硅橡胶的特性及市场前景

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硅橡胶的特性及市场前景

前言

硅橡胶以其优良的耐热、耐寒、耐候、阻燃、电绝缘等特性，现正在传送、通信、电气、机械、能源、建筑等领域广泛地应用。过去，硅橡胶给人们的印象是高价的材料，但通过有机硅制造厂对提高生产效率的努力、制品加工厂的技术改进和操作工艺的简单化，其普通的用途也在迅速扩大。而且，有效利用有机硅具有的这些特性，在根据用途进行赋予了新特性的制品开发的同时，各公司也正在开拓新的市场。

以下，本文就硅橡胶的最新动向作一介绍。

1 硅橡胶的特点及其分类

有机硅聚合物的主链是以Si-O 键为骨架的硅氧烷键，键能比C-C 键高约

25%，化学性能稳定，因此与一般的有机材料相比，其耐热性、耐候性极其优良。同时，由于硅氧烷键的柔软性高，通常用的聚二甲基硅氧烷的侧链为相互作用弱的甲基，所以分子间的吸引力小，玻璃化转变温度低，耐寒性也非常好。硅橡胶胶料及其制品是通过在这种有机硅聚合物中混入白炭黑等填充剂、硫化剂、各种添加剂进行制造的。 过氧化物硫化型

HCR

加成反应硫化型

HTV LSR 加成反应硫化型

加成反应硫化型 硅橡胶 RTV 缩合反应硫化型 图1 硅橡胶的分类

硅橡胶根据其硫化温度、硫化反应可分为图1所示的几种类型。从广义上来讲，也包括室温硫化型(Room Temperature Vulcanizing Rub-ber，RTV)硅橡胶，但通常多数指的是热硫化型(High Temperature Vulcanizing Rubber，HTV)硅橡胶，其大部分是过氧化硫化型和加成反应硫化型，各自的硫化机理见图2所示。

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另外，根据其制品形态大致上可分为高粘度型硅橡胶HCR(High Consistercy Rubber)和液体硅橡胶LSR(Liquid Silicone Rubber)。

过氧化物硫化型

ROOR

A) ～～Si-CH 3+CH 3-Si～～ ──→ ～～Si-CH 2-CH 2-Si～～

ROOR

B) ～～Si-CH 2=CH 2+CH 3-Si～～ ──→ ～～Si-CH-CH 2-Si～～ |

CH 2OR

加成反应硫化型 (R：酰基，烷基)

Pt

C) ～～Si-CH=CH 2+H-Si～～ ─→ ～～Si-CH 2-CH 2-Si～～

图2 硅橡胶的硫化机理

2 硅橡胶的技术动向

2.1 高速硫化

硅橡胶可采用模压、连续自动注射、挤出、压延、涂敷等方法进行成型加工，但为了提高其生产效率，所以要求胶料应具有更快的硫化速度。在采用过氧化物硫化时，根据所采用硫化剂(过氧化物化合物)的特点可作一定程度的调整，但必须是在较高的温度下进行，而且硫化速度的提高也是有限的。对加成硫化型硅橡胶来讲，在配合设计上就可很容易地控制硫化速度，与过氧化物硫化型相比，硫化曲线具有快速上升的这一特点。

对于加成硫化型的硅橡胶，通常为调整硫化速度而需要使用硫化抑制剂，但通过使铂催化剂用量与硫化抑制剂达到平衡后，在确保室温存放稳定性的同时进行高速硫化是可能的。当然，在成型工艺上采用不会引起焦烧的技术或技巧，在几秒内获得成型品也是可能的。另外，由于硫、磷、氮等化合物会使铂催化剂产生中毒现象，甚至完全失效，所以对加成硫化型硅橡胶应避免与这些化合物接触，更不能混入。

就原来的配合技术来讲，当试图进行高速硫化时，就会缩短胶料在室温下有效的存放时间，从而诱发焦烧现象的产生。特别是在LSR 的成型加工时，胶料的

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增粘性、流动性会下降，在成型机的混合室、流胶道、注胶嘴等部位会产生凝胶物，有时也会引起注胶量产生波动和在运行停止后混炼室内的胶料出现硫化的问题。作为解决上述问题的方法，现正在进行着用热塑性树脂将铂催化剂微胶囊化，从而来控制在室温下的反应性的技术开发。由于铂催化剂是在加热时熔出、产生活性的，所以使长有效时间与高速硫化相适应的制品成型加工的技术成为可能。其高速硫化硅橡胶的特性见表1所示。

表1 高速硫化硅橡胶的特性 40度品 50度品 60度品 70度品

混炼胶 100 100 100 100

催化剂MR-91 0.5 0.8 0.8 1.0

抑制剂RD-201 0.5 0.4 0.3 0.4

交联剂RD-7 0.6 1.0 1.0 1.6

硫化特性，130℃

T 10,s 16 16 3 15

T 90,s 29 47 50 27

硫化胶物性(a)

密度，g/cm 3 1.13 1.15 1.18 1.19

硬度，JIS-A 41 55 65 74

拉伸强度，MPa 9.1 9.6 10.3 9.3

伸长率，% 1000 550 520 360

(a)横压硫化170℃×10min，二段烘箱硫化200℃×4h；

T 10：达到最大扭矩的10%的时间；

T 90；达到最大扭矩的90%的时间；

2.2 导电性

硅橡胶以其优良的电绝缘性，在电气、电子领域的应用也在逐渐扩大，但通过配合导电性填充剂便可使其成为导电性的材料。作为导电性填充剂，可选用乙炔炭黑、金属粉末、金属氧化物等。其中，使用银等贵重金属粉末可使体积电阻达到10-3Ω·cm 的水平，但问题是即使使用银包覆的粉末其材料也是高价的。