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LSR硅膠的主要成分
來源:貝智特網(wǎng)絡(luò)
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作者:db168cn
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發(fā)布時(shí)間: 2015-05-28
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LSR通常是由基礎(chǔ)膠――聚甲基乙烯基硅氧烷生膠、交聯(lián)劑――聚甲基氫硅氧烷、催化劑――過渡金屬(如鉑、鎳、銠等)的絡(luò)合物等組成，根據(jù)不同用途，還可添加其它填充劑，如氣相法或沉淀法白炭黑、氧化鐵、二氧化鈦和炭黑等。為了制取透明級的LSR，也可加入硅樹脂作為填充劑。LSR是由交聯(lián)劑中的SiH基和基礎(chǔ)膠中的Si-Cl=CH2基之間形成架橋而得到的一類硅橡膠彈性體。
1.1 基礎(chǔ)膠
聚用基乙烯基硅氧烷生膠是LSR的基礎(chǔ)膠。
LSR的生膠分子量分布較寬，一般從數(shù)千至10-20萬。因?yàn)榉肿恿啃〉慕M分可以降低粘度，分子量大的組分可以提高強(qiáng)度。
根據(jù)所需硫化膠的性能，聚甲基乙烯基硅氧烷生膠中乙烯基含量應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。乙烯基含量太低，交聯(lián)密度小，硫化膠性能差；反之，則交聯(lián)密度過大，硫化膠變脆，伸長率、耐老化性能不好。聚甲基乙烯基硅氧烷生膠分子的端基為乙烯基時(shí)，有利于擴(kuò)模和提高抗撕性能；聚甲基乙烯基硅氧烷生膠分子鏈間及兩端均有一定量乙烯基時(shí)，交聯(lián)時(shí)伴有分子模本身的增長，這能進(jìn)一步提高硫化膠的物理機(jī)械性能。
1.2 交聯(lián)劑
聚甲基氫硅氧烷是LSR的交聯(lián)劑，其分子中直接與硅原子相連接的活性氫原子與基礎(chǔ)膠――聚甲基乙烯基硅氧烷生膠中的乙烯基進(jìn)行加成反應(yīng)使生膠硫化。通常一個(gè)分子中至少有3個(gè)以上的≡SiH基團(tuán)，方可使硫化膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的柔順性和物理機(jī)械性能得到明顯提高。在制備LSR時(shí)，要注意交聯(lián)劑中硅氫基與基礎(chǔ)膠中硅乙烯基的摩爾比，只有使它們相匹配，才能得到性能最佳的硫化膠。考慮到乙烯基的充分利用和硅氫鍵的損耗，一般以氫基稍過量為宜。
1.3 催化劑
元素周期表中第Ⅷ族過渡金屬的絡(luò)合物，對≡SiH與≡SiCH=CH2幾乎都有加成催化作用，但在LSR中通常采用各種形式的鉑及其化合物和絡(luò)合物。目前主要使用均相催化劑，其中使用較普遍的是氯鉑酸與鏈烯烴、環(huán)烷烴、醇、醛、醚等形成的絡(luò)合物。因?yàn)檫@種催化劑具有很高的活性和選擇性，但大部分活性較高，使膠料硫化過快，安全操作時(shí)間短。
若以金屬鉑計(jì)，鉑催化劑用量的最低限度應(yīng)為基礎(chǔ)膠與交聯(lián)劑總量的1×10-7。但考慮到因體系不純而使鉑中毒的情況，其實(shí)際用量一般為1×10-6-2×10-5，用量過高，既不經(jīng)濟(jì)，又增加抑制劑的用量。
1.4 抑制劑
聚甲基乙烯基硅氧烷生膠與填料、交聯(lián)劑和催化劑混合之后就可以在室溫反應(yīng)。而膠料的混煉加工都需要一定時(shí)間，反應(yīng)物若在操作中先期固化，就得不到所需的形狀和性質(zhì)。對于LSR更要求如此，故要求在硫化溫度前幾乎不進(jìn)行催化反應(yīng)，達(dá)到硫化溫度后再迅速進(jìn)行催化反應(yīng)。抑制反應(yīng)的方法通常是加入抑制劑。
抑制劑能與鉑催化劑生成一定形式的絡(luò)合體，影響反應(yīng)平衡的移動(dòng)。有效的抑制劑可以和膠料共同放置相當(dāng)長的時(shí)間，只有加熱到硫化溫度才分解。抑制劑分兩類，一類是作為添加劑加入膠料中，與鉑作用阻滯其活性；另一類是事先制成具有抑制性配位體的絡(luò)合物(復(fù)合催化劑)，從而抑制鉑的催化活性。使用較普遍的是相容性好的炔醇類化合物、含氮化合物、有機(jī)過氧化物等。一般加入量為基礎(chǔ)膠質(zhì)量的1%-5%。
1.5 填料
白炭黑作為LSR的補(bǔ)強(qiáng)填料，同混煉硅橡膠、縮合型硅橡膠一樣，可使LSR的拉伸強(qiáng)度提高約40倍。
對于有較高的強(qiáng)度要求，又具有較好流動(dòng)性的電子元器件灌封用膠料或制作模具用膠料，白炭黑的增粘性太高。使用能溶于基礎(chǔ)聚合物的MQ型硅樹脂作填料，可使LSR的粘度上升不顯著而強(qiáng)度顯著提高，并可以得到透明的彈性體。
