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矽橡膠的分類和特性
日期：2024-09-20 15:29
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摘要：
矽橡膠的分類和特性
1.1 分類
矽橡膠按其硫化機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，矽橡膠的工作溫度範(fàn)圍*廣闊（-100~350℃）。例如，經(jīng)過適當(dāng)配合的乙烯基矽橡膠或低苯基矽橡膠，經(jīng)250℃數(shù)千小時或300℃數(shù)百小時熱空氣老化後仍能保持彈性；低苯基矽橡膠硫化膠經(jīng)350℃數(shù)十小時熱空氣老化後仍能保持彈性，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。矽橡膠用於火箭噴管...
矽橡膠的分類和特性
1.1 分類
矽橡膠按其硫化機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，矽橡膠的工作溫度範(fàn)圍*廣闊（-100~350℃）。例如，經(jīng)過適當(dāng)配合的乙烯基矽橡膠或低苯基矽橡膠，經(jīng)250℃數(shù)千小時或300℃數(shù)百小時熱空氣老化後仍能保持彈性；低苯基矽橡膠硫化膠經(jīng)350℃數(shù)十小時熱空氣老化後仍能保持彈性，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。矽橡膠用於火箭噴管內(nèi)壁防熱塗層時，能耐瞬時數(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
矽橡膠硫化膠在自由狀態(tài)下置於室外曝曬數(shù)年後，性能無顯著變化。
（3）電絕緣性能
矽橡膠硫化膠的電絕緣性能在受潮、頻率變化或溫度升高時變化較小，燃燒後生成的二氧化矽仍為絕緣體。此外，矽橡膠分子結(jié)構(gòu)中碳原子少，而且不用炭黑作填料，因此在電弧放電時不易發(fā)生焦燒，在高壓場合使用十分可靠。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）特殊的表麵性能和生理惰性
矽橡膠的表麵能比大多數(shù)有機材料小，具有低吸濕性，長期浸於水中吸水率僅為1%左右，物理性能不下降，防黴性能良好，與許多材料不發(fā)生粘合，可起隔離作用。矽橡膠無味、無毒，對人體無**影響，與機體組織反應(yīng)輕微，具有優(yōu)良生理惰性和生理老化性。
（5）高透氣性
矽橡膠和其它高分子材料相比，具有良好的透氣性，室溫下對氮氣、氧氣和空氣的透過量比NR高30~40倍；對氣體滲透具有選擇性，如對二氧化碳透過性為氧氣的5倍左右。
（6）生物醫(yī)學(xué)性能
矽橡膠分子結(jié)構(gòu)的特性使它具有優(yōu)良的生物醫(yī)學(xué)性能，大量動物和人體試驗的成功應(yīng)用證明了這一點。
2 熱硫化型矽橡膠
熱硫化型矽橡膠是指相對分子質(zhì)量高（40萬~60萬）的矽橡膠。采用有機過氧化物作硫化劑，經(jīng)過加熱使有機過氧化物分解產(chǎn)生遊離基，並與橡膠的有機側(cè)基形成交聯(lián)，從而獲得硫化膠。橡膠技術(shù)網(wǎng) www.sto.net.cn
2.1 品種及特性
熱硫化型矽橡膠是應(yīng)用*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）二甲基矽橡膠
二甲基矽橡膠（polydimethylsiloxanerubber）簡稱甲基矽橡膠，是矽橡膠中*老的品種。
在-60~250℃溫度範(fàn)圍內(nèi)能保持良好彈性。由於存在硫化活性低、工藝性能差、厚壁製品在二段硫化時易發(fā)泡、高溫壓縮變形大等缺點，目前除少量用於織物塗覆外，已被甲基乙烯基矽橡膠替代。
（2）甲基乙烯基矽橡膠
甲基乙烯基矽橡膠（methylvinylpolysiloxanerubber）簡稱乙烯基矽橡膠，是由二甲基矽氧烷與少量乙烯基矽氧烷共聚而成，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，特彆是耐熱老化性和高溫抗壓縮變形有很大改善。在矽橡膠生產(chǎn)中，甲基乙烯基矽橡膠產(chǎn)量*大、應(yīng)用*廣、品種牌號*多，除大量應(yīng)用的通用型膠料外，各種專用型矽橡膠和具有加工特性的矽橡膠（如高強度矽橡膠、低壓縮長久變形矽橡膠、導(dǎo)電矽橡膠、導(dǎo)熱矽橡膠以及不用二段硫化矽橡膠、顆粒矽橡膠等）也都以其為基礎(chǔ)進行加工配合。
（3）甲基乙烯基苯基矽橡膠
