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什么是硅橡胶
   发布时间:2009-1-24 23:24:44 浏览次数:

高温硫化硅橡胶概述:

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,放人烘箱内,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- 二甲基-2,5-二特丁基过氧已烷等。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,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硅烷作为结构控制剂。
  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, 也可引人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。
  1.二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织物涂覆,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。
  2.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。
  3.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。
  4.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。
  5.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。
  6.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。
  7.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℃。
  .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。

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