有機硅樹脂膠黏劑主要有硅樹脂型膠黏劑、硅橡膠型膠黏劑兩大類,其中這倆大類又包含機硅樹脂膠黏劑、有機聚合物改性硅樹脂膠黏劑、單組分室溫固化密封膠黏劑、雙組分室溫固化硅橡膠膠黏劑幾類,且用途極為廣泛,下面就和拜高具體的來了解一下!
一、有機硅樹脂膠黏劑的種類
1、硅樹脂型膠黏劑
制備硅樹脂的單體是氯硅烷,通式為RxSiCl-x,以及氯氫硅烷,如RSiHCl2、R2SiHCI、RSiH2Cl等,R是單體中的取代基如甲基、苯基、乙烯基等。烷基(芳基)氯硅烷經水解后,形成硅醇,硅醇可在堿或酸的催化下,進行陰離子或陽離子聚合而生成聚有機硅氧烷。以二官能的(CH2 )2SiCl2及三官能的CH3SiCl3共水解縮聚,可生成熱固性的硅樹脂。Si代表硅原子,R/Si的比值決定了生成產物的性質。當R/Si>2,生成低分子量硅油,R/Si=2時,生成線型彈性體,R/Si<2時,生成硅樹脂。
硅樹脂對鐵、鋁和錫之類的金屬粘接性能好,對玻璃和陶瓷也容易粘接,但對銅的黏附力較差。純硅樹脂力學性能差,與聚酯、環氧或酚醛等有機樹脂進行共聚改性,可獲得力學性能優良和耐高溫的樹脂,可用于耐高溫結構膠。目前,常用的硅樹脂型膠黏劑主要是有機硅樹脂膠黏劑及用有機聚合物改性后的膠黏劑兩大類。
(1)機硅樹脂膠黏劑
這一類膠黏劑是以硅樹脂為基料,加入某些無機填料和有機溶劑混合而成,用以粘接金屬、玻璃鋼等。有機硅樹脂加熱到270℃以上,可進一步縮聚固化,固化物交聯密度高,性質硬脆。工業上的應用是以有機硅樹脂二甲苯溶液作為黏料,添加無機填料,組成黏性膠,然后在夾持壓力490kPa、270℃下固化3h。形成的接頭可耐高溫,能在400℃下長期使用,可用于高溫環境下非結構部件的粘接和密封。
(2)有機聚合物改性硅樹脂膠黏劑
硅樹脂可用環氧樹脂、酚醛樹脂等改性,改性后的硅樹脂膠黏劑的性能見下表:
改性有機硅樹脂膠黏劑的性能
膠黏劑類型 | 固化條件 | 鋁-鋁剪切強度/MPa | 耐熱性(長期使用)/℃ |
純有機硅樹脂 | 壓力490kPa,270℃,3h | 7.9~8.7 | 400 |
環氧改性硅樹脂 | 常溫下加熱固化 | 14 | 300 |
聚酯改性樹脂 | 壓力98~196 kPa,室溫~120℃/1.5h再120~200℃/1h | 19.8 | 200 |
酚醛改性樹脂 | 壓力490 kPa ,200℃/3h | 12.0 | 350 |
2、硅橡膠型膠黏劑
硅橡膠是一種直鏈狀的、高分子量聚有機硅氧烷,相對分子量一般在148000 以上。按其固化方式分為高溫硫化硅橡膠(HTV)和室溫硫化硅橡膠(RTV)。由于高溫硫化,硅橡膠膠黏劑的粘接強度低,加工設備復雜,極大地限制了它的應用。室溫硫化硅橡膠除具有耐氧化、耐高低溫交變、耐寒、耐臭氧、優異的電絕緣性、耐潮濕等優良性能外,最大特點是使用方便。
硅橡膠具有很好的耐高低溫性,能在250~~300℃下長期使用,當添加適當的填充劑和高溫分散劑后,使用溫度可達375℃,并可耐瞬間數千度的高溫﹔而它的耐低溫性能也十分優異,它的脆化點可達―100℃,當分子中引入苯基后,可使玻璃化溫度降到一120℃。由于硅橡膠分子中含有—Si—O—Si一且無不飽和鍵,從而具有優良的耐氧、耐臭氧和耐紫外線照射性能。因此,長期在室外使用不發生龜裂。這樣使硅橡膠在通用橡膠不能應用的太空環境中能得到應用,其在室外使用可達20年。
