有機硅材料和它的應(yīng)用
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有機硅材料主要分為硅橡膠、硅油及二次加工品、硅樹脂及硅烷偶聯(lián)劑四大類產(chǎn)品。由于有機硅產(chǎn)品具有電氣絕緣、耐輻射,阻燃、耐腐蝕、耐高低溫、形態(tài)多樣以及生理惰性等優(yōu)良特性,被譽為“工業(yè)味精”,廣泛應(yīng)用于電子電氣、建筑建材、紡織、輕工、醫(yī)療、機械、交通運輸、塑料橡膠等各行業(yè),并深入到人們生活的各個領(lǐng)域、成為化工新材料的佼佼者,其發(fā)展正可謂方興未艾。目前,全球年生產(chǎn)能力超過120萬噸,產(chǎn)品品種約萬種。
1. 硅橡膠
硅橡膠與其他橡膠一樣,可加工成各種型材、膠管、膠條、膠輥、膠布等制品,用于其他橡膠用之無效的場合。此外,硅橡膠的生物相容性更是一種關(guān)鍵的特性。
如室溫硫化硅橡膠硅橡膠,就是通過適當(dāng)改變填料、添加劑和聚合物的結(jié)構(gòu)組成,并選擇各種各樣的交聯(lián)、催化體系,可以制得許多不同性能的品種。由于室溫硫化硅橡膠使用簡便,而且能夠制備出滿足各方面技術(shù)要求的繁多品種,促使其產(chǎn)量和用途與日俱增,目前國外銷售的室溫硫化硅橡膠牌號達300種以上?梢院敛豢浯蟮卣f,在每一個工業(yè)領(lǐng)域中都有它的用武之地(見表1)。
表1 室溫硫化硅橡膠的應(yīng)用一覽表
應(yīng)用部門 |
利 用 的 特 性 |
主要應(yīng)用范圍 |
建筑工業(yè) |
耐老化,著色、粘接性 |
取代瀝青,用作公路接縫的密封劑;高層建筑物嵌板、幕墻和內(nèi)墻接縫的密封;廚房瓷磚周圍空隙的填平和浴盆、水斗、便池周圍的密封等。 |
電子工業(yè) |
優(yōu)異的介電性、耐候、粘接性,可隨時應(yīng)急 |
廣泛用作包封、灌注、粘接、浸漬和涂復(fù)等材料。 |
航空和宇航工業(yè) |
耐燃、耐腐蝕、耐輻射 |
用于宇宙飛船窗口、真空泵系統(tǒng)和電子設(shè)備的密封,燒蝕涂層,耐油部位的密封。 |
汽車工業(yè) |
耐疲勞、粘接性 |
用作現(xiàn)場成形的密封墊圈,汽車檔風(fēng)玻璃、門窗框架、反光燈、排氣管及易受水淋設(shè)備的粘接密封。 |
醫(yī)療衛(wèi)生 |
液體硅橡膠,生理惰性 |
隱型眼鏡和人工角膜,齒科印模材料,防噪音耳塞等。 |
其他方面 |
粘接性、仿真性 |
制作古代文物復(fù)制的模具,常規(guī)武器上的密封。 |
2.硅油
(1)硅油的分類
硅油是一類具有各種不同粘度,無毒、無嗅、無腐蝕,不易燃燒的聚硅氧烷液體油狀物。其中,甲基硅油是硅油中最主要的品種,通過改變聚硅氧烷的聚合度及有機基的種類,或使聚硅氧烷與其他有機物共聚,可以制得具有防水、抗粘、脫模、消泡等基本特性的硅油。硅油的品種很多,大致可分為線形硅油及改性硅油兩大類。
(2)硅油制品及應(yīng)用
硅油有許多特殊性能,如溫粘系數(shù)小、耐高低溫、抗氧化、閃點高、揮發(fā)性小、絕緣性好、表面張力小、對金屬無腐蝕、無毒等。由于這些特性,硅油以應(yīng)用在許多方面而具有卓越的效果。在各種硅油中,以甲基硅油應(yīng)用得最廣泛,是硅油中最重要的品種,其次是甲基苯基硅油。各種官能性硅油及改性硅油主要用于特殊目的(見表2)。
表2 硅油的主要應(yīng)用
應(yīng)用部門 |
利用特性 |
主要應(yīng)用范圍 |
機械工業(yè) |
耐高低溫、抗氧化、強抗剪切性 |
