什么是室溫硫化硅橡膠?

http://www.dplkyy.live  時間:2019/12/30  來源:全球有機硅網

 

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室溫硫化硅橡膠(RTV)是六十年代問世的一種新型的有機硅彈性體,這種橡膠的最顯著特點是在室溫下無須加熱、加壓即可就地固化,使用極其方便。因此,一問世就成為整個有機硅產品的一個重要組成部分。現在室溫硫化硅橡膠已廣泛用作粘合劑、密封劑、防護涂料、灌封和制模材料,在各行各業中都有它的用途。室溫硫化硅橡膠由于分子量較低,因此素有液體硅橡膠之稱,其物理形態通常為可流動的流體或粘稠的膏狀物,其粘度在100~1000000厘沲之間。根據使用的要求,可把硫化前的膠料配成自動流平的灌注料或不流淌但可涂刮的膩子。室溫硫化硅橡膠所用的填料與高溫硫化硅橡膠類似,采用白炭黑補強,使硫化膠具有10~60公斤/厘米2 扯斷強度。填加不同的添加劑可使膠料具有不同的比重、硬度、強度、流動性和觸變性,以及使硫化膠具有阻燃、導電、導熱、耐燒蝕等各種特殊性能。

 

室溫硫化硅橡膠按其包裝方式可分為單組分和雙組分室溫硫化硅橡膠,按硫化機理又可分為縮合型和加成型。因此,室溫硫化硅橡膠按成分、硫化機理和使用工藝不同可分為三大類型,即單組分室溫硫化硅橡膠、雙組分縮合型室溫硫化硅橡膠和雙組分加成型室溫硫化硅橡膠。

 

單組分和雙組分縮合型室溫硫化硅橡膠的生膠都是α,ω-二羥基聚硅氧烷; 加成型室溫硫化硅橡膠則是含烯基和氫側基(或端基)的聚硅氧烷,因為在熟化時,往往在稍高于室溫的情況下(50~150℃)能取得好的熟化效果,所以, 又稱低溫硫化硅橡膠(LTV)。

 

這三種系列的室溫硫化硅橡膠各有其優缺點:單組分室溫硫化硅橡膠的優點是使用方便,但深部固化速度較困難;雙組分室溫硫化硅橡膠的優點是固化時不放熱, 收縮率很小,不膨脹,無內應力,固化可在內部和表面同時進行,可以深部硫化;加成型室溫硫化硅橡膠的硫化時間主要決定于溫度,因此,利用溫度的調節可以控制其硫化速度。

 

一、單組分室溫硫化硅橡膠

單組分室溫硫化硅橡膠的硫化反應是靠空氣中的水分來引發的。常用的交鏈劑是甲基三乙酰氧基硅烷,它的Si-O-C鍵很易被水解,乙酰氧基與水中的氫基結合成醋酸,而將水中的羥基移至原來的乙酰氧基的位置上,成為三羥基甲基硅烷。三羥基甲基硅烷極不穩定,易與端基為羥基的線型有機硅縮合而成為交鏈結構。平時,將含有硅醇端基的有機硅生膠與填料、催化劑、交鏈劑等各種配合劑裝入密封的軟管中,使用時由容器擠出,借助于空氣中的水分而硫化成彈性體, 同時放出低分子物。交鏈劑除甲基三乙酰氧基硅烷外,還可以是含烷氧基、肟基、胺基、酰胺基、酮基的硅烷。當與烷氧基交鏈后放出醇,稱為脫醇型單組分室溫硫化硅橡膠,當與肟基交鏈后生成肟,稱為脫肟型室溫硫化硅橡膠、因此,隨著交鏈劑的不同,單組分室溫硫化硅橡膠可為脫酸型、脫肟型、脫醇型、脫胺型、脫酰胺型和脫酮型等許多品種,但脫酸型是目前最廣泛使用的一種。

 

單組分室溫硫化硅橡膠的硫化時間取決于硫化體系、溫度、濕度和硅橡膠層的厚度,提高環境的溫度和濕度,都能使硫化過程加快。在典型的環境條件下,一般15~30分鐘后,硅橡膠的表面可以沒有粘性, 厚度0.3厘米的膠層在一天之內可以固化。固化的深度和強度在三個星期左右會逐漸得到增強。