1.6 其它配合劑
一般硅橡膠的配合劑都適用于LSR，適當(dāng)選擇配合劑是改善硫化膠性能的重要途徑。例如，堿土金屬、稀土元素和某些過渡金屬的氧化物及這些金屬的辛酸鹽，可顯著提高LSR的耐熱性能；用氯鉑酸催化劑或加入石英粉等阻燃填料，能提高阻燃性能；鈦白粉、氧化鐵、鈷藍(lán)、鉻黃、氧化鋁等著色劑可得到不同顏色的LSR；加入炭黑的LSR可用作半導(dǎo)體材料等。
1.1 基礎(chǔ)膠
聚用基乙烯基硅氧烷生膠是LSR的基礎(chǔ)膠。
LSR的生膠分子量分布較寬，一般從數(shù)千至10-20萬。因?yàn)榉肿恿啃〉慕M分可以降低粘度，分子量大的組分可以提高強(qiáng)度。
根據(jù)所需硫化膠的性能，聚甲基乙烯基硅氧烷生膠中乙烯基含量應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。乙烯基含量太低，交聯(lián)密度小，硫化膠性能差；反之，則交聯(lián)密度過大，硫化膠變脆，伸長率、耐老化性能不好。聚甲基乙烯基硅氧烷生膠分子的端基為乙烯基時(shí)，有利于擴(kuò)模和提高抗撕性能；聚甲基乙烯基硅氧烷生膠分子鏈間及兩端均有一定量乙烯基時(shí)，交聯(lián)時(shí)伴有分子模本身的增長，這能進(jìn)一步提高硫化膠的物理機(jī)械性能。
1.2 交聯(lián)劑
聚甲基氫硅氧烷是LSR的交聯(lián)劑，其分子中直接與硅原子相連接的活性氫原子與基礎(chǔ)膠――聚甲基乙烯基硅氧烷生膠中的乙烯基進(jìn)行加成反應(yīng)使生膠硫化。通常一個(gè)分子中至少有3個(gè)以上的≡SiH基團(tuán)，方可使硫化膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的柔順性和物理機(jī)械性能得到明顯提高。在制備LSR時(shí)，要注意交聯(lián)劑中硅氫基與基礎(chǔ)膠中硅乙烯基的摩爾比，只有使它們相匹配，才能得到性能最佳的硫化膠。考慮到乙烯基的充分利用和硅氫鍵的損耗，一般以氫基稍過量為宜。
1.3 催化劑
元素周期表中第Ⅷ族過渡金屬的絡(luò)合物，對≡SiH與≡SiCH=CH2幾乎都有加成催化作用，但在LSR中通常采用各種形式的鉑及其化合物和絡(luò)合物。目前主要使用均相催化劑，其中使用較普遍的是氯鉑酸與鏈烯烴、環(huán)烷烴、醇、醛、醚等形成的絡(luò)合物。因?yàn)檫@種催化劑具有很高的活性和選擇性，但大部分活性較高，使膠料硫化過快，安全操作時(shí)間短。
若以金屬鉑計(jì)，鉑催化劑用量的最低限度應(yīng)為基礎(chǔ)膠與交聯(lián)劑總量的1×10-7。但考慮到因體系不純而使鉑中毒的情況，其實(shí)際用量一般為1×10-6-2×10-5，用量過高，既不經(jīng)濟(jì)，又增加抑制劑的用量。
1.4 抑制劑
聚甲基乙烯基硅氧烷生膠與填料、交聯(lián)劑和催化劑混合之后就可以在室溫反應(yīng)。而膠料的混煉加工都需要一定時(shí)間，反應(yīng)物若在操作中先期固化，就得不到所需的形狀和性質(zhì)。對于LSR更要求如此，故要求在硫化溫度前幾乎不進(jìn)行催化反應(yīng)，達(dá)到硫化溫度后再迅速進(jìn)行催化反應(yīng)。抑制反應(yīng)的方法通常是加入抑制劑。
抑制劑能與鉑催化劑生成一定形式的絡(luò)合體，影響反應(yīng)平衡的移動(dòng)。有效的抑制劑可以和膠料共同放置相當(dāng)長的時(shí)間，只有加熱到硫化溫度才分解。抑制劑分兩類，一類是作為添加劑加入膠料中，與鉑作用阻滯其活性；另一類是事先制成具有抑制性配位體的絡(luò)合物(復(fù)合催化劑)，從而抑制鉑的催化活性。使用較普遍的是相容性好的炔醇類化合物、含氮化合物、有機(jī)過氧化物等。一般加入量為基礎(chǔ)膠質(zhì)量的1%-5%。
1.5 填料
白炭黑作為LSR的補(bǔ)強(qiáng)填料，同混煉硅橡膠、縮合型硅橡膠一樣，可使LSR的拉伸強(qiáng)度提高約40倍。
對于有較高的強(qiáng)度要求，又具有較好流動(dòng)性的電子元器件灌封用膠料或制作模具用膠料，白炭黑的增粘性太高。使用能溶于基礎(chǔ)聚合物的MQ型硅樹脂作填料，可使LSR的粘度上升不顯著而強(qiáng)度顯著提高，并可以得到透明的彈性體。
1.6 其它配合劑
一般硅橡膠的配合劑都適用于LSR，適當(dāng)選擇配合劑是改善硫化膠性能的重要途徑。例如，堿土金屬、稀土元素和某些過渡金屬的氧化物及這些金屬的辛酸鹽，可顯著提高LSR的耐熱性能；用氯鉑酸催化劑或加入石英粉等阻燃填料，能提高阻燃性能；鈦白粉、氧化鐵、鈷藍(lán)、鉻黃、氧化鋁等著色劑可得到不同顏色的LSR；加入炭黑的LSR可用作半導(dǎo)體材料等。
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