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硅樹脂
熱固性聚硅氧烷聚合物
硅樹脂，是一種具有高度交聯(lián)結(jié)構(gòu)的熱固性聚硅氧烷聚合物，兼具有機(jī)樹脂及無機(jī)材料的雙重特性，具有獨(dú)特的物理、化學(xué)性能，有很好的電絕緣性質(zhì)，耐溫及防水的效果。
硅樹脂耐候性比一般的有機(jī)樹脂好。因此，在耐溫、耐熱及防濕處理保護(hù)表層的涂布上，皆為理想的材料。
基本信息
| 中文名 | 硅樹脂 |
| 外文名 | Silicone resin |
| 別名 | 聚硅氧烷樹脂 |
| 類別 | 有機(jī)物 |
| 功能 | 用作電絕緣漆、涂料及黏合劑 |
| 運(yùn)用領(lǐng)域 | 建筑 外墻涂料 |
| 材質(zhì) | 熱固性塑料 |
| 用途 | 電絕緣漆、涂料、黏接劑、塑料等 |
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簡介
硅樹脂――Silicone
硅樹脂是具有高度交聯(lián)結(jié)構(gòu)的熱固性聚有機(jī)硅氧烷，因其特殊的結(jié)構(gòu)，與其它有機(jī)樹脂相比，具有優(yōu)異的耐熱性、耐寒性、耐候性、電絕緣性、疏水性及防粘脫模性等；因此，被廣泛用作耐高低溫絕緣漆、耐熱涂料、耐候涂料、耐燒蝕涂料及耐高低溫、電絕緣的模塑料等。
用途
有機(jī)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(jí)電機(jī)及變壓器線圈,以及用來浸漬玻璃布、玻布絲及石棉布后制成電機(jī)套管、電器絕緣繞組等。用有機(jī)硅絕緣漆粘結(jié)云母可制得大面積云母片絕緣材料，用作高壓電機(jī)的主絕緣。此外，硅樹脂還可用作耐熱、耐候的防腐涂料，金屬保護(hù)涂料，建筑工程防水防潮涂料，脫模劑，粘合劑以及二次加工成有機(jī)硅塑料，用于電子、電氣和國防工業(yè)上，作為半導(dǎo)體封裝材料和電子、電硅樹脂按其主要用途和交聯(lián)方式大致可分為有機(jī)硅絕緣漆、有機(jī)硅涂料、有機(jī)硅塑料和有機(jī)硅粘合劑等幾大類。
硅樹脂加工添加劑具有獨(dú)特的靈活性及兼容性，已成為紙漿、生活用紙生產(chǎn)的關(guān)鍵成分。具體如下：
（1）電絕緣漆：電機(jī)電器的體積、質(zhì)量及使用年限，與電絕緣材料的性能有很大的關(guān)系。因此工業(yè)上要求使用多種的電絕緣漆，包括線圈浸漬漆、玻璃布浸漬漆、云母黏接絕緣漆及電子電器保護(hù)用硅漆等。
（2）涂料：硅樹脂具有優(yōu)良的耐熱、耐寒、耐候、憎水等特性，加之可獲得無色透明且有良好黏接性及耐磨性的涂層防黏脫膜涂料及防潮憎水涂料。
（4）塑料：主要用在耐熱、絕緣、組然、抗電弧的有機(jī)硅塑料、半導(dǎo)體組件外殼封包塑料、泡沫塑料。
特點(diǎn)
硅樹脂的分類硅樹脂是以硅—氧—硅為主鏈，硅原子上聯(lián)接有有機(jī)基的交聯(lián)型的半無機(jī)高聚物。它是隨著直接法生產(chǎn)有機(jī)硅單體硅樹脂具有突出的耐候性，是任何一種有機(jī)樹脂所望塵莫及的，即使在紫外線強(qiáng)烈照射下，硅樹脂也耐泛黃。硅樹脂膠粘劑有機(jī)硅膠粘劑按原材料來源可分為以硅樹脂為基料的膠粘劑和以硅橡膠為基料的膠粘劑，前者主要用于膠接金屬和耐熱硅樹脂對(duì)鐵、鋁和錫之類的金屬膠接性能好，對(duì)玻璃和陶瓷也容易膠接，但對(duì)銅的粘附力較差。以純硅樹脂為基料的有機(jī)硅膠粘劑。
硅樹脂涂料有不少缺點(diǎn)：成膜性能較差，包括固化溫度高、時(shí)間長，大面積施工不方便，且涂膜對(duì)底層附著力差。用氟化改性主要是增加有機(jī)硅樹脂的耐溶劑性，斥油性（抗黏性）和降低表面能。有機(jī)硅樹脂的臨界表面張力低于其他樹脂，但高于氟樹脂。
硅樹脂是一種熱固性的塑料，它最突出的性能之一是優(yōu)異的熱氧化穩(wěn)定性。250℃加熱24小時(shí)后,硅樹脂失重僅為2～8%。硅樹脂另一突出的性能是優(yōu)異的電絕緣性能，它在寬的溫度和頻率范圍內(nèi)均能保持其良好的絕緣性能。
