耐高溫硅膠膠黏劑的應(yīng)用
硅在地殼中是除氧之外含量最多的元素。地殼中巖石幾乎全部是由硅石和各種硅酸鹽組成。硅是在電池發(fā)明之后，化學(xué)家才分離出來的一種元素，具有其它元素不能比擬的性質(zhì)，主要表現(xiàn)在晶體硅、硅酸鹽和有機(jī)硅等方面。硅在壓敏膠中的應(yīng)用，主要是以有機(jī)硅的形式出現(xiàn)的。
一、有機(jī)硅的性能
有機(jī)硅產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)單元（即主鏈）是由硅－氧鏈節(jié)構(gòu)成的，側(cè)鏈則通過硅原子與其他各種有機(jī)基團(tuán)相連。因此，在有機(jī)硅產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)中既含有"有機(jī)基團(tuán)"，又含有"無機(jī)結(jié)構(gòu)"，這種特殊的組成和分子結(jié)構(gòu)使它集有機(jī)物的特性與無機(jī)物的功能于一身，具有耐高低溫、耐氣候老化、電氣絕緣、耐臭氧、憎水、難燃、無毒無腐蝕和生理惰性等許多優(yōu)異性能，有的品種還具有耐油、耐溶劑、耐輻照的性能。與其他高分子材料相比，有機(jī)硅產(chǎn)品的最突出性能是優(yōu)良的耐溫特性、介電性、耐候性、生理惰性和低表面張力。
1．耐溫特性
一般的高分子材料大多是以碳－碳（C－C）鍵為主鏈結(jié)構(gòu)的,如塑料、橡膠、化學(xué)纖維等，而有機(jī)硅產(chǎn)品是以硅－氧Si－O）鍵為主鏈結(jié)構(gòu)的，C－C鍵的鍵能為82.6千卡/克分子，Si－O鍵的鍵能在有機(jī)硅中為121千卡/克分子，所以有機(jī)硅產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性高，高溫下（或輻射照射）分子的化學(xué)鍵不斷裂、不分解。有機(jī)硅不但可耐高溫，而且也耐低溫，可在一個(gè)很寬的溫度范圍內(nèi)使用。無論是化學(xué)性能還是物理機(jī)械性能，隨溫度的變化都很小，這也與有機(jī)硅的分子是易撓曲的螺旋狀結(jié)構(gòu)有關(guān)。
2．耐候性
有機(jī)硅產(chǎn)品的主鏈為－Si－O－，無雙鍵存在，因此不易被紫外光和臭氧所分解。在有機(jī)硅產(chǎn)品中，Si－O鍵的鏈長(zhǎng)度大約為C－C鍵的鏈長(zhǎng)度的一倍半。鏈長(zhǎng)度較長(zhǎng)使有機(jī)硅具有比其他高分子材料更好的熱穩(wěn)定性以及耐輻照和耐候能力。有機(jī)硅在自然環(huán)境下的使用壽命可達(dá)幾十年。
3．電氣絕緣性能
有機(jī)硅產(chǎn)品都具有良好的電絕緣性能，其介電損耗、耐電壓、耐電弧、耐電暈、體積電阻系數(shù)和表面電阻系數(shù)等均在絕緣材料中名列前茅，而且它們的電氣性能受溫度和頻率的影響很小。因此，它們是一種穩(wěn)定的電絕緣材料，被廣泛應(yīng)用于電子、電氣工業(yè)上。有機(jī)硅除了具有優(yōu)良的耐熱性外，還具有優(yōu)異的拒水性，這是電氣設(shè)備在濕態(tài)條件下使用具有高可靠性的保障。
4．生理惰性
聚硅氧烷類化合物是已知的最無活性的化合物中的一種。它們十分耐生物老化，與動(dòng)物機(jī)體無排異反應(yīng)，并具有較好的抗凝血性能。
5．低表面張力和低表面能
有機(jī)硅的主鏈?zhǔn)秩犴�，這種優(yōu)異的柔順性起因于基本的幾何分子構(gòu)形。由于其分子間的作用力比碳?xì)浠衔镆醯�，因此，比同分子量的碳�(xì)浠衔镎扯鹊�，表面張力弱，表面能小，成膜能力�?qiáng)。這種低表面張力和低表面能是它獲得多方面應(yīng)用的主要原因：疏水、消泡、泡沫穩(wěn)定、防粘、潤(rùn)滑、上光等各項(xiàng)優(yōu)異性能。
二、有機(jī)硅的分類
有機(jī)硅主要分為硅油、硅橡膠、硅樹脂和硅烷偶聯(lián)劑四大類。其中硅油和硅橡膠的區(qū)別則只在于黏度和分子量的大小而已。
三、有機(jī)硅在壓敏膠中的應(yīng)用
1．硅油：硅油及其衍生物的主要用作脫模劑（或者稱為離型劑）、消泡劑等，常溫下為無色透明且流動(dòng)性很好的粘性液體。壓敏膠用隔離劑通常有三大類。其中主要的一類是有機(jī)硅類，主要成分為低分子量的聚硅氧烷，目前在壓敏膠帶工業(yè)中已有較多的應(yīng)用，使用范圍越來越廣泛。
