Giới thiệu về cao su silicon
Cao su silicon có khả năng chịu nhiệt, chịu lạnh, tính chất điện môi, khả năng chống ôzôn và chống lão hóa khí quyển tuyệt vời. Hiệu suất vượt trội của cao su silicon là phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng, có thể sử dụng trong phạm vi nhiệt độ -60℃ (hoặc nhiệt độ thấp hơn) đến +250℃. ℃ (hoặc nhiệt độ cao hơn) trong thời gian dài. Tuy nhiên, các tính chất cơ học của cao su silicon, chẳng hạn như độ bền kéo và độ bền xé, tương đối kém. Ở nhiệt độ phòng, các tính chất vật lý và cơ học của nó kém hơn so với hầu hết các loại cao su tổng hợp. Ngoài ra, ngoại trừ cao su nitrile silicon và cao su fluorosilicone, Cao su silicon nói chung có khả năng chống dầu và dung môi kém. Do đó, cao su silicon không thích hợp để sử dụng trong điều kiện chung, nhưng rất thích hợp cho nhiều trường hợp cụ thể.
Cần phải nói rằng vật liệu polyme đóng vai trò rất quan trọng trong kỹ thuật y sinh, và cao su silicon là một loại vật liệu polyme y tế đặc biệt quan trọng. Nó có tính trơ sinh lý tuyệt vời, không độc hại, không mùi và không độc hại. Nó có tác dụng chống - Có tính ăn mòn, chống đông máu, tương thích tốt với cơ thể, chịu được điều kiện khử trùng khắc nghiệt. Có thể chế biến thành ống, tấm, màng và các thành phần có hình dạng đặc biệt tùy theo nhu cầu, có thể sử dụng làm thiết bị y tế, nội tạng nhân tạo, v.v. Ngày nay, đã có cao su silicon y tế chuyên dụng trong và ngoài nước.
Tổng quan
Cao su silicon chủ yếu được chia thành cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng và cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ cao. Do đó, cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng có thể được chia thành ba loại theo thành phần, cơ chế lưu hóa và quy trình sử dụng, cụ thể là cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng một thành phần, cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng ngưng tụ hai thành phần và cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng bổ sung hai thành phần. cao su silicon lưu hóa. . Ba loại cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng này đều có những đặc điểm riêng: ưu điểm của cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng một thành phần là dễ sử dụng, nhưng tốc độ lưu hóa sâu lại khó; ưu điểm của cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng hai thành phần Cao su silicon lưu hóa là loại cao su không tỏa nhiệt và co lại trong quá trình lưu hóa. Tốc độ lưu hóa rất nhỏ, không giãn nở, không ứng suất bên trong, có thể lưu hóa đồng thời bên trong và trên bề mặt, có thể lưu hóa sâu ; thời gian lưu hóa của cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng loại bổ sung chủ yếu được xác định bởi nhiệt độ.
Theo đặc tính lưu hóa, cao su silicon có thể được chia thành hai loại: cao su silicon lưu hóa nhiệt và cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng. Theo hiệu suất và mục đích sử dụng khác nhau, có thể chia thành loại thông thường, loại chịu nhiệt độ cực thấp, loại chịu nhiệt độ cực cao, loại cường độ cao, loại chịu dầu, loại y tế, v.v. Theo các loại monome khác nhau được sử dụng, nó có thể được chia thành cao su silicon vinyl methyl, cao su silicon vinyl methyl phenyl, fluorosilicone, cao su silicon nitrile, v.v.
1. Cao su silicon dimethyl
(gọi tắt là cao su silicon metyl): Để chế tạo cao su polysiloxan dimethyl tuyến tính có khối lượng phân tử cao, cần có nguyên liệu thô có độ tinh khiết cao. Để đảm bảo độ tinh khiết của nguyên liệu thô, ngành công nghiệp thường tinh chế chúng trước tiên thông qua chưng cất, với hàm lượng hơn 99,5 % dimethyldichlorosilane được thủy phân và ngưng tụ trong môi trường etanol-nước dưới xúc tác axit, và tetramer siloxane hai chức, octamethylcyclotetrasiloxane, được tách ra, sau đó vòng tetracyclic phản ứng với chất xúc tác để tạo thành dimethylpolysiloxane tuyến tính phân tử cao. Cao su silicon dimethyl là một loại elastomer không màu và trong suốt, thường được lưu hóa bằng các peroxide hữu cơ có hoạt tính cao. Cao su lưu hóa có thể sử dụng trong phạm vi -60~+250℃. Cao su silicon dimethyl có hoạt tính lưu hóa thấp và biến dạng vĩnh viễn lớn dưới tác dụng nén ở nhiệt độ cao. Không thích hợp để làm các sản phẩm dày. Các sản phẩm dày khó lưu hóa và lớp bên trong cũng dễ bị phồng rộp. Do cao su silicon methyl vinyl có chứa một lượng nhỏ vinyl có hiệu suất tốt hơn nên cao su silicon dimethyl đã dần được thay thế bằng cao su silicon methyl vinyl. Các loại cao su silicon khác hiện đang được sản xuất và sử dụng có chứa nhiều hoặc ít các đơn vị cấu trúc siloxane hai chức năng khác ngoài các đơn vị cấu trúc dimethylsiloxane, nhưng phương pháp chế tạo của chúng khác với dimethylsiloxane. Không có sự khác biệt cơ bản nào trong phương pháp chế tạo cao su. Phương pháp chế tạo là nói chung là thủy phân và ngưng tụ một monome silic hai chức năng nào đó trong điều kiện thuận lợi cho việc hình thành thân vòng, sau đó thêm octamethylolpropane theo tỷ lệ cần thiết. Sản phẩm thu được được chuẩn bị bằng cách phản ứng với cyclotetrasiloxane với sự trợ giúp của chất xúc tác.
