什么是有機硅（silicone）？
1.無機硅（silica）：二氧化硅。砂子，石英，玻璃等。
2. 有機硅（silicone）：硅酮——硅珙——有機硅
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(1)主鏈硅-氧無機結(jié)構(gòu)和側(cè)鏈硅-碳有機結(jié)構(gòu)的雜化體
(2)側(cè)鏈有機基團可以變化，如甲基、乙基、丙基、苯基、含氟基團、長鏈基團等
1、有機硅的結(jié)構(gòu)
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聚合物體型結(jié)構(gòu) | 分子空間構(gòu)型 | 原子間構(gòu)型 |
2、結(jié)構(gòu)決定性能
結(jié)構(gòu) | 特點 | 性能 | |
主鏈 | Si-O-Si | 鍵長大 | 分子鏈呈螺旋結(jié)構(gòu)，非常柔軟，粘流活化能很小 |
鍵角大 | 硅氧烷鏈之間極性小，作用力小，表面張力低 | ||
鍵能高 | 熱穩(wěn)定性好 | ||
dπ-pπ和偶極矩相互補償 | 高低溫下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 | ||
共價/離子鍵 | 反應(yīng)性 | ||
側(cè)鏈 | Si-CH3 | 鍵能較高，電負性差值低，極性較小 | 熱穩(wěn)定性好，分子鏈間極性小 |
Si-Ph | 吸電子效應(yīng)，對主鏈屏蔽作用，分子鏈間空間位阻加大 | 提高耐溫性，特別是耐低溫性 | |
Si-Vi | 高活性 | 高反應(yīng)活性 | |
Si-H | |||
Si-CF | 分子間作用力極低 | 表面能極低，活性低 | |
端基 | Si-OH | 高活性 | 高反應(yīng)活性 |
Si-CH3 | 鍵能較高，電負性差值低，極性較小 | 非活性，熱穩(wěn)定性好 |
3、性能決定用途
產(chǎn)品 | 特點 | 電子電器 | 汽車交通 | 化工 | 紡織輕工 | 機械 | 建筑 | 醫(yī)藥 | 化妝品 | 食品 |
硅油 | 非活性，粘流作用小，耐高溫，表面能低 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | ○ | ○ | ○ |
硅脂/硅膏 | 非活性，耐高低溫，表面能低 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | △ | ||
表面活性劑 | 極性小，表面能低 | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | ||||
脫模劑 | 非活性，表面能低 | △ | △ | ○ | ○ | |||||
液體硅橡膠 | 反應(yīng)性，耐高低溫，低粘度，粘彈性好 | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | △ | |||
高溫硅橡膠 | 反應(yīng)性，耐高低溫，粘彈性好 | ○ | ○ | ○ | △ | |||||
硅樹脂 | 體型結(jié)構(gòu) | ○ | ○ | △ | ○ | |||||
硅烷偶聯(lián)劑 | 反應(yīng)性，可水解性，偶聯(lián)作用 | △ | ○ | △ | ○ |
有機硅從哪里來？
1、有機硅發(fā)展歷史
年代 | 代表人物及廠家 | 研究結(jié)果 | |
第一階段（創(chuàng)始階段） | 1824 | Berzelius | 以鉀還原氟硅酸鉀，發(fā)現(xiàn)硅元素，并合成四氯硅烷SiCl4 |
1863 | Fridel，Crafts | 合成第一種有機硅化合物四乙基硅烷Si（C2H5）4 | |
1885 | Polis | 合成了全芳基有機硅化合物 | |
1896 | Combes | 合成了硅醇鹽酸鹽 | |
第二階段（成長階段） | 1904-1939 | Kipping，Dilthey | 有機硅化合物的基礎(chǔ)研究 |
1916-1929 | Stock | 硅烷的研究 | |
1923-1937 | 多爾果夫，安德里阿若夫 | 開始研究聚有機硅氧烷 |
2、有機硅合成過程---從砂子到有機硅
