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常规流体-聚二甲基硅氧烷具有有机硅系列的所有特性

作者:http://www.zjysshg.com 发布时间:22-11-14 点击:19

一、常规流体
常规流体,也是最经典的流体,也称为聚二甲基硅氧烷,具有有机硅系列的所有特性。其他类型的流体可以被认为是对传统流体的改进,其中一组特性得到了增强,但通常会改变或牺牲其他特性。

1.低挥发性聚二甲基硅氧烷
由于在制造过程中使用了平衡聚合,聚二甲基硅氧烷中存在挥发性低分子量组分。通常,粘度 < 50 cSt 的有机硅具有 > 10% 的挥发物,而粘度 > 50 cSt 的有机硅具有 0.5-4.0% 的挥发物。低分子量组分会在某些关键应用中产生不良影响。这些会导致与某些塑料和橡胶接触时产生脱气、迁移、渗出、塑化和应力开裂。脱挥发份有机硅分为两类:
(1)低挥发份聚二甲基硅氧烷
挥发性低的有机硅去除了 >90% 的低分子量组分,通常可用于聚合物接触应用。

粘度(cSt)

挥发份(wt%)

在 150 °C 空气中 4 小时后测量的挥发物重量百分比

(2)极低挥发份聚二甲基硅氧烷

极低挥发性有机硅的挥发物几乎为零,适用于极端真空应用,包括部署在太空探索和通信中的系统。空间应用的一个例子是作为太阳能电池板的阻尼液。
根据ASTM-E595-85 和 NASA SP-R0022A,在 125 °C、10-5 托真空下 24 小时后测量的挥发物 < 0.01 wt%。
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2.挥发性环状聚二甲基硅氧烷-环聚二甲基硅氧烷
具有环状结构而非链状结构的低分子量有机硅可用作各种配方的挥发性载体。低汽化热和选择所需蒸汽压力的能力使它们可以用作化妆品载体。虽然大多数表现出广泛的液体行为,但最易挥发的环状二甲基硅氧烷 (D3) 在室温下是固体。

二、导热硅油(热流体)

用于机械和传热应用的导热硅油(芳香族硅氧烷)

由于存在苯基,导热硅油在化学符号中被描述为芳族硅氧烷。高苯基含量的流体用作热交换流体、介电冷却剂、烧结金属轴承的浸渍剂和高温流体的基础油。与高苯基有机硅相比,低苯基含量的流体在更低的温度下使用,可作为润滑油。用于关键设备如计时器和涉及橡胶、塑料和铝磨砂表面的系统。

在高温和氧气存在下,有机硅聚合物会发生两种类型的降解:(1)高温硅氧键断裂(2)甲基在过氧化物下氧化交联。

引入苯基官能团增强了传统聚二甲基硅氧烷的热性能:

1.通过空间位阻更好地保护链 Si-O-Si-O。

2.苯基对氧化攻击的敏感性较低。

当苯基取代聚硅氧烷中的甲基时,会发生一些变化。增强了抗氧化性、热稳定性和抗剪切性。对于聚苯甲基硅氧烷,使用温度为 -55 ℃ 至 290 ℃。在封闭的无氧系统中,聚苯甲基硅氧烷可在 250 ℃ 下稳定数千小时,可用于油浴。

苯基增加了硅氧键的刚性,当苯取代基团超过了75%mol时,聚合物为固体,折射率也随着苯基的浓度增加而增加。低粘度的苯基流体,用作扩散泵流体。氯化芳香硅氧烷为金属-金属接触提供卓越的润滑。聚苯甲基硅氧烷还表现出良好的抗辐射性,在高达 200 兆拉德的照射下仍可使用,与二甲基流体相比,含苯基硅氧烷的可压缩性降低。

三、有机相容性硅流体

1.烷基有机硅
具有烷基或芳族取代的烷基侧链的有机硅可以将有机硅的许多优点用于有机基配方中。与聚二甲基硅氧烷相比,烷基改性有机硅与有机材料具有更好的有机相容性、改善的润滑性、降低的粘性、更高的粘温系数、更低的可压缩性和更低的氧化稳定性。乙烯-二甲基硅氧烷和烷基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物都容易与许多碳氢化合物混溶,从而引入有机硅特性。