硅樹脂含有機(jī)基團(tuán)的數(shù)量即R/Si值是控制硅樹脂質(zhì)量的主要指標(biāo)之一，有機(jī)硅樹脂的固化性、漆膜柔韌性、硬度、耐熱性及耐熱開裂性等均與R/Si有關(guān)。一般線性硅油的R/Si略大于2，硅橡膠的R/Si接近于2，而硅樹脂的R/Si在1.0左右。R/Si值越小，硅樹脂的固化性能就越好，熱失重越小，漆膜堅(jiān)硬，但柔韌性降低，漆膜變脆，耐沖擊強(qiáng)度降低；R/Si值越大，硅樹脂就需要在高溫（200-250℃）下長時(shí)間烘烤或是借助于催干劑作用進(jìn)行固化，使柔韌性較好，漆膜硬度差，具有較好的抗沖擊強(qiáng)度。
此外，硅樹脂的性能還與有機(jī)基團(tuán)R的種類密切相關(guān)，當(dāng)有機(jī)基為-CH3時(shí)，可賦予硅樹脂熱穩(wěn)定性、憎水性、脫模性、耐電弧性；當(dāng)有機(jī)基為-C6H5時(shí)，賦予硅樹脂氧化穩(wěn)定性，可提高樹脂的熱穩(wěn)定性；當(dāng)有機(jī)基為-CH=CH2時(shí)，可改善硅樹脂的固化性能并賦予偶聯(lián)性；當(dāng)有機(jī)基為苯基、乙基時(shí)，可改善硅樹脂與有機(jī)物的共混性；當(dāng)有機(jī)基為-NH2(CH2)時(shí)，可改進(jìn)聚合物的水溶性，同時(shí)賦予偶聯(lián)性；當(dāng)有機(jī)基為長鏈烷基時(shí)，可提高硅樹脂的憎水性。因此，可根據(jù)具體的性能要求選擇帶有不同基團(tuán)的硅氧烷單體來制備硅樹脂。
特點(diǎn)
（1）硅樹脂對(duì)鐵、鋁和錫之類的金屬膠接性能好，對(duì)玻璃和陶瓷也容易膠接，但對(duì)銅的粘附力較差；
（2）以純硅樹脂為基料的有機(jī)硅膠粘劑，以硅樹脂為基料，加入無機(jī)填料和溶劑混合而成，固化時(shí)放出小分子，需加熱加壓；
（3）硅樹脂為基料的膠粘劑固化溫度太高，應(yīng)用受到限制；
（5）純硅樹脂機(jī)械強(qiáng)度低，與聚酯、環(huán)氧或酚醛等有機(jī)樹脂共聚改性時(shí)，可獲得耐高溫性能和優(yōu)良的機(jī)械性能，用于耐高溫結(jié)構(gòu)膠。
耐候性
耐候性是硅樹脂的主要特點(diǎn)之一，因而被廣泛用作耐候涂料的基料。漆膜耐候性試驗(yàn)最簡單的方法是，將涂布了硅樹脂的試片，暴露于室外，并觀察涂層光澤度或色澤的變化以及龜裂情況等。但由于試片在室外接收的日光照射量，氣溫變化，雨、雪、風(fēng)、霜的襲擊，空氣中游離塵埃以及各種化學(xué)物質(zhì)的污染等不盡相同，故很難有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。使評(píng)比及分析比較困難。加之取得結(jié)果的周期較長（以年計(jì)），因而使用此法者已漸少，現(xiàn)在多用加速老化試驗(yàn)機(jī)，求取耐候性數(shù)據(jù)。
在加速試驗(yàn)條件下，涂層光澤度保持60%，醇酸樹脂涂料為250h，含30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）硅氧烷的醇酸樹脂涂料為750h，含50%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）硅氧烷的醇酸樹脂涂料為2000h，而硅氧烷涂料經(jīng)過3000h后，光澤度保持率仍高于80%。在眾多可引起涂層老化的因素中，太陽光特別是紫外線的照射是引起涂層光澤度降低及表面粉化的主因。已知，地球表面太陽光光譜分布的波長域的光十分敏感，者是有機(jī)樹脂耐候性不佳的根源。已知，甲基硅氧烷對(duì)紫外光幾乎不吸收，含PhSiO1.5或Ph2SiO鏈節(jié)的硅氧烷也僅吸收280nm以下的光線（包括少量紫外光），故太陽光照射對(duì)硅樹脂的影響較小，這正是硅樹脂涂料耐候性優(yōu)良的主因。