有機硅膠黏劑
1、什么是膠黏劑？
膠黏劑是通過表面接觸，能使兩個物體表面粘合在一起的物質(zhì)。
PCB元器件固定 |
模塊case密封 |
灌 封 |
涂 覆 |
散熱器粘接 |
家電門體視窗密封 |
LED灌封 |
噴 涂 |
2、粘結(jié)有什么優(yōu)勢：
連結(jié)不同的材料 ★結(jié)合部位應(yīng)立分布均勻 ★填充間隙 ★可以起到密封作用 ★保證元件的完整性 ★提供絕緣/導(dǎo)熱/導(dǎo)電等功能 ★可以自動化生產(chǎn) |  |
3、膠黏劑是如何起到粘結(jié)作用的？
☆粘合力(AF)：膠粘劑與被粘接基材之間的結(jié)合力。
☆內(nèi)聚力(CF)：膠粘劑分子間的作用力。
4、粘接效果的好壞與什么有關(guān)？
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界面破壞（AF<CF） | 內(nèi)聚破壞（AF>CF） | 基材破壞（AF/CF>SF） | 混合破壞（%CF） |
5、影響?zhàn)そY(jié)的因素
基材條件 | 工序條件 | |
基材（表面能） | √ | |
表面粗糙度 | √ | |
表面污染狀況 | √ | |
時間 | √ | |
溫度 | √ | |
濕度 | √ | |
受力 | √ | |
化學(xué)介質(zhì) | √ | |
粘度 | √ | |
體積收縮 | √ |
6、膠黏劑的分類
7、有機硅膠黏劑主要組成及作用
組成 | 基礎(chǔ)作用 | 成分 | 配比% |
有機硅樹脂 | 基礎(chǔ)樹脂 | 107膠、乙烯基硅油 | 50-85 |
固化劑 | 交聯(lián)為三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) | 甲基三甲氧基硅烷、含氫硅油等 | 0.5-5 |
催化劑 | 促進固化 | 鈦催化劑、鉑金催化劑 | 0.1-1 |
偶聯(lián)劑 | 增加對基材粘接 | 硅烷偶聯(lián)劑 | 0.1-5 |
增塑劑 | 調(diào)整膠料狀態(tài) | 甲基硅油 | 0-15 |
功能性填料 | 導(dǎo)熱、導(dǎo)電、補強、耐熱、阻燃性等 | 氧化鋁、碳納米管、納米二氧化硅、納米碳酸鈣、納米稀土金屬氧化物 | 0-45 |
色粉 | 提供膠料不同顏色 | 鈦白粉、炭黑、鐵紅等 | 0-10 |
穩(wěn)定劑 | 提高膠料儲存穩(wěn)定性 | VTMO，MCN， | 0-5 |
8、有機硅膠黏劑的分類
9、單/雙組份縮合型有機硅膠黏劑
RTV-1 | RTV-2 | |
固化方式 | 濕氣固化（由表及里） | 濕氣固化（整體固化） |
包裝形式 | 單管包裝 | 雙管包裝（1:1,2:1,4:1,10:1） |
固化厚度 | <10mm | 可深層固化 |
表干時間 | 可調(diào) | 可調(diào) |
操作時間 | 無 | 可調(diào) |
使用方式 | 直接施膠 | A/B混合后施膠 |
粘接性 | 優(yōu) | 一般 |
伸長率 | 高/低可調(diào) | 較低 |
耐熱性 | 好 | 一般 |
（1）RTV-1脫醇型有機硅粘接密封膠---SIPC 1826
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檢測項目 | 單位 | 檢測方法 | 典型值 | |
固化前 | ||||
外觀 | 顏色 | --- | 色卡（RAL K7） | 黑色（9005墨黑） |
狀態(tài) | --- | 目測 | 細膩膏體 | |
指觸表干時間 | min | GB/T13477.5-2002 | 24 | |
擠出率① | g/15s | GB/T 13477.4-2002 | 76 | |
密度 | g/cm3 | GB/T 15223-1994 | 1.34 | |
固化后【固化條件（23±2）℃*（50±5）RH%*7d】 | ||||
邵氏硬度 | Shore A | GB/T 531-2008 | 42 | |
拉伸強度 | MPa | GB/T 528-2009 | 2.4 | |
斷裂伸長率 | % | GB/T 528-2009 | 450 | |
體積電阻率 | Ω·cm | GB/T 1692-2008 | 1.2×1014 | |
