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硅胶:用途、类型和材料

硅胶:用途、类型和材料

详细了解这种材料的成分、用途、特性和常见类型。

有机硅(或聚硅氧烷)是由硅氧烷(−R2Si−O−SiR2−,其中R=有机基团)组成的聚合物。它们通常是无色油或橡胶状物质。有机硅用于密封剂、炊具、粘合剂、润滑剂、医药以及隔热和电绝缘。一些常见的形式包括硅油、油脂、橡胶、树脂和填缝剂。

有机硅的历史始于 F. S. Kipping 于 1901 年创造了有机硅一词,以描述聚二苯基硅氧烷 Ph2SiO(Ph 表示苯基,C6H5)的组合,类似于酮二苯甲酮 Ph2CO 的分子式。他的术语最初是硅酮。科学家知道聚二苯基硅氧烷是聚合物的,而二苯甲酮是单体的,并注意到Ph2SiO和Ph2CO的对比性质。然而,发现Kipping分子和酮之间的结构差异意味着有机硅不再是正确的术语,尽管它仍然被普遍使用。硅氧烷是当今化学中使用的首选术语。

有机硅经常与硅混淆,但它们是两种不同的物质。硅是一种化学元素。硅胶是一种含有硅、碳、氢、氧和其他类型的原子的化合物。本文解释了什么是有机硅、有机硅的成分、有机硅的制造方式、有机硅的用途、特性和类型以及有机硅对环境是否安全。

硅胶的成分是什么?

有机硅的成分是无机硅氧主链,每个硅中心连接着两个有机基团。通常,有机基团包括甲基。材料可以是环状的或聚合物的。通过改变-Si-O-链长、侧基和交联,可以合成具有各种性质和成分的有机硅。

有机硅的稠度可以从液体到橡胶,从凝胶到硬塑料。最常见的硅氧烷是线性聚二甲基硅氧烷(PDMS),它是硅油。

硅胶是如何制成的?

有机硅是通过从二氧化硅中提取硅并通过碳氢化合物制成的。然后将该材料与其他化学物质混合以制造有机硅。硅橡胶结合了无机Si-O主链和有机官能团。硅氧键使有机硅在很宽的温度范围内具有耐高温性和柔韧性。

有机硅聚合物与增强填料和加工助剂混合,形成坚硬的胶质,然后可以使用过氧化物或加聚固化在高温下交联。一旦交联,有机硅就变成了一种固体的弹性材料。

硅胶是做什么用的?

有机硅用于许多不同的应用,包括汽车、航空航天、涂料、建筑、炊具、消泡剂、润滑剂、干洗、电子、防火封堵、模具制造、珠宝、医学和美容手术、玩具和爱好。

电子应用包括一些纯度最高的硅橡胶,用于绝缘胶带、密封剂、清漆、润滑剂、键盘和外壳。此外,高厚度橡胶可以注塑成型成型到绝缘子和避雷器中。

航天硅橡胶用于宇航服面料、工装材料、密封件、垫圈等用于飞机制造和维修的产品。

建筑使用硅橡胶作为粘合剂、密封剂和涂料,这要归功于其耐候性和与金属的粘合能力。

汽车应用包括抗振和耐候部件以及涂层和清漆,但只有最耐热、耐油和耐燃料的类型才用于这些目的。医用硅橡胶可用于管材、粘合剂和消泡剂中。

使用这种材料的消费品包括防粘烤盘、食品容器、器皿、玩具、珠宝和硅橡胶手镯。然而,它也可以是洗发水、洗衣皂、化妆品和除臭剂的成分。

有机硅的特性是什么?

有机硅的特性包括耐温性和柔韧性。根据变体的不同,这种材料可以在 -150 华氏度到 550 华氏度之间处理温度,然后变脆或熔化。其抗拉强度在 200 至 1500 PSI 之间,最大伸长率为 700%。

有机硅的回弹和压缩性相当好,耐热、阻燃和电绝缘,并与金属结合良好。硅橡胶在户外效果很好,这要归功于其抗紫外线、耐臭氧和一般耐候性。它还具有低过敏性和防水性,同时保持对气体的渗透性,使其在医疗应用中很受欢迎。

由于有机硅比大多数塑料具有更强的化学惰性,不粘且不沾污,因此可以在消费品和工业食品和饮料应用中找到。

但是,这种材料也有一些缺点。例如,有机硅长时间不耐油,长时间与油或石油接触后会膨胀,尽管耐油品种较多。硅胶也不耐磨或抗撕裂,在更高的温度下会变得更硬。

硅胶有哪些类型?

硅橡胶有几种变体,其特性因使用方式而异。

甲基名称为 MQ。这些是最初开发的基本硅橡胶。

具有良好压缩特性的甲基乙烯基称为VMQ。这些是最常用的硅橡胶类型,因为乙烯基有助于硫化。

甲基苯基 (MPQ) 和甲基苯基乙烯基 (PVMQ) 基团提高了橡胶在低温下的能力。

氟基、乙烯基和甲基 (FVMQ) 基团对油、燃料和溶剂的耐化学性更强。

在硅橡胶的变体系列中,根据加工方法的不同,硅橡胶有三种主要形式:液体、室温硫化和高温硫化。

液态硅橡胶是三种类型中分子链最小的,使其聚合物分子量低。因此,它可以用专门的机械挤出或注塑成型。此外,这种类型的硅橡胶更具耐候性和透明性。

RTV(室温硫化)硅橡胶可以由一种或两种组分的混合物制成,并在室温下硬化至软或中等硬度。它通常用于灌封、密封剂和封装。硅橡胶模具也由RTV硅橡胶制成。

固体或HTV(高温硫化)硅橡胶具有分子量最重的长链聚合物。这种类型通常以未加工的形式出现,必须在与更传统类型的橡胶相同的温度下硫化。

什么是有机硅原料?

硅橡胶还是塑料?从科学上讲,有机硅处于灰色地带,但通常被认为是橡胶。它是一种人造弹性体,具有塑料和橡胶特性。有机硅可用于形成液体、硬质固体和橡胶制品,但由于弹性体通常被称为橡胶,因此通常也被称为橡胶。硅胶也很容易与硅混淆,尽管它们是不同的材料。硅是一种元素,而硅是一种聚合物(具有重复单元的大分子)。

有机硅对环境安全吗?

有机硅比塑料对环境更安全。它由来自沙子的二氧化硅制成,制造有机硅不涉及原油开采,大多数塑料都是从原油中制造的。它也比大多数塑料更耐用,因此它不像许多塑料那样一次性使用。有机硅是可回收的,但不幸的是,它不可生物降解。然而,它不会分解成微塑料,因此对海洋友好,比塑料危害更小。

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