機(jī)械性能
對(duì)硅樹脂機(jī)械性能的要求，主要取決于用途。用作電絕緣漆、涂料及黏合劑的硅樹脂，人們比較關(guān)心其硬度、彈性、熱塑性及粘接性等。硅樹脂漆膜的硬度和彈性，可通過調(diào)整樹脂分子結(jié)構(gòu)而在很大范圍內(nèi)變化。當(dāng)三官能或四官能鏈節(jié)含量愈高，即交聯(lián)密度愈大時(shí)，可以得到高硬度和低彈性的漆膜；引入大空間位阻的取代基，可以提高柔韌性及熱彈性，這正是甲基苯基硅樹脂的柔性及熱塑性優(yōu)于甲基硅樹脂的原因。因而硅樹脂無需使用特殊增塑劑，而是靠軟、硬硅樹脂的適當(dāng)搭配即可滿足對(duì)塑性的要求。
用作某些涂料時(shí)，純硅樹脂涂膜的硬度不足，而熱塑性有余；若使用有機(jī)改性硅樹脂，則很容易解決這個(gè)矛盾。
顏料和催化劑也可影響硅樹脂的硬度及彈性。顏料有加速硅樹脂漆膜氧化的作用，并使其轉(zhuǎn)化成更硬的硅玻璃。使用低活性催化劑，由于縮合反應(yīng)不完全，只能得到軟涂層；反之，使用高活性催化劑（如Pb、Al等的化合物），則可獲得硬脆的涂層，但是有的催化劑（如鈦酸酯）卻能再不嚴(yán)重降低彈性的前提下，有效的提高涂層的硬度。
硅樹脂對(duì)鐵、鋁、銀、錫、玻璃及陶瓷等粘接性良好，但對(duì)銅的粘接性欠佳，特別是在高溫及長時(shí)間熱老化后，可能使銅別面的氧化薄膜有加速硅樹脂熱裂解反應(yīng)之故。硅脂對(duì)有機(jī)材料如塑料、硅橡膠等的粘接性，主要取決于后者的表面能及與硅樹脂的相容性。表面能量愈低及相容性愈差的材料越難粘接。通過對(duì)基材表面的處理（包括磨砂及打底），特別是在硅樹脂中引入增黏成分，可在一定程度上提高硅樹脂對(duì)粘基材的粘接性。
分類
硅樹脂類型主要包括甲基苯基硅樹脂、甲基硅樹脂、低苯基甲基硅樹脂、有機(jī)硅樹脂乳液、自干型有機(jī)硅樹脂、高溫型有機(jī)硅樹脂、環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂、有機(jī)硅聚酯改性樹脂、自干型環(huán)保有機(jī)硅樹脂、環(huán)保型有機(jī)硅樹脂、不粘涂料有機(jī)硅樹脂、高光有機(jī)硅樹脂、苯甲基透明硅樹脂、甲基透明有機(jī)硅樹脂、云母粘接硅樹脂、聚甲基硅樹脂、氨基硅樹脂、氟硅樹脂、硅樹脂溶液、有機(jī)硅-環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅聚酯樹脂、耐溶劑型有機(jī)硅樹脂、有機(jī)硅樹脂膠粘劑、氟硅樹脂硅樹脂密封劑、耐高溫甲基硅樹脂、自干型有機(jī)硅絕緣漆、甲基MQ硅樹脂、乙烯基MQ硅樹脂、硅丙樹脂涂料。
合成
市場表現(xiàn)
與硅橡膠和硅油相比，硅樹脂是有機(jī)硅產(chǎn)品中用量較少的產(chǎn)品，約占有機(jī)硅產(chǎn)品的10%。全球硅樹脂的生產(chǎn)總量在9萬噸左右，美國是最大的生產(chǎn)國，約為4萬噸，除國內(nèi)每年消費(fèi)7000噸左右外，其余全部出口。日本和西歐地區(qū)的產(chǎn)量基本相同，均為2萬噸年左右，而且大部分自用。預(yù)計(jì)2005年，全球硅樹脂的消費(fèi)有望達(dá)到10萬噸。
目前，國內(nèi)現(xiàn)有有機(jī)硅樹脂生產(chǎn)廠近20家，其中有近10家是專業(yè)油漆或絕緣材料廠。主要產(chǎn)品是以甲基、苯基樹脂為基料的絕緣浸漬漆、耐熱涂料、防水涂料、云母粘接劑等。其中大型硅樹脂裝置的生產(chǎn)規(guī)模為千噸級(jí)，小型硅樹脂裝置的生產(chǎn)規(guī)模在百噸級(jí)。
參考資料
[1]
硅樹脂發(fā)展前景 · 中國產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告網(wǎng)[引用日期2013-12-18]
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