2. Cao su silicon metyl vinyl
(Cao su vinyl silicon): Loại cao su này chứa một lượng nhỏ chuỗi bên vinyl, do đó dễ lưu hóa hơn cao su silicon methyl, do đó có thể sử dụng nhiều loại peroxide hơn để lưu hóa và có thể giảm đáng kể peroxide. lượng chất được sử dụng. So với cao su silicon dimethyl, việc sử dụng cao su silicon có chứa một lượng nhỏ vinyl có thể cải thiện đáng kể khả năng chống nén. Độ nén thấp phản ánh rằng nó có khả năng hỗ trợ tốt hơn như một lớp đệm ở nhiệt độ cao. Đây là một trong những yêu cầu cần thiết đối với Vòng đệm và miếng đệm chữ O. Cao su silicon Methyl vinyl có hiệu suất xử lý tốt, dễ vận hành, có thể chế tạo thành sản phẩm dày, bề mặt của sản phẩm bán thành phẩm đùn và cán nhẵn, hiện là loại cao su silicon được sử dụng phổ biến hơn.
3. Cao su silicon metylphenyl vinyl
(Gọi tắt là cao su silicon phenyl): Loại cao su này thu được bằng cách đưa các phân đoạn chuỗi diphenylsiloxane hoặc các phân đoạn chuỗi methylphenylsiloxane vào chuỗi phân tử của cao su silicon vinyl. Theo hàm lượng phenyl (phenyl: nguyên tử silicon) khác nhau trong cao su silicon, có thể chia thành cao su silicon phenyl thấp, phenyl trung bình và phenyl cao. Khi cao su kết tinh hoặc đạt đến điểm chuyển tiếp thủy tinh, hoặc cả hai, nó sẽ trở nên cứng. Việc đưa vào một lượng nhóm cồng kềnh thích hợp có thể phá hủy tính đều đặn của chuỗi polyme, có thể làm giảm nhiệt độ kết tinh của polyme. Đồng thời, vì việc đưa vào nhóm cồng kềnh làm thay đổi tương tác giữa các phân tử polyme nên nó cũng có thể thay đổi Nhiệt độ của kính. Cao su silicon có hàm lượng phenyl thấp (C6H5/Si=6~11%) có khả năng chịu nhiệt độ thấp tuyệt vời vì những lý do trên và không phụ thuộc vào loại monome phenyl được sử dụng. Nhiệt độ giòn của cao su lưu hóa là -120℃, khiến nó trở thành loại cao su có hiệu suất nhiệt độ thấp tốt nhất hiện nay. Cao su silicon hàm lượng phenyl thấp có ưu điểm của cao su silicon vinyl và giá thành không quá cao nên có xu hướng thay thế cao su silicon vinyl. Khi hàm lượng phenyl tăng lên rất nhiều, độ cứng của chuỗi phân tử sẽ tăng lên, dẫn đến giảm khả năng chống lạnh và độ đàn hồi, nhưng khả năng chống cắt và chống bức xạ sẽ được cải thiện. Hàm lượng phenyl đạt C6H5/Si=20~34 Medium Cao su silicon phenyl (C6H5/Si=35~50%) có đặc tính chống mài mòn, trong khi cao su silicon phenyl cao (C6H5/Si=35~50%) có khả năng chống bức xạ tuyệt vời.
