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有機硅材料的應用
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有機硅材料的應用

有機硅材料的應用

分類:
行業資訊
作者:
天躍股份
來源:
https://www.toutiao.com/i6832078307832365582/
2020-06-03
【摘要】:
有機硅材料的應用

1.國防高科技上的應用

硅橡膠與特種纖維制的復合材料能瞬時耐數千攝氏度高溫,是遠程運載火箭的耐燒蝕絕熱材料如火箭噴管及返回式航天運載器耐燒蝕隔熱涂層;耐熱、耐寒的硅橡膠用作耐高低溫的密封圈等適用于寒區、極地和高空及月球上;作航天、航空運載器耐寒密封條;作太陽能電池用的耐原子氧、耐輻照黏合劑;抗輻照性能好的高苯基硅油與高苯基硅橡膠用于原子能工業和加速器中;難燃硅橡膠絕緣電線電纜用于軍艦、飛機等 要求高可靠場合;耐油有機硅橡膠膩子作飛機油箱密封;航空航天器用硅油作防凍、耐熱的潤滑油、液壓油、陀螺儀油、儀表油;有機硅涂料用于衛星作為隔熱溫控涂層,用于飛機作蒙皮漆、耐候漆;有機硅塑料作飛機發動機用耐高電壓、強電流、耐電弧的微動開關、耐熱、絕緣的支撐架;有機硅凝膠作飛機三合風檔玻璃的中間黏合層;耐高溫、耐潮濕、不變黃、透光率高達91%;有機硅單體是高性能硅碳纖維及硅氮纖維等的起始原料;有機硅是耐熱光導纖維不可缺少的涂覆材料。

                                               

2.農業上的應用

(1)植物生長促進劑:有生物活性的-種雜氮硅三環,在前蘇聯已有工業化生產稱為米哇爾(MиBaл) ,以其稀水溶液浸種,可促進棉花、蔬菜、玉米、小麥、大豆、土豆、葡萄、豌豆等農作物發芽,提高這些作物的生存能力和產量: 如用于處理棉花種子,可使棉花增產一成,特別是在貧瘠土地和惡劣氣候條件下增產效果更為明顯:處理小麥和玉米種子,可使小麥增產一成多。玉米增產可高達一半;栽土豆苗時先在坑中灌入米哇爾水溶液,收獲時增重三成多。處理葡萄苗,在-21°C下成活率近一半。另有一種稱為米古梗(MиryreH) 的雜氮硅三環,對棉花也有類似效果,但水解穩定性差,應用受到限制。米哇爾和米古梗還可作桑蠶和家禽的生長促進劑。鹵代乙基烴氨基硅烷會產生乙烯對植物起催熟作用,比磷乙烯利藥效高、殘效期長、毒性小但價格較貴

(2)有機硅殺蟲劑德國研制成含硅的有機硅殺螨劑,類似已在我國登記使用的、Shell公司推出的、稱為托爾克的殺螨劑類似物,藥效基本相同。有一種殺螨劑是廣譜殺蟲劑,配成乳液后,用250ppm (x10-6) 可殺死不同害螨。日本推出的雜氨硅三環的有機錫化合物,是極好的殺菌劑。反式烯基三甲基硅烷可合成三類昆蟲性信息素:桃小食心蟲性誘激素,油松毛蟲性信息素,糧食昆蟲激素。含氨有機硅化合物也具有強烈的生物活性,如杜邦公司的有機硅殺蟲劑DPXH 6537,是一類抑制麥角甾醇生物合成,具有內吸性的廣譜殺菌劑,主要用在觀賞植物、蔬菜、花生、甜菜,谷物和水果等多種農作物上。對白粉病、銹病、根腐病、葉枯病、條紋病及蘋果的黑星病、白粉病;香蕉的黃斑病和花生的褐斑病均有效。

廣譜殺菌活性的高效殺菌劑氟硅唑可控制黃瓜白粉病,蘋果黑星病,花生早期褐斑病和小麥葉銹病的發生。

嗎啉類含硅殺菌劑可用于防治谷物尤其是大麥、小麥的白粉病,稻瘟病。含硅的擬除蟲菊酯殺蟲劑,含硅有機錫殺螨劑對鞘翅目和直翅目害蟲都有防治效

(3)改性農藥如2,4-D 進行硅烷化后,藥效稍低于原藥,但毒性減小;將多霉凈硅烷化后對藥效有良好影響。

此外,農用薄膜加工時加入適量硅油和四甲氧基硅烷可改善壓延性、脫模性,減少或防止增塑劑析出;加適量硅油,可使薄膜表面的凝聚水珠迅速流開,防止形成水霧或使凝聚水珠迅速流開,提高透明度。

有機硅防水劑處理稻田或水溝能防止漏水,可節省寶貴的水資源。

                                          

