高温室温有机硅胶技术综述

1、高温/室温有机硅胶技术综述 前言前言 有机硅化合物，是指含有有机硅化合物，是指含有Si-C键、且至少键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物，习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等物，习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也当作使有机基与硅原子相连接的化合物也当作有机硅化合物。其中，以硅氧键（有机硅化合物。其中，以硅氧键（-Si-0-Si-）为骨架组成的聚硅氧烷，是有机硅化合物为骨架组成的聚硅氧烷，是有机硅化合物中为数最多，研究最深、应用最广的一类，中为数最多，研究最深、应用最广的一类，约占总用量的约占总用量的90%以上。以上。高温

2、胶 高温硫化硅橡胶是高分子量（分子量一般为高温硫化硅橡胶是高分子量（分子量一般为4080万）的聚有机硅氧烷（即生胶）加入万）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，经过加热使有机过氧化物分化物为硫化剂，经过加热使有机过氧化物分解产生游离基，并与橡胶的有机侧基形成交解产生游离基，并与橡胶的有机侧基形成交联，经加压成型（模压、挤压、压延）或注联，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。射成型，并在高温下交链成橡皮。高温胶 高温硫化硅橡胶的生胶无色透明，能溶于苯高温硫化硅橡胶的生胶无色透明，能溶于苯

3、等溶剂中，制品耐氧化，抗臭氧，高频下电等溶剂中，制品耐氧化，抗臭氧，高频下电气绝缘性优良气绝缘性优良,耐电弧、耐电晕，并有透气和耐电弧、耐电晕，并有透气和对人体生理惰性等特点。大量用作苛刻条件对人体生理惰性等特点。大量用作苛刻条件下的电线、电缆绝缘层，密封件，导管下的电线、电缆绝缘层，密封件，导管,登月登月鞋等。因其无致癌性，有较好的抗凝血性和鞋等。因其无致癌性，有较好的抗凝血性和生物相容性，已大量用于制作人体内外用的生物相容性，已大量用于制作人体内外用的导管、插管、人工关节等。导管、插管、人工关节等。高温胶 高温硫化硅橡胶通常以高温硫化硅橡胶通常以D4和带有和带有C6H5、CHCH2、CH2

4、CH2CF3等基团的环四硅等基团的环四硅氧烷为原料，用碱催化剂开环共聚，经脱除氧烷为原料，用碱催化剂开环共聚，经脱除催化剂和低挥发分即得硅生胶。催化剂和低挥发分即得硅生胶。主要高温胶品种主要高温胶品种甲基甲基硅橡胶硅橡胶 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、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。但由于甲基硅橡胶硫化活性低，工艺性能差，厚壁制品在二汽车及医疗等行业。但由于甲基硅橡胶硫化活性低，工艺性能差，厚壁制品在二段硫化时易发泡，硫化困难，内层易起泡且高温压缩变形大，目前除少量用于织段硫化时易发泡，硫化困难，内

5、层易起泡且高温压缩变形大，目前除少量用于织物涂复外，已被甲基乙烯基硅橡胶所取代。物涂复外，已被甲基乙烯基硅橡胶所取代。乙烯基乙烯基硅橡胶硅橡胶 少量乙烯基的引入使少量乙烯基的引入使胶胶的硫化工艺及成品性能，特别是耐热老化性和高温抗压缩的硫化工艺及成品性能，特别是耐热老化性和高温抗压缩变形有很大改进。甲基乙烯基硅氧烷单元的含量对硫化作用和硫化胶耐热性有很变形有很大改进。甲基乙烯基硅氧烷单元的含量对硫化作用和硫化胶耐热性有很大影响，含量过少则作用不显著，含量过大（达大影响，含量过少则作用不显著，含量过大（达0.5mol）会降低硫化胶的耐热）会降低硫化胶的耐热性。性。苯基苯基硅橡胶硅橡胶 通过引入大

