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      液態硅膠廣泛地應用于電子電器、機械、醫療、汽車等領域,本文介紹加成型液體硅橡膠研究進展

      責任編輯:盈泰高精  發布日期:2021-11-01
      文章導讀

      總結了影響加成型液體硅橡膠功能性的因素。并介紹了加成固化液體硅橡膠的新方向。最后對加成型液體硅橡膠未來的研究方向進行展望。

      摘 要 :簡述了加成型液體硅橡膠的優點及其用途。通過概述加成型液體硅橡膠的主要成分,介紹了幾種用于改性加成型液體硅橡膠性能的添加劑:粘結性添加劑、導電添加劑、導熱添加劑、阻燃劑及特殊功能添加劑??偨Y了影響加成型液體硅橡膠功能性的因素。并介紹了加成固化液體硅橡膠的新方向。最后對加成型液體硅橡膠未來的研究方向進行展望。

      關鍵詞:加成型,液體硅橡膠,成分,功能,添加劑

      一、加成型液體硅橡膠的概述

      加成型液體硅橡膠是由含乙烯基的聚有機硅氧烷作基礎聚合物,含Si-H鍵的聚有機硅氧烷做交聯劑,在鉑催化劑存在下,在室溫或者加熱下可交聯硫化的一類有機硅材料。與縮合型液體硅橡膠不同,加成型液體硅橡膠硫化過程中不產生副產物、收縮率小、能深層硫化并且對 接觸的材料無腐蝕。具有廣泛的適用溫度范圍、優良的耐化學性以及耐候性等優點,可以很容易地粘附在各種表面。因此相比于縮合型液體硅橡膠,加成型液體硅橡膠發展較快。目前已越來越廣泛地應用于電子電器、機械、建筑、醫療、汽車等領域。 

      二、加成型液體硅橡膠的主要成分

      1、基礎聚合物 

      用作加成型液體硅橡膠的基礎聚合物主要有以下兩種含有乙烯基的線形聚有機硅氧烷。它們的分子量分布較寬,一般從數千至10~20萬。加成型液體硅橡膠最普遍使用的基礎聚合物是 α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷。研究發現基礎聚合物的分子量和乙烯基含量可以改變液體硅橡膠的性能。

      2、交聯劑

      用作加成型液體硅橡膠的交聯劑是分子中含有3個以上Si-H鍵的有機聚硅氧烷,如含Si-H基 的線形甲基氫聚硅氧烷,環狀甲基氫聚硅氧烷及含Si-H基的MQ樹脂。使用最多的是下列結構的線形甲基氫聚硅氧烷。研究發現改變交聯劑的含氫量或者結構可以改變硅橡膠的機械性能。李志超對比了不同結構、不同含量的交聯劑(含氫硅油)對加成型液體硅橡膠性能的影響,發現交聯劑的含氫量與硅橡膠的拉伸強度和硬度成比。顧卓江等人變換合成工藝和配方, 制得不同結構、不同分子量和不同氫含量的含氫硅油,以它作為交聯劑合成加成型液體硅橡膠。

      3、催化劑

      研究人員為了提高催化劑的催化效率,制備了鉑-乙烯基硅氧烷配合物,鉑-炔烴基配合物及含氮化合物改性鉑絡合物。除了催化劑的種類,其用量也會影響液體硅橡膠制品的性能。Yan, Nianping等人研究了鉑催化劑用量影響硅橡膠性能的機理,發現提高鉑催化劑的濃度可以促進甲基間的交聯反應,并且可以抑制主鏈的分解。

      4、反應抑制劑

      房佳豐等人研究發現,炔醇抑制劑與鉑催化劑的質量比會影響加成型液體硅橡膠體系非等溫硫化動力學行為。炔醇抑制劑與鉑催化劑質量比越高,加成型液體硅橡膠體系的硫化特征溫度越高。劉進等人制備了烷氧基硅烷化炔屬硅氫加成抑制劑,不僅可以延長加成型液體硅橡膠的焦燒時間,而且可以使硫化物的表面更加平滑。雷衛華等人發現,二甲基己炔醇與乙烯基環硅氧烷兩種抑制劑適量復合,液體加成硅橡膠具有抑制時間延長、固化時間縮短、扭矩顯著增長和硫化速度更快的效果。 

      三、加成型液體硅橡膠功能添加劑

      1、導電添加劑

      廖波等人以液體硅橡膠為絕緣基體、納米導電炭黑顆粒為填充材料制作的復合材料具有優良的導電特性,通過實驗測試獲得了不同炭黑含量下復合材料的電阻率,當炭黑質量分數大于4%時,可獲得較好的導電性。鄒銳等人以乙烯基液體硅橡膠為基體、以鍍鎳石墨為導電填料制備導電硅橡膠,研究發現,當鍍鎳石墨用量為280份時,復合材料的體積電阻率可降至 0.1Ω·cm 以下。

      2、導熱添加劑 

      加成型液體硅橡膠由于其良好的熱穩定性和導熱性能廣泛應用于電子電器行業。加成型液體硅橡膠作為電子器件的散熱材料,可以有效地傳輸熱量,提高散熱,延長電子器件的使用壽命。然而未加入導熱添加劑的加成型液體硅橡膠的導熱率很小,無法工業生產。常用的導熱添加劑有Ag、Cu、Ca、Al2O3、AlN、BN 等。導熱添加劑的種類、含量、顆粒分布以及表面改性都可以影響液體硅橡膠的導熱性能。 

      3、特殊功能添加劑

      除了上述加成型液體硅橡膠的添加劑之外,研究者們制備了特殊功能性的添加劑來賦予加成型液體硅橡膠特殊的性能。劉天等人針對硅橡膠材料表面易生長藻類微生物,導致材料表面疏水性降低的問題,將肉桂油、百里香油和牛至油三種植物精油加入加成型液體硅橡膠中。研究發現,加入三種植物精油可以提高加成型液體硅橡膠的抗藻性能。Xie,Chixin等人制備了氟硅烷接枝二氧化硅(F-SiO2)作為加成型液體硅橡膠的添加劑。實驗發現 F-SiO2 延緩了加成型液體硅橡膠表面強電弧放電和弱電弧放電的發生。對加成型液體硅橡膠的抗等離子體照射和抗跟蹤能力明顯增強。

      四、加成型液體硅橡膠加成固化的新方向

      如上文所述,傳統的加成型液體硅橡膠的硫化機理為含乙烯基的基礎聚合物與含硅氫鍵的聚合物發生硅氫加成反應。傳統的加成型液體硅橡膠通常需要剛性模具來制造最終產品,但這 種傳統的制造技術有成本高、耗時長、等缺點。產品往往不適用于電子產品。研究者發現通過 硫醇-雙鍵加成的液體硅橡膠可用新型固化技術制備一系列具有更優異性能的硅橡膠。其優異的 力學性能、熱穩定性及透光性等性能可以使其應用于更多新型領域。Zhao,Tingting等人基于支鏈硫醇官能化聚硅氧烷與不同分子量乙烯基封端聚硅氧烷的巰基-烯鍵反應,制備了硬度和力學性能可調的有機硅彈性體。印刷彈性體顯示出高的印刷分辨率和優異的機械性能。有機硅彈性體的斷裂伸長率可達1400%,遠高于報道的紫外光固化彈性體,甚至高于最可拉伸的熱固化有機硅彈性體。然后將超可拉伸硅彈性體應用于摻雜碳納米管的水凝膠制備可拉伸電子器件??捎∷⒖杉庸す柘鹉z在軟機器人、柔性驅動器、醫用植入物等領域具有廣闊的應用前景。


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