3.冶金工業中的應用

硅油用于礦石浮選消泡;鐵渣用鎂脫硫時加微量硅油可減少因氧化而發生燃燒的危險;壓鑄鋁材時用有機硅脫模。

 

4.建筑行業中的應用

羥基封端的聚二甲基硅氧烷為基膠的密封膠、俗稱玻璃膠,大量用于建筑業,品種有脫醋酸或脫醇型等,在室溫下接觸空氣中的水分即能硫化成彈性體,無腐蝕,對玻璃陶瓷、金屬、混凝土等各種材料黏結性良好,有耐熱、耐寒、耐臭氧、耐紫外線及防水、防震等綜合性能。用于全視野玻璃幕墻、鋁合金門窗等結構部位的黏結密封。

建筑防水劑是無毒、無味的堿性水溶液,用清水稀釋即可噴涂于各種建材或建筑物表面,干后即能阻止雨水的滲透,起到防水、防污、防風化的作用。

有機硅建筑防水劑還可配入水泥砂漿中,用于地下工程或建筑物防滲,或浸漬處理加氣磚,石膏制件等。

室溫熟化硅橡膠是各種藝術性的雕花裝飾建材的柔性模具。

用有機硅材料噴涂于不耐紫外線而質輕的聚氨酯泡沫材料上可以制作防水性好、體輕、隔熱的房頂,用于寒區,可節能30%~50%。也可用于高層建筑作房頂,可減輕建筑整體重量。

有機硅改性的丙烯酸型樹脂稱硅丙樹脂,其耐候性好,且憎水、抗污,是高級外墻涂料。

用有機硅三官能,四官能單體水解縮聚制得的涂料可用于石刻保護。

用玻璃鋼(纖維增強塑料)制作船艇、漁船時,所用玻璃纖維必須用硅烷偶聯劑處理,才能使玻璃鋼在水中不失強。

 

5.機械工業中的應用

制精密鑄造用的殼模中使用硅烷增黏劑可提高殼模強度;制模芯或精密制件時,可將低熔點合金直接澆鑄在硅橡膠制的模具中。

金屬高速切削時用耐熱的有機硅油乳液作切削液;用有機硅消泡劑作金屬加工清洗液消泡。硅油作傳動介質、液體彈簧、黏結密封。

利用壓力變化使導電硅橡膠的電阻率變化制作壓力傳感器。

 

6.汽車工業中的應用

汽車工業中有機硅的應用越來越多,國外汽車中使用硅橡膠制件數以百計,諸如火花塞保護罩、油密封墊、隔板、軟管等。

硅油已用于風扇離合器和換熱器中?,F在四輪驅動(4D)的轎車已將硅油作為黏性流體使用于液力耦合裝置中。

汽車或其他內燃機車輛用的氣缸墊一般用石棉板或紫銅片作墊片,如用有機硅改性樹脂處理石棉板,可防止墊片與缸體粘接并對石棉板起補強作用。室溫固化單組分硅橡膠就地成型氣缸墊,不僅可代替傳統的石棉或紫銅片,并可降低密封面的加工光潔度,節省氣缸加工費用。

耐高溫硅橡膠用于使用產生高熱的鹵素燈泡的頭燈部位的燈座和密封:火花塞;點火電纜及發動機廢氣排氣管。耐油硅橡膠制作的波紋管密封高熱和有油部位效果好,可運行16萬公里不漏油。室溫熟化型有機硅耐油密封膠作油箱密封墊。既耐溫又耐寒的硅油用于離合器和作液力傳動液、儀表油、阻尼液。硅橡膠膠乳用于安全氣囊的制造中。有機硅是高級汽車上光蠟的重要組分。

 

7.電器工業中的應用

有機硅有優良的電絕緣性能,可在-55~ 180°C下長期使用,屬H級絕緣材料,在短時過熱、過荷情況下不會燒壞。

高壓輸電網用硅橡膠復合絕緣子的傘裙有彈性、不易破碎,耐碰撞、耐污穢。重量輕,只有瓷質絕緣子的1/10~1/5,便于施工和維修。耐污閃性能好,在同樣條件下是瓷絕緣子耐污閃電壓的2倍,適合用于污穢嚴重的低凈空的接觸懸掛,可延長清掃期或免于清掃。在數十萬伏高壓輸電網中運行良好。

硅烷交聯聚乙烯電纜料,是用乙烯基三烷氧基硅烷于過氧化物存在下接枝后水解、交聯生成Si—O—Si鍵。 這種硅烷交聯聚乙烯(XLPE)的工作溫度比曾通聚乙烯和聚氯乙烯大幅提高。這種電纜料在發達國家已占電纜料的8o%,我國只占5%。

有機硅材料絕緣的電動機等能短時超負荷運行且體積小、重量輕、可靠性高。有機硅油也大量用作開關油/電纜油和變壓器油。使用硅油的變壓器體積小,安全性高,適用于地鐵,高樓大廈內使用。

