La exudación de aceite en una grasa térmica no se debe necesariamente al aceite de silicona base.

La viscosidad y la volatilidad del aceite base influyen en la estabilidad, pero la distribución del tamaño de las partículas, el nivel de carga, el tratamiento superficial, la red espesante y la compatibilidad entre el aceite y las cargas son igualmente importantes.

La solución correcta no consiste en cambiar directamente a un aceite de silicona de mayor viscosidad. Primero debe determinarse si la exudación aparece durante el almacenamiento, durante la aplicación o después de los ciclos térmicos.

1. Diferenciar tres tipos de fallo

Exudación durante el almacenamiento

Después de permanecer almacenada en el envase, aparece una capa visible de aceite sobre la superficie de la grasa térmica.

En este caso, deben revisarse:

• Viscosidad del aceite base

• Relación entre aceite y cargas

• Red espesante

• Sedimentación de las cargas

• Temperatura y tiempo de almacenamiento

Secado después de los ciclos térmicos

Después de repetidos ciclos de calentamiento y enfriamiento, la grasa térmica pierde su capacidad de humectación o presenta sequedad, grietas y un contacto interfacial deficiente.

Las posibles causas incluyen:

• Evaporación del aceite base

• Migración del aceite base

• Efecto de bombeo o pump-out

• Cambios en la red de cargas

• Diferencias de presión y expansión térmica

Separación después de la aplicación

Si aparece una separación localizada después del mezclado, la dosificación o el recubrimiento, deben comprobarse:

• Estado superficial de las cargas

• Proceso de dispersión

• Tiempo de mezclado

• Condiciones de cizallamiento

• Compatibilidad entre aceite y cargas

• Equipo y presión de dosificación

Estos tres tipos de fallo tienen causas diferentes. No pueden resolverse simplemente añadiendo más sílice pirogénica o aumentando la viscosidad del aceite de silicona.

2. ¿Qué condiciones de funcionamiento deben confirmarse?

Antes de diagnosticar la exudación o la separación, es necesario conocer al menos:

1. Temperatura continua de trabajo y temperatura máxima puntual

2. Condiciones de los ciclos térmicos

3. Presión, vibración o cizallamiento continuos

4. Tipo y viscosidad del aceite base y requisitos de volatilidad

5. Tipo, distribución de tamaños y proporción de las cargas térmicas

6. Momento, temperatura y ubicación exacta de la exudación

7. Requisitos de conductividad térmica, dosificación y espesor de la interfaz

No se recomienda cambiar directamente los materiales cuando las condiciones de funcionamiento no están completas.

3. ¿Cómo debe evaluarse el aceite base?

Aumentar la viscosidad del aceite de silicona puede ralentizar el movimiento del aceite y la sedimentación de las cargas. Sin embargo, también puede dificultar el mezclado, la dosificación y la extensión.

Una viscosidad excesiva puede provocar:

• Mayor presión de dosificación

• Menor velocidad de aplicación

• Dificultad para conseguir una capa interfacial fina

• Peor dispersión de las cargas

• Mayor resistencia térmica interfacial

En aplicaciones de alta temperatura, no debe evaluarse únicamente la viscosidad a temperatura ambiente. También deben comprobarse la volatilidad y el cambio de viscosidad a la temperatura real de funcionamiento.

El aceite de silicona metílica es adecuado para muchas formulaciones convencionales de grasa térmica. Cuando la aplicación requiere temperaturas más altas o una estabilidad especial, pueden evaluarse el aceite de silicona fenílica u otros fluidos base.

No obstante, su compatibilidad y rendimiento deben verificarse bajo las condiciones reales de uso.

4. ¿Más sílice pirogénica significa mayor estabilidad?

No.

La sílice pirogénica puede ajustar la tixotropía y formar una red espesante que ayuda a reducir la sedimentación de las cargas y la separación del aceite.

Sin embargo, una dosificación excesiva puede causar:

• Viscosidad demasiado alta

• Dificultades de mezclado y dispersión

• Peor capacidad de dosificación

• Menor capacidad de extensión

• Reducción del contenido posible de cargas térmicas

• Mayor espesor de la interfaz

• Peor rendimiento térmico

La superficie específica, el tratamiento superficial, la estructura y la calidad de dispersión de la sílice pirogénica afectan al resultado final. La estabilidad no puede evaluarse únicamente según la cantidad añadida.

La formulación debe equilibrar:

estabilidad tixotrópica, procesabilidad, contenido de cargas térmicas y resistencia térmica interfacial.

5. ¿Por qué es tan importante el sistema de cargas?

El tamaño, la forma, la distribución granulométrica y el tratamiento superficial de las cargas térmicas influyen simultáneamente en:

• Formación de rutas de conducción térmica

• Nivel máximo de carga

• Compatibilidad entre aceite y cargas

• Fluidez y capacidad de dosificación

• Estabilidad durante el almacenamiento

• Estabilidad durante los ciclos térmicos

• Resistencia térmica interfacial

Utilizar un único tamaño de partícula no garantiza la mayor densidad de empaquetamiento.

Una combinación controlada de partículas grandes, medianas y pequeñas permite que las partículas pequeñas ocupen los espacios entre las grandes. Esto reduce los huecos y mejora la eficiencia de empaquetamiento.

