说到橡胶,硅橡胶是独一无二的。它以即使在恶劣环境下也非常坚固而闻名。由于硅橡胶的特性和多种用途的能力,它是众多行业的最佳选择。从医疗进步到汽车,它已成为许多领域的主要选择。此外,硅橡胶还经常用于制造 密封条.
硅树脂弹性体有许多优点,但也有一些局限性。在选择合适的材料时,最好考虑到所有这些方面。本文将介绍硅橡胶的不同类型、应用及其特性。
什么是硅橡胶?
您可能需要了解硅和硅胶的区别。
硅是一种化学元素,原子序数为 14,符号为 Si。它广泛应用于电子和半导体领域,包括 CPU 主板芯片、太阳能电池板和其他电子配件。
相反,硅胶是硅酮、氧气和碳氢化合物的合成聚合物。它是本节讨论的一种柔韧的橡胶状物质。
硅橡胶之所以出名,是因为它同时具有硅和橡胶的特性。它具有很强的耐热、耐寒和抗周围损伤的能力,因此在许多用途中都是不错的选择。你可以在消费品、汽车、医疗设备和建筑中找到它的身影。
硅橡胶有多种形式和尺寸。您可以制作凝胶、树脂、液体或橡胶。不管是什么,您都可以根据应用需求进行制备。因此,硅橡胶也常用于其他场合。密封剂、粘合剂、润滑剂、医疗器械、烹饪工具和烘焙器皿就是其中的几个例子。
硅橡胶是如何制造的?
硅胶是一种柔性材料,在许多工业环境中都有应用。它在制造过程中需要经过几个步骤。下面完整地介绍了制造硅胶的五个步骤。
步骤 1:从二氧化硅中分离硅
硅是橡胶的主要成分。工艺的第一步是从二氧化硅中提取硅。
在萃取过程中,通常会在高温下发生若干化学反应。人们通常称这一过程为二氧化硅还原。大家已经知道,硅砂是由二氧化硅(SiO2)组成的。
在此过程中,碳被加入电弧炉中。这将产生硅和一氧化碳气体,然后再次进行提炼,以达到生产有机硅所需的纯度水平。
步骤 2:硅粉与氯甲烷的结合
在去除和清洗硅之后,将其与氯化甲烷混合。氯化甲烷的化学式为 CH3Cl。这是制造硅橡胶的关键步骤之一。
这种混合通常在反应容器中进行。硅和氯甲烷在受控环境中能更好地发生化学反应。这一过程的产物是二甲基二氯硅烷,即 (CH3)2SiCl2。要实现硅聚合,首先需要制造硅。
步骤 3:混合物蒸馏
上述混合物在此阶段进行蒸馏。它通常能分离和提纯出所需的硅化合物。
在这一步中,需要将混合物加热至沸腾。它使各部分蒸发,然后气体冷却并变成液体。这一过程通常会从反应混合物中分离出特定的硅化合物。
步骤 4:加水
蒸馏后的清洁硅分子中加入水。加水是水解过程的第一步。
水解产生盐酸(HCl)和二硅醇(Si-OH)。二硅醇的产生是硅氧烷聚合的必要条件。
步骤 5:有机硅聚合
最后,二硅醇会发生缩合反应。在这一阶段,它们会形成硅-氧-硅(Si-O-Si)键。这就形成了硅聚合物。
此外,这种聚合过程通常是在受控环境下进行的。在这种情况下,合适的温度、压力和催化剂有助于有效生产。这些因素可确保最终硅橡胶具有理想的质量。
有机集团如何对硅橡胶进行分类?
您可以根据有机基团将硅橡胶分为不同的组别。
在上一部分中,我们讨论了硅橡胶的制作过程。然后,我们获得了一种硅原子上连接有 -CH3 基团的硅弹性体。在此过程中,我们使用了氯化甲烷。
因此,硅橡胶是按照与硅原子相连的有机基团来分组的。这些基团需要在聚合物链中连接在一起。
这些有机基团改变了硅橡胶的品质。正因为这些独特的品质,硅橡胶在不同的应用领域中非常普遍。根据化学构成,硅橡胶可分为三大类。
类型 1:甲基硅橡胶
它也被称为聚二甲基硅氧烷。它含有与硅原子相连的甲基。这种橡胶主要用于制造弹性体、硅 O 形圈、硅垫圈、硅胶卷和医用橡胶。 管材.
