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硅树脂的制备及性能

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有机硅材料按其形态的不同,可分为:硅烷偶联剂(有机硅化学试剂)、硅油(硅脂、硅乳液、硅表面活性剂)、高温硫化硅橡胶、液体硅橡胶、硅树脂、复合物等。
硅树脂是一种热固性的塑料,它最突出的性能之一是优异的热氧化稳定性。250℃加热24小时后,硅树脂失重仅为2~8%。硅树脂另一突出的性能是优异的电绝缘性能,它在宽的温度和频率范围内均能保持其良好的绝缘性能。
 
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。
硅树脂含有机基团的数量即R/Si值是控制硅树脂质量的主要指标之一,有机硅树脂的固化性、漆膜柔韧性、硬度、耐热性及耐热开裂性等均与R/Si有关。一般线性硅油的R/Si略大于2,硅橡胶的R/Si接近于2,而硅树脂的R/Si在1.0左右。R/Si值越小,硅树脂的固化性能就越好,热失重越小,漆膜坚硬,但柔韧性降低,漆膜变脆,耐冲击强度降低;R/Si值越大,硅树脂就需要在高温(200-250℃)下长时间烘烤或是借助于催干剂作用进行固化,使柔韧性较好,漆膜硬度差,具有较好的抗冲击强度。
此外,硅树脂的性能还与有机基团R的种类密切相关,当有机基为-CH3时,可赋予硅树脂热稳定性、憎水性、脱模性、耐电弧性;当有机基为-C6H5时,赋予硅树脂氧化稳定性,可提高树脂的热稳定性;当有机基为-CH=CH2时,可改善硅树脂的固化性能并赋予偶联性;当有机基为苯基、乙基时,可改善硅树脂与有机物的共混性;当有机基为-NH2(CH2)时,可改进聚合物的水溶性,同时赋予偶联性;当有机基为长链烷基时,可提高硅树脂的憎水性。因此,可根据具体的性能要求选择带有不同基团的硅氧烷单体来制备硅树脂。

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