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硅樹脂,學(xué)名聚硅氧烷樹脂;英文名:Silicone resin。

成分結(jié)構(gòu)

通常是用甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷的各種混合物,在有機溶劑如甲苯存在下,在較低溫度下加水分解,得到酸性水解物。水解的初始產(chǎn)物是環(huán)狀的、線型的和交聯(lián)聚合物的混合物,通常還含有相當(dāng)多的羥基。水解物經(jīng)水洗除去酸,中性的初縮聚體于空氣中熱氧化或在催化劑存在下進一步縮聚,最后形成高度交聯(lián)的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 硅樹脂是一種熱固性的塑料,它最突出的性能之一是優(yōu)異的熱氧化穩(wěn)定性。250℃加熱24小時后,硅樹脂失重僅為2~8%。硅樹脂另一突出的性能是優(yōu)異的電絕緣性能,它在寬的溫度和頻率范圍內(nèi)均能保持其良好的絕緣性能。

結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系

硅樹脂含有機基團的數(shù)量即R/Si值是控制硅樹脂質(zhì)量的主要指標之一,有機硅樹脂的固化性、漆膜柔韌性、硬度、耐熱性及耐熱開裂性等均與R/Si有關(guān)。一般線性硅油的R/Si略大于2,硅橡膠的R/Si接近于2,而硅樹脂的R/Si在1.0左右。R/Si值越小,硅樹脂的固化性能就越好,熱失重越小,漆膜堅硬,但柔韌性降低,漆膜變脆,耐沖擊強度降低;R/Si值越大,硅樹脂就需要在高溫(200-250℃)下長時間烘烤或是借助于催干劑作用進行固化,使柔韌性較好,漆膜硬度差,具有較好的抗沖擊強度。

此外,硅樹脂的性能還與有機基團R的種類密切相關(guān),當(dāng)有機基為-CH3時,可賦予硅樹脂熱穩(wěn)定性、憎水性、脫模性、耐電弧性;當(dāng)有機基為-C6H5時,賦予硅樹脂氧化穩(wěn)定性,可提高樹脂的熱穩(wěn)定性;當(dāng)有機基為-CH=CH2時,可改善硅樹脂的固化性能并賦予偶聯(lián)性;當(dāng)有機基為苯基、乙基時,可改善硅樹脂與有機物的共混性;當(dāng)有機基為-NH2(CH2)時,可改進聚合物的水溶性,同時賦予偶聯(lián)性;當(dāng)有機基為長鏈烷基時,可提高硅樹脂的憎水性。因此,可根據(jù)具體的性能要求選擇帶有不同基團的硅氧烷單體來制備硅樹脂。

硅樹脂類型主要包括

甲基苯基硅樹脂、甲基硅樹脂、低苯基甲基硅樹脂、有機硅樹脂乳液、自干型有機硅樹脂、高溫型有機硅樹脂、環(huán)氧改性有機硅樹脂、有機硅聚酯改性樹脂、自干型環(huán)保有機硅樹脂、環(huán)保型有機硅樹脂、不粘涂料有機硅樹脂、高光有機硅樹脂、苯甲基透明硅樹脂、甲基透明有機硅樹脂、云母粘接硅樹脂、聚甲基硅樹脂、氨基硅樹脂、氟硅樹脂、硅樹脂溶液、有機硅-環(huán)氧樹脂、有機硅聚酯樹脂、耐溶劑型有機硅樹脂、有機硅樹脂膠粘劑、氟硅樹脂硅樹脂密封劑、耐高溫甲基硅樹脂、自干型有機硅絕緣漆、甲基MQ硅樹脂、乙烯基MQ硅樹脂、硅丙樹脂涂料。

用作某些涂料時,純硅樹脂涂膜的硬度不足,而熱塑性有余;若使用有機改性硅樹脂,則很容易解決這個矛盾。

顏料和催化劑也可影響硅樹脂的硬度及彈性。顏料有加速硅樹脂漆膜氧化的作用,并使其轉(zhuǎn)化成更硬的硅玻璃。使用低活性催化劑,由于縮合反應(yīng)不完全,只能得到軟涂層;反之,使用高活性催化劑(如Pb、Al等的化合物),則可獲得硬脆的涂層,但是有的催化劑(如鈦酸酯)卻能再不嚴重降低彈性的前提下,有效的提高涂層的硬度。

硅樹脂對鐵、鋁、銀、錫、玻璃及陶瓷等粘接性良好,但對銅的粘接性欠佳,特別是在高溫及長時間熱老化后,可能使銅別面的氧化薄膜有加速硅樹脂熱裂解反應(yīng)之故。硅脂對有機材料如塑料、硅橡膠等的粘接性,主要取決于后者的表面能及與硅樹脂的相容性。表面能愈低及相容性愈差的材料越難粘接。通過對基材表面的處理(包括磨砂及打底),特別是在硅樹脂中引入增黏成分,可在一定程度上提高硅樹脂對難粘基材的粘接性。

硅樹脂的分類硅樹脂是以硅-氧-硅為主鏈,硅原子上聯(lián)接有有機基的交聯(lián)型的半無機高聚物。它是隨著直接法生產(chǎn)有機硅單體硅樹脂具有突出的耐候性,是任何一種有機樹脂所望塵莫及的,即使在紫外線強烈照射下,硅樹脂也耐泛黃。硅樹脂膠粘劑有機硅膠粘劑按原材料來源可分為以硅樹脂為基料的膠粘劑和以硅橡膠為基料的膠粘劑,前者主要用于膠接金屬和耐熱硅樹脂對鐵、鋁和錫之類的金屬膠接性能好,對玻璃和陶瓷也容易膠接,但對銅的粘附力較差。以純硅樹脂為基料的有機硅膠粘劑。硅樹脂涂料有不少缺點:成膜性能較差,包括固化溫度高、時間長,大面積施工不方便,且涂膜對底層附著力差。用氟化改性主要是增加有機硅樹脂的耐溶劑性,斥油性(抗黏性)和降低表面能。有機硅樹脂的臨界表面張力低于其他樹脂,但高于氟樹脂。