类型 2:苯基硅橡胶
它含有与硅原子相连的苯基(-C6H5)基团。它们能更好地耐热、耐腐蚀和耐辐射,因此可用于汽车和电气系统。
类型 3:乙烯基硅橡胶
有机硅弹性体根据其分子结构可分为三大类。每种类型都有其独特之处,但它们都具有足够的灵活性,可满足客户和企业的各种需求。
基于分子结构的硅橡胶类型
根据分子结构,有机硅弹性体可分为三大类。每种类型都有其独特的功能,但它们都具有足够的灵活性,可以满足客户和企业的各种需求。
类型 1:高温硫化(HTV)
通常,高温硫化硅橡胶是在 150°C 的高温下硫化而成。它通常被称为高温固化工艺。在此过程中,聚合物链连接成三维网络。它能使材料在高温下保持稳定,并使其强度更高。
HTV 硅橡胶是制作密封条和垫圈的理想材料。
类型 2:室温硫化 (RTV)
但 RTV 在室温下会经历一个硫化过程。它减少了对加热固化设备的需求。
这种硅橡胶因用于制作模具而闻名。
类型 3:液态硅橡胶(LSR)
液体硅橡胶由两部分组成:基础聚合物和固化剂。在室温下,它们会发生反应,形成一种柔韧的弹性体。大多数情况下,LSR 模塑用于制造液体硅胶。
这种硅树脂弹性体可用于医院、婴儿护理和食品接触场合。
硅橡胶的优点
硅胶由硅、氧和不同的有机基团组成。每种硅胶都有自己的优点,但它们都能确保高温下的安全性、耐化学性和柔韧性。有些硅胶还是食品级的,因此可用于食品制备、制药或医疗领域。
耐极端温度
您可以在各种温度下使用硅橡胶。因此,硅橡胶在温度经常变化的地方非常普遍。
化学惰性
硅树脂弹性体还具有很强的耐化学性。它能很好地与油、酸、碱和溶剂相容,因此非常适合在化学领域使用。
出色的电气绝缘性
硅树脂弹性体还具有很高的电阻,因此非常适合用于电气应用。电气外壳中使用的有机硅 O 形圈和弹性体就是值得一提的例子。
抗紫外线和臭氧
硅树脂弹性体还能抵御紫外线和臭氧。阳光中的紫外线辐射是橡胶降解的主要原因。正因为如此,硅橡胶可以在室外使用。
灵活性和弹性
硅橡胶在许多不同的温度和压力下都能保持弹性和伸展性。它使产品在多次压缩后仍能保持形状和闭合能力。
生物兼容性
硅橡胶具有生物相容性,这意味着它可以安全地与活体组织接触,并可用于医疗和保健应用。医疗植入物、管道和设备是硅橡胶的常见用途。
耐用、持久
上述所有优点都说明硅橡胶非常耐用。随着时间的推移,它在抗老化、抗风化和抗降解方面表现出色。毫无疑问,它能在各种应用中为您提供可靠的性能和更长的使用寿命。
硅橡胶的缺点
硅橡胶有很多优点,但也存在一些问题。首先,与其他橡胶相比,它的成本较高。其次,硅橡胶可能不适合用于涉及高压的用途。第三,你可能无法选择你想要的所有颜色。
因此,在挑选橡胶材料时应考虑应用需求。
常见问题
Q1.硅橡胶是否可以回收?
是的,硅橡胶是可回收的。它允许你重复使用。不过,回收后的产品通常没有原来的好。这是硅橡胶可回收性的唯一限制。
Q2.硅橡胶是否有毒?
不,它一般被称为无毒材料。它不会释放对人体有害的化学物质或毒素。正因为如此,硅橡胶被用于医疗和食品行业。
Q3.硅橡胶比天然橡胶好吗?
硅橡胶因其优点而优于其他材料。相反,天然橡胶则更为便宜。