Lai8friend007
试验员
有机硅的分类
有机硅主要分为硅油、硅橡胶、硅树脂和硅烷偶联剂四大类。分别介绍如下:
一、硅油类产品介绍
硅油是一种不同聚合度链状结构的聚有机硅氧烷。它是由二甲基二氯硅烷加水水解制得初缩聚环体,环体经裂解、精馏制得低环体,然后把环体、封头剂、催化剂放在一起调聚就可得到各种不同聚合度的混合物,经减压蒸馏除去低沸物就可制得硅油。
最常用的硅油,有机基团全部为甲基,称甲基硅油。有机基团也可以采用其它有机基团代替部分甲基基团,以改进硅油的某种性能和适用各种不同的用途。常见的其它基团有氢、乙基、苯基、氯苯基、三氟丙基等。近年来,有机改性硅油得到迅速发展,出现了许多具有特种性能的有机改性硅油。
硅油一般是无色(或淡黄色),无味、无毒、不易挥发的液体。硅油不溶于水、甲醇、二醇和- 乙氧基乙醇,可与苯、二甲醚、甲基乙基酮、四氯化碳或煤油互溶,稍溶于丙酮、二恶烷、乙醇和了醇。它具有很小的蒸汽压、较高的闪点和燃点、较低的凝固点。随着链段数n的不同,分子量增大,粘度也增高,固此硅油可有各种不同的粘度,从0.65厘沲直到上百万厘沲。如果要制得低粘度的硅油,可用酸性白土作为催化剂, 并在180℃温度下进行调聚,或用硫酸作为催化剂,在低温度下进行调聚,生产高粘度硅油或粘稠物可用碱性催化剂。
硅油按化学结构来分有甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油、乙基含氢硅油、羟基含氢硅油、含氰硅油等;从用途来分,则有阻尼硅油、扩散泵硅油、液压油、绝缘油、热传递油、刹车油等。
硅油具有卓越的耐热性、电绝缘性、耐候性、疏水性、生理惰性和较小的表面张力,此外还具有低的粘温系数、较高的抗压缩性)有的品种还具有耐辐射的性能。
有机硅乳液
有机硅乳液是硅油的一种形式。下面从硅油织物柔软整理剂和硅油乳液型消泡剂两方面来介绍。
一. 硅油织物柔软整理剂
有机硅乳液主要是用作硅油织物柔软整理剂。第一代的有机硅织物整理剂是二甲基硅油和含氢硅油(及其衍生物)的机械混合物。第二代的有机硅织物整理剂是羟基封端聚二甲基硅氧烷乳液,它是由八甲基环四硅氧烷单体、水、乳化剂、催化剂等原料在一定条件下进行乳液聚合而成的。由于聚合和乳化是一步完成,因而具有工时短、工效高、设备简单、操作方便等优点,而得到的乳液又非常稳定,颗粒十分均匀、制得的聚合物两端带有活性基团(羟基) 可以进一步反应成膜,有利于提高乳液的应用效果,这是机械乳化硅油所不及的。
羟基硅油乳液按其所采用的表面活性剂不同又可分为阳离子、阴离于、非离子、复合离子等几种类型的乳液。
1. 阳离子型羟基硅油乳液
阳离于型羟乳聚合所采用的乳化剂一般是季胺盐类(国外文献报道的是十八烷基三甲基氯化铵),催化剂为氢氧化铵。阳离子型羟乳可用于各种纺织品的后整理,具有改善织物手感、提高织物弹性及滑爽、挺括之性能;它的另一独特优点是织物的理想防水剂,与甲基含氢硅油乳液并用,防水性能及防水耐久性皆可达到相当高的水平,可用作维纶篷盖帆布的防水剂、涤卡布的防水剂等。
2.阴离子型羟基硅油乳液
阴离子型羟乳的特点是在织物整理剂中配伍性好,乳液十分稳定。尤其纺织品印染中的助剂大部份为阴离子型,若采用阳离子型羟乳往往容易引起破乳漂油,而阴离子型羟乳可以避免此弊病,所以更受用户单位欢迎,用途十分广泛。
3.复合离子型羟基硅油乳液
阳离子型羟乳虽然是一种优良的织物柔软整理剂,但这种乳液不耐硬水,还不能与二羟甲基二羟基乙烯脲树脂(2D)树脂、催化剂氯化镁和阴离子型增白剂同浴使用,因此在使用上有一定的局限性。此外,由于乳液稳定性差,有机硅高聚物易从乳液中分离出来,漂在液面上,俗称"漂油"。若在乳液聚合过程中,采用阳离子型与非离子型乳化剂进行复配,则可克服阳离子型乳化剂制备羟基硅油乳液的缺点, 制得的有机硅乳液能耐硬水、能与2D树脂、氯化镁和增白剂VBL等同浴使用,并具有良好的耐热性和耐冷冻性。
4.非离子型羟基硅油乳液
非离子型羟乳比离于型羟乳的适应性强,稳定性更好,因此许多国家都大力研究非离子型羟乳。如瑞士汽巴嘉基公司生产的新产品UltrateX FSA,是一种分子量在20万以上的羟基封头聚二甲基硅氧烷的非离子型乳液,比美国陶康宁公司的Dc-1111阴离子型羟乳前进了一步。
