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硅橡膠的特性及市場前景


       硅橡膠以其優良的耐熱、耐寒、耐候、阻燃、電絕緣等特性,現正在傳送、通信、電氣、機械、能源、建筑等領域廣泛地應用。過去,硅橡膠給人們的印象是高價的材料,但通過有機硅制造廠對提高生產效率的努力、制品加工廠的技術改進和操作工藝的簡單化,其普通的用途也在迅速擴大。而且,有效利用有機硅具有的這些特性,在根據用途進行賦予了新特性的制品開發的同時,各公司也正在開拓新的市場。

1  硅橡膠的特點

       有機硅聚合物的主鏈是以Si-O鍵為骨架的硅氧烷鍵,鍵能比C-C鍵高約25%,化學性能穩定,因此與一般的有機材料相比,其耐熱性、耐候性極其優良。同時,由于硅氧烷鍵的柔軟性高,通常用的聚二甲基硅氧烷的側鏈為相互作用弱的甲基,所以分子間的吸引力小,玻璃化轉變溫度低,耐寒性也非常好。硅橡膠膠料及其制品是通過在這種有機硅聚合物中混入白炭黑等填充劑、硫化劑、各種添加劑進行制造的。

2  硅橡膠的技術動向

2.1  高速硫化

        硅橡膠可采用模壓、連續自動注射、擠出、壓延、涂敷等方法進行成型加工,但為了提高其生產效率,所以要求膠料應具有更快的硫化速度。在采用過氧化物硫化時,根據所采用硫化劑(過氧化物化合物)的特點可作一定程度的調整,但必須是在較高的溫度下進行,而且硫化速度的提高也是有限的。對加成硫化型硅橡膠來講,在配合設計上就可很容易地控制硫化速度,與過氧化物硫化型相比,硫化曲線具有快速上升的這一特點。

2.2  導電性

       硅橡膠以其優良的電絕緣性,在電氣、電子領域的應用也在逐漸擴大,但通過配合導電性填充劑便可使其成為導電性的材料。作為導電性填充劑,可選用乙炔炭黑、金屬粉末、金屬氧化物等。其中,使用銀等貴重金屬粉末可使體積電阻達到10-3Ω·cm的水平,但問題是即使使用銀包覆的粉末其材料也是高價的。

2.3  導熱性 
      硅橡膠的導電熱性依賴于填充劑的用量,但通常導熱系數是在
0.2-0.3W/m·K的范圍。通過配合金屬氧化物等高導熱性填充劑,對提高硅橡膠的導熱性是極其有效的。采用高填充增量性白炭黑的方法可使導熱系數達到0.5W/m·K的程度,但同時會導致硅橡膠的回彈性下降、壓縮永久變形增大、粘度增高等不良現象的產生。因此,采用配合氧化鋁的方法不僅能夠克服這些缺點,而且通過調整氧化鋁的粒徑、形狀,便可制得導熱系數達2.0W/m·K的高導熱性的材料。隨著電氣、電子儀器的小型化、輕量化,作為散熱性材料的導熱性硅橡膠,在圖4所示的電子傳真機(定影部位、加熱輥)中的應用也在逐年增加。最近,正在進行著為節省電力能源而要求低熱容量化的導熱性材料的開發。  

2.4  粘合性 

       硅橡膠對各種基材的隔離性優良,作為模具用材料也正在廣泛地應用。相反,也有與基材粘合的用途,通過底涂劑對基材進行處理使其粘合是過去一直采用的技術,并備有適應基材的各種底涂劑選擇使用。另外,也有在硅橡膠中添加粘合成分,同時賦予了自粘性的材料。
2.5  硅橡膠海綿 
      以保持減振性、降低導熱性為目的硅橡膠海綿,現正在襯墊、膠輥等制品中廣泛地應用。這種海綿的成型也有采用機械地使氣體分散在硅橡膠中制成海綿狀的方法,但得不到均一的發孔結構,只能制得粗發孔結構的海綿。過去,多數采用的是在硅橡膠中添加有機發泡劑,并在硫化的同時使其發泡成為海綿狀的方法作為硅橡膠常用的有機發泡劑一般是AIBN(偶氮二異丁腈),但由于在加熱時作為分解副產物會產生有毒的四甲基琥珀酰腈,所以對操作環境的擔心是十分必要的。
2.6  反應性熱熔有機硅材料 
      有機硅的熱熔材料到目前為止還未發現,但最近東麗、道康寧有機硅公司已開發出了有機硅的反應性熱熔材料。該材料在約120℃下可進行擠出,在自然冷卻時為膩子狀,并可發揮其粘著力。而且,在室溫下硫化(縮合反應)可成為彈性體,是一種新型的材料。

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