 

8.電子工業中的應用

電子工業離不開有機硅產品,當前電路的發展水平已成為衡量大國標志的一個主要標志。在集成電路生產中,離不開使用有機硅抗蝕劑、芯片絕緣及器件的灌封、包封料等。今后在發展64M DRAM及256M DRAM等集成電路的生產中,更離不開有機硅產品的支撐。

聚硅烷將在導電聚合物、集成電路抗蝕劑、硅碳陶瓷前驅體、液晶、非線性光學材料、有機光電材料及薄膜光波導器等方面獲得有效應用。

 

9.紡織工業中的應用

各種絲綢、合成纖維織物經有機硅制劑處理后能得到如下獨特性能,如防水、膨松、柔軟、透氣、富有彈性、耐洗、耐折皺、增深;還可增加織物的耐磨性,抗撕裂性和滑爽的手感,改善縫紉性能,從而提高處理后的織物檔次。還有有機硅羊毛防縮整理劑、抗靜電劑等。

用有機硅羥乳處理真絲織物作絲綢防皺整理,可使其柔軟、厚實、滑爽、高彈性,撓曲磨損性成倍提高。收縮率可降到3%以下,抗皺性極佳,折皺回復率也可提高,耐洗性也很好。

專門合成的如二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅烷基]丙基]氯化銨,應用于衛生襪品的生產以及用作醫院、賓館的寢具和家庭的睡衣、貼身內衣等的衛生整理劑。

用甲基硅油作紗線潤滑防熔處理劑,處理過的滌綸縫紉線,能降低摩擦系數,減少摩擦熱,使縫紉速度提高到7000 ~ 8000針/min而不熔斷。

耐熱的有機硅潤滑脂作印染機械潤滑劑,在高溫下仍保持穩定,無污染,使用壽命長。

織物染整過程中會因高速運轉產生大量泡沫,有機硅消泡劑表面張力低,抑泡性強,且用量少,對生物無害,不影響色牢度,對噴射染色等高泡沫工藝有很好的消泡效果。

 

10.醫學上的應用

有機硅材料有生理惰性、很好的血液相容性和組織相容性,沒有炎癥等生物體反應和異物反應,不致癌,不引起過敏反應,不凝血,有透氣選擇性和消毒簡便等特性,可制作能植入人體的醫用制件和各種導管、插管,可減輕病人痛苦、支持病人的生命和恢復人體正常功能。已廣泛應用于醫學,特別是外科中。有機硅在醫學上的具體應用見表1。

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11.藥物上的應用

雜氮硅三環也是--類具有醫療效能的新型藥物。一定結構的雜氨硅三環能促進結締組織的再生,因此可用來治療創傷、燒傷和潰瘍,促進毛發的生長。有的雜氮硅三環具有安神和鎮靜作用,有的是治療前列腺癌和麻痹綜合癥的藥。

甲基硅鉀或鈉的水楊酸鹽是一類治療 動脈粥樣硬化的藥物,還能治療各種炎癥。硅油作消脹片,硅油制劑用作急性吸入氯氣、氨氣引發的肺水腫的氣霧劑。有機硅改性的有機藥物,可提高脂溶性和藥效,如睪丸甾酮;巴比妥酸鹽類。

抗菌素藥物中間體合成中用六甲基二硅氮烷作基團保護劑。

 

12.皮革工業中的應用

用有機硅處理的皮革和含有機硅組分的加脂劑、光亮劑整理的皮革具有優異的疏水、柔軟、滑爽、防霉、透氣等性能,大大提高了皮革的防水、滑爽、撓曲性,可提高皮革的檔次。

如棉子油用有機硅接枝改性制得的多功能含硅加脂劑可使皮革光亮、柔軟、豐滿,能賦予皮革強烈的絲綢感。

用有機硅與聚氨酯接枝共聚改性自乳化體系乳液作皮革頂層防水光亮涂飾,耐濕擦可達4~4.5級;耐干擦4~5級。

 

13.紙張業中的應用

有機硅作紙張防粘處理劑,大量用于不干膠帶、標簽的隔離背紙。有機硅玻璃樹脂可使紙張表面光滑、防污染??梢蕴幚砝|芯用絕緣紙。耐熱的硅橡膠膠輥是高速印刷機的防粘轉移輥和覆膜機的覆膜輥。

 

14.食品業中的應用

食品釀造工業中發酵時易起泡,用有機硅消泡劑只要(1~100) x10-°的濃度就有良好的效果,能提高發酵罐利用系數。

用于糖果、巧克力等食品模具內防粘、脫模,以及黏稠的面團、糖漿的輸送帶脫模等。

 

