硅橡胶的结构性能应用及改性.doc

硅橡胶的结构，性能，应用及改性 1.摘要：硅橡胶是高分子的硅有机化合物,由二硅醇缩聚制得,硅、氧原子交替形成主链,是含有硅氧键(Si2O) 的链状高分子弹性体。本论文介绍了硅橡胶的结构，性能，其主要应用领域，改性技术以及他们之间的关系。硅橡胶可以在极限温度范围内保持柔韧性,其它合成聚合物就没有这种特性。硅橡胶通过与二烯类橡胶、硅橡胶及玻璃短纤维橡胶并用进行改性,可以获得优异的综合性能。用玻璃纤维和芳纶纤维增强硅橡胶,可提高硅橡胶的绝缘性和耐烧蚀性。2.关键词：硅橡胶，结构，性能，应用，改性3.引言： 硅橡胶的基本信息：名称：硅橡胶 英文名称：Silicon dioxide , Slicone rubber 英文别名：Silica gel; Silica 分子式：mSiO2 nH2O分子量：60.08硅橡胶发展于40年代, 国外最早研究的品种是二甲基硅橡胶, 1944年左右, 由美国DOWCORNING公司和GENERALELECTIC公司各自投入生产。室温硫化硅橡胶则在年问世。我国在年代初期已研究成功并投入工业化生产, 现在生产硅橡胶的主要国家除我国外,有美国、英国、日本、俄罗斯和德国等。近年来, 产品不断更新, 品种牌号逾千, 主要用于高科技含量高、负载极大的汽车、运输、医疗等领域。4.硅橡胶的基本结构：像丁腈橡胶(NBR)、丁苯橡胶(SBR)、异戊二烯橡胶(IR)和天然橡胶(NR)等碳-碳键的聚合物，其分子链上存在不饱和键，但硅橡胶是通过重复转换硅原子和氧原子的排列而成链的，在其主链上没有不饱和键。对有机聚合物来讲，不饱和键是其硫化的化学活性区域，并且该区域会由于紫外线、臭氧、光照和热量的作用而降解。 硅-氧键的高键能，完全饱和的基本结构以及过氧化物硫化是保持硅橡胶良好耐热和耐天候性能的关键所在。除了更高的键能，对于碳原子而言，更大的硅原子也提供了更大的自由空间，使硅橡胶玻璃化温度低，透气性能更好。由于应用上的不同，透气性能可能是优点亦有可能是缺点。5.硅橡胶的性能及应用：5.1硅橡胶的性能硅橡胶具有优异的耐热性、耐寒性、介电性、耐臭氧和耐大气老化等性能，硅橡胶突出的性能是使用温度宽广，能在-60（或更低的温度）至+250（或更高的温度）下长期使用。但硅橡胶的抗张强度和抗撕裂强度等机械性能较差，在常温下其物理机械性能不及大多数合成橡胶，且除腈硅、氟硅橡胶外，一般的硅橡胶耐油、耐溶剂性能欠佳，故硅橡胶不宜用于普通条件的场合，但非常适用于许多特定的场合。硅橡胶的主要特性是在- 100 + 300 范围内能长期保持其橡胶弹性, 其在不同温度下的使用寿命(保持原伸长率50 %的时间) 如下:温度使用寿命- 50100 无限期地长120 1020 年150 510 年205 25 年260 3 月2 年315 1 周2 个月370 6h一周420 10min2h480 2minn10min值得一提的是，在生物医学工程中，高分子材料具有十分重要的作用，而硅橡胶则是医用高分子材料中特别重要的一类，它具有优异的生理惰性，无毒、无味、无腐蚀、抗凝血、与机体的相容性好，能经受苛刻的消毒条件。根据需要可加工成管材、片材、薄膜及异形构件，可用做医疗器械、人工脏器等。现今国内外都有专门的医用级硅橡胶。5.2硅橡胶的应用由于硅橡胶本身的特性，使得其在国防军工、医疗卫生及人们的日常生活中获得了广泛应用。硅橡胶按其硫化温度可分为高温(加热) 硫化型和室温硫化型两大类,高温硫化型硅橡胶主要用于制造各种硅橡胶制品,而室温硫化型硅橡胶则主要是用作粘合剂、灌封材料或模具。5.2.1航天及航空工业硅橡胶可以耐受极限温度,在极端的应力条件及苛刻的环境下保持稳定,不影响使用,因而可以用于制造飞机或航天器内外部的门窗及面板密封件、机体空穴密封件、垫圈垫片、密封开关、发动机和液压装置的密封圈、电缆绝缘层等多种部件。