烷基链长度的改变允许改变硅氧烷的有机特性。更长的烷基链转化为与烃油更高的相容性并提高倾点。该系列从室温下的液体(辛基)转变为略高于室温的倾点(十四烷基),再到室温下的乳状固体(十八烷基和更高)。烷基油可改善塑料间的润滑,并在加工和成型过程中具有更好的相容性。
2.芳烷基有机硅
与二甲基有机硅相比,芳基烷基有机硅表现出更大范围的有机相容性和润滑性。它们在润滑剂和化妆品行业中用作有机硅/烃/脂肪酸配方的广谱相容剂。具有甲基和 2-苯基丙基的流体可保持出色的脱模性能,而不会影响涂漆性,使其成为橡胶和塑料以及压铸脱模剂配方的首选。有机兼容硅油的其他用途包括表面活性剂或在制造和压铸金属润滑期间对模制聚氨酯和环氧树脂部件进行脱气。

四、氟硅油

碳氟化合物和有机硅的许多优点结合在氟有机硅中。该材料适用于 -40 至 230 °C 的各种腐蚀性环境。由于其对润滑的化学和溶剂耐受性,它们已经实现了许多独特的应用。氟硅酮与燃料或油类不混溶,溶解度参数为 9.6。它们已用于机械真空泵,在这些泵中会遇到高温湿气和氧气。

该流体是极限压力应用下的出色润滑剂,考虑到对燃料的耐受性,这一特性已被许多汽车和航空航天润滑应用,因为它们不易被机械接头中的燃料浸出。此外,氟硅氧烷,特别是共聚物,已被用作电触点和精密计时装置的润滑剂。由氟硅氧烷和固体含氟聚合物增稠剂配制的润滑脂已用于密封传输和其他极限压力应用。

这些流体的高密度导致它们被用作惯性引导系统的浮选介质。氟硅树脂的声速低于传统的硅树脂,因此可以开发声纳透镜。三氟丙基甲基硅氧烷均聚物在 20,000 psi 下的压缩率为 7.5%。流体的体积电阻率 > 500 cSt:1,013 ohms-cm。

五、亲水型和极性硅油

1. 亲水有机硅:聚环氧烷有机硅
亲水性有机硅与传统有机硅的不同之处在于它与水性体系的相容性要好得多。它们在水中具有轻微至完全的溶解度。它们由二甲基硅氧烷分子骨架组成,其中一些甲基被聚亚烷基氧基或吡咯烷酮基团取代。它们被广泛用作表面活性剂和乳化剂。通过改变亲水剂和亲油剂的量,可以平衡所需的表面活性剂性质。环氧烷含量越高,亲水性越高。环氧乙烷含量为 75% 或更高的材料易溶于水。

含有 6-8 个 EO 单元的低分子量材料,可与所有浓度的水混溶。它用作玻璃和光学表面的防雾处理。它还用于促进显影剂在平版上的润湿和扩散。在另一个极端,EO基团含量高于20-30%的是一种不溶于水的共聚物,用作塑料中金属磨损应用的润滑剂和纤维的润滑剂。聚氨酯涂料具有抗粘性和耐擦伤性。高分子量共聚物(分子量10000)也是优良的乳化剂。EO基团高于75%的高分子共聚物可以减少纤维加工过程中产生的静电荷。它还被用金属拉丝和冲压的轧制油配方中。含苯基的高分子(CAS 200443-93-2)是一种高折射率液体,可在抛光剂中提供光泽和光滑触感。


2. 极性有机硅
极性硅酮用于易膨胀材料(如软橡胶)与其他润滑剂接触时尺寸稳定性差的特殊应用。吡咯烷酮功能有机硅是最亲水的有机硅,它不是由聚乙二醇 (PEG)衍生而来。呋喃官能团有机硅具有亲水性,并与大多数常规有机硅相容。氰基烷基硅氧烷比氟硅氧烷对基材的膨胀性更小,并且在薄膜中有利于促进离子传输,含氟聚二甲基硅氧烷也是一种极性硅油。


3. 两亲性硅油

亲水性和亲油性的有机硅流体称为两亲性的。这与一般的两亲性定义不同,后者认为两亲性是亲水性和疏水性的材料。两亲性硅酮具有形成稳定的油包水乳剂的能力,允许广泛的凝胶和乳霜的配方。它们也可用作极性粒子在碳氢化合物介质中分散的表面处理。

六、低温流体

低温流体的用途

1.聚二乙基硅氧烷用于低温航空航天液压或作为合成碳氢化合物的性能添加剂。

2.硅烃类流体烃类相容性允许将这些材料用作喷墨和微流体应用中的内部润滑剂。

3.硅酸酯是一种具有热稳定性和低温性能的介电流体,符合机载电子设备的要求。流体应用需要密封系统以防止水分吸收。

二硅氧烷流体用作载体和溶剂,其中纯度、低温或介电性能是关键因素。由于它们是纯化学品(而不是聚合物),因此粘度和其他特性几乎没有变化。