用于傳動裝置的潤滑油,防震、阻尼用油,真空擴散泵油。 |
電器工業(yè) |
介電性、耐熱、疏水性 |
用于變壓器、電容器、晶體管等的絕緣、抗熱、防濕和填充。 |
化學(xué)工業(yè) |
表面張力低、化學(xué)穩(wěn)定性好 |
用作發(fā)酵、造紙、織物染色等化工生產(chǎn)過程中的消泡。 |
醫(yī)學(xué) |
無毒、疏水性、表面活性 |
醫(yī)用消泡劑,軟膏及保護脂的基劑,藥用添加劑,外科用具的滅菌用油,人造眼球的潤滑劑。 |
一般工業(yè) |
抗粘、耐候性 |
用于涂料、橡膠、塑料添加劑和內(nèi)脫模劑。 |
一般工業(yè) |
耐腐蝕、疏水性 |
玻璃器具、陶瓷、紙張、皮革、金屬、織物等物品的表面處理 |
硅油在自然環(huán)境中的分解不象大多數(shù)有機化合物那樣由于細菌的侵襲,而可以說是由于土壤中沙礫的催化,使之分解為較簡單的分子。分解產(chǎn)物為環(huán)狀有機硅分子,蒸發(fā)到空氣中,進一步分解為天然產(chǎn)物——水,CO2和二氧化硅水和物。土壤中留下的有機硅化合物在水中可溶,在日光中的紫外線照射下進一步分解為硅酸,而硅酸是海水中天然存在的一種化合物,因此無須擔(dān)心大量、長期使用后硅油的累積和殘留。
3.硅樹脂
硅樹脂的分類和應(yīng)用見表3
表3 硅樹脂制品的應(yīng)用
制品種類 |
應(yīng)用范圍 |
絕緣漆 |
用于電機設(shè)備的線圈浸漬漆,粘接云母用的絕緣漆,用于玻璃絲、玻璃布及石棉布浸漬的絕緣漆。 |
涂料 |
用于耐熱、耐候的防腐涂料,耐搔抓的透明涂料,脫模和防潮涂料,耐輻照涂料。 |
粘接劑 |
金屬和耐熱的非金屬材料的粘接劑,耐熱橡膠或橡膠與金屬的粘接劑,絕熱隔音材料與鋼或鈦合金的粘接劑,以及壓敏粘接劑。 |
有機硅塑料 |
作結(jié)構(gòu)材料、半導(dǎo)體封裝用的模壓塑料,與玻璃布制得的層壓塑料,發(fā)泡后制得的泡沫塑料。 |
硅烷偶聯(lián)劑最早是作為玻璃纖維增強塑料的玻纖處理劑而開發(fā)的。由于硅烷偶聯(lián)劑改善了玻纖與樹脂之間的粘合,從而顯著提高了增強塑料的機械性能。隨著復(fù)合材料的迅速發(fā)展,硅烷偶聯(lián)劑無論在品種或產(chǎn)量的發(fā)展速度也很快。近年來,利用硅烷偶聯(lián)劑對某些材料引入特定功能性基團,可以改進材料的表面性質(zhì),獲得防靜電、防霉、防臭、防凝血和生理惰性等,成為硅烷偶聯(lián)劑新用途的開端。正是由于許多重要應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā),硅烷偶聯(lián)劑成為有機硅的一個重要分支(見表4)。
表4 硅烷偶聯(lián)劑的主要應(yīng)用
應(yīng)用領(lǐng)域 |
應(yīng)用效果 |
處理玻璃纖維增強材料 |
有效提高復(fù)合材料的濕態(tài)機械性能和穩(wěn)定的電氣性能。 |
處理礦物粉末填料 |
提高復(fù)合材料的機械強度,改善加工性能,增強填料的潤濕性和分散性。 |
增粘劑 |
用作環(huán)氧、聚氨脂、氯丁橡膠等粘接劑和密封劑的增粘劑,可以大大提高樹脂對玻璃或金屬基材的干態(tài)粘接劑,改善濕態(tài)粘接保持率。 |
橡膠加工 |
提高無機填料在橡膠中的分散性,改善橡膠的物理電氣性能和綜合加工工藝性能。 |
其他方面 |
處理玻璃表面,防止飛機、汽車的擋風(fēng)玻璃表面結(jié)冰現(xiàn)象。 |
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