硅油通常是指室溫下保持液體狀態(tài)的線性聚硅氧烷產(chǎn)品,其分子結(jié)構(gòu)可以是直鏈的,也可以是支鏈的。其主鍵及支鏈均由-Si-O-Si-構(gòu)成,其端基及側(cè)基全為烴基(如甲基、乙基、苯基等),因此可由相應(yīng)的單體或中間體出發(fā)制取。部分烴基(包括側(cè)基及端基)被氫、羥基、烷氧基、乙酰氧基、乙烯基等取代了的硅官能硅油,其制法有較大差別。硅油一般是無色(或淡黃色)、無味、無毒、不易揮發(fā)的液體,不溶于水、甲醇、乙二醇、可與苯、二甲醚、四氯化碳或煤油等互溶,稍溶于丙酮、二噁烷、乙醇和丁醇。
硅油的特性
硅油具有很多特殊的性能:
1、耐熱性好
聚硅氧烷分子中由于主鏈?zhǔn)怯?span lang="EN-US">-Si-O-Si-鍵組成,具有與無機(jī)高分子類似的結(jié)構(gòu),其鍵能很高,所有具有優(yōu)良的耐熱性能。
2、耐氧化穩(wěn)定性和耐候性好
3、電氣絕緣性好
硅油具有良好的介電性能,隨溫度和周波數(shù)的變化,其電氣特性變化很小。介電常數(shù)隨溫度升高而下降,但變化很少。硅油的功率因素低,隨溫度上升而增加,但隨頻率變化沒有規(guī)則。體積電阻率隨溫度上升而下降。
4、疏水性好
硅油的主鏈雖由極性鍵Si-O組成,但因側(cè)鏈上的非極性基烷基朝外定向排列,阻止水分子進(jìn)入內(nèi)部,其疏水作用。硅油對水的界面張力約為42達(dá)因/厘米,當(dāng)擴(kuò)散在玻璃上面時(shí),由于硅油的抗水性,形成約103°的接觸角,可與石蠟媲美。
5、粘溫系數(shù)小
硅油的粘度低,而且隨溫度變化小,這與硅油分子的螺旋狀結(jié)構(gòu)有關(guān)。硅油是各種液體潤滑劑中具有最好粘溫特性的一類油,硅油這個(gè)特性對阻尼設(shè)備很有意義。
6、高抗壓縮性
由于硅油分子的螺旋狀結(jié)構(gòu)特性和分子間距離大,所以具有較高的抗壓縮性。利用硅油的這一特性,可用作液體彈簧,與機(jī)械彈簧比較,體積可大為縮小。
7、低表面張力
表面張力低是硅油的特性。表面張力低表示具有高的表面活性,因此,硅油具有優(yōu)良的消泡抗泡性能、與其他物質(zhì)的隔離性能和潤滑性能。
8、無毒、無味和生理惰性
從生理學(xué)的觀點(diǎn)來看,硅氧烷聚合物是已知的最無活性的化合物中的一種。二甲基硅油對生物是惰性的,與動物機(jī)體無排異反應(yīng)。因此,它們在外科及內(nèi)科、醫(yī)藥、食品和化學(xué)品等部門中已得到廣泛的應(yīng)用。
9、潤滑性好
硅油具有作為潤滑劑的許多優(yōu)良性能,如閃點(diǎn)高、凝固點(diǎn)低、熱穩(wěn)定性、粘度隨溫度變化小、不腐蝕金屬以及對橡膠、塑料、涂料、有機(jī)漆膜無不良影響和表面張力低、容易在金屬表面鋪展等特性。為了改善硅油的鋼對鋼的潤滑性,可加入能混溶于硅油的潤滑性添加劑。在硅氧烷鏈上引入氯苯基或用三氯丙基甲基取代二甲基可大大改進(jìn)硅油的潤滑性。
10、化學(xué)特性
硅油比較惰性,因?yàn)?span lang="EN-US">Si-C鍵很穩(wěn)定。但是強(qiáng)氧化劑則很容易與之作用,尤其是高溫下。硅油與氯氣反應(yīng)劇烈,對甲基硅油尤其如此,有時(shí)會爆炸性反應(yīng)。Si-O鍵很容易因強(qiáng)堿或酸所斷鏈,濃硫酸在低溫時(shí)就很快反應(yīng),使硅氧烷鏈斷開并附在其上。在這方面,帶有高烷烴基團(tuán)及苯基的硅油比較穩(wěn)定,但濃硫酸會使苯基的苯-硅鍵斷開并釋出來。
硅油的應(yīng)用
硅油按化學(xué)結(jié)構(gòu)來分,包括甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氫硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羥基硅油、乙基含氫硅油、羥基含氫硅油、含氯硅油等。
從用途來分,則有阻尼硅油、擴(kuò)散泵硅油、液壓油、絕緣油、熱傳遞油、剎車油等。
從加工狀況可分為一次產(chǎn)品及二次產(chǎn)品。前者是指加工前的硅油產(chǎn)品,包括羥基硅油、硅官能硅油、碳官能硅油和非活性改性硅油四大類。習(xí)慣上,前兩類稱為線性硅油,后兩類稱為改性硅油;后者是以硅油為原料,配入增稠劑、表面活性劑、溶劑及添加劑等,并經(jīng)特定工藝加工成的脂膏狀物、乳液及溶液等產(chǎn)品,如硅脂、硅膏、消泡劑、脫模劑及隔離劑等。
硅油常常不是單純使用,而是通過特殊配方做成有效的應(yīng)用方式;不是作為原料使用,而是作為輔助材料以生產(chǎn)某種作用。一般來說,市場上的硅油有三種基本形式:純硅油、溶液、乳液。
(1)100%純硅油。純硅油是非常穩(wěn)定的,耐熱、抗凍、貯存性好,具有高的閃點(diǎn)和著火點(diǎn),儲存和運(yùn)輸問題很少。
(2)溶劑。實(shí)際上往往需要稀釋硅油溶液,而用戶自己配置溶液不太方便。使用時(shí),有時(shí)希望在溶液中加入活性的輔助劑(催化劑、交聯(lián)劑等)以便于存儲和使用。按需求可采用脂肪族、芳香族或氯化烴做溶劑。特殊情況下才采用其他種類的溶劑。高分子聚硅氧烷溶劑,濃度只能做到35%,否則粘度太大。
(3)乳液。極大一部分硅油或含硅油的產(chǎn)品做成乳液形態(tài),它與溶劑硅油對比,具有價(jià)廉、不易燃燒、對健康無毒等優(yōu)點(diǎn)。和溶劑型不同,所有有機(jī)硅乳液都是“水包油”型(O/W型)非均相體系,它的外部封閉相是水相,硅油以極細(xì)微滴分散在水相中,很容易用水稀釋至所需濃度以便使用。這種乳液的穩(wěn)定性可通過盡量使微滴變細(xì)及乳化劑的穩(wěn)定效應(yīng)來達(dá)到。
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