耐高温硅胶胶黏剂的应用
发布日期:2018-11-27  浏览数:433
      硅在地壳中是除氧之外含量较多的元素。地壳中岩石几乎全部是由硅石和各种硅酸盐组成。硅是在电池发明之后,化学家才分离出来的一种元素,具有其它元素不能比拟的性质,主要表现在晶体硅、硅酸盐和有机硅等方面。硅在压敏胶中的应用,主要是以有机硅的形式出现的。

一、有机硅的性能

      有机硅产品的基本结构单元(即主链)是由硅-氧链节构成的,侧链则通过硅原子与其他各种有机基团相连。因此,在有机硅产品的结构中既含有"有机基团",又含有"无机结构",这种特殊的组成和分子结构使它集有机物的特性与无机物的功能于一身,具有耐高低温、耐气候老化、电气绝缘、耐臭氧、憎水、难燃、无毒无腐蚀和生理惰性等许多优异性能,有的品种还具有耐油、耐溶剂、耐辐照的性能。与其他高分子材料相比,有机硅产品的突出性能是优良的耐温特性、介电性、耐候性、生理惰性和低表面张力。 
1.耐温特性 
     一般的高分子材料大多是以碳-碳(C-C)键为主链结构的,如塑料、橡胶、化学纤维等,而有机硅产品是以硅-氧Si-O)键为主链结构的,C-C键的键能为82.6千卡/克分子,Si-O键的键能在有机硅中为121千卡/克分子,所以有机硅产品的热稳定性高,高温下(或辐射照射)分子的化学键不断裂、不分解。有机硅不但可耐高温,而且也耐低温,可在一个很宽的温度范围内使用。无论是化学性能还是物理机械性能,随温度的变化都很小,这也与有机硅的分子是易挠曲的螺旋状结构有关。 
2.耐候性 
有机硅产品的主链为-Si-O-,没有双键存在,因此不易被紫外光和臭氧所分解。在有机硅产品中,Si-O键的链长度大约为C-C键的链长度的一倍半。链长度较长使有机硅具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照和耐候能力。有机硅在自然环境下的使用寿命可达几十年。 
3.电气绝缘性能 
有机硅产品都具有良好的电绝缘性能,其介电损耗、耐电压、耐电弧、耐电晕、体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘材料中名列前茅,而且它们的电气性能受温度和频率的影响很小。因此,它们是一种稳定的电绝缘材料,被广泛应用于电子、电气工业上。有机硅除了具有优良的耐热性外,还具有优异的拒水性,这是电气设备在湿态条件下使用具有高可靠性的保障。 
4.生理惰性 
聚硅氧烷类化合物是已知的无活性的化合物中的一种。它们十分耐生物老化,与动物机体无排异反应,并具有较好的抗凝血性能。 
5.低表面张力和低表面能 
有机硅的主链十分柔顺,这种优异的柔顺性起因于基本的几何分子构形。由于其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得,因此,比同分子量的碳氢化合物粘度低,表面张力弱,表面能小,成膜能力强。这种低表面张力和低表面能是它获得多方面应用的主要原因:疏水、消泡、泡沫稳定、防粘、润滑、上光等各项优异性能。

二、有机硅的分类

      有机硅主要分为硅油、硅橡胶、硅树脂和硅烷偶联剂四大类。其中硅油和硅橡胶的区别则只在于黏度和分子量的大小而已。

三、有机硅在压敏胶中的应用

1.硅油:硅油及其衍生物的主要用作脱模剂(或者称为离型剂)、消泡剂等,常温下为无色透明且流动性很好的粘性液体。压敏胶用隔离剂通常有三大类。其中主要的一类是有机硅类,主要成分为低分子量的聚硅氧烷,目前在压敏胶带工业中已有较多的应用,使用范围越来越广泛。 
2.硅橡胶:是硅-氧原子交替形成主链的线性聚硅氧烷。是有机硅压敏胶中的基本组分,为连续相,它能成膜提供强度,赋予压敏胶必要的内聚力。压敏胶用硅橡胶在常温下一般为无色透明的极粘稠液体或半固体,平均分子量在15~50万之间,本体黏度约104~105Pa.s,玻璃化温度Tg在~120℃左右。 
3.硅树脂:其在压敏胶为分散相,用来改善胶的粘性,作为增粘性并起调节 
胶水的物理性能的作用。硅树脂是高度枝化的硅酮,硬而脆,在室温以上有很宽的玻璃化温度(T)转变区域。 
4.硅烷偶联剂:其在压敏胶中的应用主要是作为颗粒填料的处理剂和增粘剂来使用的。由于体系相溶性的问题,多用于有机硅体系中。

四、有机硅压敏胶的应用及前景展望

      我们常说“结构决定性能。”由于有机硅特殊的结构,使其在耐温性、耐候性、电气绝缘性能、生理惰性以及在低表面能和低表面张力方面的表现,同其它种类的压敏胶相比显得更加突出。 
1.由于普通的压敏胶是非交联型的或是交联密度不够,耐热效果不理想,在很多场合下,其使用温度范围已经不能满足人们的需求,如汽车发动机的隔热板、电器绝缘带、飞机等压敏胶需要耐200℃以上的高温;而在寒冷地区如卫星接受器等,常用压敏胶会应冷脆性等而失去使用性能。有机硅压敏胶可在-73℃~260℃的范围内使用,有的瞬间使用温度可达350℃。以PET膜、PI膜、PTFE涂层织物以及复合美纹纸等为基材而制作的有机硅压敏胶带,广泛用于制鞋业、PCB板加工业、电子电气、气体屏蔽和化学屏蔽等。 
2.有机硅压敏胶有低到中等的粘性,对皮肤黏结适中,剥离时不会引起机械外伤或过度的皮肤破损,因而如在伤口敷料或经皮肤缓释药物、贴片方面,有较好的应用。医用压敏胶重要的性能是生物相溶性。虽然许多工业压敏胶也是可用的,但很少能够满足医用和药用的要求,这些胶粘剂须是无刺激、不致敏或低致敏的,还须有中等粘性以便在剥离时不引起疼痛或剥离困难和皮肤损伤。此外,压敏胶要长期与皮肤接触。例如经皮肤缓释药物材料或伤口绷带,他们须是化学惰性,基本上无化学催化剂、有机增塑剂和抗氧化剂残存。上述物质可能积累在局部或人体中,造成中毒的潜在危险。 
有机硅压敏胶在医学上绝大多数是用在经皮药物缓释系统上。因为每一种经皮缓释药物贴片有不同的成分和药物的相溶性要求,因而制备具有相适应的粘性和黏结力的压敏胶---这一点很重要,有机硅压敏胶则很容易满足这种要求。 
3.有机硅压敏胶的另一个特殊的应用领域就是其可以与多种难粘的材料如未经表面处理的聚烯烃、氟塑料、聚酰亚胺以及聚碳酸酯等胶接。如对离型纸的胶接等。

      同其他类型的压敏胶来比较,由于有机硅压敏胶的价格比较昂贵,从成本的角度考虑应该限制起用量,多开发一些替代产品如用有机硅改性的和用其它材料改性有机硅的产品来。尽管这样在一些质量好和特殊环境下的特殊应用,纯有机硅压敏胶仍然是不错的选择,因为往往在这些应用方面,压敏胶水本身的成本不是主要关注的要点,性能是否满足要求才是问题的关键。有机硅压敏胶必将随着这些行业的发展会有越来越多的应用,等待着我们去发现和开拓! 

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