5.其它活性基团的有机硅整理剂
为了适应各类织物高级整理的需要,改善有机硅整理织物的抗油污、抗静电和亲水性能,并使化纤织物具有天然织物的许多优点,有机硅工作者研究了在有机硅分子上引入其它活性基团如氨基、酰胺基、酯基、氰基、羧基、环氧基等。这些基团的引入使有机硅织物整理剂具有特殊的效果,例如,有机硅分子引入氨基适于毛织品的防缩和柔软整理;引入酰胺基适于防污整理,柔软性也大有提高:引入氰基耐油性好,聚氧化乙烯醚和有机硅的共聚物防静电效果良好;有机氟改性的有机硅具有拒油、防污、防静电、拒水等许多优点。
二.硅油乳液型消泡剂
硅油乳液型消泡剂一般为水包油型(O/W)乳液,即水是连续相,硅油是非连续相。它是将硅油、乳化剂及增稠剂等进行预混,然后逐步加水搅匀,最后在胶体磨中反复研磨直至得到合乎要求的乳液。
硅油乳液型消泡剂是有机硅消泡剂中使用面最广、用量最大的一种消泡剂。它的特点是易分散在水体系中,可广泛用作水相体系的消泡剂。使用时,将乳液直接加入起泡体系中,即可获得良好的消泡效果。为提高乳液的消泡效果及计量的准确性,一般不直接使用10%以上的浓硅油乳液:而是先将其用凉水或直接用起泡液稀释至10%以下使用。禁忌使用过热或过冷的液体稀释,否则将引起乳液破乳。乳液稀释后稳定性会变差,存放过程也可能发生分层(漂油)现象,也即破乳。故稀释后的乳液宜尽快用完。如果需要,可加入增稠剂以提高乳液的稳定性。对于间歇操作过程,硅油乳液可以在体系运转前一次加入,也可采用分批补加的方式;对于连续操作过程,硅油乳液应在系统的适当部位连续地或间断地加入。
使用乳液型消泡剂时,特别要考虑起泡体系的温度及酸、碱性等条件,因为硅油乳液比较娇气,超过它的使用范围,乳液就会过早破乳,变成低效或无效(硅油乳液的用量,一般为起泡液重量的10~10Oppm(按硅油计)。当然、特殊情况下也有少于10ppm和多于100ppm的。其最宜用量主要是通过试验来确定。
一般的硅油乳液型消泡剂大多为水包油型。根据硅油种类的不同,硅油乳液型消泡剂有如下几种类型:
1.以二甲基硅油为主体的硅油乳液
这类消泡剂是由二甲基硅油加上乳化剂和水等配制而成,可广泛应用于发酵、食品、造纸、纤维、制药、合成树脂等方面。
2.以甲基乙氧基硅油为主体的硅油乳液
这类消泡剂是由甲基乙氧基硅油及配合剂制成。
3.以乙基硅油为主体的硅油乳液
近年来,有机硅消泡剂正朝着有机硅一聚醚嵌段共聚(或接枝共聚)方向发展。这类消泡剂由于兼具有机硅和聚醚的特性,因而使消泡力大大提高;有机硅一聚醚共聚型消泡剂又可称为自乳化型的有机硅消泡剂,它是在有机硅分子链中嵌段(或接枝)亲水性的氧化乙烯链或氧化乙烯氧化丙烯链,使疏水的硅氧烷部分与亲水的聚醚结合在一起,这样的分子具有较大的极性,作为消泡剂来说铺展系数大,能在发泡介质中分散均匀,消泡效力高,是一类新型的高效消泡剂。这类无须使用乳化剂的自乳化硅油,消泡效果对某些体系来说是相当满意的,它特别适用于那些不宜使用一般硅油乳液和一般硅油乳液难于胜任的场合。
硅橡胶类产品介绍之一
高温硫化硅橡胶
高温硫化硅橡胶是高分子量(分子量一般为40~80万)的聚有机硅氧烷(即生胶)加入补强填料和其它各种添加剂,采用有机过氧化物为硫化剂,经加压成型(模压、挤压、压延)或注射成型,并在高温下交链成橡皮。这种橡胶一般简称为硅橡胶。
高温硫化硅橡胶的硫化一般分为两个阶段进行,第一分阶段是将硅生胶、补强剂、添加剂、硫化剂和结构控制剂进行混炼,然后将混炼料在金属模具中加压加热成型和硫化,其压力为50公斤/cm2左右,温度为120~130℃,时间为10~30分钟,第二阶段是将硅橡皮从模具中取出后,放入烘箱内,于200~250℃下烘数小时至24小时。使橡皮进一步硫化,同时使有机过氧化物分解挥发。
硅橡胶的补强填料是各种类型的白炭黑,它可使硫化胶的强度增加十倍。加入各种添加剂主要是降低胶的成本、改善胶料性能以及赋予硫化胶各种特殊性能如阻燃、导电等。交链剂是各种有机过氧化物,如过氧化苯甲酰,2,4-二氯过氧化苯甲酰,二枯基过氧化物,2,5-二特丁基过氧己烷等.结构控制剂是为了避免混炼胶料放置时间过长、产生“结构化”使胶料变硬变硬,难以加工熟化而加入的,可采用甲基羟基硅油或二苯基二羟基夺烷作为结构控制剂。
