聚硅氧烷的應(yīng)用

石麗麗

摘 要：聚硅氧烷伴隨著電源行業(yè)、航天航空、衛(wèi)生醫(yī)療突飛猛進地發(fā)展而得到廣泛應(yīng)用。文章介紹了聚硅氧烷的主要特點，并從聚硅氧烷所含不同的官能團分別介紹了含氫聚硅氧烷、端環(huán)氧基聚硅氧烷、端羥基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用；對有機硅材料今后的發(fā)展方向做出了展望。

關(guān)鍵詞：聚硅氧烷；不同官能團；應(yīng)用

聚硅氧烷是一類以重復(fù)的（-Si-O-Si-）鍵為主鏈，有機基團直接連接在硅原子上的一種典型的半無機高分子材料，其結(jié)構(gòu)通式為（RmSiO4-m / 2）n。

根據(jù)材料所需要的性能，可通過改變硅氧分子結(jié)構(gòu)，改變結(jié)合在硅原子上的有機基團、選擇不同的固化方法，采用不同改性方法、填加不同填料、不同工藝技術(shù)等方法，制備不同分子結(jié)構(gòu)的有機硅高分子材料產(chǎn)品。習慣將硅烷單體和聚硅氧烷統(tǒng)稱為有機硅化合物，并稱聚硅氧烷液體為硅油，聚硅氧烷橡膠為硅橡膠，聚硅氧烷樹脂為硅樹脂。

聚硅氧烷的主要特點有：

1）耐高低溫性好，可在-60℃～255℃不同環(huán)境下使用；

2）絕緣、密封性好，體積電阻率可達1.0×1016Ω·cm以上，可用于電子器件的密封，玻璃墻的粘結(jié)；

3）透明性好，可用作功率型LED的封裝；

4）消泡、勻泡性好，用于發(fā)酵罐的消泡，泡沫塑料發(fā)泡時孔隙的控制；

5）疏水性好，可用來處理紡織物表面及建筑防水涂層；

6）在其他不同產(chǎn)業(yè)、行業(yè)中發(fā)揮著特殊的功能，如有生理惰性，可用于美容行業(yè)、人體血液導(dǎo)管、藥物埋植以及矯形器件；

7）潤滑性好，可用于紡織等輕型機械；

8）潤膚護發(fā)，用于化妝品等等。

1 含氫硅氧烷的應(yīng)用

可制備以硅氧烷為主鏈的側(cè)鏈液晶離聚物；液晶離聚物用于聚合物共混體系時，可有效改善組分間的界面性質(zhì)。離聚物通過增加組分之間的相互作用，以提高組分相容性，且這種作用不是化學鍵，其結(jié)合沒有化學鍵那么強烈，改變條件可以消除此作用，恢復(fù)條件，此作用又可復(fù)生。

在電子產(chǎn)業(yè)中，由于聚硅氧烷側(cè)鏈液晶具有特殊的光學特性、電磁學及較好的機械性能，有望作為電器元件、結(jié)構(gòu)材料、電子材料等器件。

甲基含氫硅油最大的優(yōu)點就是其交聯(lián)成膜性。它在金屬鹽類化合物催化作用下，在較低溫度下即可交聯(lián)，近而在很多材料表面形成一層穩(wěn)定的防水膜。可用作玻璃、陶瓷、織物、紙張等各種材料的防水劑，該交聯(lián)反應(yīng)可由水引起，在堿性介質(zhì)中反應(yīng)較快。

2 端環(huán)氧基聚硅氧烷的應(yīng)用

李宏靜[ 1 ]等采用5份端環(huán)氧基硅油預(yù)反應(yīng)物（端環(huán)氧基硅油與按當量比稍過量的DDM在甲苯中反應(yīng)）改性環(huán)氧樹脂，使其Tg、斷裂伸長率、沖擊強度都有所提高，改性后的環(huán)氧樹脂具有明顯的增韌效果。

劉彥杰[ 2 ]等使用二乙烯三胺和端環(huán)氧基聚硅氧烷為原料，通過兩端環(huán)氧基與胺基的親核開環(huán)反應(yīng)，制備出了超支化氨基改性聚硅氧烷，提高了整理織物柔軟性和親水性，黃變性降低。