甲基乙烯基苯基矽橡膠（methylvinylphenylpolysiloxanerubber）簡稱苯基矽橡膠，是在乙烯基矽橡膠的分子鏈中引入二苯基矽氧烷鏈節(jié)（或甲基苯基矽氧烷鏈節(jié)）而製成的。當(dāng)苯基摩爾分?jǐn)?shù)為0.05~0.10時，統(tǒng)稱為低苯基矽橡膠，此時，橡膠的硬化溫度降到*低值（-115℃），使其具有*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時統(tǒng)稱為中苯基矽橡膠，具有耐燃特點。苯基摩爾分?jǐn)?shù)在0130以上時，統(tǒng)稱為高苯基矽橡膠，具有優(yōu)良的耐輻射性能。苯基矽橡膠應(yīng)用在要求耐低溫、耐燒蝕、耐高能輻射、隔熱等場合。中苯基和高苯基矽橡膠由於加工困難，物理性能較差，生產(chǎn)和應(yīng)用受到一定限製。
（4）甲基乙烯基三氟丙基矽橡膠
甲基乙烯基三氟丙基矽橡膠（methylvinylrtrifluoropropylpolysiloxanerubber）簡稱氟矽橡膠（fluorosilicorubber），是在乙烯基矽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，對於脂肪族、芳香族和氯化烴類溶劑，石油基的各種燃料油、潤滑油、液壓油以及某些合成油，其工作溫度範(fàn)圍為-50~250℃，在常溫和高溫下穩(wěn)定性較好。
（5）亞苯基矽橡膠和亞苯醚基矽橡膠
亞苯基矽橡膠和亞苯醚基矽橡膠（phenylenepolysiloxanerubberandphenylatylenesiliconerubber）是在分子鏈中含有亞苯基或苯醚基鏈節(jié)的新品種矽橡膠，是為適應(yīng)核動力裝置和導(dǎo)航技術(shù)的要求而發(fā)展起來的，其主要特性是拉伸強度較高，耐γ射線、耐高溫（300℃以上），但耐寒性不如低苯基矽橡膠。
（6）腈矽橡膠
腈矽橡膠（nitrilsiliconerubber）主要是在分子鏈中引入含有甲基-β-腈乙基矽氧鏈節(jié)或甲基-γ-腈丙基矽氧鏈節(jié)的一種彈性體，其主要特點與氟矽橡膠相似，即耐油、耐溶劑並具有良好的耐低溫性能。但由於在聚合條件下存在引起腈基水解的因素，因此生膠的重複性差，其應(yīng)用發(fā)展受到一定限製。
（7）矽硼橡膠
矽硼橡膠（boronsiliconerubber）是在分子主鏈上含有十硼烷籠形結(jié)構(gòu)的一類新型矽橡膠，具有高度的耐熱老化性，可在400℃下長期工作，在420~480℃下可連續(xù)工作幾小時，而在-54℃下仍能保持彈性。適於在高速飛機及宇宙飛船中作密封材料。美國在60年代末已有矽硼橡膠商品係列牌號，但70年代以後很少報道，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複雜，毒性大，成本昂貴。
熱硫化型矽橡膠以生膠或硫化膠形式出售，一般配製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（一般強度型）。由乙烯基矽橡膠與補強劑等組成，硫化膠物理性能屬中等，是用量*大、通用性*強的一類膠料。
（2）高強度型。采用乙烯基矽橡膠或低苯基矽橡膠，以比表麵積較大的氣相法白炭黑或經(jīng)過改性處理的白炭黑作補強劑，並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措施，改進交聯(lián)結(jié)構(gòu)，提高撕裂強度。
（3）耐高溫型。采用乙烯基矽橡膠或低苯基矽橡膠，補強劑的種類和耐熱添加劑經(jīng)適當(dāng)選擇，可製得耐300~350℃高溫的矽橡膠。
（4）低溫型。采用低苯基矽橡膠，脆性溫度達-120℃，在-90℃下仍具有彈性。
（5）低壓縮長久變形型。主要采用乙烯基矽橡膠，以乙烯基專用的有機過氧化物作硫化劑，當(dāng)壓縮率為30%時，在150℃下壓縮24~72h後的長久變形為7.0%~15%（普通矽橡膠為20%~30%）。
（6）電線、電纜型。主要采用乙烯基矽橡膠，選用電絕緣性能良好的氣相法白炭黑為補強劑，具有良好的擠出工藝性能。
（7）耐油、耐溶劑型。主要采用氨矽橡膠，一般分為通用型和高強度型兩大類。
（8）阻燃型。采用乙烯基矽橡膠，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。采用乙烯基矽橡膠，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的矽橡膠。
（10）熱收縮型。乙烯基矽橡膠中加入具有一定熔融溫度或軟化溫度的熱塑性材料，矽橡膠膠料的熱收縮率可達35%~50%.
不用二段硫化型。采用乙烯基質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的乙烯基矽橡膠，通過控製生膠和配合劑的pH值，加入特殊添加劑製得。
（11）海綿型。在乙烯基矽橡膠中加入亞硝基化合物、偶氮和重氮化合物等有機發(fā)泡劑，可製得發(fā)泡均勻的海綿。
除此之外，國外尚有導(dǎo)熱型矽橡膠、熒光型矽橡膠及醫(yī)用級混煉膠等品種出售。
隨著矽橡膠用途的不斷開發(fā)，膠料的品種牌號日漸增多，過多的牌號會造成生產(chǎn)、貯運和銷售工作的混亂。有些廠已相應(yīng)地將多個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)分彆配伍，即得*終產(chǎn)品。
這種方法不但使品種簡單明了，而且生產(chǎn)批量大，質(zhì)量穩(wěn)定，成本降低，也提高了競爭性。
