有机硅
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什么是有机硅
硅或聚硅氧烷是由硅氧烷(-R2Si-O-SiR2-,其中R=有机基团)组成的聚合物。它们通常是无色油或橡胶状物质。有机硅用于密封剂、粘合剂、润滑剂、医药、炊具、隔热和电绝缘。一些常见的形式包括硅油、硅脂、硅橡胶、硅树脂和硅树脂填缝剂。
有机硅的化学
更准确地称为聚合硅氧烷或聚硅氧烷,有机硅由无机硅-氧主链(⋯-Si-O-Si-O-Si-O-⋯)组成,每个硅中心都有两个有机基团。通常,有机基团是甲基。这些材料可以是环状的或聚合的。通过改变-Si-O-链长、侧基和交联,可以合成具有多种特性和组成的有机硅。它们的稠度可以从液体到凝胶到橡胶到硬塑料不等。最常见的硅氧烷是线性聚二甲基硅氧烷(PDMS),一种硅油。第二大类有机硅材料是基于有机硅树脂,由支链和笼状低聚硅氧烷形成。
有机硅的属性
有机硅具有许多有用的特性,包括:
- 低热导率
- 化学反应性低
- 低毒_
- 热稳定性(在-100至250°C的宽温度范围内保持性能恒定)
- 排斥水并形成防水密封的能力。
- 不粘在许多基材上,但很好地粘在其他基材上,例如玻璃
- 不支持微生物生长
- 耐氧气、臭氧和紫外线(UV)光。这种特性导致有机硅在建筑行业(例如涂料、防火、玻璃密封)和汽车行业(外部垫圈、外部装饰)中得到广泛使用。
- 电绝缘性能。因为有机硅可以配制成电绝缘或导电的,所以它适用于广泛的电气应用。
- 高透气性:在室温(25°C)下,硅橡胶对氧气等气体的渗透性约为丁基橡胶的400倍,这使得有机硅可用于需要增加曝气的医疗应用。相反,硅橡胶不能用于需要气密密封的地方,例如用于高压气体或高真空的密封。
有机硅可以开发成橡胶板,它具有其他特性,例如符合FDA标准。这将有机硅薄膜的用途扩展到需要卫生的行业,例如食品和饮料以及药品。
有机硅的应用
有机硅用于许多产品。Ullmann的工业化学百科全书列出了以下主要应用类别:电气(例如绝缘)、电子(例如涂料)、家用(例如密封剂和炊具)、汽车(例如垫圈)、飞机(例如密封件)、办公室机器(例如键盘垫)、医学和牙科(例如牙印模)、纺织品和纸张(例如涂料)。对于这些应用,估计1991年生产了400,000吨有机硅。
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有机硅的汽车
在汽车领域,硅脂通常用作制动部件的润滑剂,因为它在高温下很稳定,不溶于水,而且比其他润滑剂更不容易结垢。DOT5制动液基于液态有机硅。
汽车火花塞电线由多层硅胶绝缘,以防止火花跳到相邻电线,造成失火。硅胶管有时用于汽车进气系统(特别是用于强制进气的发动机)。
片状硅胶用于制造用于汽车发动机、变速器和其他应用的垫圈。
汽车车身制造厂和油漆车间避免使用有机硅,因为微量污染可能会导致“鱼眼”,这是一种小的圆形陨石坑,会损坏光滑的表面。
此外,硅橡胶等有机硅化合物用作安全气囊的涂层和密封剂;硅橡胶的高强度使其成为高冲击安全气囊的最佳粘合剂和密封剂。有机硅与热塑性塑料相结合,提高了抗划伤性和耐擦伤性,并降低了摩擦系数。