有机硅高分子的结构与性能

有机硅高分子的结构与性能
• 含苯基的硅橡胶共混物能显著降低其结晶
温度和玻璃化转变温度。硅橡胶的耐寒性 对宇航工业的意义十分重大，主要用于宇 航器的密封圈，垫片，发动机架等。
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• 耐候性 • 聚硅氧烷的主链是si –o-si ,无双键存在，因此不易被紫外
光和臭氧所分解。聚二甲基硅氧烷从200摄氏度才开始被 氧化，生成甲醛，甲酸，二氧化碳和水，质量减少，同时 黏度上升，逐渐成为凝胶。硅橡胶的耐臭氧性和耐热性也 优于其他橡胶。长期暴露在室外和臭氧浓度很高的环境中， 也不会发生龟裂和黏性蠕变。用有机树脂改性的硅树脂， 其耐候性并不随共聚物中有机树脂含量的增高而成比例降 低。因此即使含有百分之五十有机树脂改性的硅树脂，仍 然具有突出的耐候性。例如在醇酸树脂中只要加入百分之 十的有些类型的硅树脂，就能显著提高产品的耐候性。在 甲基硅油中加入抗氧剂可显著延长硅油的寿命，通常所用 的抗氧剂有；有机钛等。
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• 水解稳定性 • 聚硅氧烷在无催化剂存在下具有良好的水
解稳定性。但是在有酸，碱催化剂的存在 下，硅氧烷甚至在室温都可以水解。硅橡 胶对高温水蒸气是不稳定的。
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• 电气Βιβλιοθήκη Baidu缘性 • 无论硅油，硅橡胶和硅树脂，特闷都具有良好的
电气绝缘性，他们是一种稳定的电气绝缘材料， 被广泛用于电子电器工业上，用他们作为绝缘材 料制造的电机，电器不仅可以再恶劣的环境温度 下工作，而且在满负荷操作条件下具有极高的可 靠性。硅橡胶不易燃烧，生成的二氧化硅仍是绝 缘的，同时燃烧过程中无有毒物质喝腐蚀性气体 产生，因此它适用于做安装可靠的电线，电缆的 蒙皮材料。
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• 低温性能 • 聚硅氧烷的主链式硅氧链，由键距长，键角和
键能高组成的硅氧链非常柔软，其黏流活化能很 小，根据核磁共振数据，聚二甲基硅氧烷的旋转 活化能为8J/MOL,当温度降低到-136摄氏度时，据 二甲基硅氧烷还存在链段运动，甚至在-196摄氏 度时甲基基团仍能绕着-123摄氏度。无论硅油， 硅树脂还是硅橡胶均可在-50摄氏度200摄氏度范 围内长期使用，特殊的制品可在-100摄氏度到300 摄氏度内使用。苯基硅链接含量增加时，凝固点 会上升。
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• 高温热性能 • 热稳定性是对聚硅氧烷认识很早的性能，si –o
键的键能为462kj/mol,远高于c-c键的347kj/mol， si-c键的键能也不低，因此聚硅氧烷具有良好的热 稳定性。硅油的使用温度可超过200摄氏度，硅橡 胶和硅树脂的使用温度在250摄氏度以上。而且他 们的热稳定性还表现在燃烧时会产生不燃的二氧 化硅灰烬而熄灭。
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• 生理惰性 • 从生理学的观点来看 ，聚硅氧烷类聚合物
是惰性气体，他们十分耐生物老化，与动 物机体无排异反应，具有较好的抗凝血性 能。硅橡胶无毒，无味，对人体无不良影 响，与机体组织反应轻微，具有优良生理 惰性和老化性，可用作医用材料。
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• 低表面张力和低表面能 • 直链聚硅氧烷分子链高度卷曲，并具有螺
旋形结构。由于分子间的作用力十分弱， 所以液体聚硅氧烷的表面张力相对较弱。 它具有低吸湿性，长期浸入水中，其吸水 率仅仅为百分之一左右，而物理力学性能 不下降。此外，它对于很多材料不粘，可 以起到隔热作用。
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• 黏温系数 • 所谓黏温系数，即黏度随温度的变化。硅油具有
很小的黏温系数，它的这种性质可以用硅氧烷分 子间相互作用力小，以及分子间的螺旋结构等特 点加以解释。液体聚硅氧烷具有较低的黏度，但 当温度升高时，卷曲的聚硅氧烷分子链得以舒展， 使得有机基的屏蔽效应减弱，分子间作用力加强， 黏度增加。由于分子间作用力加强而增加的黏度 补偿了温度升高时降低的黏度，因此聚硅氧烷具 有很小的黏温系数。
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• 力学性能 • 聚硅氧烷的分子间弱的作用力，力学性能比较
差，在一定程度上限制了其应用范围大多数商用 的聚硅氧烷通常含有百分之四十到百分之五十的 二氧化硅补强填料。采用适当补强可使橡胶硫化 胶的强度达到10mpa，相对伸长百分之百到百分 之四百。这主要是由于补强后的硅橡胶存在着交 联。在硅原子上引入占有较大空间的取代基也能 产生具有较高柔韧性的漆膜。因此在结构相似的 情况下甲基苯基硅树脂比相应的甲基硅树脂软些。
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• 这一类化合物是半有机，半无机的高分子
化合物，它们兼有有机聚合物和无机聚合 物的特性。因此在性能上有许多独特之处， 具有耐高低温，耐气候老化，电气绝缘， 耐臭氧，憎水，难燃，生理惰性等许多优 异性能。这些卓越性能是其他高分子材料 所不及的。
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• 硅氧烷链分子结构
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• 疏水性 • 硅油具有高度的疏水性，用硅油处理固体表面后，
能大大减小透水性和吸水性，而不破坏他们的透 气性，机械性能和其他性能。硅油之所以具有这 样好的疏水性能，从分子结构本身观察，是由于 烃基的氢原子以0键与主链的硅原子相结合，增加 了自由旋转的空间体积，停机的氢原子和水的氢 原子相互排斥，使水分子难以与亲水的氧原子接 近，因而提供了疏水效果。
• 聚硅氧烷的分子结构形式取决于有机基与
硅原子的比值。当R/SI 大于2时，聚硅氧烷 为低摩尔质量的直链或支链结构的液体， 如硅油。当等于2时，为单环结构的低聚体 或高摩尔质量的直链粘滞塑性体，如八甲 基四硅氧烷，硅橡胶等。小于2时，为交联 结构的高聚物或等。
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• 直链聚硅氧烷 • 支链聚硅氧烷 • 环状聚硅氧烷 • 交联聚硅氧烷 • 梯形聚硅氧烷
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• 有机硅的耐热性还与硅原子连接的有机基
团的种类有关，各种有机聚硅氧烷的耐热 性，按下列顺序递减 • C6H5>C5H4CL>C6H2cl3>C6H3CLl2>CH2=CH2>CH3> C2H5 • 250摄氏度加热24小时，硅树脂失重百分之2到百
分之8 聚苯乙烯失重百分之65.5.硅树脂中加入耐 热填料后（如铝粉)则耐热性能更好。