有机硅作为胶粘剂,主要应用于建筑、电子电器、航空航天等方面。有机硅粘接密封剂在汽车工业、机械工业上的用量也不少。有机硅压敏胶粘剂具有粘接力强的特性,是在高温、电性能要求高的地方应用的好材料,也可用作无缝合手术的手术巾。
一、有机硅密封胶粘剂
有机硅密封胶粘剂是目前世界上消耗量最大的一类密封胶粘剂,它广泛用于飞机、汽车等的双层玻璃密封,建筑门窗嵌缝密封及电子灌封等方面。分为单组份和双组分两种类型。
单组分有机硅密封胶粘剂则是把所有的配合剂配合在一起。单组分有机硅密封胶粘剂施工简单,使用方便,但贮存稳定性较差,硫化反应受空气中的湿度影响较大,或者需要加热硫化。
双组分室温有机硅密封胶粘剂是将主体密鲊封剂和固化剂分开做成两个组分,在施工前按比例混合均匀后使用。这类密封胶粘剂贮存稳定性好、硫化时间短、硫化速度可调节,但由于增加混合工序,施工单位使用不方便。
根据硫化机理的不同,单组分有机硅密封胶粘剂可分为缩合型和加成型。
缩合型有机硅密封胶粘剂是依靠水分存在加水缩合而硫化,包括乙酸型肟型、氨基型等,它们硫化时放出低分子物,表面硫化快而内部较慢。
加成型有机硅密封胶粘剂是用加热的方法使体系中的抑制剂挥发或分解而完成硫化。硫化不需要水,也不产生低分子物,硫化反应在表面和内部同时均匀进行。
有机硅密封胶粘剂的特点是耐高温、低温,耐蚀,耐辐照;同时具有优良的电绝缘性、防水性和耐气候性。它可粘接金属、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等。
二、有机硅真空胶粘剂
1.有机硅聚合物的性能
有机硅聚合物具有较高的耐热性,可作为真空材料使用。
有机硅聚合物的粘度对温度变化不敏感。一般有机树脂在受热时,由于分子运动加速、粘度迅速下降,在有机硅中,Si-O键的极性高,使其分子链具有螺旋形状。当受热时,螺旋的分子部分伸直,从而增加了聚合物的粘度。同时,侧链上引入苯基后,加热时主链的活动受到苯基的空间阻碍,也使粘度下降不明显。在低温时,苯基的存在阻碍了内聚力的增加,改善了主链的活动性,从而使含苯基的有机硅树脂在较低的温度下,仍保持一定的柔韧性。
合理地选择苯基比例及适当地调节有机基与硅原子之比,就可制备具有特定性能的有机硅胶粘剂。
有机硅聚合物作为真空材料,也有其本身的缺点,这是由其结构决定的。有机硅树脂在固化时放出小分子,热裂解时也会放出小分子及环状化合物。这些都导致胶层的多孔性,降低了气密性,对于维持真空度是不利的。要改善这方面的缺陷,也必须从改变结构着手,例如设法生成更紧密的交联结构及体型空间结构等。
2.有机硅真空胶粘剂举例
(1) KH-1714高真空微孔密封剂
KH-1714为无色透明甲基苯基有机硅树脂的有机溶液,是我国的科研成果之一。对于通用真空材料它有良好的湿润性,可粘接金属、陶瓷、玻璃等多种材料。其在固化前粘度较低,易于渗透到微小孔隙中去,操作方便,只需清洁毛笔在处理过的(打磨或丙酮脱脂)可疑漏气部位涂刷胶液,也可用喷涂及浸涂法对真空部件及多孔性材料进行预先防漏处理。在300℃下固化后,它变为交联高分子,密封住微孔。KH-1714可长期在350℃下工作,保持气率小于6.65x10-Pa·L/s,并可承受-196~350℃的高低温交变温度的冲击。
国外同类产品有英国Edwards公司生产的Vacuum Sealonts,其真空下工作温度为0~250℃;英国CVC公司的Vaceeal,真空下耐热性能与KH-1714类似。
(2) 有机硅密封胶
有机硅密封胶用于封接真空部件。美国的GenElectric公司生产的硅橡胶密封胶RTV-102在室温下固化24h,工作温度为6~150℃;英国的RTV-106、RTV-108可长期工作到315℃;前苏联的Y-2-28可长期在200~250℃下工作。
三、有机硅压敏胶粘剂
有机硅压敏胶是以硅橡胶生胶和MQ树脂缩合而成的胶类材料,主要成分为有机硅氧烷,常用甲苯、二甲苯作为溶剂,应用于变压器玻纤胶带、高温绝缘胶带、屏幕保护膜及聚酰亚胺胶带等领域。 该材料分为溶剂型和加温固化型:溶剂型通过溶剂挥发形成粘性,固含量为10%-60%;加温固化型需100℃以上固化。 其耐温范围覆盖-60℃至300℃,具备耐化学腐蚀、耐溶剂及粘接难粘材料(如聚烯烃、氟塑料)的特性。
有机硅压敏胶既可粘接低能表面,又可粘接高能表面;能耐化学溶剂,使用寿命长;可在-74~296℃之间使用,能粘接多种材料。
苯基型压敏胶粘剂在高温260℃、低温-73℃时都有高的粘接强度,具有高粘度、高剥离强度和高粘附性;甲基型压敏胶粘剂在高粘度时往往失去粘附性。苯基型胶粘剂广泛应用于汽车、飞机、电器绝缘方面。
