硅橡膠的分類和特性

 

　　1.1　分類

 

　　硅橡膠按其硫化機(jī)理不同可分為熱硫化型、室溫硫化型和加成反應(yīng)型三大類。

 

　　1.2　特性

 

　　（1）耐高、低溫性

 

　　在所有橡膠中，硅橡膠的工作溫度范圍最廣闊（-100~350℃）。例如，經(jīng)過適當(dāng)配合的乙烯基硅橡膠或低苯基硅橡膠，經(jīng)250℃數(shù)千小時(shí)或300℃數(shù)百小時(shí)熱空氣老化后仍能保持彈性；低苯基硅橡膠硫化膠經(jīng)350℃數(shù)十小時(shí)熱空氣老化后仍能保持彈性，它的玻璃化溫度為-140℃，其硫化膠在-70~100℃的溫度下仍具有彈性。硅橡膠用于火箭噴管內(nèi)壁防熱涂層時(shí)，能耐瞬時(shí)數(shù)千度的高溫。

 

　　（2）耐臭氧老化、耐氧老化、耐光老化和耐候老化性能

 

　　硅橡膠硫化膠在自由狀態(tài)下置于室外曝曬數(shù)年后，性能無(wú)顯著變化。

 

　　（3）電絕緣性能

 

　　硅橡膠硫化膠的電絕緣性能在受潮、頻率變化或溫度升高時(shí)變化較小，燃燒后生成的二氧化硅仍為絕緣體。此外，硅橡膠分子結(jié)構(gòu)中碳原子少，而且不用炭黑作填料，因此在電弧放電時(shí)不易發(fā)生焦燒，在高壓場(chǎng)合使用十分可靠。它的耐電暈性和耐電弧性極好，耐電暈壽命是聚四氟乙烯的1000倍，耐電弧壽命是氟橡膠的20倍。

 

　　（4）特殊的表面性能和生理惰性

 

　　硅橡膠的表面能比大多數(shù)有機(jī)材料小，具有低吸濕性，長(zhǎng)期浸于水中吸水率僅為1%左右，物理性能不下降，防霉性能良好，與許多材料不發(fā)生粘合，可起隔離作用。硅橡膠無(wú)味、無(wú)毒，對(duì)人體無(wú)不良影響，與機(jī)體組織反應(yīng)輕微，具有優(yōu)良生理惰性和生理老化性。

 

　　（5）高透氣性

 

　　硅橡膠和其它高分子材料相比，具有良好的透氣性，室溫下對(duì)氮?dú)狻⒀鯕夂涂諝獾耐高^量比NR高30~40倍；對(duì)氣體滲透具有選擇性，如對(duì)二氧化碳透過性為氧氣的5倍左右。

 

　　（6）生物醫(yī)學(xué)性能

 

　　硅橡膠分子結(jié)構(gòu)的特性使它具有優(yōu)良的生物醫(yī)學(xué)性能，大量動(dòng)物和人體試驗(yàn)的成功應(yīng)用證明了這一點(diǎn)。

 

　　2 熱硫化型硅橡膠

 

　　熱硫化型硅橡膠是指相對(duì)分子質(zhì)量高（40萬(wàn)~60萬(wàn)）的硅橡膠。采用有機(jī)過氧化物作硫化劑，經(jīng)過加熱使有機(jī)過氧化物分解產(chǎn)生游離基，并與橡膠的有機(jī)側(cè)基形成交聯(lián)，從而獲得硫化膠。橡膠技術(shù)網(wǎng) www.m.jlxczjs.com

 

　　2.1　品種及特性

 

　　熱硫化型硅橡膠是應(yīng)用最早的一類橡膠，發(fā)展至今已有許多品種，按化學(xué)組成不同分為以下7種：

 

　　（1）二甲基硅橡膠

 

　　二甲基硅橡膠（polydimethylsiloxanerubber）簡(jiǎn)稱甲基硅橡膠，是硅橡膠中最老的品種。

 

　　在-60~250℃溫度范圍內(nèi)能保持良好彈性。由于存在硫化活性低、工藝性能差、厚壁制品在二段硫化時(shí)易發(fā)泡、高溫壓縮變形大等缺點(diǎn)，目前除少量用于織物涂覆外，已被甲基乙烯基硅橡膠替代。

 

　　（2）甲基乙烯基硅橡膠

 