硅橡胶主链上的侧基可以是甲基、乙基、乙烯基、苯基、三氟丙基等。最常用的是甲基,也可引入其它基团以改善加工性能和其它性能。因此,根据侧基基团和胶料配方的不同,可以得到各种不同用途的硅橡胶,一般可分为下面几种类型:通用型(含甲基和乙烯基)、高温和低温型(含苯基、甲基和乙烯基)、低压缩永久变形(含甲基和乙烯基)、低收缩(去挥发份)和耐溶剂(氟硅橡胶)等。下面介绍几种重要类型的硅橡胶。
一.甲基硅橡胶
二甲基硅橡胶是投入商业化生产最早的一种硅橡胶,可在-60~200℃范围内保持良好的弹性,耐老化性能好,有优异的电绝缘性能以及防潮、防震和生理惰性等特性。
二甲基硅橡胶主要用于强物涂覆,也可制成各种挤出及压延制品用于机电、航空、汽车及医疗等行业。但由于二甲基硅橡胶硫化活性低,用于制造厚制品时,硫化困难,内层易起泡且高温压缩永久变形大,故目前已被甲基乙烯基硅橡胶所取代。
二. 甲基乙烯基硅橡胶
由于硅橡胶大分子结构中引入少量乙烯基可大大改善硅橡胶的硫化加工性能,因此在目前应用的硅橡胶中,大多含有乙烯基。甲基乙烯基硅橡胶是最通用的一种硅橡胶,目前在国内外硅橡胶的生产中占主导地位。由于它在侧链上引入部份不饱和的乙烯基,使它的加工性能和物理机械性能均优于二个基硅橡胶。它除具有二甲基硅橡胶一般特性外, 还具有较宽的使用温度范围,可在一60~260℃范围内保持良好弹性,它比二甲基硅橡胶容易硫化,具有较小的压缩永久变形,较好的耐溶剂的膨胀性和耐高压蒸汽的稳定性以及优良的耐寒性等,而且又因为采用活性较低的过氧化物进行硫化,从而减少了硫化时产生气泡及橡胶稳定性差的弱点。故一般用甲基乙烯基硅橡胶可制做厚度较大的制品。甲基乙烯基硅橡胶是硅橡胶中应用最广泛的品种,近年来不断涌现的各种高性能和特殊用途的硅橡胶,大都是以乙烯基硅橡胶为基础胶,例如高强度硅橡胶、低压缩永久变形硅橡胶、不需后硫化硅橡胶、耐热导电硅橡胶和医用硅橡胶等。甲基乙烯基硅橡胶在航空工业上,广泛用作垫圈、密封材料及易碎、防震部件的保护层;在电气工业中可作电子元件等高级绝缘材料,耐高温电位器的动态密封圈,地下长途通信装备的密封圈;在医学上,由于甲基乙烯基硅橡胶对人体的生理反应小、无毒,故用作外科整形、人造心脏瓣膜、血管等。
三. 甲基苯基乙烯基硅橡胶
甲基苯基乙烯基硅橡胶是在甲基乙烯基硅橡胶的分子链中引入甲基苯基硅氧链节或二苯基硅氧链节而得的产品。
在聚硅氧烷的侧基上引入苯基,由于破坏了二甲基硅氧烷结构的规整性,大大降低了聚合物的结晶温度,扩大了该聚合物材料的低温应用范围。因此,甲基苯基乙烯基硅橡胶除了具有甲基乙烯基硅橡胶所有的压缩永久变形小、使用温度范围宽、抗氧化、耐候、防震、防潮和良好的电气绝缘性能外,还具有卓越的耐低温、耐烧蚀和耐辐照等性能.。这些性能随分子链中苯基含量的不同而有所变化, 一般来说,苯基含量(苯基与硅原子之比)在5~10%时称低苯基硅橡胶,它具有独特的耐寒性能,在-70~-100℃仍能保持橡胶的弹性,是所有橡胶中低温性能最好的一种,加之它兼有甲基乙烯基硅橡胶的优点且成本不高,因此大有取代甲基乙烯基硅橡胶趋势。苯基含量20~40%时称中苯基硅橡兼有甲基乙烯基硅橡胶的优点且成本不高,因此大有取代甲基乙烯基硅橡胶趋势。苯基含量20~40%时称中苯基硅橡胶,它具有卓越的耐燃特性,一旦着火可以自熄。苯基含量在40~50%时称高苯基硅橡胶,它具有优异的耐辐射性能, 耐γ- 射线为1xI08 伦琴。一般说来,随着苯基含量的增加,硅橡胶分子链的刚性逐渐增大,硅橡胶的耐低温性能逐渐下降,但随着苯基含量的增加,提高了硫化胶的耐燃性和耐辐照性。
甲基苯基乙烯基硅橡胶是宇航工业、尖端技术和国民经济其它部门的重要材料之一,可供制做各种模压和挤出制品用作航空工业的耐寒橡胶和用于耐烧蚀、耐热老化或耐辐射部位的密封圈、垫、管材和棒材等。
四. 氟硅橡胶
