硅膠橡膠資料學(xué)習(xí)

1、什么是硅膠· 日期：2011-11-8 16:41:05· 硅膠（Silica gel; Silica）別名：硅橡膠。硅橡膠是一種高活性吸附材料，屬非晶態(tài)物質(zhì)，其化學(xué)分子式為mSiO2·nH2O。不溶于水和任何溶劑，環(huán)保、無(wú)毒無(wú)味，（如嬰兒奶嘴、啤酒蓋墊片）化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，除強(qiáng)堿、氫氟酸外不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。各種型號(hào)的硅膠因其制造方法不同而形成不同的微孔結(jié)構(gòu)。硅膠的化學(xué)組份和物理結(jié)構(gòu)，決定了它具有許多其他同類材料難以取代得特點(diǎn)：吸附性能高、熱穩(wěn)定性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、有較高的機(jī)械強(qiáng)度等。 硅膠根據(jù)其孔徑的大小分為：大孔硅膠、粗孔硅膠、B型硅膠、細(xì)孔硅膠。 

2、   一般來(lái)說(shuō)，硅膠按其性質(zhì)及組分可分為有機(jī)硅膠和無(wú)機(jī)硅膠兩大類。無(wú)機(jī)硅膠是一種高活性吸附材料，通常是用硅酸鈉和硫酸反應(yīng)，并經(jīng)老化、酸泡等一系列后處理過(guò)程而潔凈亮體。    制得。硅膠屬非晶態(tài)物質(zhì)，其化學(xué)分子式為mSiO2 nH2O。不溶于水和任何溶劑，無(wú)毒無(wú)味，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，除強(qiáng)堿、氫氟酸外不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。各種型號(hào)的硅膠因其制造方法不同而形成不同的微孔結(jié)構(gòu)。硅膠的化學(xué)組份和物理結(jié)構(gòu)，決定了它具有許多其它同類材料難以取代的特點(diǎn)：吸附性能高、熱穩(wěn)定性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、有較高的機(jī)械強(qiáng)度等。 有機(jī)硅膠是一種有機(jī)硅化合物，是指含有Si-

3、C鍵、且至少有一個(gè)有機(jī)基是直接與硅原子相連的化合物，習(xí)慣上也常把那些通過(guò)氧、硫、氮等使有機(jī)基與硅原子相連接的化合物也當(dāng)作有機(jī)硅化合物。其中，以硅氧鍵（-Si-O-Si-）為骨架組成的聚硅氧烷，是有機(jī)硅化合物中為數(shù)最多，研究最深、應(yīng)用最廣的一類，約占總用量的95%以上，它是一種無(wú)毒無(wú)味的天然橡膠，一直以來(lái)深受人們的喜愛(ài)。硅膠基礎(chǔ)知識(shí)· 日期：2011-11-4 14:10:23·  1.硅膠基礎(chǔ)知識(shí)   由于硅橡膠具有獨(dú)特的天然橡膠組成，不同種類的硅橡膠被廣泛應(yīng)用于如家居硅膠保鮮盒、硅膠餐墊、醫(yī)用試管以及人們經(jīng)常使用午餐盒的自動(dòng)墊圈等日常用品上。

4、而且，硅橡膠可以在極限溫度范圍內(nèi)保持柔韌性，其它合成聚合物就沒(méi)有這種特性。   2.硅橡膠基本情況   2.1 基本結(jié)構(gòu)   像丁腈橡膠(NBR)、丁苯橡膠(SBR)、異戊二烯橡膠(IR)和天然橡膠(NR)等碳-碳鍵的聚合物，其分子鏈上存在不飽和鍵，但硅橡膠是通過(guò)重復(fù)轉(zhuǎn)換硅原子和氧原子的排列而成鏈的，在其主鏈上沒(méi)有不飽和鍵。對(duì)有機(jī)聚合物來(lái)講，不飽和鍵是其硫化的化學(xué)活性區(qū)域，并且該區(qū)域會(huì)由于紫外線、臭氧、光照和熱量的作用而降解。   硅-氧鍵的高鍵能，完全飽和的基本結(jié)構(gòu)以及過(guò)氧化物硫化是保持硅橡膠良好耐熱和耐天候性能