 

單組分室溫硫化硅橡膠具有優良的電性能和化學惰性,以及耐熱、耐自然老化、耐火焰、耐濕、透氣等性能。它們在-60~200℃范圍內能長期保持彈性。它固化時不吸熱、不放熱,固化后收縮率小,對材料的粘接性好。因此,主要用作粘合劑和密封劑,其它應用還包括就地成型墊片、防護涂料和嵌縫材料等。許多單組分硅橡膠粘接劑的配方表現出對多種材料如大多數金屬、玻璃、陶瓷和混凝上的自動粘接性能,例如對裸露的鋁,抗剪強度可達200磅/吋2,撕裂強度可達20磅·呎/吋2(0.35焦耳/厘米2)。當粘接困難時,可在基材上進行底涂來提高粘接強度,底涂可以是具有反應活性的硅烷單體或樹脂,當它們在基材上固化后,生成一層改性的適合于有機硅粘接的表面。

 

單組分室溫硫化硅橡膠雖然使用方便,但由于它的硫化是依懶大氣中的水分,使硫化膠的厚度受到限制,只能用于需要6毫米以下厚度的場合。

 

單組分室溫硫化硅橡膠的硫化反應是從表面逐漸往深處進行的,膠層越厚,固化越慢。當深部也要快速固化時,可采用分層澆灌逐步硫化法,每次可加一些膠料,等硫化后再加料,這樣可以減少總的硫化時間。添加氧化鎂可加速深層膠的硫化。

 

雙組分室溫硫化硅橡膠雙組分室溫硫化硅橡膠又可分為縮合型和加成型。

 

二、雙組分縮合型室溫硫化硅橡膠

雙組分縮合型室溫硫化硅橡膠是最常見的一種室溫硫化硅橡膠,其生膠通常是羥基封端的聚硅氧烷,再與其它配合劑、催化劑相結合組成膠料,這種膠料的粘度范圍可從100厘沲至一百萬厘沲之間。雙組分室溫硫化硅橡膠的硫化反應不是靠空氣中的水分, 而是靠催化劑來進行引發。通常是將硅生膠、填料、交鏈劑作為一個組分包裝,催化劑單獨作為另一個組分包裝,或采用其它的組合方式,但必須把催化劑和交鏈劑分開包裝。無論采用何種包裝方式,只有當兩種組分完全混合在一起時才開始發生固化。常用的交鏈劑是正硅酸乙酯,催化劑為二丁基二月桂酸錫。并根據所需最終產品的性質加入適當的填充劑和添加劑。近年來,許多國家由于二丁基二月桂酸錫屬于中等毒性級別的物質,在食品袋和血漿袋中禁止加入二丁基錫,基本上已被低毒的辛基錫所取代。

 

雙組分縮合型室溫硫化硅橡膠的硫化時間主要取決于催化劑的類型、用量以及溫度。催化劑用量越多硫化越快,同時擱置時間越短。在室溫下,擱置時間一般為幾小時,若要延長膠料的擱置時間,可用冷卻的方法。雙組分縮合型室溫硫化硅椽膠在室溫下要達到完全固化需要一天左右的時間,但在150℃的溫度下只需要1小時。通過使用促進劑γ-氨基丙基三乙氧基硅烷進行協合效應可顯著提高其固化速度。雙組分室溫硫化硅橡膠可在一65~250℃溫度范圍內長期保持彈性,并具有優良的電氣性能和化學穩定性,能耐水、耐臭氧、耐氣候老化,加之用法簡單,工藝適用性強,因此,廣泛用作灌封和制模材料。各種電子、電器元件用室溫硫化硅橡膠涂覆、灌封后,可以起到防潮(防腐、防震等保護作用。可以提高性能和穩定參數。雙組分室溫硫化硅橡膠特別適宜于做深層灌封材料并具有較快的硫化時間,這一點是優于單組分室溫硫化硅橡膠之處。

 

雙組分室溫硫化硅橡膠硫化后具有優良的防粘性能,加上硫化時收縮率極小,因此,適合于用來制造軟模具,用于鑄造環氧樹脂、聚酯樹脂、聚苯乙烯、聚氨酯、乙烯基塑料、石蠟、低熔點合金等的模具。此外,利用雙組分室溫硫化硅橡膠的高仿真性能可以復制各種精美的花紋。例如,在文物復制上可用來復制古代青銅器,在人造革生產上可用來復制蛇、蟒、鱷魚和穿山甲等動物的皮紋,起到以假亂真之效。