氟硅橡胶是指γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷。氟硅橡胶具有优良的耐化学物质、耐溶剂和耐润滑油性能,此种硅橡胶在非极性溶剂中的膨胀率小, 耐寒性及热稳定性好,抗着火性也好,故在飞机、火箭、导弹、宇宙飞行、石油化工中用作与燃料油和润滑油接触胶管、垫片、密封圈、燃料箱村里等,也可用于制造耐腐蚀的衣服、手套以及涂料、粘合剂等。
五. 腈硅橡胶
由于聚合物分子侧链中含有β-腈乙基或γ- 腈丙基强极性基团,大大增加了分子链间作用力,提高了耐油、耐溶剂性能。同时,由于引入一定量的腈烷基,破坏了聚合物结构的规整性,也大大改善了耐寒性。腈烷基的类型及其含量,对性能影响很大,如含有7.5克分子%γ-腈丙基的硅橡胶,低温性能与低苯基硅橡胶相似(其玻璃化温度为-114.5℃),耐油性比苯基硅橡胶好。随γ-腈丙基含量增加至33~50克分子%,耐寒性降低,耐油性改善。用β-腈乙基代替γ-腈丙基能提高腈硅橡胶的耐热性,可耐250℃热空气老化。
腈硅橡胶的主要优点是耐油和耐浴剂的性能优异,可在-60~180℃的范围内保持弹性,因此,可做成耐油橡胶制品用于航空工业、汽车工业和石油工业上;也可作为高性能飞行器的环境密封剂及油箱密封剂,在-54℃至200℃以上能保持密封。腈硅橡胶可用普通设备进行加工。
六. 苯撑硅橡胶
苯撑硅橡胶的主要特点是具有优良的耐辐射性能,其耐辐射性能为通用的甲基乙烯基硅橡胶的10~15倍,为高苯基硅橡胶的5~10倍,因此,可用于宇航工业、原子能工业和核反应堆等作为耐高能辐射的电缆、护套、垫圈以及热收缩管等。
七. 乙基硅橡胶
在聚硅氧烷侧链上引入乙基制得的二乙基硅橡胶,其突出的性能是耐寒性特别好,耐寒性优于二甲基硅橡胶和一般的甲基乙烯基硅橡胶。乙基含量越高,耐寒性越好。但乙基的反应活性比甲基大,因此,随乙基含量越大,耐热性随之下降。作为低温使用的乙基硅橡胶,以在聚合物中含有二乙基硅氧链节为8克分子%为宜。乙基硅橡胶的使用温度一般为-70--200℃。
八. 硅氮橡胶
硅氮橡胶的主要优点是具有卓越的热稳定性, 在430~480℃不分解,有的甚至能耐500℃以上的高温。硅氮橡胶的突出弱点是水解稳定性差,曾一度被认为没有发展前途。后来发现主链中引入环二硅氮烷的聚合物具有很好的热稳定性。用硅芳撑改性的含环二硅氮烷的弹性体,在空气中加热到425℃不失重,570℃时失重仅为10%,且具有较好的水解稳定性。
硅橡胶类产品介绍之二
室温硫化硅橡胶
室温硫化硅橡胶(RTV)是六十年代问世的一种新型的有机硅弹性体,这种橡胶的最显著特点是在室温下无须加热、加压即可就地固化,使用极其方便。因此,一问世就成为整个有机硅产品的一个重要组成部分。现在室温硫化硅橡胶已广泛用作粘合剂、密封剂、防护涂料、灌封和制模材料,在各行各业中都有它的用途。室温硫化硅橡胶由于分子量较低,因此素有液体硅橡胶之称,其物理形态通常为可流动的流体或粘稠的膏状物,其粘度在100~1000000厘沲之间。根据使用的要求,可把硫化前的胶料配成自动流平的灌注料或不流淌但可涂刮的腻子。室温硫化硅橡胶所用的填料与高温硫化硅橡胶类似,采用白炭黑补强,使硫化胶具有10~60公斤/厘米2 扯断强度。填加不同的添加剂可使胶料具有不同的比重、硬度、强度、流动性和触变性,以及使硫化胶具有阻燃、导电、导热、耐烧蚀等各种特殊性能。
室温硫化硅橡胶按其包装方式可分为单组分和双组分室温硫化硅橡胶,按硫化机理又可分为缩合型和加成型。因此,室温硫化硅橡胶按成分、硫化机理和使用工艺不同可分为三大类型,即单组分室温硫化硅橡胶、双组分缩合型室温硫化硅橡胶和双组分加成型室温硫化硅橡胶。
单组分和双组分缩合型室温硫化硅橡胶的生胶都是α,ω-二羟基聚硅氧烷; 加成型室温硫化硅橡胶则是含烯基和氢侧基(或端基)的聚硅氧烷,因为在熟化时,往往在稍高于室温的情况下(50~150℃)能取得好的熟化效果,所以, 又称低温硫化硅橡胶(LTV)。
这三种系列的室温硫化硅橡胶各有其优缺点:单组分室温硫化硅橡胶的优点是使用方便,但深部固化速度较困难;双组分室温硫化硅橡胶的优点是固化时不放热, 收缩率很小,不膨胀,无内应力,固化可在内部和表面同时进行,可以深部硫化;加成型室温硫化硅橡胶的硫化时间主要决定于温度,因此,利用温度的调节可以控制其硫化速度。