　　甲基乙烯基硅橡膠（methylvinylpolysiloxanerubber）簡(jiǎn)稱乙烯基硅橡膠，是由二甲基硅氧烷與少量乙烯基硅氧烷共聚而成，乙烯基摩爾分?jǐn)?shù)一般為0.001~0.003.少量不飽和乙烯基的引入使其硫化工藝及成品性能，特別是耐熱老化性和高溫抗壓縮變形有很大改善。在硅橡膠生產(chǎn)中，甲基乙烯基硅橡膠產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣、品種牌號(hào)最多，除大量應(yīng)用的通用型膠料外，各種專用型硅橡膠和具有加工特性的硅橡膠（如高強(qiáng)度硅橡膠、低壓縮永久變形硅橡膠、導(dǎo)電硅橡膠、導(dǎo)熱硅橡膠以及不用二段硫化硅橡膠、顆粒硅橡膠等）也都以其為基礎(chǔ)進(jìn)行加工配合。

 

　　（3）甲基乙烯基苯基硅橡膠

 

　　甲基乙烯基苯基硅橡膠（methylvinylphenylpolysiloxanerubber）簡(jiǎn)稱苯基硅橡膠，是在乙烯基硅橡膠的分子鏈中引入二苯基硅氧烷鏈節(jié)（或甲基苯基硅氧烷鏈節(jié)）而制成的。當(dāng)苯基摩爾分?jǐn)?shù)為0.05~0.10時(shí)，統(tǒng)稱為低苯基硅橡膠，此時(shí)，橡膠的硬化溫度降到最低值（-115℃），使其具有最佳的耐低溫性能，在-100℃以下仍具有彈性。隨著苯基摩爾分?jǐn)?shù)的增大，分子鏈的剛性也增大，其結(jié)晶溫度反而上升。

 

　　苯基摩爾分?jǐn)?shù)在0.15~0.25時(shí)統(tǒng)稱為中苯基硅橡膠，具有耐燃特點(diǎn)。苯基摩爾分?jǐn)?shù)在0130以上時(shí)，統(tǒng)稱為高苯基硅橡膠，具有優(yōu)良的耐輻射性能。苯基硅橡膠應(yīng)用在要求耐低溫、耐燒蝕、耐高能輻射、隔熱等場(chǎng)合。中苯基和高苯基硅橡膠由于加工困難，物理性能較差，生產(chǎn)和應(yīng)用受到一定限制。

 

　　（4）甲基乙烯基三氟丙基硅橡膠

 

　　甲基乙烯基三氟丙基硅橡膠（methylvinylrtrifluoropropylpolysiloxanerubber）簡(jiǎn)稱氟硅橡膠（fluorosilicorubber），是在乙烯基硅橡膠的分子鏈中引入氟代烷基（一般為三氟丙基），具有優(yōu)良的耐油、耐溶劑性能。例如，對(duì)于脂肪族、芳香族和氯化烴類溶劑，石油基的各種燃料油、潤(rùn)滑油、液壓油以及某些合成油，其工作溫度范圍為-50~250℃，在常溫和高溫下穩(wěn)定性較好。

 

　　（5）亞苯基硅橡膠和亞苯醚基硅橡膠

 

　　亞苯基硅橡膠和亞苯醚基硅橡膠（phenylenepolysiloxanerubberandphenylatylenesiliconerubber）是在分子鏈中含有亞苯基或苯醚基鏈節(jié)的新品種硅橡膠，是為適應(yīng)核動(dòng)力裝置和導(dǎo)航技術(shù)的要求而發(fā)展起來(lái)的，其主要特性是拉伸強(qiáng)度較高，耐γ射線、耐高溫（300℃以上），但耐寒性不如低苯基硅橡膠。

 

　　（6）腈硅橡膠

 

　　腈硅橡膠（nitrilsiliconerubber）主要是在分子鏈中引入含有甲基-β-腈乙基硅氧鏈節(jié)或甲基-γ-腈丙基硅氧鏈節(jié)的一種彈性體，其主要特點(diǎn)與氟硅橡膠相似，即耐油、耐溶劑并具有良好的耐低溫性能。但由于在聚合條件下存在引起腈基水解的因素，因此生膠的重復(fù)性差，其應(yīng)用發(fā)展受到一定限制。

 

　　（7）硅硼橡膠

 