5、的關(guān)鍵所在。除了更高的鍵能，對(duì)于碳原子而言，更大的硅原子也提供了更大的自由空間，使硅橡膠玻璃化溫度低，透氣性能更好。由于應(yīng)用上的不同，透氣性能可能是優(yōu)點(diǎn)亦有可能是缺點(diǎn)。   2.2 硅橡膠的合成   硅橡膠合成的簡(jiǎn)要過(guò)程是：砂石或二氧化硅還原為單體硅于300%溫度下，以銅作催化劑，硅與甲基氯化物相互作用并形成甲基氯化硅的混合物(一元、二元或三元)通過(guò)蒸餾分離出二甲基氯化硅二甲基氯化硅水解成硅烷又迅速合成為線型或環(huán)型硅氧烷線型硅氧烷在氫氧化鉀(KOH)的幫助下，形成四元雙甲基環(huán)狀體(D4)在KOH存在下，D4聚合，鏈條導(dǎo)致整個(gè)過(guò)程的完成。 

6、60; 2.3 硅氧烷的硫化   硅氧烷一般使用過(guò)氧化物硫化，以優(yōu)化其耐高溫能力。硅氧烷中含的乙烯基可被硫黃硫化，但硫鍵的低熱敏性導(dǎo)致硅橡膠的熱穩(wěn)定性能容易受到破壞。   鉑硫化體系也是硅橡膠硫化常用的，帶來(lái)的性能包括：低揮發(fā)性、緊密的表面硫化、在任何介質(zhì)中的超快硫化，鉑硫化體系具有比傳統(tǒng)過(guò)氧化硫化對(duì)應(yīng)物的熱量相對(duì)穩(wěn)定性能。硅膠產(chǎn)品發(fā)展的特點(diǎn)· 日期：2011-11-4 14:11:39·     1.硅膠產(chǎn)品專業(yè)化趨勢(shì)明顯：    近年來(lái)，硅膠技術(shù)呈現(xiàn)出明顯的專業(yè)化分工發(fā)展

7、趨勢(shì)，以0.50.8mm粒子徑為主的基礎(chǔ)硅膠在我國(guó)發(fā)展迅猛，以115m粒子徑為主的微粉硅膠在歐美和日韓獲得長(zhǎng)足進(jìn)步?；A(chǔ)硅膠和微粉硅膠在形態(tài)和性能上的差異，成為多樣化應(yīng)用發(fā)展的直接動(dòng)力。雖然我國(guó)企業(yè)積極開(kāi)展技術(shù)研發(fā)，但研發(fā)投入均低于銷售額的15%，而以美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家一般達(dá)到20%以上，甚至更高，如果換算成絕對(duì)值，差距十分明顯。    2應(yīng)用領(lǐng)域廣泛：    現(xiàn)在，硅膠的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)滲透到各行各業(yè)，有些業(yè)已成熟，有些正在深入，其中工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用最為廣泛，農(nóng)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用近年來(lái)發(fā)展也非常迅速。  &

8、#160; 工業(yè)應(yīng)用硅膠起初主要應(yīng)用于軍事工業(yè)，第二次世界大戰(zhàn)之后，應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大。硅膠用作干燥劑在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)非常普遍，隨著專業(yè)化分工進(jìn)程的加快，在石油化工、醫(yī)藥、食品、生物化學(xué)、環(huán)保、涂料、輕紡、造紙、油墨、塑料等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的質(zhì)量和水平邁上了新的臺(tái)階。在家居用品中，硅膠是最重要的環(huán)保無(wú)毒產(chǎn)品。    3.家居用途：    隨著現(xiàn)代家居生活水平的提高，人們對(duì)生活健康的重視程度越來(lái)越高，人們就開(kāi)始產(chǎn)生對(duì)硅膠保鮮盒本身所用的材料是否健康加以關(guān)注。如：環(huán)保、衛(wèi)生、安全的。硅膠材料，對(duì)人體無(wú)害，如PC硅膠材料、PE硅膠材料和PP材料等，現(xiàn)

9、在常見(jiàn)的保鮮盒材料為硅膠材料，最為綠色環(huán)保的是耐熱硅膠保鮮盒。    4.縮小差距成未來(lái)要任：    近年來(lái)國(guó)內(nèi)外硅膠的技術(shù)進(jìn)展可以用“西方發(fā)達(dá)，東方崛起”來(lái)形容。根據(jù)硅膠技術(shù)進(jìn)展和市場(chǎng)需求，硅膠產(chǎn)業(yè)的發(fā)展走勢(shì)預(yù)測(cè)為：(1)硅膠作為催化劑、消光劑、觸變劑、流變劑應(yīng)用于石化、涂料、造紙和塑料產(chǎn)業(yè)將進(jìn)展迅速，通過(guò)表面改性，層析技術(shù)開(kāi)發(fā)將會(huì)更加廣泛深入。(2)微粉硅膠、功能化硅膠的增長(zhǎng)速度將高于基礎(chǔ)硅膠的增長(zhǎng)速度。(3)硅膠的研發(fā)水平將進(jìn)一步提高，硅膠在生命科學(xué)、電子信息等領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)有較大進(jìn)展。(4)“十一五”期間，我國(guó)企業(yè)的基礎(chǔ)硅膠在產(chǎn)