有机硅主要分为硅油、硅橡胶、硅树脂和硅烷偶联剂四大类。分别介绍如下:
一、硅油类产品介绍
硅油是一种不同聚合度链状结构的聚有机硅氧烷。它是由二甲基二氯硅烷加水水解制得初缩聚环体,环体经裂解、精馏制得低环体,然后把环体、封头剂、催化剂放在一起调聚就可得到各种不同聚合度的混合物,经减压蒸馏除去低沸物就可制得硅油。
最常用的硅油,有机基团全部为甲基,称甲基硅油。有机基团也可以采用其它有机基团代替部分甲基基团,以改进硅油的某种性能和适用各种不同的用途。常见的其它基团有氢、乙基、苯基、氯苯基、三氟丙基等。近年来,有机改性硅油得到迅速发展,出现了许多具有特种性能的有机改性硅油。
硅油一般是无色(或淡黄色),无味、无毒、不易挥发的液体。硅油不溶于水、甲醇、二醇和- 乙氧基乙醇,可与苯、二甲醚、甲基乙基酮、四氯化碳或煤油互溶,稍溶于丙酮、二恶烷、乙醇和了醇。它具有很小的蒸汽压、较高的闪点和燃点、较低的凝固点。随着链段数n的不同,分子量增大,粘度也增高,固此硅油可有各种不同的粘度,从0.65厘沲直到上百万厘沲。如果要制得低粘度的硅油,可用酸性白土作为催化剂, 并在180℃温度下进行调聚,或用硫酸作为催化剂,在低温度下进行调聚,生产高粘度硅油或粘稠物可用碱性催化剂。
硅油按化学结构来分有甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油、乙基含氢硅油、羟基含氢硅油、含氰硅油等;从用途来分,则有阻尼硅油、扩散泵硅油、液压油、绝缘油、热传递油、刹车油等。
硅油具有卓越的耐热性、电绝缘性、耐候性、疏水性、生理惰性和较小的表面张力,此外还具有低的粘温系数、较高的抗压缩性)有的品种还具有耐辐射的性能。
有机硅乳液
有机硅乳液是硅油的一种形式。下面从硅油织物柔软整理剂和硅油乳液型消泡剂两方面来介绍。
一. 硅油织物柔软整理剂
有机硅乳液主要是用作硅油织物柔软整理剂。第一代的有机硅织物整理剂是二甲基硅油和含氢硅油(及其衍生物)的机械混合物。第二代的有机硅织物整理剂是羟基封端聚二甲基硅氧烷乳液,它是由八甲基环四硅氧烷单体、水、乳化剂、催化剂等原料在一定条件下进行乳液聚合而成的。由于聚合和乳化是一步完成,因而具有工时短、工效高、设备简单、操作方便等优点,而得到的乳液又非常稳定,颗粒十分均匀、制得的聚合物两端带有活性基团(羟基) 可以进一步反应成膜,有利于提高乳液的应用效果,这是机械乳化硅油所不及的。
羟基硅油乳液按其所采用的表面活性剂不同又可分为阳离子、阴离于、非离子、复合离子等几种类型的乳液。
1. 阳离子型羟基硅油乳液
阳离于型羟乳聚合所采用的乳化剂一般是季胺盐类(国外文献报道的是十八烷基三甲基氯化铵),催化剂为氢氧化铵。阳离子型羟乳可用于各种纺织品的后整理,具有改善织物手感、提高织物弹性及滑爽、挺括之性能;它的另一独特优点是织物的理想防水剂,与甲基含氢硅油乳液并用,防水性能及防水耐久性皆可达到相当高的水平,可用作维纶篷盖帆布的防水剂、涤卡布的防水剂等。
2.阴离子型羟基硅油乳液
阴离子型羟乳的特点是在织物整理剂中配伍性好,乳液十分稳定。尤其纺织品印染中的助剂大部份为阴离子型,若采用阳离子型羟乳往往容易引起破乳漂油,而阴离子型羟乳可以避免此弊病,所以更受用户单位欢迎,用途十分广泛。
3.复合离子型羟基硅油乳液
阳离子型羟乳虽然是一种优良的织物柔软整理剂,但这种乳液不耐硬水,还不能与二羟甲基二羟基乙烯脲树脂(2D)树脂、催化剂氯化镁和阴离子型增白剂同浴使用,因此在使用上有一定的局限性。此外,由于乳液稳定性差,有机硅高聚物易从乳液中分离出来,漂在液面上,俗称"漂油"。若在乳液聚合过程中,采用阳离子型与非离子型乳化剂进行复配,则可克服阳离子型乳化剂制备羟基硅油乳液的缺点, 制得的有机硅乳液能耐硬水、能与2D树脂、氯化镁和增白剂VBL等同浴使用,并具有良好的耐热性和耐冷冻性。
4.非离子型羟基硅油乳液
非离子型羟乳比离于型羟乳的适应性强,稳定性更好,因此许多国家都大力研究非离子型羟乳。如瑞士汽巴嘉基公司生产的新产品UltrateX FSA,是一种分子量在20万以上的羟基封头聚二甲基硅氧烷的非离子型乳液,比美国陶康宁公司的Dc-1111阴离子型羟乳前进了一步。