　　硅硼橡膠（boronsiliconerubber）是在分子主鏈上含有十硼烷籠形結(jié)構(gòu)的一類新型硅橡膠，具有高度的耐熱老化性，可在400℃下長(zhǎng)期工作，在420~480℃下可連續(xù)工作幾小時(shí)，而在-54℃下仍能保持彈性。適于在高速飛機(jī)及宇宙飛船中作密封材料。美國(guó)在60年代末已有硅硼橡膠商品系列牌號(hào)，但70年代以后很少報(bào)道，其主要原因可能是膠料的工藝性能和硫化膠的彈性都很差，而且碳硼的合成十分復(fù)雜，毒性大，成本昂貴。

 

　　熱硫化型硅橡膠以生膠或硫化膠形式出售，一般配制成具有各種特性的膠料供用戶選擇，按特性不同可分成下列幾類：

 

　　（1）通用型（一般強(qiáng)度型）。由乙烯基硅橡膠與補(bǔ)強(qiáng)劑等組成，硫化膠物理性能屬中等，是用量最大、通用性最強(qiáng)的一類膠料。

 

　　（2）高強(qiáng)度型。采用乙烯基硅橡膠或低苯基硅橡膠，以比表面積較大的氣相法白炭黑或經(jīng)過改性處理的白炭黑作補(bǔ)強(qiáng)劑，并通過加入適宜的加工助劑和特殊添加劑等綜合性配合改進(jìn)措施，改進(jìn)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，提高撕裂強(qiáng)度。

 

　　（3）耐高溫型。采用乙烯基硅橡膠或低苯基硅橡膠，補(bǔ)強(qiáng)劑的種類和耐熱添加劑經(jīng)適當(dāng)選擇，可制得耐300~350℃高溫的硅橡膠。

 

　　（4）低溫型。采用低苯基硅橡膠，脆性溫度達(dá)-120℃，在-90℃下仍具有彈性。

 

　　（5）低壓縮永久變形型。主要采用乙烯基硅橡膠，以乙烯基專用的有機(jī)過氧化物作硫化劑，當(dāng)壓縮率為30%時(shí)，在150℃下壓縮24~72h后的永久變形為7.0%~15%（普通硅橡膠為20%~30%）。

 

　　（6）電線、電纜型。主要采用乙烯基硅橡膠，選用電絕緣性能良好的氣相法白炭黑為補(bǔ)強(qiáng)劑，具有良好的擠出工藝性能。

 

　　（7）耐油、耐溶劑型。主要采用氨硅橡膠，一般分為通用型和高強(qiáng)度型兩大類。

 

　　（8）阻燃型。采用乙烯基硅橡膠，添加含鹵或鉑化合物作阻燃劑組成的膠料，具有良好的抗燃性。

 

　　（9）導(dǎo)電型。采用乙烯基硅橡膠，以乙炔炭黑或金屬粉末作填料，選擇高溫硫化或加成型硫化方法，可得到體積電阻率為2.0~100Ω？cm的硅橡膠。

 

　　（10）熱收縮型。乙烯基硅橡膠中加入具有一定熔融溫度或軟化溫度的熱塑性材料，硅橡膠膠料的熱收縮率可達(dá)35%~50%.

 

　　不用二段硫化型。采用乙烯基質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的乙烯基硅橡膠，通過控制生膠和配合劑的pH值，加入特殊添加劑制得。

 

　　（11）海綿型。在乙烯基硅橡膠中加入亞硝基化合物、偶氮和重氮化合物等有機(jī)發(fā)泡劑，可制得發(fā)泡均勻的海綿。

 

　　除此之外，國(guó)外尚有導(dǎo)熱型硅橡膠、熒光型硅橡膠及醫(yī)用級(jí)混煉膠等品種出售。

 

　　隨著硅橡膠用途的不斷開發(fā)，膠料的品種牌號(hào)日漸增多，過多的牌號(hào)會(huì)造成生產(chǎn)、貯運(yùn)和銷售工作的混亂。有些廠已相應(yīng)地將多個(gè)品種分成幾種典型的基礎(chǔ)膠和幾種特性添加劑（包括顏料、硫化劑等）出售，使用者根據(jù)需要，按一定配方和混合技術(shù)分別配伍，即得最終產(chǎn)品。

 

　　這種方法不但使品種簡(jiǎn)單明了，而且生產(chǎn)批量大，質(zhì)量穩(wěn)定，成本降低，也提高了競(jìng)爭(zhēng)性。