4. Cao su silicon fluorosilicon và nitrile
Cao su Fluorosilicone là một loại cao su silicon có fluoroalkyl được đưa vào chuỗi bên. Cao su fluorosilicone thường được sử dụng là cao su fluorosilicone có chứa nhóm methyl, trifluoropropyl và vinyl. Fluorosilicone có khả năng chịu nhiệt tốt và khả năng chịu dầu và dung môi tuyệt vời, chẳng hạn như hydrocarbon aliphatic, hydrocarbon thơm, hydrocarbon clo hóa, các loại dầu nhiên liệu gốc dầu mỏ, dầu bôi trơn, dầu thủy lực và một số loại dầu tổng hợp ở nhiệt độ phòng. Độ ổn định ở nhiệt độ cao là tốt , điều mà cao su silicon thông thường không làm được. Cao su fluorosilicone có hiệu suất nhiệt độ thấp tốt, đây là cải tiến vượt trội so với cao su fluoro nguyên chất. Phạm vi nhiệt độ mà cao su fluorosilicone chứa trifluoropropyl duy trì độ đàn hồi của nó thường là -50°C đến +200°C. Khả năng chịu nhiệt độ cao và thấp của nó kém hơn so với cao su vinyl silicon và nó sẽ tạo ra khí độc khi được đun nóng đến trên 300°C. Tính chất cách điện của nó kém hơn nhiều so với cao su vinyl silicon. Thêm một lượng dầu hydroxyl fluorosilicone có độ nhớt thấp thích hợp vào hợp chất cao su fluorosilicone, xử lý nhiệt hợp chất, sau đó thêm một lượng nhỏ cao su vinyl silicon có thể cải thiện đáng kể hiệu suất quy trình, hữu ích để giải quyết các vấn đề về độ dính của hợp chất. đến con lăn và cấu trúc lưu trữ nghiêm ngặt, có thể kéo dài thời gian sử dụng hiệu quả của cao su. Khi các phân đoạn chuỗi methylphenylsiloxane được đưa vào cao su fluorosilicone nói trên, nó sẽ giúp cải thiện khả năng chịu nhiệt độ thấp và có hiệu suất xử lý tốt. Cao su silicon nitrile là một loại cao su silicon có nhóm alkyl nitrile (thường là β-nitrile ethyl hoặc γ-nitrile propyl) được đưa vào chuỗi bên. Việc đưa các nhóm nitrile phân cực vào giúp cải thiện khả năng chống dầu và độ bền dung môi của cao su silicon, nhưng khả năng chịu nhiệt, cách điện và khả năng gia công của nó lại giảm. Loại và hàm lượng nhóm alkyl nitrile có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của cao su silicon nitrile. Ví dụ, cao su silicon chứa 7,5% γ-nitrile propyl có khả năng chịu lạnh tương tự như cao su silicon phenyl thấp, nhưng khả năng chịu dầu thấp hơn silicon phenyl thấp cao su. Cao su silicon cơ bản tốt hơn. Khi hàm lượng γ-nitrile propyl tăng lên 33~50% gram phân tử, khả năng chịu lạnh giảm đáng kể, khả năng chịu dầu được cải thiện và khả năng chịu nhiệt là 200℃. Nếu sử dụng β-nitrile ethyl thay cho γ-nitrile propyl, khả năng chịu nhiệt của cao su silicon nitrile có thể được cải thiện hơn nữa.
5. Cao su silicon phenylene và phenylene ether
Cao su silicon phenylene là một loại cao su silicon có nhóm phenylene được đưa vào chuỗi chính polysiloxane. Do sự ra đời của nhóm phenylene, khả năng chống bức xạ của cao su silicon được cải thiện đáng kể. Đồng thời, do sự hiện diện của các vòng thơm, độ cứng của chuỗi phân tử được tăng lên, tính linh hoạt bị giảm, nhiệt độ chuyển thủy tinh tăng, khả năng chịu lạnh giảm, độ bền kéo tăng. Tăng.
Cao su silicon phenyl có khả năng chịu nhiệt độ cao và chống bức xạ tuyệt vời, có khả năng chịu nhiệt độ cao lên tới 250~300℃, có tính chất điện môi tốt và khả năng chống ẩm, chống nấm mốc và chống hơi nước. Trong thành phần cao su thô của cao su silicon phenylene, thích hợp khi hàm lượng phenylene là 60%, hàm lượng phenyl là 30% và hàm lượng methyl là 10% (hàm lượng vinyl là 0,6%). Trong trường hợp này, lưu hóa cao su Có hiệu suất toàn diện tốt.
