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材料知识—盘点下有机硅树脂的那些优异性能


      有机硅树脂是高度交联的具有网状结构的聚有机硅氧烷,有机硅树脂及改性有机硅树脂制品以其优异的性能在国防军工、电气工业、皮革工业、轻工产品、橡胶塑料、食品卫生等行业具有重要的应用。本文就盘点下有机硅树脂的多种优异性能。



一、热稳定性。

      硅树脂的耐热性远优于一般的有机树脂,它可在200~250℃下长期使用而不分解或变色,短时间可耐300℃的高温,若配合耐热性颜填料,则有机硅涂料能耐更高温度。有机硅树脂不但可以耐高温,而且可耐低温,其化学性能和物理性能随温度变化很小,这与有机硅分子绕曲的螺旋状结构有关。当温度升高时,平均分子间的距离增加,同时另一方面螺旋扩展降低了分子间的距离,螺旋的伸展与收缩可以缓解温度的影响,从而具有优异的耐温变性。

二、低表面张力。

      聚硅氧烷的内聚能密度低,分子间作用力小,分子处于高的柔顺状态,导致其具有很低的表面张力。并且由于硅氧烷的溶解度参数远低于其他化合物,加之表面张力低,因而硅树脂具有明显的不相容性,不易与其他材料相混容,显示出优良的防粘性。

三、优异的耐候性。

      优异的耐候性是硅树脂的重要特点之一,因而被广泛用作高耐候涂料的成膜聚合物。硅树脂耐候性好的原因有二,一是硅树脂中 Si-O 键很稳定,难以产生由紫外线引起的自由基反应,不易发生氧化反应;二是硅树脂对太阳光不敏感。地球表面太阳光光谱分布的波长多在300nm以上,绝大多数有机树脂对此波长区域的光(主要是紫外光波段)十分敏感,这是多数有机树脂耐候性不佳的根源。所以在实际生产中,根据耐候的需要,技术人员往往会添加合适的紫外线吸收剂、光稳定剂等助剂来帮助提升一般有机树脂的耐候性;而甲基硅氧烷对紫外线几乎不吸收,故太阳光对硅树脂的影响较小,这是硅树脂涂料耐候性优良的主要原因。

四、电绝缘性。

      在常态下硅树脂漆膜的电气性能与电性能优良的有机树脂相近,但在高温及潮湿状态下,有机硅树脂漆膜的电气性能则远优于一般有机树脂。它在宽广的温度和频率范围内均能保持良好的电绝缘性能,加之耐热性高,因此硅树脂在高温下电气特性降低很少,高频特性随频率变化也极小。虽然硅树脂的电阻率也因为温度升高而降低,但比一般有机树脂降低得慢很多。

五、耐水性。

      硅树脂的分子结构中,其有机基团如甲基等向外排列,且不含极性基团,因而硅树脂吸水率低,具有优良的憎水性。一般情况下它对冷水的抵抗力强,对沸水的抵抗力较弱;对水蒸气特别是高压蒸汽的抵抗力则很差。

六、透气性。

    

      气体的透过性受以下两个因素的影响,即材料的自由体积和气体在材料中的溶解度。含硅聚合物分子间作用力较弱,自由空间大,故透气性高。一些材料的透气性如左图所示。

      从左图数据可以看出,含硅聚合物的O2透过率相当大。它能阻止液态水通过,但气态的水则能顺利通过。如在丙烯酸树脂涂料中,加入部分有机硅化合物,能使涂膜的透气性得到提高。

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