硅橡膠的基本結構單元由硅氧鏈組成,側鏈通過硅原子與其他有機基團相連。
因此,有機硅涂層材料的結構既包含“有機基團”,又包含“無機結構”。這種特殊的組成和分子結構,使其兼具有機物的特性和無機物的功能。硅酮產品的突出特性是:
1.1耐高溫
由于硅酮的分子結構與無機高分子相似,鍵能很高,所以具有優異的耐熱性。
橡膠硅膠的使用溫度在250℃左右,樹脂硅膠在350℃可以長期使用。
1.2耐低溫性
橡膠型硅橡膠粘結長,粘結角大,非常柔軟。其玻璃化轉變溫度一般在-123℃左右,可在-5o ~ 250℃范圍內長期使用,特殊產品可在-100~300℃范圍內使用,如含7.5(摩爾含量)苯基的硅橡膠,在-112℃仍保持彈性。
1.3耐候性
硅橡膠主鏈上沒有鍵,所以不容易被紫外線和臭氧分解。長期暴露在室外或高臭氧濃度環境下,不會引起開裂和粘滯蠕變,物理和電性能基本保持不變。樹脂基硅橡膠即使在強烈的紫外線照射下也不會變黃,顏色可以保持多年不變。
1.4疏水性
在有機硅膠中,甲基與硅原子鍵合,增加了自由旋轉的空間,而向外排列的甲基上的氫原子與水中的氫原子相互排斥,使水分子難以接近親水的氧,從而具有很強的疏水性。含Si-H鍵的甲基含氫聚硅氧烷或聚乙基含氫硅氧烷具有反應性和強取向性,在催化劑的作用下,可在低溫下交聯成疏水膜。
1.5透氣性
由于聚硅氧烷分子的螺旋結構和較大的自由空間,硅橡膠基涂膜具有良好的氣體和蒸氣透過性,如在室溫下,空氣中氮氣、氧氣、二氧化碳等氣體的透過性比天然橡膠高30 ~ 5o倍,且具有選擇性。因此,在氣體和水蒸氣分離膜、人工心肺機、富氧裝置等方面得到了廣泛的應用。
1.6低表面張力和低表面能
硅酮的主鏈非常柔韌,分子間作用力比碳氫化合物弱很多。因此,與同分子量的烴類相比,它的粘度更低,表面張力更弱,表面能更小,成膜能力更強。這種低表面張力和低表面能是其許多應用的主要原因:疏水、消泡、泡沫穩定、防粘、潤滑、上光等優異性能。
1.7電氣絕緣性能
有機硅產品具有良好的電氣絕緣性能,其介質損耗、耐電壓、耐電弧、耐電暈、體積電阻系數和表面電阻系數在絕緣材料中名列前茅,電氣性能受溫度和頻率影響較小。因此,它們是一種穩定的電絕緣材料,廣泛應用于電子電氣行業。硅酮不僅具有優異的耐熱性,還具有優異的拒水性,保證了電氣設備在潮濕條件下的高可靠性。
1.8生理惰性(* * *)
當正確地為硅酮彈性體選擇可靠的交聯和催化體系時,完全交聯的產品是無害的,并可用于食品和醫藥工業。
硅橡膠的發展趨勢
綜上所述,硅橡膠由于其優異的物理化學性能,可以應用于很多場合和環境,也必將在更多的領域發揮重要作用。未來硅橡膠將在以下幾個方面快速發展。
(1)固化方式的改進:從傳統的熱固化到輻射固化和微波固化。目前,紫外光固化有機硅脫模劑和光纖涂料取得了重要進展。
(2)官能團的引入:用氨基、環氧基、烯丙基和羥基取代甲基和苯基,可以在很大范圍內改變硅橡膠的物理性能和化學反應活性。
(3)與其他材料復合使用:硅橡膠雖然具有許多優異的性能,但也存在強度低、與基材附著力差等缺點。通過與環氧、丙烯酸酯、聚氨酯等樹脂接枝、嵌段共聚,可以實現性能互補。