1. 有機硅樹脂有哪些類型的產品,有機硅樹脂產品好用嗎
以有機硅樹脂為基體、以填料填充或以纖維(或其織物)增強的復合材料。有機硅樹脂通常由有機氯硅烷經水解縮合而成,分子上有活性基團,因進一步固化,屬熱固性樹脂。其復合材料主要有四種形式。
(1)有機硅玻璃漆布,將玻璃布浸漬有機硅樹脂經烘乾製得。主要用作電器電機的包紮絕緣或襯熱絕緣材料。
(2)有機硅層壓塑料,將浸漬了有機硅樹脂的玻璃布層疊,用高壓成型、低壓成型或真空袋模壓法製成製品。可在250℃下長期使用,短期使用溫度可高達300℃。主要作H級電機的槽楔絕緣、高溫繼電器外殼、高速飛機的雷達天線罩、印刷電路板等。
(3)有機硅雲母製品,根據選用的有機硅絕緣樹脂的類型和雲母的結構可得到硬質或軟質的多種製品,如雲母箔、雲母帶、雲母板等,主要作H級電機電器絕緣材料。
(4)有機硅膜壓塑料,以有機硅樹脂為基料,添加石英粉、白炭黑等填料,經滾壓、粉碎製成模壓材料。在150℃下有良好的流動性,能快速固化。石棉填充的有機硅膜壓製品可在250℃下長期工作,瞬時工作溫度可以高達650℃,現已廣泛應用於航空、航天以及電子電氣工業領域中。
具體可以參考新嘉懿的文章《有機硅樹脂類型》
2. 有機硅樹脂如何快速固化
有機硅樹脂主要作為絕緣漆(包括清漆、瓷漆、色漆、浸漬漆等)浸漬H級電機及變壓器線圈,以及用來浸漬玻璃布、玻布絲及石棉布後製成電機套管、電器絕緣繞組等。用有機硅絕緣漆粘結雲母可製得大面積雲母片絕緣材料,用作高壓電機的主絕緣。
硅樹脂有長溫自干型和高溫固化型,為加速固化可加入少量二乙烯三胺或三乙烯四胺,漆膜逐步開始變硬就算開始固化,二乙烯三胺或三乙烯四胺只作為催干劑用量極少,最好經過實踐確定其用量。高溫固化一般在較低溫度下使溶劑揮發,再在160-180度乾燥,最後在220高溫固化。
是高度交聯的網狀結構的聚有機硅氧烷,通常是用甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷的各種混合物,在有機溶劑如甲苯存在下,在較低溫度下加水分解,得到酸性水解物。水解的初始產物是環狀的、線型的和交聯聚合物的混合物,通常還含有相當多的羥基。水解物經水洗除去酸,中性的初縮聚體於空氣中熱皮昌氧化或在催化劑存在下進一步縮聚,最後形成高度交聯的立體網路結構。
硅樹脂的固化交聯大致有三種方式:一是利用硅原子上的羥基進行縮水聚合交聯而成網狀結構,這是硅樹脂固化所採取的主要盯握升方式,二是利用硅原子上連接的乙烯基,採用有機過氧化物為觸媒,類似硅橡膠硫化的方式:三是利用硅原子上連接的乙烯基和硅氫鍵進行加成反應的方式,例如凱老無溶劑硅樹脂與發泡劑混合可以製得泡沫硅樹脂。
3. 有機硅樹脂的應用領域有哪些
有機硅樹脂在耐熱型粉末塗料中的應用
升利用有機硅樹脂對環氧樹脂共混改性,並對塗料中所使用的無機顏填料進行選擇,顯著提高了粉末塗料的耐熱性能,使得塗層能夠在250℃以上的環境中長期使用。
引言
隨著塗料工業的發展,粉末塗料在金屬底材的塗裝方面已經得到了廣泛的應用,近年來,抗菌型、高耐磨型、耐熱型等功能性產品的開發與應用成為粉末塗料的發展方向。
耐熱性粉末塗料是指能長期經受200℃以上溫度,塗膜良好,並能使被保護對象在高溫環境中正常發揮作用的粉末塗料。
從聚合物熱穩定性機理來講,聚合物的耐熱性主要取決於其分子結構。通過在主鏈上引入較大或較多的極性側基,增加分子間相互作用力等方法,可提高聚合物的熱穩定性。
提高粉末塗料耐熱性能的另一途徑是在聚合物中加入耐熱的顏料和填料。常用的顏填料有鋁粉、雲母粉、不銹鋼粉、鎘粉、二氧化硅等。
