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        聚硅氧烷的應(yīng)用

        2016-07-09 20:45:25石麗麗
        科技風(fēng) 2016年13期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用

        石麗麗

        摘 要:聚硅氧烷伴隨著電源行業(yè)、航天航空、衛(wèi)生醫(yī)療突飛猛進(jìn)地發(fā)展而得到廣泛應(yīng)用。文章介紹了聚硅氧烷的主要特點,并從聚硅氧烷所含不同的官能團(tuán)分別介紹了含氫聚硅氧烷、端環(huán)氧基聚硅氧烷、端羥基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用;對有機(jī)硅材料今后的發(fā)展方向做出了展望。

        關(guān)鍵詞:聚硅氧烷;不同官能團(tuán);應(yīng)用

        聚硅氧烷是一類以重復(fù)的(-Si-O-Si-)鍵為主鏈,有機(jī)基團(tuán)直接連接在硅原子上的一種典型的半無機(jī)高分子材料,其結(jié)構(gòu)通式為(RmSiO4-m / 2)n。

        根據(jù)材料所需要的性能,可通過改變硅氧分子結(jié)構(gòu),改變結(jié)合在硅原子上的有機(jī)基團(tuán)、選擇不同的固化方法,采用不同改性方法、填加不同填料、不同工藝技術(shù)等方法,制備不同分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅高分子材料產(chǎn)品。習(xí)慣將硅烷單體和聚硅氧烷統(tǒng)稱為有機(jī)硅化合物,并稱聚硅氧烷液體為硅油,聚硅氧烷橡膠為硅橡膠,聚硅氧烷樹脂為硅樹脂。

        聚硅氧烷的主要特點有:

        1)耐高低溫性好,可在-60℃~255℃不同環(huán)境下使用;

        2)絕緣、密封性好,體積電阻率可達(dá)1.0×1016Ω·cm以上,可用于電子器件的密封,玻璃墻的粘結(jié);

        3)透明性好,可用作功率型LED的封裝;

        4)消泡、勻泡性好,用于發(fā)酵罐的消泡,泡沫塑料發(fā)泡時孔隙的控制;

        5)疏水性好,可用來處理紡織物表面及建筑防水涂層;

        6)在其他不同產(chǎn)業(yè)、行業(yè)中發(fā)揮著特殊的功能,如有生理惰性,可用于美容行業(yè)、人體血液導(dǎo)管、藥物埋植以及矯形器件;

        7)潤滑性好,可用于紡織等輕型機(jī)械;

        8)潤膚護(hù)發(fā),用于化妝品等等。

        1 含氫硅氧烷的應(yīng)用

        可制備以硅氧烷為主鏈的側(cè)鏈液晶離聚物;液晶離聚物用于聚合物共混體系時,可有效改善組分間的界面性質(zhì)。離聚物通過增加組分之間的相互作用,以提高組分相容性,且這種作用不是化學(xué)鍵,其結(jié)合沒有化學(xué)鍵那么強(qiáng)烈,改變條件可以消除此作用,恢復(fù)條件,此作用又可復(fù)生。

        在電子產(chǎn)業(yè)中,由于聚硅氧烷側(cè)鏈液晶具有特殊的光學(xué)特性、電磁學(xué)及較好的機(jī)械性能,有望作為電器元件、結(jié)構(gòu)材料、電子材料等器件。

        甲基含氫硅油最大的優(yōu)點就是其交聯(lián)成膜性。它在金屬鹽類化合物催化作用下,在較低溫度下即可交聯(lián),近而在很多材料表面形成一層穩(wěn)定的防水膜??捎米鞑A?、陶瓷、織物、紙張等各種材料的防水劑,該交聯(lián)反應(yīng)可由水引起,在堿性介質(zhì)中反應(yīng)較快。

        2 端環(huán)氧基聚硅氧烷的應(yīng)用

        李宏靜[ 1 ]等采用5份端環(huán)氧基硅油預(yù)反應(yīng)物(端環(huán)氧基硅油與按當(dāng)量比稍過量的DDM在甲苯中反應(yīng))改性環(huán)氧樹脂,使其Tg、斷裂伸長率、沖擊強(qiáng)度都有所提高,改性后的環(huán)氧樹脂具有明顯的增韌效果。

        劉彥杰[ 2 ]等使用二乙烯三胺和端環(huán)氧基聚硅氧烷為原料,通過兩端環(huán)氧基與胺基的親核開環(huán)反應(yīng),制備出了超支化氨基改性聚硅氧烷,提高了整理織物柔軟性和親水性,黃變性降低。