 

雙組分室溫硫化硅橡膠在使用時應注意幾個具體問題:首先把基料、交聯劑和催化劑分別稱量,然后按比例混合。通常兩個組分應以不同的顏色提供使用,這樣可直觀地觀察到兩種組分的混合情況,混料過程應小心操作以使夾附氣體量達到最小。膠料混勻后(顏色均勻),可通過靜置或進行減壓(真空度700毫米汞柱)除去氣泡,待氣泡全部排出后,在室溫下或在規定溫度下放置一定時間即硫化成硅橡皮。

 

雙組分室溫硫化硅橡膠硅氧烷主鏈上的側基除甲基外,可以用其它基團如苯基、三氟丙基、氰乙基等所取代,以提高其耐低溫、耐熱、耐輻射或耐溶劑等性能。同時,根據需要還可加入耐熱、阻燃、導熱、導電的添加劑,以制得具有耐燒蝕、阻燃、導熱和導電性能的硅橡膠。

 

1. 甲基室溫硫化硅橡膠

甲基室溫硫化硅橡膠為通用硅橡膠的老品種,具有耐水、耐臭氧、耐電弧、耐電暈和耐氣候老化等優點。它可在一60~200℃溫度范圍內使用。因此,廣泛用作電子電器元件的灌注和密封材料,儀器儀表的防潮、防震、耐高低溫灌注和密封材料。也可用于制造模具,用于澆鑄聚酯樹脂、環氧樹脂和低熔點合金零部件。也可用作齒科的印模材料。用甲基室溫硫化硅橡膠涂布在棉布、紙袋上,可做成用于輸送粘性物品的輸送帶和包裝袋。

 

2.甲基雙苯基室溫硫化硅橡膠

甲基雙苯基室溫硫化硅橡膠除具有甲基室溫硫化硅橡膠的優良性能外,比甲基室溫硫化硅橡膠具有更寬的使用溫度范圍(-100~250℃)。苯基含量在2.5~5%的低苯基室溫硫化硅橡膠(108-1)可在-120℃低溫條件下保持彈性,是目前硅橡膠中低溫性能最好的一個品種;苯基含量在10~20%的室溫膠(108-2)具有很好的耐輻照、耐燒蝕和自熄性,若在其中加入一定量的耐熱添加劑如Fe2O3,等可提高熱老化性能,適用于250℃以上高溫下使用或做耐燒蝕膩子涂層和包封材料等。

 

甲基苯基室溫膠與其它室溫膠一樣,可做浸漬、印模和脫膜使用。如欲增加與其它材料的粘著力,必須在使用該材料之前,對被粘著的材料進行表面處理,表面處理的步驟如下:用丙酮溶劑對材料表面清洗1~2次,然后用表面劑處理1~2次,在60℃烘箱內烘數分鐘,此時在材料表面形成一層少有粘手的膜,就可上膠。

 

3.甲基嵌段室溫硫化硅橡膠

甲基嵌段室溫硫化硅橡膠是甲基室溫硫化硅橡膠的改性品種,它是由羥基封頭的聚二甲基硅氧烷(107膠)和甲基三乙氧基硅烷低聚物(分子量3~5)的共聚體。在二丁基二月桂酸錫的催化下,聚二甲基硅氧烷中的羥基和聚甲基三乙氧基硅烷中的乙氧基縮合生成三向結構的聚合體,經硫化后的彈往體比甲基室溫硫化硅橡膠具有較高的機械強度和粘接力,可在一70~200℃溫度范圍內長期使用。

 

甲基嵌段室溫硫化硅橡膠具有防震、防潮、防水、透氣、耐臭氧、耐氣候老化、耐弱酸弱堿性能。它的電氣絕緣性能很好,還具有很好的粘結性,而且成本低。因此,可廣泛用于灌封、涂層、印模、脫模、釋放藥物載體等場合。用甲基嵌段室溫膠灌封的電子元器件有防震、防潮、密封、絕緣、穩定各項參數等作用。把甲基嵌段室溫膠直接涂布到揚聲器上,可減少和消除揚聲器的中頻各點,經硫化后揚聲器諧振頻率性能可降低20赫芝左右。在甲基嵌段室溫膠中配合入一定量的添加劑后可用作紙張防粘劑。在食品工業的糖果、餅干傳送帶上涂上一層薄薄的甲基嵌段室溫膠后,可改善帆布的防粘性能,從而改善了食品的外觀,提高原料的利用率。