1、試驗部分
1.1 塗膜的制備
按照配方制備粉末塗料,混合粉碎,雙螺桿擠出機擠出,壓片、粉碎、過篩(180目),靜電噴塗到經噴砂處理的鋼板底材上,200℃/20min固化。
1.2 性能測試
耐熱性能:300℃烘箱;耐沖擊性:GB 1732-79;光澤度:GB 1743-79。
2、結果與討論
2.1 樹脂的耐熱性
樹脂作為塗料的主要成膜物質是決定塗層耐熱性的最基本因素,通常的樹脂產品耐熱指標見表1。
粉末塗料一般在180~200℃,20min的條件下固化成膜,屬於熱固性塗料,其塗層形成網狀交聯結構,所以較熱塑性塗料的耐熱性能有一定的提高。
通過對環氧型、環氧聚酯混合型、聚酯/TGIC型等粉末塗料的耐熱試驗(表2)表明,這些塗層基本都能夠在低於150℃的條件下長期使用。
但是在高於250℃的環境中,塗層則表現出失光、附著力下降、塗層脆化、柔韌性降低、粉化等破壞現象,使得塗層失去對底材的保護作用。
表2結果表明,現有的通用型產品在以下幾個方面存在缺陷:
①塗層表面嚴重失光;
②塗層機械性能明顯變差;
③塗層的柔韌性明顯下降;
④塗層的連續使用時間基本上都小於30h。
目前應用最為廣泛的耐熱樹脂主要有有機硅樹脂和氟樹脂。有機硅樹脂以硅氧鍵(—Si—O—)為主鏈。
由於其鍵能高,因而具有高的氧化穩定性,並且有機硅樹脂能夠在塗層表面生成穩定鏈—Si—O—Si—的保護層,減輕了對聚合物內部的影響;
有機硅樹脂在耐熱塗料中具有廣泛的應用,但是單獨使用有機硅樹脂由於其分子間作用力小,附著力差,而且價格過高。
依據初步試驗結果,採用添加適量的有機硅樹脂的方法改性環氧樹脂,達到既保證一定的耐熱性能又滿足市場需求的目的。
選用的2種有機硅樹脂均為含羥基官能團的樹脂,Si/Epoxy採用0.1、0.3 2個比例進行試驗,實驗結果見表3。
通過對有機硅樹脂在不同體系中的應用可以看出,有機硅樹脂的加入明顯地提高了塗層的耐熱性能。
通過連續烘烤破壞試驗證明,塗層的耐熱時間由原來的10h以上延長到了100h以上,另一方面,塗層的柔韌性也得到明顯改善,在連續9h的使用過程中能保持相當的柔韌性。
2種不同的有機硅樹脂用量不同其性能也不同。當有機硅樹脂占總量的0.1時,塗層的柔韌性能有顯著改善,但是其耐熱時間仍然較低,約為50h。
但當其比例增加到0.3時,塗層的使用壽命可以超過100h。這說明有機硅含量的增加使得其與環氧樹脂接枝比例增加,使得塗層在高溫環境中能夠保持良好的性能。
有機硅樹脂1和2性能差別不大,有機硅樹脂1在改善塗層的柔韌性方面較樹脂2有優勢,但其對於塗層高溫烘烤後的表面硬度有負面影響;而樹脂2則在塗層表面硬度方面優於樹脂1。
3、選擇耐熱顏填料的試驗
3.1 耐熱體質填料
耐熱填料的選用也將直接影響到塗層的使用壽命,選用市場上較為常用的體質填料,進行一系列的實驗,結果見表4。
在所有試用過的填料中,烘烤前塗層的耐沖擊性由好到差依次為:硅灰石、雲母粉、高嶺土> 硅線石>石英。烘烤後則為:雲母粉最好,其餘相差無幾。
從表4可以看出,雲母粉作為耐熱填料較好,選用徑厚比>80的細鱗片狀結構,在塗層中能夠形成良好的層間結構,從而有效的阻止氧的滲入,減緩塗層樹脂基料的老化,達到延長塗層壽命的保護作用。
其他的填料如硫酸鋇、高嶺土等由於是球狀外形,所以在高溫環境中氧氣容易滲透,使得塗層內部樹脂受到氧化破壞,從而降低塗層的附著力。
3.2 耐熱顏料
普通的有機顏料在高於200℃的使用環境中,會發生變色甚至分解,因此在耐熱型粉末塗料中只能選用無機顏料。