應(yīng)用領(lǐng)域

有機硅樹脂主要作為絕緣漆(包括清漆、瓷漆、色漆、浸漬漆等)浸漬H級電機及變壓器線圈, 以及用來浸漬玻璃布、玻布絲及石棉布后制成電機套管、電器絕緣繞組等。用有機硅絕緣漆粘結(jié)云母可制得大面積云母片絕緣材料,用作高壓電機的主絕緣。此外,硅樹脂還可用作耐熱、耐候的防腐涂料,金屬保護涂料,建筑工程防水防潮涂料,脫模劑,粘合劑以及二次加工成有機硅塑料,用于電子、電氣和國防工業(yè)上,作為半導(dǎo)體封裝材料和電子、電硅樹脂按其主要用途和交聯(lián)方式大致可分為有機硅絕緣漆、有機硅涂料、有機硅塑料和有機硅粘合劑等幾大類。

硅樹脂加工添加劑具有獨特的靈活性及兼容性,已成為紙漿、生活用紙生產(chǎn)的關(guān)鍵成分。

1、電絕緣漆:電機電器的體積、質(zhì)量及使用年限,與電絕緣材料的性能有很大的關(guān)系。因此工業(yè)上要求使用多種的電絕緣漆,包括線圈浸漬漆、玻璃布浸漬漆、云母黏接絕緣漆及電子電器保護用硅漆等。

2、涂料:硅樹脂具有優(yōu)良的耐熱、耐寒、耐候、憎水等特性,加之可獲得無色透明且有良好黏接性及耐磨性的涂層防黏脫膜涂料及防潮憎水涂料。

3、黏接劑:作為黏接劑使用的聚硅氧烷有硅膠型及硅樹脂型兩種,兩者在結(jié)構(gòu)及交聯(lián)密度上有差別。其中樹脂型貼接劑還有純硅樹脂型及改質(zhì)型樹脂之分別。

4、塑料:主要用在耐熱、絕緣、組然、抗電弧的有機硅塑料、半導(dǎo)體組件外殼封包塑料、泡沫塑料。

5、微粉及梯形聚合物:硅樹脂微粉與無機填料相比,具有相對密度低,同時具又耐熱性、耐候性、潤滑性及憎水性的特點。梯形硅樹脂較通用網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)的硅樹脂有較高的耐熱性、電器絕緣性及耐火焰性。

硅樹脂膠黏劑

硅樹脂膠黏劑也叫有機硅膠黏劑。

用途

在現(xiàn)有的耐熱膠粘劑中,有機硅膠粘劑是優(yōu)良品種之一。作為黏接劑使用的聚硅氧烷按原材料來源可分為以硅樹脂為基料的膠粘劑和以硅橡膠為基料的膠粘劑。前者主要用于膠接金屬和耐熱的非金屬材料,所得膠接件可在-60℃~200℃溫度范圍內(nèi)使用;后者主要用于膠接耐熱橡膠、橡膠與金屬以及其它非金屬材料。

特點

硅樹脂對鐵、鋁和錫之類的金屬膠接性能好,對玻璃和陶瓷也容易膠接,但對銅的粘附力較差;

以純硅樹脂為基料的有機硅膠粘劑,以硅樹脂為基料,加入無機填料和溶劑混合而成,固化時放出小分子,需加熱加壓;

硅樹脂為基料的膠粘劑固化溫度太高,應(yīng)用受到限制;

加入少量的原硅酸乙酯、乙酸鉀及硅酸鹽玻璃等,固化溫度降到220~200℃,高溫強度仍有3 92-4 90MPa;

純硅樹脂機械強度低,與聚酯、環(huán)氧或酚醛等有機樹脂共聚改性時,可獲得耐高溫性能和優(yōu)良的機械性能,用于耐高溫結(jié)構(gòu)膠。

目前,國內(nèi)現(xiàn)有有機硅樹脂生產(chǎn)廠近20家,其中有近10家是專業(yè)油漆或絕緣材料廠。主要產(chǎn)品是以甲基、苯基樹脂為基料的絕緣浸漬漆、耐熱涂料、防水涂料、云母粘接劑等。其中大型硅樹脂裝置的生產(chǎn)規(guī)模為千噸級,小型硅樹脂裝置的生產(chǎn)規(guī)模在百噸級。

與其它有機硅材料相比,硅樹脂在國內(nèi)市場上長期以來較為穩(wěn)定,目前國內(nèi)每年硅樹脂的消費量8000噸左右,主要用于電子/電氣領(lǐng)域。近年來,我國高檔建筑外墻涂料市場開始啟動,其中,有機硅改性丙烯酸涂料(硅丙涂料)是重要品種。隨著我國高檔建筑外墻涂料的迅速發(fā)展,硅樹脂在建筑領(lǐng)域的消費量會迅速增長,并將逐步取代電子/是電器,成為硅樹脂的主要應(yīng)用領(lǐng)域。預(yù)計2015年國內(nèi)硅樹脂的消費量將達到15000噸。