5.其它活性基团的有机硅整理剂
为了适应各类织物高级整理的需要,改善有机硅整理织物的抗油污、抗静电和亲水性能,并使化纤织物具有天然织物的许多优点,有机硅工作者研究了在有机硅分子上引入其它活性基团如氨基、酰胺基、酯基、氰基、羧基、环氧基等。这些基团的引入使有机硅织物整理剂具有特殊的效果,例如,有机硅分子引入氨基适于毛织品的防缩和柔软整理;引入酰胺基适于防污整理,柔软性也大有提高:引入氰基耐油性好,聚氧化乙烯醚和有机硅的共聚物防静电效果良好;有机氟改性的有机硅具有拒油、防污、防静电、拒水等许多优点。
二.硅油乳液型消泡剂
硅油乳液型消泡剂一般为水包油型(O/W)乳液,即水是连续相,硅油是非连续相。它是将硅油、乳化剂及增稠剂等进行预混,然后逐步加水搅匀,最后在胶体磨中反复研磨直至得到合乎要求的乳液。
硅油乳液型消泡剂是有机硅消泡剂中使用面最广、用量最大的一种消泡剂。它的特点是易分散在水体系中,可广泛用作水相体系的消泡剂。使用时,将乳液直接加入起泡体系中,即可获得良好的消泡效果。为提高乳液的消泡效果及计量的准确性,一般不直接使用10%以上的浓硅油乳液:而是先将其用凉水或直接用起泡液稀释至10%以下使用。禁忌使用过热或过冷的液体稀释,否则将引起乳液破乳。乳液稀释后稳定性会变差,存放过程也可能发生分层(漂油)现象,也即破乳。故稀释后的乳液宜尽快用完。如果需要,可加入增稠剂以提高乳液的稳定性。对于间歇操作过程,硅油乳液可以在体系运转前一次加入,也可采用分批补加的方式;对于连续操作过程,硅油乳液应在系统的适当部位连续地或间断地加入。
使用乳液型消泡剂时,特别要考虑起泡体系的温度及酸、碱性等条件,因为硅油乳液比较娇气,超过它的使用范围,乳液就会过早破乳,变成低效或无效(硅油乳液的用量,一般为起泡液重量的10~10Oppm(按硅油计)。当然、特殊情况下也有少于10ppm和多于100ppm的。其最宜用量主要是通过试验来确定。
一般的硅油乳液型消泡剂大多为水包油型。根据硅油种类的不同,硅油乳液型消泡剂有如下几种类型:
1.以二甲基硅油为主体的硅油乳液
这类消泡剂是由二甲基硅油加上乳化剂和水等配制而成,可广泛应用于发酵、食品、造纸、纤维、制药、合成树脂等方面。
2.以甲基乙氧基硅油为主体的硅油乳液
这类消泡剂是由甲基乙氧基硅油及配合剂制成。
3.以乙基硅油为主体的硅油乳液
近年来,有机硅消泡剂正朝着有机硅一聚醚嵌段共聚(或接枝共聚)方向发展。这类消泡剂由于兼具有机硅和聚醚的特性,因而使消泡力大大提高;有机硅一聚醚共聚型消泡剂又可称为自乳化型的有机硅消泡剂,它是在有机硅分子链中嵌段(或接枝)亲水性的氧化乙烯链或氧化乙烯氧化丙烯链,使疏水的硅氧烷部分与亲水的聚醚结合在一起,这样的分子具有较大的极性,作为消泡剂来说铺展系数大,能在发泡介质中分散均匀,消泡效力高,是一类新型的高效消泡剂。这类无须使用乳化剂的自乳化硅油,消泡效果对某些体系来说是相当满意的,它特别适用于那些不宜使用一般硅油乳液和一般硅油乳液难于胜任的场合。
硅橡胶类产品介绍之一
高温硫化硅橡胶
高温硫化硅橡胶是高分子量(分子量一般为40~80万)的聚有机硅氧烷(即生胶)加入补强填料和其它各种添加剂,采用有机过氧化物为硫化剂,经加压成型(模压、挤压、压延)或注射成型,并在高温下交链成橡皮。这种橡胶一般简称为硅橡胶。
高温硫化硅橡胶的硫化一般分为两个阶段进行,第一分阶段是将硅生胶、补强剂、添加剂、硫化剂和结构控制剂进行混炼,然后将混炼料在金属模具中加压加热成型和硫化,其压力为50公斤/cm2左右,温度为120~130℃,时间为10~30分钟,第二阶段是将硅橡皮从模具中取出后,放入烘箱内,于200~250℃下烘数小时至24小时。使橡皮进一步硫化,同时使有机过氧化物分解挥发。
硅橡胶的补强填料是各种类型的白炭黑,它可使硫化胶的强度增加十倍。加入各种添加剂主要是降低胶的成本、改善胶料性能以及赋予硫化胶各种特殊性能如阻燃、导电等。交链剂是各种有机过氧化物,如过氧化苯甲酰,2,4-二氯过氧化苯甲酰,二枯基过氧化物,2,5-二特丁基过氧己烷等.结构控制剂是为了避免混炼胶料放置时间过长、产生“结构化”使胶料变硬变硬,难以加工熟化而加入的,可采用甲基羟基硅油或二苯基二羟基夺烷作为结构控制剂。