如氧化鐵、石墨、炭黑等,通過實驗,綜合抗變色性、塗層機械性能等各種因素,氧化鐵類以及石墨是最佳的黑色顏料,不僅具有良好的抗高溫變色性,而且也不影響塗層的機械性能,其用量較大(可以佔到樹脂總量的5%~20%)。
在耐熱型粉末塗料中顏填料的總量對於塗層的耐熱性能有較為明顯的影響,一般填料越多塗層耐熱性能越好,但是塗層的機械性能變差,通過實驗最終確定其最佳的用量范圍為60%~100%之間(與樹脂總量的比)。
3.3 抗氧劑
由於塗層在高溫環境中使用,有機高分子會產生降解,尤其是在氧氣存在下,會加速塗層的老化過程,因此要添加一定量的抗氧劑來減緩塗層的老化過程。
粉末塗料使用的抗氧劑主要以亞磷酸酯和受阻酚類為主。亞磷酸酯類的主要功能是防止塗層在烘烤過程中黃變;
受阻酚類的主要功能是長期防止聚合物的氧化。亞磷酸酯和受阻酚, 類抗氧劑復合使用方能達到最佳的防老化效果。實驗結果見表5。
從表5可以看出,抗氧劑單獨使用時對於塗層的抗黃變性能沒有明顯的作用,但是當兩者混合使用,且比例為4/1時,塗層表現出了明顯的抗黃變性能。
但是當將使用溫度提高到300℃則發現,抗氧劑所起作用已不明顯,這可能是由於抗氧劑受熱揮發使得其含量下降,塗層中樹脂的分解速度過快,使得抗氧劑無法及時的消除樹脂因受熱產生的自由基。
4、結語
通過在環氧樹脂中添加樹脂總量10%~30%的有機硅樹脂,並選用耐熱填料——雲母粉以及適量的復合型抗氧劑,使得粉末塗料的耐熱性能顯著提高(使用壽命由原先的300℃1h,提高到70h以上)。
能夠滿足在350℃以下的環境中長期使用,且塗層具有良好的附著力和耐沖擊性,一定的柔韌性,同時將塗層的變色性降到最小
4. 有機硅的用途
軍事用途
話說,有機硅化合物的探索和研究可以追溯到18世紀,不過,有機硅快速發展緣於在第二次世界大戰中作為飛機、火箭、坦克等軍事裝備的特種材料使用。有機硅材料是典型的半無機半有機高分子材料,具有獨特的耐高低溫、耐氧、耐光和耐氣候老化等性能,因此被廣泛應用於飛機結構件鏍接、電阻器、無線電電子設備的表面密封等。
只這樣說還不夠直觀,那就看個例子。話說當年德國攻入前蘇聯時,正遇上百年一遇的嚴冬,蘇德兩國的所有坦克、裝甲類設備,由於運轉所需的油氣凍結,都成為一堆廢鐵。面對這種嚴酷情況,蘇聯科學家發現一種物質和油料混合可以防凍,從而在對德戰爭中占據優勢,這種物質就是我們今天所說的硅油。
航空航天
「這只是我一個人的一小步,但卻是整個人類的一大步。」這句話隨著1969年美國登月的成功而為全世界人民所熟知,美國宇航員阿姆斯特朗在月球表面留下了人類的第一個腳印,而他當時穿的那雙靴子的靴底材質就是由道康寧公司生產的有機硅橡膠!
當然,今天,有機硅材料在航空航天中的應用就更為廣泛了,儀表油、阻尼油、特種液壓油、高級塗層等都離不開有機硅材料。
正如很多科技產品緣於軍事戰爭,普及於生活,有機硅材料也是如此!由於性能卓越,有機硅材料在二戰後迅速應用於生產生活的方方面面!可以說從我們早晨睜開眼鏡,到晚上上床睡覺,一整天都會和有機硅產品打交道。
化妝品
有機硅用於化妝品最早是從1950年道康寧公司生產的擦手霜開始的。而今,有機硅已成功地應用到香水、發蠟、護發素、唇膏、剃須膏、去臭汗劑、眼影膏、指甲油和防曬油等化妝品領域,品類多達數百種。
早上沖澡時,洗發水、護發素含有的硅油使我們的頭發更順滑,塗在臉上的護膚霜中所含的硅油則可以為臉部皮膚罩上一層極薄細紗面罩,從而達到保持水分、保護皮膚的效果;油性粉底、指甲油、防曬霜、眼影膏中則含有環狀二甲基硅氧烷,揮發時皮膚沒有涼感,且無殘留。