有机硅压敏胶能与多种难粘的材料,如未经表面处理的聚烯烃、氟塑料、聚酰亚胺以及聚碳酸酯等粘接。
1. 有机硅耐高温压敏胶粘剂
与橡胶型及丙烯酸酯型压敏胶粘剂相比,有机硅压敏胶粘剂具有独特的性能,尤其在低温和高温方面显示出其他压敏胶粘剂所不及的特性。例如于-50℃下不失其柔韧性,并保持良好的粘接强度;而在200~260℃的高温下,仍然具有耐热老化和热氧化性能。其耐溶剂性、耐候性、耐湿性及电性能等都是其他胶粘剂不可比拟的,同时它还具有对低表面能材料良好的粘附性。
2. 医用有駁单机硅压敏胶粘剂
由于医用有机硅压敏胶粘剂有许多独特的性能,无毒、无臭、无刺激、生理惰性、使用温度范围宽、合适的粘着强度和药物透释性等,在医疗上和经皮治疗系统(TTS)制剂中获得了广泛的应用。例如防治心血管病硝酸甘油(NTG)控释贴片、降血压贴片、镇痛镇静药膜、止血贴片、避孕药膜、眼用控释药膜和手术治疗等。
四、高透明性有机硅胶粘剂
作为RTV硅橡胶原料的聚二甲基硅氧烷是无味高透明度的粘稠液体。日本信越化学工业公司利用这种特点,开发了高透明的密封剂KE420、KE340等和灌封料KE103、KE104,以及光学连接垫圈用的高透光率产品。这种产品在150℃下加热200h后,仍能保持透光率在97%以上。它可用于填充阴极射线管和屏幕间的空隙,以避免出现尘埃引起的光散射,而且对阴极射线管有冷却效果,可提高输出功率,从而得到大型明亮清晰的图像。
随着太阳能电池的普及和向大型化发展,必然需要有对玻璃与硅片具有粘接性,透光性好,长时间阳光照射不劣化、不变色的胶粘剂。KE109是符合这种要求的产品,它能粘接玻璃、硅片、包复薄膜,且有自粘性,有高透明度。
五、导电性有机硅胶粘剂
硅橡胶电绝缘性优良,在宽的温度范围和周波范围内性能变化小,然而若用导电性粒子作填料,则体积电阻率可达10-2Ω·cm的导电等级。导电硅橡胶在作为异向导电性和加压导电性橡胶的使用方面,用量一直在增加。日本信越化学工业公司开发了具有新功能的粘接性导电RTV有机硅胶粘剂:KE4575、KE4576、KE3492、KE3491。
为提高导电性硅橡胶对电磁波的屏蔽作用,需以银粉为填料,但价格很贵。日本东芝有机硅公司开发了两种新的屏蔽电磁波用导电性硅橡胶,即TCM5417V和XE21-301V。这两个产品都不加银粉,而是使用特殊的导电填充剂,价格比较低廉。其制品同填加银粉型相比,对电磁波具有同等的屏蔽效果,并可进行挤出加工;且热稳定性好,导电性稳定,在200℃下一个月,体积电阻率几乎没有变化,而且弹性保持性、气密性和水密性好,能取得良好的密封效果。TCM5417的体积电阻为2.8Ω·cm,衰减率为30dB;XE21-301V的体积电阻为0.50Ω·cm,衰减率为50dB。
六、散热性有机硅胶粘剂
随着电子器件的轻薄短小化,半导体热环境向高温方面变化,半导体元件要求高可靠性。东丽-道康宁有机硅公司推出一系列散热性有机硅胶粘剂,其种类有加成型(热固化剂)、单组分室温硫化型。
七、有机硅耐高温胶粘剂
有机硅聚合物因主链由Si-O-Si链节组成,侧链带有有机基团,兼具无机聚合物和有机聚合物的双重性能,在高温下仅发生侧链有机基团的断裂,主链的硅氧键很少破坏,所以具有较高的热稳定性。它与其他填料配合后,可制成有机硅耐高温胶粘剂。
纯有机硅树脂胶粘剂具有优异的耐热性能,可在-60~400℃下长期使用,可短期使用至450~550℃,瞬间使用可达1000~1200℃,但主要缺点是性脆、粘接强度低、固化温度过高。为获得更好的高温理化性能,常用酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯等树脂对其改性,可达到粘附性好、室温固化、耐高温的要求。
把各种芳杂环或其他耐热环状结构及杂原子引入硅氧烷主链,在不降低其耐热性的要求下,改善其综合性能;而在主链引入亚苯基、二苯醚亚基、联苯基等芳亚基品种形成硅梯聚合物,耐可达300~500℃高温。以硅为主链的梯形聚合物可耐1300℃高温,在1250℃下仍具有一定的强度。
美国的GenElectric 公司出品的硅橡胶密封胶胶粘剂RTV-102室温固化24h,使用温度为150℃。英国的RTV-106和RTV-108有机硅胶粘剂可在350℃下长期工作,用于粘接电真空仪器外壳。
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