6、体积的苯基来破坏二甲基硅氧烷结构的规整性，降低聚合物的结晶温通过引入大体积的苯基来破坏二甲基硅氧烷结构的规整性，降低聚合物的结晶温度和玻璃化温度度和玻璃化温度，扩大了扩大了硅橡胶硅橡胶的低温应用范围。随着苯基含量的增加，分子链的低温应用范围。随着苯基含量的增加，分子链的刚性增大，其结晶温度反而上升。苯基含量（苯基与硅原子之比）在的刚性增大，其结晶温度反而上升。苯基含量（苯基与硅原子之比）在510时称低苯基硅橡胶，在时称低苯基硅橡胶，在-70-100仍能保持橡胶的弹性，是所有橡胶中低温性能仍能保持橡胶的弹性，是所有橡胶中低温性能最好的一种。苯基含量最好的一种。苯基含量2040时称中苯基硅橡胶，它

7、具有卓越的耐燃特性，一时称中苯基硅橡胶，它具有卓越的耐燃特性，一旦着火可以自熄。苯基含量在旦着火可以自熄。苯基含量在4050时称高苯基硅橡胶，它具有优异的耐辐射时称高苯基硅橡胶，它具有优异的耐辐射性能性能。氟硅氟硅橡胶橡胶 是是在乙烯基硅橡胶的分子链中（乙烯基含量一般为在乙烯基硅橡胶的分子链中（乙烯基含量一般为0.3mol左右）引入氟代烷基左右）引入氟代烷基（一般为三氟丙基），（一般为三氟丙基），具有优良的耐油、耐溶剂性能和润滑油性能。具有优良的耐油、耐溶剂性能和润滑油性能。工作温度范工作温度范围约为围约为-50250。主要高温胶品种主要高温胶品种氰硅橡胶氰硅橡胶 在分子链中含有甲基在分子链中

8、含有甲基-腈乙基硅氧链节或甲基腈乙基硅氧链节或甲基-腈丙基硅氧链节的一种弹性体，其腈丙基硅氧链节的一种弹性体，其主要特点与氟硅橡胶相似，即耐油、耐溶剂，并具有良好的耐低温性能。主要特点与氟硅橡胶相似，即耐油、耐溶剂，并具有良好的耐低温性能。由于在聚合条件下存在引起腈基水解的因素，因此生胶性能的重复性差，它的应用发由于在聚合条件下存在引起腈基水解的因素，因此生胶性能的重复性差，它的应用发展受到很大影响。展受到很大影响。苯撑苯撑硅橡胶硅橡胶 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1015倍，为倍，为高苯基硅橡胶的高苯

9、基硅橡胶的510倍。倍。乙基乙基硅橡胶硅橡胶 耐寒性特别好，耐寒性优于二甲基硅橡胶和一般的乙烯基硅橡胶。乙基含量越高，耐寒性特别好，耐寒性优于二甲基硅橡胶和一般的乙烯基硅橡胶。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克分子为克分子为宜。乙基硅橡胶的使用温度一般为宜。乙基硅橡胶的使用温度一般为-70200。硅硅氮氮橡胶橡胶 具有卓越的热稳定性具有卓越的热稳

10、定性,在在430480不分解，有的甚至能耐不分解，有的甚至能耐500以上的高温。硅氮以上的高温。硅氮橡胶的突出弱点是水解稳定性差橡胶的突出弱点是水解稳定性差。硼硅硼硅橡胶橡胶 硅硼橡胶是在分子主链中含有十硼烷笼形结构的一类新型硅橡胶，具有高度的耐热硅硼橡胶是在分子主链中含有十硼烷笼形结构的一类新型硅橡胶，具有高度的耐热老化性，可在老化性，可在400下长期工作，在下长期工作，在420480下可连续工作几小时，而在下可连续工作几小时，而在-54下下仍能保持弹性。它适于在高速飞机及宇宙飞船中作密封材料。仍能保持弹性。它适于在高速飞机及宇宙飞船中作密封材料。 高温胶按不同特性分成下列几大类： 通用型：

11、通用型：采用乙烯基硅橡胶与补强剂等组成，是用量最多、通用性最大的一种类型的胶料。 高强度型高强度型：采用乙烯基硅橡胶或低苯基硅橡胶，以比表面积较高的气相白炭黑或经过改性处理的白炭黑作补强剂，并加入适宜的加工助剂和特殊添加剂等综合性配合改进措施，改进交联结构，提高撕裂强度。 耐高温型：耐高温型：采用乙烯基硅橡胶或低苯基硅橡胶，补强剂的种类和耐热添加剂经适当选择，可制得耐300350高温的硅橡胶。 高温胶按不同特性分成下列几大类： 低温型低温型：主要采用低苯基硅橡胶，脆性温度达-120，在-90时不丧失弹性。 低压缩永久变形型低压缩永久变形型： 主要采用乙烯基硅橡胶，以乙烯基专用的有机过氧化物作硫