硅橡胶主链上的侧基可以是甲基、乙基、乙烯基、苯基、三氟丙基等。最常用的是甲基,也可引入其它基团以改善加工性能和其它性能。因此,根据侧基基团和胶料配方的不同,可以得到各种不同用途的硅橡胶,一般可分为下面几种类型:通用型(含甲基和乙烯基)、高温和低温型(含苯基、甲基和乙烯基)、低压缩永久变形(含甲基和乙烯基)、低收缩(去挥发份)和耐溶剂(氟硅橡胶)等。下面介绍几种重要类型的硅橡胶。
一.甲基硅橡胶
二甲基硅橡胶是投入商业化生产最早的一种硅橡胶,可在-60~200℃范围内保持良好的弹性,耐老化性能好,有优异的电绝缘性能以及防潮、防震和生理惰性等特性。
二甲基硅橡胶主要用于强物涂覆,也可制成各种挤出及压延制品用于机电、航空、汽车及医疗等行业。但由于二甲基硅橡胶硫化活性低,用于制造厚制品时,硫化困难,内层易起泡且高温压缩永久变形大,故目前已被甲基乙烯基硅橡胶所取代。
二. 甲基乙烯基硅橡胶
由于硅橡胶大分子结构中引入少量乙烯基可大大改善硅橡胶的硫化加工性能,因此在目前应用的硅橡胶中,大多含有乙烯基。甲基乙烯基硅橡胶是最通用的一种硅橡胶,目前在国内外硅橡胶的生产中占主导地位。由于它在侧链上引入部份不饱和的乙烯基,使它的加工性能和物理机械性能均优于二个基硅橡胶。它除具有二甲基硅橡胶一般特性外, 还具有较宽的使用温度范围,可在一60~260℃范围内保持良好弹性,它比二甲基硅橡胶容易硫化,具有较小的压缩永久变形,较好的耐溶剂的膨胀性和耐高压蒸汽的稳定性以及优良的耐寒性等,而且又因为采用活性较低的过氧化物进行硫化,从而减少了硫化时产生气泡及橡胶稳定性差的弱点。故一般用甲基乙烯基硅橡胶可制做厚度较大的制品。甲基乙烯基硅橡胶是硅橡胶中应用最广泛的品种,近年来不断涌现的各种高性能和特殊用途的硅橡胶,大都是以乙烯基硅橡胶为基础胶,例如高强度硅橡胶、低压缩永久变形硅橡胶、不需后硫化硅橡胶、耐热导电硅橡胶和医用硅橡胶等。甲基乙烯基硅橡胶在航空工业上,广泛用作垫圈、密封材料及易碎、防震部件的保护层;在电气工业中可作电子元件等高级绝缘材料,耐高温电位器的动态密封圈,地下长途通信装备的密封圈;在医学上,由于甲基乙烯基硅橡胶对人体的生理反应小、无毒,故用作外科整形、人造心脏瓣膜、血管等。
三. 甲基苯基乙烯基硅橡胶
甲基苯基乙烯基硅橡胶是在甲基乙烯基硅橡胶的分子链中引入甲基苯基硅氧链节或二苯基硅氧链节而得的产品。
在聚硅氧烷的侧基上引入苯基,由于破坏了二甲基硅氧烷结构的规整性,大大降低了聚合物的结晶温度,扩大了该聚合物材料的低温应用范围。因此,甲基苯基乙烯基硅橡胶除了具有甲基乙烯基硅橡胶所有的压缩永久变形小、使用温度范围宽、抗氧化、耐候、防震、防潮和良好的电气绝缘性能外,还具有卓越的耐低温、耐烧蚀和耐辐照等性能.。这些性能随分子链中苯基含量的不同而有所变化, 一般来说,苯基含量(苯基与硅原子之比)在5~10%时称低苯基硅橡胶,它具有独特的耐寒性能,在-70~-100℃仍能保持橡胶的弹性,是所有橡胶中低温性能最好的一种,加之它兼有甲基乙烯基硅橡胶的优点且成本不高,因此大有取代甲基乙烯基硅橡胶趋势。苯基含量20~40%时称中苯基硅橡兼有甲基乙烯基硅橡胶的优点且成本不高,因此大有取代甲基乙烯基硅橡胶趋势。苯基含量20~40%时称中苯基硅橡胶,它具有卓越的耐燃特性,一旦着火可以自熄。苯基含量在40~50%时称高苯基硅橡胶,它具有优异的耐辐射性能, 耐γ- 射线为1xI08 伦琴。一般说来,随着苯基含量的增加,硅橡胶分子链的刚性逐渐增大,硅橡胶的耐低温性能逐渐下降,但随着苯基含量的增加,提高了硫化胶的耐燃性和耐辐照性。
甲基苯基乙烯基硅橡胶是宇航工业、尖端技术和国民经济其它部门的重要材料之一,可供制做各种模压和挤出制品用作航空工业的耐寒橡胶和用于耐烧蚀、耐热老化或耐辐射部位的密封圈、垫、管材和棒材等。
四. 氟硅橡胶
