矽橡膠主要有哪些品種?
矽橡膠主要分為室溫硫化矽橡膠,高溫硫化矽橡膠。因此,室溫硫化矽橡膠按成分、硫化機理和使用工藝不同可分為三大類型,即單組分室溫硫化矽橡膠、雙組分縮合型室溫硫化矽橡膠和雙組分加成型室溫硫化矽橡膠。這三種係列的室溫硫化矽橡膠各有其特點:單組分室溫硫化矽橡膠的優點是使用方便,但深部固化速度較困難;雙組分室溫硫化矽橡膠的優點是固化時不放熱,收縮率很小,不膨脹,無內應力,固化可在內部和表麵同時進行,可以深部硫化;加成型室溫硫化矽橡膠的硫化時間主要決定於溫度。
矽橡膠按其硫化特性可分為熱硫化型矽橡膠和室溫硫化型矽橡膠兩類。按性能和用途的不同可分為通用型、超耐低溫型、超耐高溫型、高強力型、耐油型、醫用型等等。按所用單體的不同,可分為甲基乙烯基矽橡膠,甲基苯基乙烯基矽橡膠、氟矽,腈矽橡膠等。
1、二甲基矽橡膠
(簡稱甲基矽橡膠):
製備高分子量的線型二甲基聚矽氧烷橡膠,必須要有高純度的原料,為保證原料的純度,工業上通常是先將經過精鎦提純,含量為99.5%以上的二甲基二氯矽烷在乙醇—水介質中,在酸催化下進行水解縮合,並分離出雙官能度的矽氧烷四聚體即八甲基環四矽氧烷,然後再使四環體在催化劑作用下,形成高分子線型二甲基聚矽氧烷。
二甲基矽橡膠生膠為無色透明的彈性體,通常用活性較高的有機過氧化物進行硫化。硫化膠可
在-60~+250℃範圍內使用,二甲基矽橡膠的硫化活性低,高溫壓縮永久變形大,不宜於製厚製品,厚製品硫化比較困難,內層亦易起泡。由於含少量乙烯基的甲基乙烯基矽橡膠性能較之為優,故二甲基矽橡膠已逐漸被甲基乙烯基矽橡膠所取代。現今生產和應用的其它類型的矽橡膠,它們除含有二甲基矽氧烷結構單元外,還含有或多或少的其它雙官能矽氧烷的結構單元,但其製備方法與二甲基矽橡膠的製法沒有本質的區別,其製備方法一般為在有利於環體形成的條件下,使所需的某種雙官能度的矽單體進行水解縮合,然後按其所需比例加入八甲基環四矽氧烷,再在催化劑作用下共同反應而製得。
2、甲基乙烯基矽橡膠
(簡稱乙烯基矽橡膠):
此種橡膠由於含有少量的乙烯基側鏈,故比甲基矽橡膠容易硫化,使之有更多種類的過氧化物可供硫化使用,並可大大減少過氧化物的用量。欧宝官方体育app下载含少量乙烯基的矽橡膠與二甲基矽橡膠相較,可使抗壓縮永久變形性能獲得顯著的改進,低的壓縮變形反映了它作為密封件在高溫下具有較佳的支撐性,這乃是O型圈和墊圈等所必須具備的要求之一。甲基乙烯基矽橡膠工藝性能較好,操作方便,可製成厚製品且壓出、壓延半成品表麵光滑,是目前較常用的一種矽橡膠。
3、甲基苯基乙烯基矽橡膠
(簡稱苯基矽橡膠):
此種橡膠是在乙烯基矽橡膠的分子鏈中,引入二苯基矽氧鏈節或甲基苯基矽氧鏈節而得。
根據矽橡膠中苯基含量(苯基:矽原子)的不同,可將其分為低苯基、中苯基及高苯基矽橡膠。當橡膠發生結晶或接近於玻璃化轉變點或者這兩種情況重疊,均會導致橡膠呈現僵硬狀態。引入適量的大體積的基團使聚合物鏈的規整性受到破壞,則可降低聚合物的結晶溫度,同時由於大體積基團的引入改變了聚合物分子間的作用力,故也可以改變玻璃化溫度。低苯基矽橡膠(C6H5/Si=6~11%)即由於上述原因具有優良的耐低溫性能,且與所用苯基單體類型無關。硫化膠的脆性溫度為-120℃,是現今低溫性能最好的橡膠。低苯基矽橡膠兼有乙烯基矽橡膠的優點,而且成本也不很高,因此有取代乙烯基矽橡膠的趨勢。在大大提高苯基含量時則會使分子鏈的剛性增大,從而導致耐寒性和彈性的降低,但耐燒蝕和耐輻射性能將有所提高,苯基含量達C6H5/Si=20~34%為中苯基矽橡膠具有耐燒蝕的特點,高苯基矽橡膠(C6H5/Si=35~50%)則具有優異的耐輻射性能。
4、氟矽、腈矽橡膠
氟矽橡膠是側鏈引入氟代烷基的一類矽橡膠。常用的氟矽橡膠為含有甲基、三氟丙基和乙烯基的氟矽橡膠。
