硅橡胶的分类与性能

2021-07-13
来源:金戈新材料

       硅橡胶是最重要的有机硅产品之一。制备硅橡胶的原料通常由线型聚硅氧烷【硅橡胶生胶,简称硅生胶】、补强填料、交联剂、催化剂、改性添加剂等组成。将所有的原料经过混炼(或混合)可加工成混炼胶。混炼胶在一定的条件下交联硫化,便可从黏性液态转变成高弹性--硫化胶。

一、分类

硅橡胶按照硅原子上所连接的有机基团不同,硅橡胶可分为二甲基硅橡胶,甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基橡胶、氟硅橡胶、腈硅橡胶、乙基硅橡胶以及亚苯基硅橡胶等许多品种。                       

按照硫化方法和硫化条件的不同,硅橡胶一般可分为高温硫化硅橡胶和室温硫化硅橡胶两种类型。

按照产品形态和混配方式不同,高温硫化硅硅橡胶又分为高黏性度硅橡胶和液态硅橡胶。

二、性能

硅橡胶具有天然橡胶及其它合成橡胶所不具备的优点,而这些特点是由构成硅橡胶主链的硅氧键的性质所决定的。硅橡胶具有很高的热稳定性和优异的低温性能,能在-60260℃温度范围内保持柔软性、回弹性、表面硬度和机械性能。此外,它们还具有优良的电绝缘性、耐候性、耐臭氧和透气性,而且无毒无味。一些特殊结构的硅橡胶还有优异的奶油、耐溶剂、耐辐射等特征。

(1)耐高低温性能

   硅橡胶最显著的特性是它们的高温稳定性,它可在180℃并有空气存在的环境中长期使用。若选择适当的填充剂和高温添加剂,其使用温度可高达375%,并可耐瞬间数千度的高温。据估计,普通硅橡胶在120℃下使用寿命可达20年,在150℃下可达5年。

   硅橡胶的热老化主要是通过侧链的氧化及主链氧烷键的断裂进行的。所以一方面来说,硅橡胶的耐热性取决于它的侧链。而另一方面,主链的断裂也可称之为密封耐热性,它同氧化老化有所不同,它和主链的柔软性、端基的存在有关,而且水、酸、碱等的存在对链的断裂有显著的促进作用。

(2)电性能

   硅橡胶具有卓越的电性能。其突出的优点是介电强度、功率因数和绝缘性能受温度和频率变化很小。在一个很宽的温度范围内,介电强度基本保持不变;在很大的频率范围内,介电常数和介电损耗正切值也几乎不变。硅橡胶的耐电晕性和耐电弧性也非常好,它的耐电晕寿命约是聚四氟乙烯的一千倍;而耐电弧寿命约是氟橡胶的20倍。硅橡胶不易燃烧,就是万一发生燃烧,生成的二氧化硅也是绝缘性的。因此,它被用作安全可靠的电线、电缆的蒙皮材料。

   硅橡胶的耐电弧性能比普通橡胶要好得多,一般认为其原因在于它的含碳量比一般的有机橡胶低,故由于电弧而析出的导电性的碳的量很少,取而代之的是绝缘性的二氧化硅。

(3)耐化学和耐候性能

一般来说,硅橡胶具有良好的耐化学物质、耐熔性及油类的性能。溶剂对硅橡胶的作用主要是膨胀和软化,而一旦溶剂挥发后硅橡胶的大多数原始性能又会得到恢复。硅橡胶有较好的耐乙醇、丙酮等极性溶剂和食用油类等的性能,它们一般只引起很小的膨胀,而机械性能基本不变。

硅橡胶对低浓度的酸、碱、盐的作用的承受能力也较好,如在10%硫酸中常温浸渍7d,其体积和重量变化都小于1%,而机械性能基本不变。硅橡胶具有优良的耐氧、耐臭氧和耐紫外线照射等性能,因此,长期在室外使用不会发生龟裂现象。一般认为硅橡胶在室外使用可达20年以上。

(4)透气性

   聚二甲基硅氧烷的螺旋结构,自由空间大以及它对气体的良好溶解性,使得硅橡胶具有极好的透气性。在室温下它对空气、氮、氧、二氧化碳等气体的透气率比天然橡胶高3050倍。根据硅橡胶的这些特性,它可制成水中呼吸的人工锶,也可用它来浓缩或分离气体,而且还可用于农副产品的保鲜等。当然,由于高透气性,它不能用作惰性气体的导管。

(5)其他特征

   经过充分硫化后的硅橡胶无臭无味无毒性,有很好的生物相容性。能用伽马射线盒环氧乙烯消毒,埋入动物体内极少引起组织不良反应,所以它被大量用于食品及医疗卫生等方面。此外硅橡胶还具有优异的防火性能,其闪点在300℃以上,所以难以燃烧。特别是加成型硅橡胶,即使不加入卤化物和氧化锑之类的阻燃剂,而只添加一般的金属氧化物,便可配制成UL-94等级的阻燃级硅橡胶。所以,它不仅可用于电视机等家用电器中,而且也被用于原子能装置和各种建筑物的防火材料。

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