說明： ①：氣動壓力：0.4MPa，擠出孔徑0.32mm。 | ||||
RTV-1縮合型固化方式------濕氣固化，由表及里
RTV-1縮合型有機硅膠固化影響因素 |
1. 接觸空氣中的水汽固化（固化環(huán)境濕度）； |
2. 空氣中水汽往膠內(nèi)部的滲透速度（環(huán)境溫度，表干時間，交聯(lián)密度等）； |
3. 交聯(lián)劑水解速度（單組份膠類型決定）； |
4. 縮合出的小分子揮發(fā)速度； |
5. 固化深度（正常2-2.5mm/24h，6-8mm/7d，內(nèi)部固化越來越難，時間越來越長）。 |
（2）RTV-2脫醇型有機硅粘接密封膠---Besil 322
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檢測項目 | 單位 | 檢測方法 | 典型值 | |
固化前 | ||||
外觀 | 顏色 | --- | 色卡（RAL K7） | 黑色（9005墨黑） |
狀態(tài) | --- | 目測 | 細膩膏體 | |
指觸表干時間 | min | GB/T13477.5-2002 | 4 | |
初固時間① | min | --- | 25 | |
擠出率② | g/15s | GB/T 13477.4-2002 | 56 | |
密度 | g/cm3 | GB/T 15223-1994 | 1.33 | |
固化后【固化條件（23±2）℃*（50±5）RH%*7d】 | ||||
邵氏硬度 | Shore A | GB/T 531-2008 | 42 | |
拉伸強度 | MPa | GB/T 528-2009 | 2.2 | |
斷裂伸長率 | % | GB/T 528-2009 | 160 | |
體積電阻率 | Ω·cm | GB/T 1692-2008 | 1.0×1014 | |
說明： ①：初固時間為膠料凝膠時間； ②：氣動壓力：0.4MPa，擠出孔徑0.32mm。 | ||||
RTV-2有機硅膠黏劑---包裝及混合施膠方式
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（3）加成型有機硅粘接密封膠---Besil 9446B
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檢測項目 | 單位 | 檢測方法 | 典型值 | |
固化前 | ||||
外觀 | 顏色 | --- | 色卡（RAL K7） | 黑色（9005墨黑） |
狀態(tài) | --- | 目測 | 細膩半流淌 | |
粘度 | Pa﹒s | GB/T 10247-2008 | 1150 | |
擠出率① | g/15s | GB/T 13477.4-2002 | 56 | |
密度 | g/cm3 | GB/T 15223-1994 | 1.03 | |
固化后【固化條件（130±5）℃*（30±5）min】 | ||||
邵氏硬度 | Shore A | GB/T 531-2008 | 28 | |
拉伸強度 | MPa | GB/T 528-2009 | 2.8 | |
斷裂伸長率 | % | GB/T 528-2009 | 260 | |
體積電阻率 | Ω·cm | GB/T 1692-2008 | 1.0×1015 | |
說明： ① 氣動壓力：0.4MPa，擠出孔徑0.32mm。 | ||||
10、縮合型與加成型性能對比
縮合型 | 加成型 | |
氣味 | 有 | 無 |
固化方式 | 常溫固化 | 常溫或高溫固化 |
反應(yīng)產(chǎn)物 | 有小分子產(chǎn)生 | 無小分子產(chǎn)生 |
濕氣影響 | 有 | 無 |
機械性能 | 低 | 高 |
粘接性 | 優(yōu) | 差 |
電性能 | 硫化初期下降，之后恢復(fù) | 優(yōu) |
耐熱性 | 優(yōu) | |
收縮率 | <0.03% | <0.01% |
水解穩(wěn)定性 | 一般 | 優(yōu) |
催化體系 | Sn/Ti | Pt |
催化劑中毒性 | 無中毒現(xiàn)象 | N/S/P，Sn/Pb/Hg/As等易中毒 |
環(huán)保等級 | 工業(yè)級 | 食品級 |
價格 | 便宜 | 貴 |