分子兩端帶有環(huán)氧基改性后的硅樹脂，具有優(yōu)異的粘結(jié)性，固化后機械強度高，化學穩(wěn)定性好，熱膨脹系數(shù)小及耐熱性好，被廣泛用作粘結(jié)劑、電絕緣材料及泡沫塑料等。

3 羥基聚硅氧烷的應(yīng)用

吳小峰[ 3 ]等以二羥基硅油、聚酯二元醇、異佛爾酮二異氰酸酯為主要原料，合成了高固含量的二羥基硅油改性水性聚氨酯乳液。有效提高水性聚氨酯的性能，也能提高水性聚氨酯的固含量（達到38%），可解決長期以來困擾水性聚氨酷固含量較低的瓶頸問題，但膠膜耐水性能差。低摩爾質(zhì)量的羥基硅油也可以作為結(jié)構(gòu)控制劑，由于有機硅生膠與親水性白炭黑混煉成膠料時，由于白炭黑通過表面的Si-OH基團之間的氫鍵，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為了避免硅橡膠的結(jié)構(gòu)化現(xiàn)象，需要在膠料中加入結(jié)構(gòu)控制劑；其作用是通過與白炭黑表面Si-OH基團的作用，從而抑制粒子間氫鍵的形成。

4 端乙烯基聚硅氧烷的應(yīng)用

Zhao X W[ 4 ]等在研究氧化石墨烯填充硅橡膠的導(dǎo)熱和機械性能時，以加成型端乙烯基液體硅油為基體，含硅氫鍵的低聚硅氧烷為硫化交聯(lián)劑制備了電子灌封膠。結(jié)果表明當添加0.3wt%的改性氧化石墨較純硅橡膠相比，導(dǎo)熱系數(shù)提高了2倍，拉伸強度增加了2.3倍，斷裂強度增加了2.9倍。這種電子灌封膠的原料本身具有電絕緣性能、透氣性能、無毒、耐熱性能和化學穩(wěn)定性能，是電子電器組裝件灌封的首選材料，以聚硅氧烷為基體制備的電子灌封膠產(chǎn)品也是環(huán)保型材料。

章堅[ 5 ]等根據(jù)多乙烯基硅油的乙烯基含量來改變硅橡膠的交聯(lián)密度，通過控制工藝來制備不同黏度的液體硅橡膠，近而提高硅橡膠的拉伸強度，撕裂強度和硬度。

有機硅材料在電源行業(yè)中可應(yīng)用在電源元器件粘接固定膠、模塊用電源灌封膠、導(dǎo)熱硅脂和導(dǎo)熱泥等方面。有機硅材料在未來的電源設(shè)備中將會起到舉足輕重的作用，伴隨著電源行業(yè)的突飛猛進地發(fā)展而得到廣泛應(yīng)用。醫(yī)用硅橡膠在醫(yī)療器械、生命科學、藥物等領(lǐng)域中已得到廣泛而重要的應(yīng)用，為擴大硅橡膠的應(yīng)用，可提高硅橡膠的親水性，減少制品植入人體后的異物感；制備可生物降解型皮下避孕埋植劑的研究。

隨著技術(shù)的發(fā)展，聚硅氧烷橡膠、硅油等廣泛應(yīng)用于日用密封、電子電器、醫(yī)療衛(wèi)生等國民經(jīng)濟和人們生活的各個領(lǐng)域，并在國防軍工、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著重要作用。

參考文獻：

[1] 李宏靜，劉偉區(qū)，魏振杰等.端環(huán)氧基硅油改性環(huán)氧樹脂的性能研究[J].中國塑料，2010，24（7）：51-54.

[2] 劉彥杰，吳明華，候彥敏等.超支化氨基改性聚硅氧烷的合成及其應(yīng)用[J].紡織學報，2014，35（12）：73-80.

[3] 吳小峰，朱傳方，張麗等.二羥基硅油改性水性聚氨酯的合成及性能[J].應(yīng)用化學，2007，24（9）：1023-1026.

[4] Zhao X W & Zang C G， Wen Y. Thermal and mechanical properties of liquid silicone rubber composites filled with functionalized graphene oxide.Journa of Applied Polymer science，2015，（10）1002-1012.

[5] 章堅，葉全明.乙烯基含量對加成型硅橡膠性能的影響[J].有機硅材料，2008，22（5）：286-289.