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关于硅胶、硅树脂的制备、性能、使用工艺

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硅胶( Silica gel; Silica )也称硅酸凝胶,是一种高活性吸附材料,属非晶态物质,其化学分子式为 mSiO2*nH2O。不溶于水和任何溶剂,无毒无味,化学性质稳定,除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。
硅胶按其性质及组分可分为有机硅胶和无机硅胶两大类。 
有机硅胶是一种有机硅化合物,是指含有 Si-C 键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物, 习惯上也常把那些通过氧、 硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也当作有机硅化合物。其中,以硅氧键( -Si-O-Si- )为骨架组成的聚硅氧烷,是有机硅化合物中为数最多,研究最深、应用最广的一类,有机硅胶产品的基本结构单元是由硅-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。 
硅树脂的制备及性能
有机硅主要分为硅橡胶、硅树脂、硅油、硅氧烷偶联剂四大类。 
硅橡胶主要分为室温硫化硅橡胶 , 高温硫化硅橡胶,和液体硅橡胶。 硅橡胶由硅、 氧原子形成主链, 侧链为含碳基团, 用量最大是侧链为乙烯的硅橡胶,既耐热,又耐寒,使用温度在 100℃~300 ℃之间,它具有优异的耐气候性和耐臭氧性以用良好的绝缘性。缺点是强度低,抗撕裂性能差,耐磨性能也差。
硅树脂是以硅—氧—硅为主链, 硅原子上联接有机基的交联型的半无机高聚物。具有高度交联网状结构的聚有机硅氧烷,是高度支化的聚合物 ( 与线型硅油相比较 ) 能固化成固态物。兼具有机树脂及无机材料的双重特性,具有独特的物理化学性能。硅树脂最终加工制品的性能取决于所含有机基团的数量 (即 R与 Si 的比值)。
制备硅树脂的单体是氯硅烷, 这些氯硅烷都可通过醇解而得到相应的烷氧基硅 烷。由于它们没有腐蚀性,又比相应的氯硅烷具有更大的水解稳定性、易保存、易分离,是广泛应用的单体组分。 改变单体中官能基的数目和选择不同的取代基,就可制得不同聚合度、支化度和交联度的高聚物, 得到不同性能的产物,以适应不同的用途。
单体中官能团的数目可用单体混合物的 R与 Si 的比值 R/Si 来表示( R 为取代基数目、Si 为硅原子数目)。一般有实用价值的硅树脂 , 其分子组成中 R与 Si 的比值在 1.2~1.6 之间。一 般规律是, R:Si 的值愈小 , 所得到的硅树脂就愈能在较低温度下固化;R:Si 的值愈大,所得到的硅树脂要使它固化就需要在 200℃~ 250℃的高温下长时间烘 烤,所得的漆膜硬度差,但热弹性要比前者好得多。硅树脂还具有卓越的耐潮、 防水、防锈、耐寒、耐臭氧和耐候性能,对绝大多数含水的化学试剂如稀矿物酸 的耐腐蚀性能良好,但耐溶剂的性能较差。 
以甲基氯硅烷的水解缩合为例:当 R/Si>2 时,即用(CH3)2SiCl2 和(CH3)3SiCl 混合共水解,生成分子量较低的油状聚合物,即硅油。当 R/Si=2 时,即用纯(CH3)2SiCl2 水解缩合,生成高分子量的线型聚合物即后面说的硅橡胶胶粘剂的基料,又称硅生胶。当 R/Si<2 时 , 即 用 ( CH3) 2SiCl2,CH3SiCl3 共水解,或 CH3SiCl3,(CH3)2SiCl2 和 SiCl4 共水解缩聚,生成网状结构的聚合物,即硅树脂,适当改变 R/Si 的值,可以得到不同性质的含硅聚合物。R/Si 小,即三官能或四官能硅 - 氧单元比例高时,固化后,交联度高,硅树脂就硬而脆;而 R/Si 大,即双官能硅 - 氧烷单元比例高, 固化后硅树脂的柔性就好, 通常采用的 R/Si 在 1.2-1.5 之间。

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