10、能規(guī)模中所占比重將下降20%以上，代之以微粉硅膠和功能化硅膠等高技術(shù)、高附加值的產(chǎn)品，初步擁有核心技術(shù)。(5)隨著技術(shù)進(jìn)步和競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，競(jìng)爭(zhēng)格局將發(fā)生變化，并購(gòu)重組會(huì)在局部發(fā)生，但不會(huì)影響硅膠技術(shù)發(fā)展的總體進(jìn)程。硅膠的主要性能及應(yīng)用· 日期：2011-11-23 11:45:42· 硅膠的主要性能及應(yīng)用硅膠按其硫化溫度，可分為高溫（加熱）硫化型及和室溫硫化型兩大類，高溫膠主要用于制造各種硅膠制品，而室溫膠則主要是作為粘接劑、灌封材料或模具使用。（1）熱硫化硅膠（HTV）熱硫化硅膠（HTV）是有機(jī)硅產(chǎn)品中最重要的一類，甲基乙烯基硅膠（VQ）是HTV中最主要的品種，俗稱高溫

11、膠。甲基乙烯基硅膠（生膠）是無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)毒、無(wú)機(jī)械雜質(zhì)的膠狀物，生膠按需要加入適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng)劑、結(jié)構(gòu)控制劑、硫化劑等助劑一起混煉，然后升溫模壓成型或擠出成型，再經(jīng)二段硫化做成各種制品。其制品具有優(yōu)良的電絕緣性，抗電弧、電暈、電火花能力強(qiáng)，防水、防潮、抗沖擊力、抗震性好，具有生理惰性，透氣性等性能。廣泛用于、家居廚房用品、保鮮盒、真空保鮮蓋、機(jī)械、汽車折疊桶、醫(yī)療衛(wèi)生硅膠管等，可做各種形狀的密封圈、墊片、管、盒子、蓋子，也可放進(jìn)電冰箱以及微波爐硅膠模具，精密鑄造的脫模劑等。（2）室溫硫化硅膠（RTV）室溫硫化硅膠一般包括縮合型和加成型兩大類。加成型室溫膠是以具有乙烯基的線性聚硅氧烷為基礎(chǔ)膠，以含氫

12、硅氧烷為交聯(lián)劑，在催化劑存在下于室溫至中溫下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而成為彈性體。它具有良好的耐熱性、憎水性、電絕緣性，同時(shí)具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能，尤其是在抗張強(qiáng)度、相對(duì)伸長(zhǎng)和撕裂強(qiáng)度上有了明顯的提高。廣泛用于耐熱、防潮、電絕緣、高強(qiáng)度硅膠制品等方面?？s合型室溫硫化硅膠是以硅羥基與其他活性物質(zhì)之間的縮合反應(yīng)為特征，于室溫下即可交聯(lián)成為彈性體的硅橡膠，產(chǎn)品分為單組份包裝和雙組份包裝兩種形式。單組分室溫硫化硅膠（簡(jiǎn)稱RV-1膠）通常由基礎(chǔ)聚合物、交聯(lián)劑、催化劑、填料及添加劑等配制而成。具有優(yōu)良的電氣絕緣性能和化學(xué)穩(wěn)定性，能耐水，耐臭氧，耐氣候老化，對(duì)多種金屬和非金屬材料有良好的粘接性。主要用作各種電子元器件及