耐烧蚀硅橡胶可以用于火箭燃油阀、发射井盖涂层及动力源电缆等。室温硫化硅橡胶也可作为机体气密性密封、窗框密封和防潮防震用灌封料。氟硅橡胶有极佳的耐油性,是燃油控制隔膜、液压管线以及电缆夹板的理想材料。地面及空间站电脑均使用有机硅橡胶制造的键盘。硅橡胶已经成为航天及航空工业重要的高性能材料之一。5.2.2.医学领域医用硅橡胶在生命科学、医疗器械、药物等领域中已得到广泛而重要的应用。硅橡胶除了可满足医用高分子材料的基本要求外,还具有耐热、耐寒、无毒、耐生物老化,对人体组织的负面作用极小,物理和机械性能较好等特点,成为最典型的医用高分子材料。硅橡胶可制造医疗机械关键部件,包括人工心肺机输血泵管、膜式人工心肺机、胎儿吸引器和人工血液循环装置等;可作为器官或组织代用品,长期留置于体内的产品有脑积水引流装置、人造鼓膜、人工肌腱、人工心脏瓣膜附件等,短期留置于体内,起补液、抢救、引流注入、防粘连或消泡作用的产品有静脉插管、腹膜透析管、输血管胃镜套管、导液管和鼻插管等。5.2.3其它硅橡胶也广泛应用于机械、建筑、纺织、化工、轻工、印刷、汽车等行业,作为绝缘、封装、嵌缝、密封、防潮、抗震材料,也可制作辊筒。作为软模材料大量用于文物、工艺品、玩具、机械零件等的复制与制造。硅橡胶密封的半导体可以用于工业电机、机车及需要高压开关的电源、手机基站、卫星及雷达等高频通信。硅橡胶制作的玩具不怕撕咬,触感极佳,易于上色并且可以高温消毒,制作的游戏设备持久耐用,不怕风雨。6.硅橡胶的改性：6.1.硅橡胶与二烯烃类橡胶并用改性二烯烃类橡胶有良好的物理性能且价格较低,但耐臭氧和耐热老化性能差,而硅橡胶具有优异的耐臭氧和耐热老化性,二烯类橡胶与硅橡胶并用后可以获得较好的综合性能。例如硅橡胶与丁基橡胶并用可用于减震材料。丁基橡胶由于冲击变形阻尼大、弹性低被广泛用于减震材料,但温度对丁基橡胶的减震性能影响很大,只能在较窄的温度范围内起减震作用,而与硅橡胶并用后,由于硅橡胶有优异的耐高低温性能,并用胶的耐温性能得到显著改善,在很宽的温度范围内都具有减震作用。6.2 玻璃短纤维增强改性甲基苯基乙烯基硅橡胶、适量的聚四氟乙烯(PTFE) 和玻璃短纤维等经过混炼、两段硫化制得玻璃短纤维增强的橡塑合金材料,其性能见表。玻璃短纤维增强的橡塑合金材料性能项目 结果项目 结果邵尔A 型硬度/ 度 89拉伸强度/ MPa 5.58拉断伸长率/ % 140撕裂强度/ (kN m - 1) 294表面电阻率/ 2. 3 1014体积电阻率/ ( cm) 2. 8 1016介电强度/ (kV mm) 16玻璃短纤维增强的橡塑合金材料具有优良的成型加工性能,可用于生产形状复杂的制品,并且具有良好的耐热、耐寒和电绝缘性,与未经玻璃纤维增强的甲基苯基乙烯基硅橡胶相比,撕裂强度及耐磨性均有所提高,可用于航空接插件的制造,制得的接插件耐低温、耐湿气绝缘性和介电性能均达到了要求。7.结语：硅橡胶属高性能优质材料, 但无论是固态还是液态, 均由3种组分组成聚合物、填充料和添加剂。通过调整添加剂和颜料、稳定剂等其他材料的比例, 可生产出个性化的硅橡胶以满足特定需求。硅橡胶在生物相容性和多种物理特性等方面具有优势。硅橡胶具有许多独特性能,如耐高低温、电器绝缘及生理惰性等,为其他有机高分子材料所不能比拟和替代,因而在航天、化工、农业及医疗卫生等方面得到广泛应用,并已成为国民经济重要而必不可少的新型高分子材料。参考文献：朱仙碧.硅橡胶J.化工新型材料,2001,(05) 白杉,周洁. 硅橡胶的性能,加工及应用J. 橡塑资源利用,2003,(01)黛哲也,王作龄.硅橡胶及其加工应用J.橡塑资源利用,1999,(01) 郑文博，吴文彪。硅橡胶性能概述与配合J。橡胶科技市场，2007，（08） 吕绍良.硅橡胶及硅橡胶的生产J.合成橡胶工业,19