        分子兩端帶有環(huán)氧基改性后的硅樹脂,具有優(yōu)異的粘結(jié)性,固化后機(jī)械強(qiáng)度高,化學(xué)穩(wěn)定性好,熱膨脹系數(shù)小及耐熱性好,被廣泛用作粘結(jié)劑、電絕緣材料及泡沫塑料等。

        3 羥基聚硅氧烷的應(yīng)用

        吳小峰[ 3 ]等以二羥基硅油、聚酯二元醇、異佛爾酮二異氰酸酯為主要原料,合成了高固含量的二羥基硅油改性水性聚氨酯乳液。有效提高水性聚氨酯的性能,也能提高水性聚氨酯的固含量(達(dá)到38%),可解決長期以來困擾水性聚氨酷固含量較低的瓶頸問題,但膠膜耐水性能差。低摩爾質(zhì)量的羥基硅油也可以作為結(jié)構(gòu)控制劑,由于有機(jī)硅生膠與親水性白炭黑混煉成膠料時,由于白炭黑通過表面的Si-OH基團(tuán)之間的氫鍵,形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),為了避免硅橡膠的結(jié)構(gòu)化現(xiàn)象,需要在膠料中加入結(jié)構(gòu)控制劑;其作用是通過與白炭黑表面Si-OH基團(tuán)的作用,從而抑制粒子間氫鍵的形成。

        4 端乙烯基聚硅氧烷的應(yīng)用

        Zhao X W[ 4 ]等在研究氧化石墨烯填充硅橡膠的導(dǎo)熱和機(jī)械性能時,以加成型端乙烯基液體硅油為基體,含硅氫鍵的低聚硅氧烷為硫化交聯(lián)劑制備了電子灌封膠。結(jié)果表明當(dāng)添加0.3wt%的改性氧化石墨較純硅橡膠相比,導(dǎo)熱系數(shù)提高了2倍,拉伸強(qiáng)度增加了2.3倍,斷裂強(qiáng)度增加了2.9倍。這種電子灌封膠的原料本身具有電絕緣性能、透氣性能、無毒、耐熱性能和化學(xué)穩(wěn)定性能,是電子電器組裝件灌封的首選材料,以聚硅氧烷為基體制備的電子灌封膠產(chǎn)品也是環(huán)保型材料。

        章堅[ 5 ]等根據(jù)多乙烯基硅油的乙烯基含量來改變硅橡膠的交聯(lián)密度,通過控制工藝來制備不同黏度的液體硅橡膠,近而提高硅橡膠的拉伸強(qiáng)度,撕裂強(qiáng)度和硬度。

        有機(jī)硅材料在電源行業(yè)中可應(yīng)用在電源元器件粘接固定膠、模塊用電源灌封膠、導(dǎo)熱硅脂和導(dǎo)熱泥等方面。有機(jī)硅材料在未來的電源設(shè)備中將會起到舉足輕重的作用,伴隨著電源行業(yè)的突飛猛進(jìn)地發(fā)展而得到廣泛應(yīng)用。醫(yī)用硅橡膠在醫(yī)療器械、生命科學(xué)、藥物等領(lǐng)域中已得到廣泛而重要的應(yīng)用,為擴(kuò)大硅橡膠的應(yīng)用,可提高硅橡膠的親水性,減少制品植入人體后的異物感;制備可生物降解型皮下避孕埋植劑的研究。

        隨著技術(shù)的發(fā)展,聚硅氧烷橡膠、硅油等廣泛應(yīng)用于日用密封、電子電器、醫(yī)療衛(wèi)生等國民經(jīng)濟(jì)和人們生活的各個領(lǐng)域,并在國防軍工、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著重要作用。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 李宏靜,劉偉區(qū),魏振杰等.端環(huán)氧基硅油改性環(huán)氧樹脂的性能研究[J].中國塑料,2010,24(7):51-54.

        [2] 劉彥杰,吳明華,候彥敏等.超支化氨基改性聚硅氧烷的合成及其應(yīng)用[J].紡織學(xué)報,2014,35(12):73-80.

        [3] 吳小峰,朱傳方,張麗等.二羥基硅油改性水性聚氨酯的合成及性能[J].應(yīng)用化學(xué),2007,24(9):1023-1026.

        [4] Zhao X W & Zang C G, Wen Y. Thermal and mechanical properties of liquid silicone rubber composites filled with functionalized graphene oxide.Journa of Applied Polymer science,2015,(10)1002-1012.

        [5] 章堅,葉全明.乙烯基含量對加成型硅橡膠性能的影響[J].有機(jī)硅材料,2008,22(5):286-289.

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