 

在甲基嵌段室溫膠中加入適量的氣相法白炭黑,可用于安裝窗戶玻璃、幕墻、窗框、預制板的接縫、機場跑道的伸縮縫。此外,還可做電子計算機存貯器中磁芯和模板的粘合劑,還可做導電硅橡膠和不導電硅橡膠的粘合劑等。用甲基嵌段室溫硫化硅橡膠處理織物可提高織物的手感、柔軟和耐曲磨性。

 

4. 室溫硫化睛硅橡膠

室溫硫化硅橡膠是聚β-腈乙基甲基硅氧烷,室溫硫化猜硅橡膠除具有硅橡膠的耐光、耐臭氧、耐潮、耐高低溫和優良的電絕緣性能外,主要特點是耐非極性溶劑如耐脂肪族、芳香族溶劑的性能好,其耐油性能與普通耐油丁腈橡膠相接近,可用作油污染部件及耐油電子元件的密封注料灌。

 

5. 室溫硫化氟硅橡膠

室溫硫化氟硅橡膠是聚γ-三氟丙基甲基硅氧烷,它的主要特點是具有耐燃料油、耐溶劑和高溫抗降解性能,還具有良好的擠出性能。主要用于超音速飛機整體油箱的密封、嵌縫,氟硅橡膠墊圈,墊片的粘結固定;硅橡膠和氟硅橡膠的粘合,以及化學工程和一般工業上耐燃料油;耐溶劑部位的粘結。

 

6. 室溫硫化苯撐硅橡

室溫硫化苯撐硅橡膠是硅苯(聯苯)撐硅氧烷聚合物,它的突出優點是具有優異的耐高能射線性能。試驗證明經受1x109倫琴γ-射線或1xl018中子/厘米2的中子照射后,仍可保持橡膠彈性,比室溫硫化甲基硅橡膠大10~15倍,比室溫硫化苯基硅橡膠大5~10倍。

 

室溫硫化苯撐硅橡膠可適用原子能工業、核動力裝置以及宇宙飛行等方面作為耐高溫、耐輻射的粘接密封材料以及電機的絕緣保護層等。

 

三、加成型室溫硫化硅橡膠

雙組分加成型室溫硫化硅橡膠有彈性硅凝膠和硅橡膠之分,前者強度較低,后者強度較高。它們的硫化機理是基于有機硅生膠端基上的乙烯基(或丙烯基)和交鏈劑分子上的硅氫基發生加成反應(氫硅化反應)來完成的。

 

在該反應中,含氫化物官能的聚硅氧烷用作交鏈劑(硫化劑)氯鉑酸或其它的可溶性的鉑化合物用作催化劑。硫化反應是在室溫下進行的。不放出副產物。由于在交鏈過程中不放出低分子物,因此加成型室溫硫化硅橡膠在硫化過程中不產生收縮。這一類硫化膠無毒、機械強度高、具有卓越的抗水解穩定性(即使在高壓蒸汽下)、良好的低壓縮形變、低燃燒性、可深度硫化、以及硫化速度可以用溫度來控制等優點,因此是目前國內外大力發展的一類硅橡膠。

 

加成室溫硫化硅橡膠的包裝方式一般是分M、N兩種組分進行包裝:將催化劑和含乙烯基有能團的有機硅聚合物作為一種組分;含氫的聚硅氧烷交鏈劑作另一種組分。

 

高強度的加成型室溫硫化硅橡膠由于線收縮率低、硫化時不放出低分子,因此是制模的優良材料。在機械工業上已廣泛用來制模以鑄造環氧樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯、聚苯乙烯、乙烯基塑料、石蠟、低熔點合金、混凝上等。利用加成型窒溫硫化硅橡膠的高仿真性、無腐蝕、成型工藝簡單、易脫模等特點,適用于文物復制和美術工藝品的復制。 

 

 

 

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