13、電氣設(shè)備的涂復(fù)，包封材料起絕緣，防潮，防震作用；作為半導(dǎo)體器件的表面保護(hù)材料；也可作為密封填隙料及彈性粘接劑等。雙組分室溫硫化硅膠（簡(jiǎn)稱RV-2膠）使用上沒(méi)有RTV-1膠方便，一個(gè)品種可以得到多種規(guī)格性能的硫化制品，而且還能深度硫化，因而被廣泛用于廣泛用于、家居廚房用品、保鮮盒、真空保鮮蓋、電子、彩印等行業(yè)作絕緣、封裝、嵌縫、密封、防潮、抗震及制作硅膠的材料?？傊?，硅膠具有良好的耐高溫、耐低溫、電絕緣性、耐氧抗老化性、化學(xué)穩(wěn)定性等。因此，具有獨(dú)特的用途?？捎糜诒ｕr盒，制作保鮮盒的性能好，具有良好的耐高溫和耐寒。硅橡膠物理性能基礎(chǔ)知識(shí)· 日期：2011-11-24 8:54:05

14、83; 縮合性室溫硫化硅橡膠是以膠聯(lián)劑和固化劑的存在下,活性基團(tuán)進(jìn)行縮合,脫出小分子,進(jìn)行膠聯(lián)固化的.而加成型室溫硫化硅橡膠是在鉑催化劑的作用下,由硅氫鍵和乙烯雙鍵進(jìn)行加成反應(yīng)進(jìn)行膠聯(lián)的,在反應(yīng)過(guò)程中沒(méi)有小分子產(chǎn)生。    縮合型液體硅膠可以在在室溫下固化，8到24小時(shí)成彈性體?？梢约铀偬岣吖袒瘎┯昧?。固化劑的增加或減少。更高的溫度和濕度，固化速度更快。    室溫硫化加成型硅膠:前者強(qiáng)度較低，后者強(qiáng)度較高。它的硫化機(jī)理是基于有機(jī)硅生膠端基上的乙烯基（或丙烯基）和交鏈劑分子上的硅氫基發(fā)生加成反應(yīng)（氫硅化反應(yīng)）來(lái)完成

15、的。在該反應(yīng)中，含氫化物官能的聚硅氧烷用作交鏈劑（硫化劑）氯鉑酸或其它的可溶性的鉑化合物用作催化劑。硫化反應(yīng)是在窒溫下進(jìn)行的。不放出副產(chǎn)物。由于在交鏈過(guò)程中不放出低分子物，因此加成型室溫硫化硅橡膠在硫化過(guò)程中不產(chǎn)生收縮。這一類硫化膠無(wú)毒、機(jī)械強(qiáng)度高、具有卓越的抗水解穩(wěn)定性（即使在高壓蒸汽下）、良好的低壓縮形變、低燃燒性、可深度硫化、以及硫化速度可以用溫度來(lái)控制等優(yōu)點(diǎn)，因此是目前國(guó)內(nèi)外大力發(fā)展的一類硅橡膠,此外，改變了固化劑用量，不會(huì)改變固化速度，但會(huì)影響固化后的物理性能已完成。因此，對(duì)固化劑的測(cè)量必須做盡可能準(zhǔn)確。硅橡膠的配合· 日期：2011-11-8 15:06:08·

16、 一個(gè)典型配方一般含有5-12種配合劑。      列表展示了一個(gè)典型的硅橡膠配方。準(zhǔn)確的說(shuō)，可以根據(jù)預(yù)想結(jié)果在硅橡膠中加入任何物質(zhì)，而聚合物本身變化的因素包括：乙烯基、甲基和苯基的百分比，可塑性或分子量，揮發(fā)含量，聚合方法和技術(shù)化。典型配合表 配合劑 百分比/% 硅橡膠 100 氣相沉淀法（二氧化硅） 2-5 石英或CaCO3 25-100 填充劑 0.5-2.0 熱穩(wěn)定劑 0.8-2.0 過(guò)氧化物

17、60;0.8-1.4 酸受體 2.0-6.0 保證生膠強(qiáng)度和擱置壽命的過(guò)程酸 0.3-2.0·       對(duì)有機(jī)物硅膠來(lái)講，采用配合技術(shù)來(lái)提高性能相當(dāng)普遍。如利用增強(qiáng)劑如氣相法白炭黑來(lái)提高強(qiáng)度。沉淀法白炭黑在經(jīng)濟(jì)性和增加選擇性方面具有優(yōu)勢(shì)，但其應(yīng)用也決定了加工方法。而石英和碳酸鈣、粘土在一定條件下可以增強(qiáng)，產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性更加突出。但也會(huì)出現(xiàn)模壓困難的情況。酸受體可使產(chǎn)品不需要預(yù)硫化而提高其壓縮永久變形和穩(wěn)定性。其它配合劑可增加對(duì)諸如熱穩(wěn)定性、介電強(qiáng)度、傳導(dǎo)率及粘合等特性的影響。以上配合