氟硅橡胶是指γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷。氟硅橡胶具有优良的耐化学物质、耐溶剂和耐润滑油性能,此种硅橡胶在非极性溶剂中的膨胀率小, 耐寒性及热稳定性好,抗着火性也好,故在飞机、火箭、导弹、宇宙飞行、石油化工中用作与燃料油和润滑油接触胶管、垫片、密封圈、燃料箱村里等,也可用于制造耐腐蚀的衣服、手套以及涂料、粘合剂等。
五. 腈硅橡胶
由于聚合物分子侧链中含有β-腈乙基或γ- 腈丙基强极性基团,大大增加了分子链间作用力,提高了耐油、耐溶剂性能。同时,由于引入一定量的腈烷基,破坏了聚合物结构的规整性,也大大改善了耐寒性。腈烷基的类型及其含量,对性能影响很大,如含有7.5克分子%γ-腈丙基的硅橡胶,低温性能与低苯基硅橡胶相似(其玻璃化温度为-114.5℃),耐油性比苯基硅橡胶好。随γ-腈丙基含量增加至33~50克分子%,耐寒性降低,耐油性改善。用β-腈乙基代替γ-腈丙基能提高腈硅橡胶的耐热性,可耐250℃热空气老化。
腈硅橡胶的主要优点是耐油和耐浴剂的性能优异,可在-60~180℃的范围内保持弹性,因此,可做成耐油橡胶制品用于航空工业、汽车工业和石油工业上;也可作为高性能飞行器的环境密封剂及油箱密封剂,在-54℃至200℃以上能保持密封。腈硅橡胶可用普通设备进行加工。
六. 苯撑硅橡胶
苯撑硅橡胶的主要特点是具有优良的耐辐射性能,其耐辐射性能为通用的甲基乙烯基硅橡胶的10~15倍,为高苯基硅橡胶的5~10倍,因此,可用于宇航工业、原子能工业和核反应堆等作为耐高能辐射的电缆、护套、垫圈以及热收缩管等。
七. 乙基硅橡胶
在聚硅氧烷侧链上引入乙基制得的二乙基硅橡胶,其突出的性能是耐寒性特别好,耐寒性优于二甲基硅橡胶和一般的甲基乙烯基硅橡胶。乙基含量越高,耐寒性越好。但乙基的反应活性比甲基大,因此,随乙基含量越大,耐热性随之下降。作为低温使用的乙基硅橡胶,以在聚合物中含有二乙基硅氧链节为8克分子%为宜。乙基硅橡胶的使用温度一般为-70--200℃。
八. 硅氮橡胶
硅氮橡胶的主要优点是具有卓越的热稳定性, 在430~480℃不分解,有的甚至能耐500℃以上的高温。硅氮橡胶的突出弱点是水解稳定性差,曾一度被认为没有发展前途。后来发现主链中引入环二硅氮烷的聚合物具有很好的热稳定性。用硅芳撑改性的含环二硅氮烷的弹性体,在空气中加热到425℃不失重,570℃时失重仅为10%,且具有较好的水解稳定性。
硅橡胶类产品介绍之二
室温硫化硅橡胶
室温硫化硅橡胶(RTV)是六十年代问世的一种新型的有机硅弹性体,这种橡胶的最显著特点是在室温下无须加热、加压即可就地固化,使用极其方便。因此,一问世就成为整个有机硅产品的一个重要组成部分。现在室温硫化硅橡胶已广泛用作粘合剂、密封剂、防护涂料、灌封和制模材料,在各行各业中都有它的用途。室温硫化硅橡胶由于分子量较低,因此素有液体硅橡胶之称,其物理形态通常为可流动的流体或粘稠的膏状物,其粘度在100~1000000厘沲之间。根据使用的要求,可把硫化前的胶料配成自动流平的灌注料或不流淌但可涂刮的腻子。室温硫化硅橡胶所用的填料与高温硫化硅橡胶类似,采用白炭黑补强,使硫化胶具有10~60公斤/厘米2 扯断强度。填加不同的添加剂可使胶料具有不同的比重、硬度、强度、流动性和触变性,以及使硫化胶具有阻燃、导电、导热、耐烧蚀等各种特殊性能。
室温硫化硅橡胶按其包装方式可分为单组分和双组分室温硫化硅橡胶,按硫化机理又可分为缩合型和加成型。因此,室温硫化硅橡胶按成分、硫化机理和使用工艺不同可分为三大类型,即单组分室温硫化硅橡胶、双组分缩合型室温硫化硅橡胶和双组分加成型室温硫化硅橡胶。
单组分和双组分缩合型室温硫化硅橡胶的生胶都是α,ω-二羟基聚硅氧烷; 加成型室温硫化硅橡胶则是含烯基和氢侧基(或端基)的聚硅氧烷,因为在熟化时,往往在稍高于室温的情况下(50~150℃)能取得好的熟化效果,所以, 又称低温硫化硅橡胶(LTV)。
这三种系列的室温硫化硅橡胶各有其优缺点:单组分室温硫化硅橡胶的优点是使用方便,但深部固化速度较困难;双组分室温硫化硅橡胶的优点是固化时不放热, 收缩率很小,不膨胀,无内应力,固化可在内部和表面同时进行,可以深部硫化;加成型室温硫化硅橡胶的硫化时间主要决定于温度,因此,利用温度的调节可以控制其硫化速度。