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硅橡胶的开展静态

2019-04-18

择要:
无机硅产业在我国起步晚,开展快。现在我国曾经拥有一支从事无机硅消费,科研的专业步队。硅橡胶作为无机硅中产量最大的一类,它具有很多共同功能,如:耐上下温(-115℃~260℃)、耐寒性、导热性、电绝缘性及心理惰性等,另有因其具有优秀的耐热、耐寒、无毒、耐生物老化、心理惰性的特点以及其对人体构造反响极小、植入人体构造后不惹起异物反响、对四周构造不引发炎症及较好的物理机器功能等好处,切合医用高分子质料的要求。现在在医疗卫生、医学方面取得了越来越普遍的使用,成为其他质料所不克不及相比和替换的新型高分子质料。本文还介绍了次要硅橡胶的产品的研发停顿,如室温硫化(RTV)硅橡胶,热硫化(HTV)硅橡胶和加成型硅橡胶的研讨停顿。
 

一、国际无机硅的产业近况

我国研制无机硅质料始于20世纪50年月,履历了近60年的高兴,科研消费已获得较好成果,次要种类的无机硅单体和聚合物在国际都有产品消费,现在国际约400家单元从事无机硅质料科研、消费和谋划商业,已构成了一支从事消费、科研的专业步队.现在无机硅单体的消费次要会合在江西、北京、吉林、四川、浙江等地,消费企业十余家。此中展开无机硅的底子及使用研讨并举行产品开辟的次要研讨单元如下表:
 

表一 展开无机硅底子及使用研讨并举行产品开辟的次要研讨单元

序号

科研院校

1

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3

4

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6

7

8

9

中蓝晨曦化工研讨院

中国煤油吉林石化分公司研讨院

中国迷信院化学研讨所

中国东北化工设计院

中国常州化工涂料研讨所

山东大学

南京大学

武汉大学

南开大学

硅橡胶是无机硅质料中产量最大、牌号最多的一类。国际室温硫化(RTV)硅橡胶产量已凌驾25万吨/年的程度,低温硫化(HTV)硅橡胶已凌驾15万吨/年的程度。但总体仍与外洋有较大差距,次要体现为种类单一,技能含量低。不外有些种类如硅橡胶按键、修建密封胶、模具胶等的国际产品照旧有不俗的体现。由于国际休息力本钱较低,并且我国已成为环球电脑的消费加工基地,因而,硅橡胶按键用量很大,是环球硅橡胶按键的最大消费国和出口国,产品简直占有国际外所有市场份额。修建用RTV硅酮密封胶是国际硅橡胶的最大市场,分外是玻璃幕墙用硅酮密封胶,进入90年月,我国每年约莫有500万平方米的玻璃幕墙完工,约占环球玻璃幕墙的一半,90年月中期曩昔,这一市场根本上被外洋公司所把持。97年国度经贸委初次同意广州市白云化工实业有限公司等三家国际硅酮密封胶消费企业取得玻璃幕墙硅酮布局密封胶的消费资历,颠末几年的开展,国际消费的修建用硅酮密封胶已占60%~70%的市场份额,许多产品的质量技能程度已到达乃至凌驾外洋公司产品。