Sin embargo, una distribución granulométrica inadecuada puede provocar:

• Absorción excesiva de aceite por las partículas finas

• Aglomeración de las cargas

• Aumento rápido de la viscosidad

• Mala compatibilidad entre el aceite y las cargas

• Sedimentación o separación del aceite durante el almacenamiento

El tratamiento superficial también es fundamental.

Las cargas tratadas adecuadamente suelen presentar mejor compatibilidad y dispersión en la matriz de silicona. Un tratamiento insuficiente o incompatible puede provocar aglomeración, exudación o fallo de la red de cargas después de los ciclos térmicos.

Por lo tanto, la estabilidad de una grasa térmica depende conjuntamente de la viscosidad del aceite base, la distribución de las cargas, el tratamiento superficial y la red espesante.

6. Proceso recomendado para diagnosticar la exudación

Paso 1: registrar las condiciones del fallo

Deben documentarse:

• Tiempo de almacenamiento antes de aparecer la exudación

• Almacenamiento a temperatura ambiente o elevada

• Aparición en la superficie, el fondo o una zona localizada

• Vibraciones durante el transporte

• Aparición después de la dosificación o de los ciclos térmicos

Paso 2: examinar el aceite base

Comprobar:

• Viscosidad inicial

• Cambio de viscosidad a alta temperatura

• Contenido volátil

• Distribución del peso molecular

• Humectación de las cargas

• Migración después de los ciclos térmicos

Paso 3: examinar el sistema de cargas

Buscar:

• Sedimentación

• Aglomeración

• Distribución granulométrica inadecuada

• Tratamiento superficial insuficiente

• Mala compatibilidad entre diferentes cargas

• Zonas localmente secas o ricas en aceite después del mezclado

Paso 4: ajustar la relación aceite-cargas y la red espesante

No debe añadirse simplemente más sílice pirogénica. Es necesario evaluar conjuntamente:

• Contenido de aceite base

• Proporción de cargas térmicas

• Dosificación de sílice pirogénica

• Proceso de dispersión

• Orden de incorporación

• Condiciones de desgasificación al vacío

• Viscosidad final de dosificación

Paso 5: repetir las pruebas de rendimiento

Después del ajuste, deben comprobarse nuevamente:

• Estabilidad de almacenamiento a temperatura ambiente

• Estabilidad de almacenamiento a alta temperatura

• Resistencia a los ciclos térmicos

• Resistencia al pump-out

• Capacidad de dosificación

• Capacidad de extensión

• Conductividad térmica

• Resistencia térmica interfacial

• Estabilidad a largo plazo bajo compresión

7. ¿Qué materiales puede ofrecer IOTA?

Como proveedor de soluciones integrales de silicona, Iota Silicone Oil Anhui Co., Ltd. puede ayudar en la selección inicial de:

• Aceites de silicona metílica

• Aceites de silicona fenílica

• Aceites de silicona con diferentes viscosidades

• Aceites de silicona de baja volatilidad

• Sílice pirogénica

• Sílice con tratamiento superficial

• Aditivos funcionales de silicona

La formulación final de la grasa térmica debe validarse utilizando las cargas térmicas, los equipos de procesamiento y las condiciones de aplicación reales del cliente.

No se debe recomendar un aceite base o una carga específicos antes de conocer completamente la formulación y las condiciones de funcionamiento.

8. Preguntas frecuentes

¿La exudación de aceite siempre se debe a una viscosidad demasiado baja?

No.

La sedimentación de las cargas, una relación aceite-cargas inadecuada, un tratamiento superficial insuficiente, una red espesante inestable y los ciclos térmicos también pueden causar exudación.

¿Un aceite de silicona de mayor viscosidad puede resolver la separación?

Puede ralentizar la sedimentación y el movimiento del aceite, pero también puede dificultar el mezclado, la dosificación y la extensión.

No sustituye un diagnóstico completo de la formulación.

¿Por qué se seca la grasa térmica después de los ciclos térmicos?

Las posibles causas incluyen la evaporación, migración o expulsión del aceite base, además de cambios en la red de cargas.

La temperatura, la presión, la vibración y el número de ciclos deben evaluarse conjuntamente.

¿Añadir más sílice pirogénica mejora siempre la estabilidad?

No.

Una cantidad excesiva puede espesar demasiado el sistema y perjudicar el mezclado, la dosificación, la extensión y la proporción posible de cargas térmicas.

Es necesario equilibrar la tixotropía y la procesabilidad.

¿Una conductividad térmica adecuada garantiza estabilidad a largo plazo?

No.

También deben evaluarse:

• Exudación de aceite

• Ciclos térmicos

• Efecto pump-out

• Capacidad de dosificación

• Espesor de la interfaz

• Cambio de la resistencia térmica interfacial

• Estabilidad a largo plazo bajo compresión

¿Qué información se necesita para diagnosticar la exudación?

Como mínimo, debe proporcionarse:

• Temperatura continua y temperatura máxima puntual

• Condiciones de los ciclos térmicos

• Tipo y viscosidad del aceite base

• Tipo y distribución granulométrica de las cargas térmicas

• Relación entre aceite y cargas

• Método de aplicación

• Momento y ubicación de la exudación

La exudación y la separación de una grasa térmica rara vez se deben a un único material. Primero debe identificarse la fase en la que aparece el fallo. Después, deben analizarse sistemáticamente el aceite base, el sistema de cargas, la red espesante y las condiciones de procesamiento.