18、簡(jiǎn)化為過(guò)氧化物與非多種成分硫/硫化體系的硫化。   5 加工方法的選擇和工藝的優(yōu)化     由于原料的天然低粘度和多樣性，從而使其配合和加工易于操作。加工方法有：熱空氣硫化(HAV)、液體硫化(LCM)和紅外線硫化(IR)；通過(guò)注射、傳導(dǎo)、壓縮的方式成模；基于經(jīng)濟(jì)考慮，無(wú)浪費(fèi)/無(wú)溢膠的傳導(dǎo)成模；壓延。      如果能研制出滿足顧客需求的擠出和接合方法，這將為產(chǎn)品的應(yīng)用開(kāi)拓很大的空間?？偟膩?lái)講，模具是成本中最昂貴的部分。因此，減少?gòu)U品和增加硫化時(shí)間可以達(dá)到無(wú)浪費(fèi)/無(wú)溢膠模壓的

19、效果。另一個(gè)影響成本的因素是可接受的精密度。   另外，持續(xù)擠出閉合孔眼或模壓開(kāi)放孔眼海綿硅橡膠可在降低成本方面拓展更大的空間。     總體海綿標(biāo)準(zhǔn)體系依ASTM D 1056標(biāo)準(zhǔn)分為開(kāi)孔海綿橡膠和閉孔海綿橡膠(在給定的體積和時(shí)間內(nèi)閉孔海綿橡膠不能吸收最大量的水)。具體分為4個(gè)獨(dú)立等級(jí)：無(wú)耐油需求的天然橡膠或合成橡膠獨(dú)立組成或合成的孔眼橡膠，低溶脹耐油的合成橡膠構(gòu)成的孔眼橡膠，中等溶脹耐油的合成橡膠構(gòu)成的孔眼橡膠，非耐油，耐低溫-75-175的合成橡膠構(gòu)成的孔眼橡膠。硅膠使用壽命· 日期：2011-11-15 11:35:

20、07·        硅膠可根據(jù)顧客需要和美術(shù)要求制成各種顏色的制品。高溫下，硅膠比其它有機(jī)對(duì)應(yīng)物的物理性能變化率低，此時(shí)其它物質(zhì)相當(dāng)暴露于高溫下，有機(jī)物的塑性增大，并開(kāi)始軟化而喪失原有較高的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)值。例如，硅膠在150下保持高達(dá)75%的物理強(qiáng)度。而同樣溫度下測(cè)試，取一份天然橡膠復(fù)合物，我們可以看到其僅能保持原始數(shù)值20.7MPa的15%-20%。表1提供了硅膠足以優(yōu)于其它彈性體的一種表現(xiàn)。   表1 硅膠的估算使用壽命 使用溫度/ 使用壽命9040年12110-20年1

21、505-10年2002-5年2503個(gè)月3152周·  表2表明，硅橡膠在低溫下作為密封材料，其形態(tài)和尺寸保持的優(yōu)異性能。 溫度/ 硅膠總體情況 苯基乙烯基硅膠/231010-402515-6010040-8010060-100100100硅膠的物理性能· 日期：2011-11-8 15:11:51·        由于硅膠結(jié)構(gòu)特征的優(yōu)勢(shì)，使其在一定時(shí)間范圍，在一定溫度區(qū)域內(nèi)具備保持良好穩(wěn)定性的能力。比起其它合成對(duì)應(yīng)物，硅膠可以達(dá)到承受超溫度范圍-101-316并保

22、持其應(yīng)力應(yīng)變性能的作用。      列表是硅橡膠的一般物理性能，以下所列則是此種萬(wàn)能彈性體的其它獨(dú)特的性能：抗輻射性能，消毒劑量的影響微小；抗振動(dòng)性能，-50-65下近乎恒定的傳輸率和共振頻率；比其它聚合物更優(yōu)良的透氣性；介電強(qiáng)度500Vkm-1；傳導(dǎo)率<0.1-15cm；松弛或保持粘合；燒蝕溫度4982；適當(dāng)配合后的極小排氣；便利應(yīng)用于食品管理規(guī)則下的食品填加；阻燃性能；可制得五色無(wú)味產(chǎn)品；防水性能；無(wú)毒和醫(yī)用植入物的生理惰性。 硅橡膠總體物理性能表 總體物理性能 指標(biāo) 硬度范圍