12、化剂；当压缩率为30肘，在150下压缩2472小时后的压缩永久变形为7.015（普通硅橡胶为2030）。 电线、电缆型电线、电缆型： 主要采用乙烯基硅橡胶，选用电绝缘性能良好的气相白炭黑为补强剂，具有良好的压出工艺性能。 高温胶按不同特性分成下列几大类： 耐油耐溶剂型耐油耐溶剂型：主要采用氟硅橡胶。 阻燃型阻燃型：采用乙烯基硅橡胶，添加含卤或铂化合物作阻燃剂组成的胶料，具有良好的抗燃性。 导电性硅橡胶导电性硅橡胶：采用乙烯基硅橡胶，以乙炔炭黑或金属粉末作填料，选择高温硫化或加成型硫化方法，可得到体积电阻系数为2.0102cm的硅橡胶。 热收缩型热收缩型：乙烯基硅橡胶中加入具有一定熔融温度或软化

13、温度的热塑性材料，硅橡胶胶料的热收缩率可达3550。 不用二段硫化型：不用二段硫化型：采用乙烯基含量较高的乙烯基硅橡胶，通过控制生胶和配合剂的PH值，加入特殊添加剂等制得。 海绵硅橡胶：海绵硅橡胶：在乙烯基硅橡胶中加入亚硝基化合物、偶氮和重氮化合物等有机发泡剂，可制得发孔均匀的海绵。 除上述之外，国外尚有导热性硅橡胶、萤光性硅橡胶及医用级混炼胶等品种出售。 高温硫化硅橡胶的硫化一般分为两个阶段进行，第一阶段是将生胶、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

14、属模具中加压加热成型和硫化，其压力为属模具中加压加热成型和硫化，其压力为50kg50kgcmcm2 2左右，温度为左右，温度为120120130130，时间为，时间为10103030分钟，第二阶段是将硅橡胶从模具中取出分钟，第二阶段是将硅橡胶从模具中取出后，放人烘箱内，于后，放人烘箱内，于200200250250下烘数小时至下烘数小时至2424小时，使橡胶进一步小时，使橡胶进一步硫化，同时使有机过氧化物分解挥发。硫化，同时使有机过氧化物分解挥发。 高温混炼胶高温混炼胶烘箱热烘箱热处理处理返炼返炼硫化剂硫化剂薄通薄通停放停放过夜过夜返炼返炼出片出片硅橡胶的补强填料是各种类型的白炭黑，它可使硫化胶

15、的强度增加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、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，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，如过氧化苯甲酰，2,4-二二 氯过氧化苯甲酰，二枯基过氧化物，氯过氧化苯甲酰，二枯基过氧化物，2,5- 二二甲基甲基-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因放二特丁基过氧已烷等。结构控制剂是为了避免混炼胶料因放置时间过长、产生置时间过长、产生“结构化结构

16、化”使胶料变硬，难以加工熟化而加入的，可使胶料变硬，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。采用甲基羟基硅油或二苯基二羟基硅烷作为结构控制剂。室温有机硅胶室温有机硅胶包装方式包装方式单组分单组分RTV-1双组分双组分RTV-2硫化机理硫化机理缩合型缩合型RTV加成型加成型RTV成分、硫化机成分、硫化机理和使用工艺理和使用工艺单组分单组分RTV-1双组分缩双组分缩合型合型RTV-2双组分加双组分加成型成型RTV-2RTV-1与与RTV-2的区别的区别RTV-1RTV-2引发剂引发剂空气中的水分空气中的水分催化剂催化剂特点特点使用方便，但深部固化速度使用方便，但深