氟矽膠具有良好的耐熱性及優良的耐油、耐溶劑性能,如對脂肪烴、芳香烴、氯代烴、石油基的各種燃料油、潤滑油、液壓油以及某些合成油在常溫和高溫下的穩定性均較好,這些是單純的矽橡膠所不及的。氟矽橡膠具有較好的低溫性能,對於單純的氟橡膠而言,是一種很大的改進。含三氟丙基的氟矽橡膠保持彈性的溫度範圍一般為-50℃~+200℃,耐高低溫性能較乙烯基矽橡膠差,且在加熱到300℃以上時將會產生有毒氣體。在電絕緣性能方麵較乙烯基矽橡膠差得多。在氟矽橡膠的膠料中加入適量的低粘度羥基氟矽油,膠料熱處理,再加入少量乙烯基矽橡膠,可使工藝性能顯著改善,有利於解決膠料粘輥和存放結構化嚴重等問題,能延長膠料的有效使用期。在上述氟矽橡膠中引入甲基苯基矽氧鏈節時,會有助於耐低溫性能的改善,且加工性能良好。
腈矽橡膠是側鏈引入腈烷基(一般為β—腈乙基或γ—腈丙基)的一類矽橡膠。極性腈基的引入改善了矽橡膠的耐油、耐用溶劑性能,但其耐熱性、電絕緣性及加工性則有所降低。
腈烷基的類型和含量對腈矽橡膠的性能有較大的影響,如含7.5%克分子γ—腈丙基的矽橡膠,其耐寒性能與低苯基矽橡膠相似,耐油性能 較低苯基矽橡膠為好,當γ—腈丙基含量增至33~50%克分子時,則耐寒性顯著降低,耐油性能提高,耐熱為200℃。如用β—腈乙基代替γ—腈丙基時則能使腈矽橡膠的耐熱性進一步提高。
5、苯撐和苯醚撐矽橡膠
苯撐矽橡膠是在聚矽氧烷主鏈上引入苯撐基的一類矽橡膠。
由於苯撐基的引入,因而使矽橡膠的耐輻射性能大大提高,同時因芳環的存在使分子鏈的剛性增大,柔順性降低,玻璃化溫度提高,耐寒性能下降,而抗張強度則有所增高。苯撐矽橡膠具有優良的耐高溫、抗輻射性能,耐高溫可達250~300℃,且有良好的介電性能和防潮防黴耐水蒸氣等特性。在苯撐矽橡膠的生膠組成中,當苯撐含量為60%、苯基含量30%、甲基含量10%(乙烯基含量0.6%)時是適宜的,在這種情況下,硫化膠具有良好的綜合性能。
苯撐矽橡膠的缺點是低溫性能不佳,脆性溫度為-25℃,影響了它在某些方麵的應用,苯醚撐矽橡膠的低溫性能則遠較苯撐矽橡膠為好,脆性溫度為-64~70℃。
苯醚撐矽橡膠是分子主鏈引入苯醚撐和苯撐基團的聚矽氧烷。
苯醚撐矽橡膠具有良好的力學性能,一般抗張強度可達150~180公斤/平方厘米(即14.7~17.7Mpa遠高於乙烯基矽橡膠強度,同時具有優良的耐輻射性能並優於苯撐矽橡膠。它可耐長時間250℃熱空氣老化,老化後仍具有較高的強度。苯醚撐矽橡膠的低溫性能雖然比乙烯基矽橡膠差,但卻遠優於苯撐矽橡膠。其介電性能與乙烯基矽橡膠接近,但苯醚撐矽橡膠的耐油差,既不耐非極性的石油基油,也不耐極性的合成油(如4109雙酯類合成潤滑油、磷酸酯液壓油的性能。總之,苯醚撐矽橡膠與乙烯基矽橡膠相較具有較高的強度和抗輻射性能,相似的耐高溫性能和介電性能,較差的低溫性能、耐油性能和彈性。苯醚撐矽橡膠具有良好的加工工藝性能可用於製造特殊要求的模型製品和壓出製品。
6、室溫硫化矽橡膠
室溫硫化型矽橡膠(簡稱RTV)是指不需加熱在室溫下即可硫化的一類矽橡膠。室溫硫化矽橡膠是一種端基含有羥基(或乙酰氧基)的矽橡膠,分子量較低,通常 為粘稠狀的流體。這類橡膠中加入適量補強填充劑、硫化劑和催化劑(或受空氣中的水分作用)後即可在室溫下硫化而成彈性體。硫化完全之後在耐熱性、耐寒性、介電性能等方麵都很好,唯其機械強度較低些,可用於澆鑄和塗敷膠料。室溫硫化矽橡膠 可分為單組份型和雙組份型兩種。
雙組份型室溫硫化矽橡膠是由含端羥基的矽橡膠和補強填充劑、硫化劑等配合而成,使用時再添加催化劑。常用的硫化劑為有機錫鹽,如二月桂酸二丁基錫,用量一般為0.5~5份或欧宝官方体育app下载辛酸亞錫,它比二月桂酸二丁基錫的催化能力強。硫化時即在催化劑的作用下,使含端羥基的矽橡膠與硫化劑之間發生脫醇縮合反應而形成交聯結構。改變硫化劑和催化劑的用量,即可調節硫化速度,一般用量大時,硫化速度快,反之則慢。在硫化過程中,生成的醇類物質逐漸從硫化膠中擴散逸出。