2．硅橡膠：是硅-氧原子交替形成主鏈的線性聚硅氧烷。是有機(jī)硅壓敏膠中的基本組分，為連續(xù)相，它能成膜提供強(qiáng)度，賦予壓敏膠必要的內(nèi)聚力。壓敏膠用硅橡膠在常溫下一般為無色透明的極粘稠液體或半固體，平均分子量在15~50萬之間，本體黏度約104~105Pa.s，玻璃化溫度Tg在~120℃左右。
3．硅樹脂：其在壓敏膠為分散相，用來改善膠的粘性，作為增粘性并起調(diào)節(jié)
膠水的物理性能的作用。硅樹脂是高度枝化的硅酮，硬而脆，在室溫以上有很寬的玻璃化溫度（T）轉(zhuǎn)變區(qū)域。
4．硅烷偶聯(lián)劑：其在壓敏膠中的應(yīng)用主要是作為顆粒填料的處理劑和增粘劑來使用的。由于體系相溶性的問題，多用于有機(jī)硅體系中。
四、有機(jī)硅壓敏膠的應(yīng)用及前景展望
我們常說“結(jié)構(gòu)決定性能�！庇捎谟袡C(jī)硅特殊的結(jié)構(gòu)，使其在耐溫性、耐候性、電氣絕緣性能、生理惰性以及在低表面能和低表面張力方面的表現(xiàn)，同其它種類的壓敏膠相比顯得更加突出。
1．由于普通的壓敏膠是非交聯(lián)型的或是交聯(lián)密度不夠，耐熱效果不理想，在很多場(chǎng)合下，其使用溫度范圍已經(jīng)不能滿足人們的需求，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的隔熱板、電器絕緣帶、飛機(jī)等壓敏膠需要耐200℃以上的高溫；而在寒冷地區(qū)如衛(wèi)星接受器等，常用壓敏膠會(huì)應(yīng)冷脆性等而失去使用性能。有機(jī)硅壓敏膠可在-73℃~260℃的范圍內(nèi)使用，有的瞬間使用溫度可達(dá)350℃。以PET膜、PI膜、PTFE涂層織物以及復(fù)合美紋紙等為基材而制作的有機(jī)硅壓敏膠帶，廣泛用于制鞋業(yè)、PCB板加工業(yè)、電子電氣、氣體屏蔽和化學(xué)屏蔽等。
2．有機(jī)硅壓敏膠有低到中等的粘性，對(duì)皮膚黏結(jié)適中，剝離時(shí)不會(huì)引起機(jī)械外傷或過度的皮膚破損，因而如在傷口敷料或經(jīng)皮膚緩釋藥物、貼片方面，得到了較好的應(yīng)用。醫(yī)用壓敏膠最重要的性能是生物相溶性。雖然許多工業(yè)壓敏膠也是可用的，但很少能夠滿足醫(yī)用和藥用的要求，這些膠粘劑必須是無刺激、不致敏或低致敏的，還須有中等粘性以便在剝離時(shí)不引起疼痛或剝離困難和皮膚損傷。此外，壓敏膠要長(zhǎng)期與皮膚接觸。例如經(jīng)皮膚緩釋藥物材料或傷口繃帶，他們必須是化學(xué)惰性，基本上無化學(xué)催化劑、有機(jī)增塑劑和抗氧化劑殘存。上述物質(zhì)可能積累在局部或人體中，造成中毒的潛在危險(xiǎn)。
有機(jī)硅壓敏膠在醫(yī)學(xué)上絕大多數(shù)是用在經(jīng)皮藥物緩釋系統(tǒng)上。因?yàn)槊恳环N經(jīng)皮緩釋藥物貼片有不同的成分和藥物的相溶性要求，因而制備具有相適應(yīng)的粘性和黏結(jié)力的壓敏膠---這一點(diǎn)很重要，有機(jī)硅壓敏膠則很容易滿足這種要求。
3．有機(jī)硅壓敏膠的另一個(gè)特殊的應(yīng)用領(lǐng)域就是其可以與多種難粘的材料如未經(jīng)表面處理的聚烯烴、氟塑料、聚酰亞胺以及聚碳酸酯等膠接。如對(duì)離型紙的膠接等。
同其他類型的壓敏膠來比較，由于有機(jī)硅壓敏膠的價(jià)格比較昂貴，從成本的角度考慮應(yīng)該限制起用量，多開發(fā)一些替代產(chǎn)品如用有機(jī)硅改性的和用其它材料改性有機(jī)硅的產(chǎn)品來。盡管這樣在一些尖端和特殊環(huán)境下的特殊應(yīng)用，純有機(jī)硅壓敏膠仍然是唯一的選擇，因?yàn)橥谶@些應(yīng)用方面，壓敏膠水本身的成本不是主要關(guān)注的重點(diǎn)，性能是否滿足要求才是問題的關(guān)鍵。有機(jī)硅壓敏膠必將隨著這些行業(yè)的發(fā)展會(huì)有越來越多的應(yīng)用，等待著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)和開拓！
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