17、部固化速度较困难较困难固化时不放热固化时不放热,收缩率很小，不收缩率很小，不膨胀，无内应力，固化可在内部膨胀，无内应力，固化可在内部和表面同时进行，可以深部硫化。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。温度的调节可以控制其硫化速度。应用应用主要用作粘合剂和密封剂，主要用作粘合剂和密封剂，其它应用还包括就地成型垫其它应用还包括就地成型垫片、防护涂料和嵌缝材料等。片、防护涂料和嵌缝材料等。广泛用作灌封和制模材料，特别广泛用作灌封和制模材料，特别适宜于做深层灌封材料并具

18、有较适宜于做深层灌封材料并具有较快的硫化时间快的硫化时间单组分室温硫化硅橡胶单组分室温硫化硅橡胶酸型酸型CH3Si-(OOCCH3)3肟型肟型醇型醇型CH3Si-(OCH3)3胺型胺型CH3Si-(NH(C6H11)3酰胺型酰胺型CH3Si-(N(CH3)COCH3)3脱酮型脱酮型CH3Si-(OC(CH2)(CH3)3单组分室温硫化硅橡胶单组分室温硫化硅橡胶RTV-1 RTV-1具有优良的电性能和化学惰性，以及耐具有优良的电性能和化学惰性，以及耐热、耐自然老化、耐火焰、耐湿、透气等性热、耐自然老化、耐火焰、耐湿、透气等性能。它们在能。它们在-60200范围内能长期保持弹范围内能长期保持弹性。

19、它固化时不吸热、不放热，固化后收缩性。它固化时不吸热、不放热，固化后收缩率小，对材料的粘接性好。因此，主要用作率小，对材料的粘接性好。因此，主要用作粘合剂和密封剂，其它应用还包括就地成型粘合剂和密封剂，其它应用还包括就地成型垫片、防护涂料和嵌缝材料等。垫片、防护涂料和嵌缝材料等。 RTV-1的硫化反应是靠与空气中的水分发生作的硫化反应是靠与空气中的水分发生作用而硫化成弹性体，故它的优点是使用方便、用而硫化成弹性体，故它的优点是使用方便、固化快、粘接力强等，但深部固化速度较困固化快、粘接力强等，但深部固化速度较困难。难。单组分室温硫化硅橡胶单组分室温硫化硅橡胶RTV-1 RTV-1是以羟基封端的

20、聚二甲基硅氧烷为基础是以羟基封端的聚二甲基硅氧烷为基础胶料，配以补强填料、交联剂、催化剂，经胶料，配以补强填料、交联剂、催化剂，经特殊配制而成。在大气中交联时脱除低分子特殊配制而成。在大气中交联时脱除低分子物质，根据脱除物的种类物质，根据脱除物的种类,单组份又分为脱酸单组份又分为脱酸型、脱酮肟型、脱醇型、脱酰胺型和脱酮型型、脱酮肟型、脱醇型、脱酰胺型和脱酮型等类型，其中以前三种用途最为广泛。等类型，其中以前三种用途最为广泛。双组分双组分缩合型缩合型室温硫化硅橡胶室温硫化硅橡胶 双组分室温硫化硅橡胶硫化反应是靠催化剂双组分室温硫化硅橡胶硫化反应是靠催化剂来进行引发。通常是将胶料与催化剂分别作来进

21、行引发。通常是将胶料与催化剂分别作为一个组分包装。只有当两种组分完全混合为一个组分包装。只有当两种组分完全混合在一起时才开始发生固化。双组分缩合型室在一起时才开始发生固化。双组分缩合型室温硫化硅橡胶的硫化时间主要取决于催化剂温硫化硅橡胶的硫化时间主要取决于催化剂的类型、用量以及温度的类型、用量以及温度。双组分双组分缩合型缩合型室温硫化硅橡胶室温硫化硅橡胶 双组分缩合型室温硫化硅椽胶在室温下要达双组分缩合型室温硫化硅椽胶在室温下要达到完全固化需要一天左右的时间，但在到完全固化需要一天左右的时间，但在150的温度下只需要的温度下只需要1小时。小时。 双组分室温硫化硅橡胶可在一双组分室温硫化硅橡胶可在一65250温度温度范围内长期保持弹性，并具有优良的电气性范围内长期保持弹性，并具有优良的电气性能和化学稳定性，能和化学稳定性，能耐水、耐臭氧、耐气候能耐水、耐臭氧、