硅橡膠具有卓越的電性能,介電強度高,功率因數和絕緣性能受溫度和頻率變化很小。在一個很寬的溫度范圍內,介電強度基本保持不變;在很大的頻率范圍內,介電常數和介電損耗角正切值幾乎不變。硅橡膠的耐電暈性和耐電弧性也非常好,它的耐電暈壽命約是聚四氟乙烯的1000倍。介電性能為:介電強度20~25kV/mm,介電常數3~3.2,硅橡膠因具有優良的電性能可用作電線電纜的蒙皮材料。
在常溫下使用的有機硅橡膠膠黏劑可分為單組分和雙組分兩種:
(1)單組分室溫固化密封膠黏劑
由端羥基硅橡膠、交聯劑、填料及其他添加劑組成,在保證無水的情況下先把膠料封裝在不透潮氣的容器中,在這種隔絕水分的情況下可長期保存,只要遇空氣中的水分就很快固化為彈性硅橡膠,因此也稱為濕固化硅橡膠密封劑。
(2)雙組分室溫固化硅橡膠膠黏劑
雙組分硅橡膠一般是以交聯劑和一部分生膠構成一個組分,催化劑和另一部分生膠構成另一組分,兩者分別混合存放,使用時才按比例混合調勻,即可室溫固化。雙組分室溫固化硅橡膠膠黏劑的兩個組分如何調配,需根據交聯劑與聚合物、填料的反應性來決定。既可把催化劑和交聯劑分開,也可將它們合在一起而與生膠分開。典型的配方如下表所示。
雙組分室溫固化硅橡膠黏膠劑典型配方
甲分組 | 用量/質量份 | 乙組分 | 用量/質量份 |
正硅酸乙酯 | 2~10 | 端羥基聚二甲硅氧烷 填料 | 100 適量 |
二月桂酸二丁基錫 | 0.1~0.5 | ||
KH-550 | 0.5 |
二、有機硅膠黏劑的用途
有機硅膠黏劑具有多種用途,硅橡膠密封膠是目前世界上消耗量最大的一類密封膠,廣泛用于飛機、汽車、雙層玻璃的密封、建筑門窗嵌縫密封及電子封裝等方面。用室溫硫化的腈硅橡膠、含氟硅橡膠等配制的膠黏劑具有突出的性能,它們在常溫和高溫下耐脂肪族、芳香族、氯經、噴氣燃料、酯類潤滑油、硅酸酯液壓油等,多用于飛機整體油箱以及飛機門窗、宇宙航行觀察窗等部位的密封,也用于人造衛星的太陽能電池中硅光電池的粘接和透明表面保護覆蓋玻璃的粘接。為了便于施工,硅橡膠密封膠一般做成室溫硫化型,分為雙組分和單組分兩種。雙組分室溫硫化密封膠的貯存穩定性好,硫化時間短,硫化速率可調節,但由于需要現場混合,這在一定程度上影響了操作的方便性。而單組分硅橡膠密封膠則是把所有的配合劑配合在一起,依靠水分或加熱使膠層固化,從而達到密封的目的,這在操作上更加方便、快捷。
有機硅建筑密封膠具有卓越的抗紫外線和抗氣候老化性能,能在陽光、臭氧、雨、雪和惡劣的氣候環境中保持30年不撕裂、不龜裂、不變脆,不僅具有極寬的使用溫度(一64~205℃),而且在很寬的溫度范圍內具有百分之百的抗變形能力,因而在建筑工業得到了廣泛應用:可作為嵌縫密封材料、防水堵漏材料、金屬窗框中鑲嵌玻璃的密封材料以及中空玻璃構件的密封材料等。
硅凝膠具有強度低而透明度高的特點,因此多用于電子電器、電纜插頭、電子元件集合體和固體電路等的澆注灌封以及可控硅元件的表面保護等方面,既便于被封裝元件的檢測和調換,也可以達到防震、防潮、防腐蝕的目的。而用高強度加成型硅橡膠封裝時,電子元件組合體不需使用殼體,可以大大減輕重量、縮小體積。而阻燃型室溫硫化有機硅密封膠則可用于顯像管的管基粘接密封、高壓元器件的澆注密封和電纜接頭等部位密封。
此外,由于有機硅聚合的化學穩定性很高,且對人體毒性極低,高分子量的有機硅橡膠包裝的液體常用作人造乳房的填充物。同時,利用有機硅膠黏劑無毒性及與機體相容性好的特點,常用于粘接血管、心臟、經絡等外科再植手術等方面。