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有機硅樹脂


硅樹脂是高度交聯的網狀結構的聚有機硅氧烷,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。水解的初始產物是環狀的、線型的和交聯聚合物的混合物,通常還含有相當多的羥基。水解物經水洗除去酸,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,最后形成高度交聯的立體網絡結構。

成分結構

固化通常是通過硅醇縮合形成硅氧鏈節來實現的。當縮合反應在進行時,由于硅醇濃度逐漸減少,增加了空間位阻,流動性差,致使反應速率下降。因此,要使樹脂完全固化,須經過加熱和加入催化劑來加速反應進行。許多物質可起硅醇縮合反應的催化作用,它們包括酸和堿,鉛、鈷、錫、鐵和其它金屬的可溶性有機鹽類,有機化合物如二丁基二月桂酸錫或N,N,N',N'一四甲基胍鹽等。

硅樹脂最終加工制品的性能取決于所含有機基團的數量(即R與Si的比值)。一般有實用價值的硅樹脂,其分子組成中R與Si的比值在1.2~1.6之間。一般規律是,R:Si的值愈小,所得到的硅樹脂就愈能在較低溫度下固化;R:Si的值愈大,所得到的硅樹脂要使它固化就需要在200材250℃的高溫下長時間烘烤,所得的漆膜硬度差,但熱彈性要比前者好得多。

此外,有機基團中甲基與苯基基團的比例對硅樹脂性能也有很大的影響。有機基團中苯基含量越低,生成的漆膜越軟,縮合越快,苯基含量越高,生成的漆膜越硬,越具有熱塑性。苯基含量在20~60%之間,漆膜的抗彎曲性和耐熱性最好。此外,引入苯基可以改進硅樹脂與顏料的配伍性,也可改進硅樹脂與其它有機硅樹脂的配伍性以及硅樹脂對各種基材的粘附力。

生產工藝

硅樹脂是一種熱固性的塑料,它最突出的性能之一是優異的熱氧化穩定性。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異的電絕緣性能,它在寬的溫度和頻率范圍內均能保持其良好的絕緣性能。一般硅樹脂的電擊穿強度為50千伏/毫米,體積電阻率為1013~1015歐姆?厘米,介電常數為3,介電損耗角正切值在10-30左右。此外,硅樹脂還具有卓越的耐潮、防水、防銹、耐寒、耐臭氧和耐候性能,對絕大多數含水的化學試劑如稀礦物酸的耐腐蝕性能良好,但耐溶劑的性能較差。

應用領域

有機硅樹脂漆
鑒于上述特性,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、電氣和國防工業上,作為半導體封裝材料和電子、電器零部件的絕緣材料等。

硅樹脂的固化交聯大致有三種方式:一是利用硅原子上的羥基進行縮水聚合交聯而成網狀結構,這是硅樹脂固化所采取的主要方式,二是利用硅原子上連接的乙烯基,采用有機過氧化物為觸媒,類似硅橡膠硫化的方式:三是利用硅原子上連接的乙烯基和硅氫鍵進行加成反應的方式,例如無溶劑硅樹脂與發泡劑混合可以制得泡沫硅樹脂。因此,硅樹脂按其主要用途和交聯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。
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