二、硅橡胶的功能及使用研讨停顿

1、硅橡胶的耐热性
硅橡胶是高绝对分子量的聚硅氧烷经补强、硫化等工序而制成的无机硅弹性体,其主链因此瓜代Si-O键毗连,由于Si-O键键能比C-C键键能高得多,因此硅橡胶具有高耐热波动性。但随着科技的开展,硅橡胶的耐热性已不克不及满意在苛刻条件下的利用要求。因而,改进硅橡胶的耐热性是以后硅橡胶范畴的抢手话题。
从硅橡胶硫化胶的热老化机理动身,进步其耐热老化性的办法次要有:(1) 改动硅橡胶侧链基团的布局,引入苯基等,以避免硅橡胶侧链基团氧化剖析惹起主链交联或降解。由于苯基不易氧化,在硅氧链上构成位阻,使硅氧链难于成环降解,且由于其共轭效应,停滞结果更大,热剖析温度更高;(2) 在硅橡胶分子主链上引入大要积链段,如亚苯基和环二硅氮烷基等,使硫化胶交联键热波动性进步;(3) 在胶猜中参加耐热添加剂,如Fe2O3、CeO2等,以避免侧链氧化交联和主链环化降解。现在办法(3)最常用、最无效、本钱最低、较容易完成。常用的耐热添加剂品种有氧化物抗氧剂,硅氮添加剂和硅树脂三大类。
2、硅橡胶的耐寒性
航天产业的开展对橡胶成品提出了更高的要求,如要求其具有在超高温下坚持弹性和密封功能,耐上下温循环打击,耐真空粒子和紫外光等功能。硅橡胶被以为是现在最合适于航天要求的橡胶种类。俄罗斯用非结晶性硅橡胶制得了在-60℃,-90℃,-100℃和-120℃等高温下,在氛围、惰性气体和真空等情况中临时利用的橡胶成品。在-70℃~35℃利用的是苯基硅橡胶2101和苯基硅橡胶2103;用乙基硅橡胶制得的橡胶件在-90℃和-120℃能临时利用。硅橡胶合适作高温密封件,但必需用玻璃布加强,以提供空间使用必需的强度。二乙基硅橡胶可用于超高温体系密封,在-110℃耐寒系数达0.2。硅橡胶热紧缩管已在产业电缆接线柱和睦动体系运动件毗连处的绝缘方面失掉使用。
3、硅橡胶的导热性
用含有Al2O3的硅橡胶可以制成电子元器件的导热层,当Al2O3的量是聚合物的3倍时,质料的导热系数可达2.72W/(m·K),参加少量的Al2O3时,还可取得高导热性和阻燃性。在橡胶中填加银粉,BN 以及铂基阻燃剂也可以制备兼具阻燃性和导热功能的硅橡胶质料,在肯定的配比下,该质料可以具有14 W/(m·K)的导热系数和V-l(UL-94)的阻燃级别。硅橡胶中填加金属粉(Al,BN,AlN)和经硬脂酸外表处置的AI(OH)3粉末,可制备具有高导热和精良阻燃的硅橡胶,阻燃级别为V-0(UL-94),导热系数为1.09 w/(m·K),可制造制止液晶体滑动的垫片。在硅橡胶中参加少量BN,Al2O3,石英粉末及过量偶联剂、固化剂,然后消融在二甲苯溶液中,对玻璃布举行涂敷,枯燥固化,所得织物的涂层具有精良的表面、导热性和阻燃性。在液体硅橡胶中参加经外表处置的SiC,Ba2SO4 ,Al,然后得此液体混淆物放在2个电极间,加上电场使导热填料取向,由此制得导热性十分好的橡胶质料,用于电子元件上,在电子元件与受热器间构成导热层。将AlN 粉末用Al2O3气相涂敷后再参加到硅橡胶中,所失掉的高导热性、高耐热性质料可用于热辐射性片材。
导热硅橡胶在外洋研讨较为成熟,国际尚处于开辟阶段。导热硅橡胶的使用有待进一步开辟,如能办理其综合功能与工艺功能一致的题目,导热硅橡胶无疑有很好的使用远景。总之,导热硅橡胶不但具有精良的导热功能,并且还具有金属等传统质料所不克不及比较的综合功能,将会越来越受人们的存眷,其开辟远景相称可观,使用范畴会愈来愈普遍。
4、硅橡胶的绝缘性
硅橡胶具有杰出的耐上下温、耐候、耐臭氧、耐电晕、电断气缘、外表憎水、紧缩变形率高等特征,是橡胶中功能共同的种类。它十分合适用作电气电工行业的无机绝缘质料,比年来在电断气缘体系中失掉了越来越普遍的使用。国际外大少数复合绝缘子消费厂家均接纳添补有较多氢氧化铝(Al2O3·3H2O)的甲基乙烯基硅橡胶(即低温硫化硅橡胶)作为户外绝缘质料,另有如用作复合避雷器、断路器、变压器、高压开关和穿墙套管等的外衣绝缘质料等。据不完全统计,至2001年我国在高压线路上运转的硅橡胶复合绝缘子已达190万支,并且用量每年以25%以上的速率在增加。
自20世纪60年月开端,天下上浩繁的兴旺国度,如德、美、英、法、日等就曾经开端研讨使用无机高分子聚合物制造户外复合绝缘子。开始接纳的绝缘质料次要有脂环族环氧树脂、二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、聚四氟乙烯以及室温硫化硅橡胶等,但由这些质料制造的复合绝缘子在利用运转肯定工夫后都呈现了一些如许那样的题目,如环氧树脂易老化、开裂、憎水性丢失、外表发生泄电起痕;乙丙橡胶利用几年后呈现憎水性降落、褪色、裂纹、发生泄电起痕;聚四氟乙烯没有憎水性迁徙特征,外表积污后易呈现腐化等题目,并且代价昂贵,加工难;室温硫化硅橡胶耐泄电起痕与电蚀损功能和机器强度不大抱负,有呈现外表机器毁伤及腐化开裂等题目。惟独热硫化硅橡胶利用结果比力好,不易老化,耐泄电起痕与电蚀损功能绝对较好,尤其是在其外表积污后仍具有精良的憎水性,成为制造户外复合绝缘子的首选质料。
5、硅橡胶在生物医学
硅橡胶具有耐热、耐寒、无毒、耐生物老化、心理惰性、对人体构造反响极小、植入人体构造后不惹起异物反响、对四周构造不引发炎症及较好的物理机器功能等好处,切合医用高分子质料的要求;在医疗卫生、医学方面取得越来越普遍的使用。开展至今,硅橡胶在医疗、医药及卫生行业的使用可大抵归结为:临时留置于人体内的器官或构造代用品、短期留置人体内的医疗东西、整容医疗东西、药物缓释系统、体外用品等几个方面。
硅橡胶在医学范畴已占有了相称紧张的位置,但想有更大开展,仍需办理有关技能题目:一是硅橡胶的疏水性,其成品植入人体后仍有细微的异物感。可接纳外表改性办理,如在硅橡胶成品外表涂覆亲水性物质,或用辐射、等离子体处置,或经过共混改性,进步硅橡胶的亲水性;二是对皮下避孕埋植体系而言,以硅橡胶为载体的长效皮下埋植剂在安排无效期满后必需取出,增长了利用者的痛楚和破费,并且难于包管一切利用者均能定期取出,从而增长了避孕失败的伤害。因而引发了可生物降解型皮下避孕埋植剂的研讨,即以一种具有生物降解性和甾体药物透过性的聚合物取代硅橡胶作为开释孕激素的载体;孕激素开释终了后,载体在体内降解吸取而无须取出。单根型埋植剂、生物降解埋植剂是次要的研讨开辟偏向。三是随着生物医学工程、构造工程的开展,对质料的技能、功能要求日益进步;怎样使硅橡胶充实使用于生物工程与构造工程将是以后研讨事情的次要偏向,如生物传感器是当今有目共睹[yǒu mù gòng dǔ]的一项生物技能。生物传感器的微型化、与生物体的顺应性等,将成为与人工脏器相干的紧张课题。总之,医用硅橡胶在生命迷信、医疗东西、药物等范畴中已失掉普遍而紧张的使用,但其潜力仍有待发掘;随着迷信技能的开展,它将为人类做出更大的奉献。

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