميثيل ديسيلوكسان بموصلية حرارية تبلغ {{0}}.099W/(m·K) عند 50 درجة مئوية، في حين أن زيت ثنائي ميثيل سيليكون بلزوجة تبلغ حوالي 100 مم²/ثانية يتمتع بموصلية حرارية تبلغ 0.155 وات/ (m·K) عند 25 درجة مئوية.
استقرار الموصلية الحرارية:
عندما تزداد لزوجة زيت ثنائي ميثيل السيليكون، لا تتغير موصليته الحرارية تقريبًا، ويتم الحفاظ عليها عند قيمة ثابتة نسبيًا.
مقارنة التوصيل الحراري:
تبلغ الموصلية الحرارية لزيت السيليكون حوالي ربع تلك الموجودة في الماء وتشبه تلك الخاصة بالبنزين والتولوين.
الموصلية الحرارية لزيت السيليكون ميثيل فينيل:
لا تختلف الموصلية الحرارية لزيت سيليكون ميثيل فينيل عن زيت السيليكون ثنائي ميثيل.
استقلال السعة الحرارية المحددة والمحتوى الحراري:
إن السعة الحرارية المحددة والمحتوى الحراري لزيت السيليكون ثنائي ميثيل لا تتغير تقريبًا مع تغير اللزوجة، وهي مستقلة نسبيًا عن اللزوجة.