15.化妝品中的應用

有機硅油或其改性制劑有良好的綜合性能,廣泛用于護膚乳膏、浴液、香波、頭發調理劑、面部用化妝品及防曬劑等。在皮膚保健、美容、梳洗用品中使用有機硅制劑可增強使用效果,已成為優質化妝品不可缺少的組分。

利用硅油的良好的潤濕作用,擦在皮膚上不油不膩,使皮膚感覺滑爽,舒適,可制成各種護膚霜、美容霜、皮膚滋潤液,不使皮膚龜裂。

配有硅油的發油等為非黏性,可使頭發松軟,有光澤,不發黏,不易纏結,易于梳理,保持發型穩定。

利用苯基硅油制成防曬霜,保護皮膚免受紫外線的傷害。

有揮發性的低分子的聚硅氧烷可作止汗劑、爽身液和除狐臭液。

 

16.用于文物保護

室外文物如石雕,石碑等易風化,有機硅材料能起保護作用。涂刷有機硅后均有明顯的防水性和防青苔、雜草生長的作用。

有機硅材料可對泥胎、磚雕等進行補強,增強防水性,長期泡在水中也不會發酥。

有機硅氧烷-聚丙烯酸酯互穿網絡涂料作石刻防風化涂料,具有透明、硬度高、附著力強、耐候等優良性能。

 

17.用于生物標本塑化

醫學院校教學用的人體、器官甚至古尸以及生物如龜、蛇、青蛙等制作標本時,可用硅凝膠充填到生物體內再經熟化便可制成保持生物的原有色澤、形態,并有一定彈性的標本,不需特殊條件即可長期保存。

 

18.石油業與化工中的應用

有機硅制劑在油井中作破乳劑,使油水分離,降低原油的含水量、提高采集率并可減緩井口結蠟從而可提高油井的產油量。

寒區原油輸送管道用硅橡膠電熱帶保溫。

石油與化學工業中各種氣體洗滌、發酵、聚合等過程中用有機硅消泡劑消泡。

有機硅是聚烯烴合成催化劑中重要組分。

有機硅制劑是聚氨酯泡沫制品的勻泡劑。

有機硅處理吸濕性粉體可提高防潮性、流動性和防止結塊。如防止化肥結塊,處理碳酸氫鈉作干粉滅火劑。

硅橡膠制作氣體分離膜和富氧膜。

 

19.涂料工業中的應用

有機硅材料以其優異的耐紫外線、耐幅照、抗原子氧侵蝕等性能,無論在高科技和民用領域都起著重要作用,如空間熱控涂料、大型客機蒙皮修補漆。

有機硅改性丙烯酸系涂料,特別適用于建筑物外墻、橋梁、輸電鐵塔等處使用。

醇酸改性有機硅樹脂配以鋁粉等填料制成的涂料能長期耐500°C的高溫,是高溫爐、煙囪等用的耐溫涂料。

有機硅改性聚酯等樹脂是彩色卷鋼涂料的基體樹脂。

有機硅是高檔涂料的流平劑。

 

20.合成樹脂改性中應用

在多種合成樹脂中引入有機硅可獲得下述效果:提高耐熱性、 耐候性、耐寒性;可撓性和抗沖擊性;增大透氣性,賦予疏水性和脫模性;提高耐熱性和電絕緣性;提高對生物體的安全性。

含氫硅氧烷低聚物和乙烯基硅氧烷低聚物與PA、PC等熱塑性樹脂混合,再加入有機硅制劑造粒,注射成型后,具有有機硅的潤滑性、抗沖擊性和生物適應性,可制高質量齒輪、軸承和醫療器械。

一般用鹵素化合物、磷化合物、氨基化合物作塑料阻燃劑,但存在環境污染及影響塑料物性、加工性能問題,而有機硅系阻燃劑添加2%~ 5%即可達到阻燃效果,并有以下特點:燃燒時的發熱速度、發煙性低,二氧化碳產生少。因添加量少,不影響塑料物性,并能提高其抗沖擊性能,表面光澤度提高,流動性和加工性提高。因不含鹵素及金屬,對環境無污染。

硅油改性聚甲醛可較大幅度降低純聚甲醛的摩擦系數、減低磨痕寬度和磨耗量;提高極限PV值,而且材料的機械強度、熱性能良好,可代替銅、鋅、鋁等材料。作齒輪、軸承、滑塊等耐磨零件,有自潤滑功能,使用壽命長。

在塑料中加入的填料,如碳酸鈣、滑石粉、高嶺土、硅灰石、云母、氫氧化鋁、氫氧化鎂、石英砂等,均可用硅烷偶聯劑處理,能提高填料的表面性能。樹脂、橡膠所用無機填料經有機硅處理后流動性好,提高與聚合物的黏附力,可提高制品的力學性能和填料添加量。

 

①本文摘自《有機硅工業及其在中國的發展》,傅積賚編著,化學工業出版社出版

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