單組份型室溫硫化矽橡膠,是由端基含有乙酰氧基的矽橡膠與補強填充劑以及其它助劑配合而成,使用時不需添加催化劑,從密封包裝中取出後與空氣中的水分作用即可硫化成為彈性體。此種矽橡膠對金屬、玻璃和塑料等都有很好的粘合力,其缺點是硫化過程中伴有醋酸生成,雖能從硫化膠中擴散逸出,但對接觸物體,特別是對金屬有腐蝕作用。單組份型作用方便,特別適用於密封、嵌縫等用途。
7、液體矽橡膠
根據分子結構中所含官能團(即交聯點)位置,常把帶有官能團的液體橡膠分成兩大類:一類是官能團處於分子結構兩端的稱之為遙爪型液體橡膠;另一類是活性官能團在主鏈中呈無規分布,即所謂在分子結構內帶官能團者,稱為非遙爪型液體橡膠。當然,也有既帶中間官能團又帶有端基官團的,目前重點是對遙爪型液體橡膠進行研究。對於液體橡膠,應根據其所含的活性官能基來選擇帶有適當官能團的鏈增長劑或交聯劑。
液體矽橡膠可用於塗敷、浸漬及灌注。例如粘度為0.07~50帕•秒/25℃的羥基封端聚二甲基矽氧烷,用甲基乙烯基雙吡咯烷酮矽烷為鏈增長劑,用有機過氧化物,如過氧化二苯甲酰、25—二甲基地5—二叔丁基過氧己烷為硫化劑,此種膠料流動性好、粘度低,在其硫化過程中同時發生鏈子增長反應,故可獲得高分子量的彈性體,具有良好的物理機械性能。
鏈增長劑甲基乙烯基雙吡咯烷酮矽烷,可由吡咯烷酮與甲基乙烯基二氯矽烷在三乙胺存在下反應而得,產物容易水解,故需存放在幹燥密閉的容器中,這種化合物的吡咯烷酮基在室溫下可與聚二甲基矽氧烷內的端羥基緩慢反應,其反應速度隨溫度升高而加快。
從理論上講,此反應可連續進行,直至獲得無限大的分子量。甲基乙烯基吡咯烷酮矽烷中的乙烯基還可作為硫化反應的活化點,能促使聚二甲基矽氧烷交聯,生成高分子量的彈性體。
由於吡咯烷酮基與羥基在室溫下反應十分緩慢,故加入各組分經混合後的膠料具有較長的適用期,在1小時內膠料的粘度基本不變,但仍保持良好的流動性,可注入微小的孔隙中。混合後的膠料在150℃下加熱10分鍾即可硫化成彈性體。
矽橡膠特點及其應用
有機矽橡膠是由線性聚矽氧烷混入補強填料,在加熱加壓條件下硫化生成的特殊合成彈性體。它完美地平衡了機械性質和化學性質,因而能滿足今天許多苛刻的應用場合要求。
矽橡膠在下麵的領域表現卓越:
高低溫穩定性
惰性(無味無臭)
透明,易於上色
硬度範圍寬,10-80邵爾硬度
耐化學品
耐候
密封性能
電氣性質
耐壓縮變形
除了上述卓越性能,和常規有機彈性體相比,矽橡膠還特別容易加工製造。矽橡膠容易流動,因而可以在能耗較低的情況下模壓、壓延、擠出。容易加工也就意味著生產效率高。
矽橡膠可以以下麵的形式提供:
混煉膠 : 這種即用型材料可以根據您的加工設備和最終用途進行上色和催化。
基礎料: 這類有機矽聚合物同樣含有補強填料。橡膠基礎料可以進一步和顏料和添加劑混煉,形成混煉膠,滿足您的色彩和其他製造要求。
液體矽橡膠(LSR): 這種雙組分液體橡膠體係可以通過泵輸入適當的注射成型設備,然後熱固化成模壓橡膠部件。
氟矽橡膠混煉膠和基礎料: 氟矽橡膠保持了有機矽的許多關鍵性質,此外,它還具有優越的耐化學品、燃料及耐油性。
矽膠布
矽膠布是以耐高溫高強型玻璃纖維布為基材,由矽橡膠經特殊工藝複合而成,是一種高性能,多用途的複合材料。已被廣泛應用於航天、化工、石油、大型發電設備、機械、冶金、電氣絕緣、建築等領域。
矽橡膠玻纖布主要性能、特點:
1、優良的耐高溫、低溫性能(低溫-70℃,高溫280℃之間;保溫性能好。
2、強度高;既柔軟又有韌性,可剪裁加工。
3、耐化學腐蝕性能好;抗油,防水[可擦洗]。
4、耐熱老化與耐氣候老化,以及耐臭氧、氧、光等。
5、具有高絕緣性能,介電常數3~3.2,擊穿電壓20~50kv/mm。
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