Nhược điểm của cao su silicon phenylene là hiệu suất nhiệt độ thấp kém và nhiệt độ giòn -25℃, ảnh hưởng đến ứng dụng của nó ở một số khía cạnh. Hiệu suất nhiệt độ thấp của cao su silicon phenylene ether tốt hơn nhiều so với cao su silicon phenylene và độ giòn của nó nhiệt độ là -64~70℃. Cao su silicon phenylene ether là polysiloxane có nhóm phenylene ether và phenylene được đưa vào chuỗi chính của phân tử. Cao su silicon phenyl ether có tính chất cơ học tốt, độ bền kéo chung của nó có thể đạt tới 150~180 kg/cm2 (tức là 14,7~17,7Mpa), cao hơn nhiều so với độ bền của cao su silicon vinyl. Nó cũng có khả năng chống bức xạ tuyệt vời và là tốt hơn cao su silicon phenylene. Nó có thể chịu được lão hóa không khí nóng 250 ° C trong thời gian dài và vẫn có độ bền cao sau khi lão hóa. Mặc dù hiệu suất nhiệt độ thấp của cao su silicon phenylene ether kém hơn cao su silicon vinyl, nhưng nó tốt hơn nhiều hơn cao su silicon phenylene. Tính chất điện môi của nó gần giống với cao su silicon vinyl, nhưng cao su silicon phenylene ether có khả năng chống dầu kém, không chống được dầu gốc dầu mỏ không phân cực cũng như dầu tổng hợp phân cực (như chất bôi trơn tổng hợp diester 4109, Tính chất của chất lỏng thủy lực este phosphate.
Tóm lại, so với cao su silicon vinyl, cao su silicon phenylene ether có độ bền và khả năng chống bức xạ cao hơn, khả năng chịu nhiệt độ cao và tính chất điện môi tương tự, nhưng hiệu suất ở nhiệt độ thấp, khả năng chống dầu và độ đàn hồi kém hơn. Cao su silicon phenyl ether có tính chất gia công tốt và có thể được sử dụng để sản xuất các sản phẩm đúc và sản phẩm đùn có yêu cầu đặc biệt.
6. Cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng
Cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng (gọi tắt là RTV) là loại cao su silicon có thể lưu hóa ở nhiệt độ phòng mà không cần gia nhiệt. Cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng là cao su silicon có nhóm đầu hydroxyl (hoặc acetoxy), trọng lượng phân tử thấp và thường là chất lỏng nhớt. Loại cao su này có thể được lưu hóa thành chất đàn hồi ở nhiệt độ phòng bằng cách thêm một lượng chất độn gia cố, chất lưu hóa và chất xúc tác thích hợp (hoặc bằng tác động của độ ẩm trong không khí). Sau khi lưu hóa hoàn toàn, nó có khả năng chịu nhiệt, chịu lạnh, tính chất điện môi tốt, v.v., nhưng độ bền cơ học tương đối thấp. Nó có thể được sử dụng để đúc và phủ cao su.
Cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng có thể được chia thành hai loại: loại một thành phần và loại hai thành phần. Cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng hai thành phần được làm từ cao su silicon có chứa nhóm hydroxyl đầu cuối, chất độn gia cố, chất lưu hóa, v.v. và chất xúc tác được thêm vào trong quá trình sử dụng. Các tác nhân lưu hóa thường được sử dụng là muối thiếc hữu cơ, chẳng hạn như dibutyltin dilaurate, thường được sử dụng với lượng từ 0,5 đến 5 phần hoặc stannous octoate, có khả năng xúc tác mạnh hơn dibutyltin dilaurate. Trong quá trình lưu hóa, dưới tác dụng của chất xúc tác, phản ứng ngưng tụ khử cồn xảy ra giữa cao su silicon chứa nhóm hydroxyl đầu cuối và tác nhân lưu hóa để tạo thành cấu trúc liên kết ngang.
Tốc độ lưu hóa có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi liều lượng chất lưu hóa và chất xúc tác. Nói chung, khi liều lượng lớn, tốc độ lưu hóa nhanh và ngược lại. Trong quá trình lưu hóa, các chất cồn được tạo ra sẽ dần dần khuếch tán ra khỏi cao su lưu hóa. Cao su silicon lưu hóa nhiệt độ phòng một thành phần được làm bằng cao su silicon có nhóm axetoxy ở cuối, chất độn gia cố và các chất phụ gia khác. Không cần chất xúc tác khi sử dụng. Sau khi lấy ra khỏi bao bì kín, sẽ tiếp xúc với không khí. Nó có thể được lưu hóa thành chất đàn hồi nhờ tác dụng của nước. Loại cao su silicon này có độ bám dính tốt với kim loại, thủy tinh và nhựa. Nhược điểm của nó là axit axetic được tạo ra trong quá trình lưu hóa. Mặc dù nó có thể khuếch tán và thoát ra khỏi cao su lưu hóa, nhưng nó không hiệu quả lắm khi tiếp xúc với các vật thể, đặc biệt là kim loại . Nó có tính ăn mòn. Loại một thành phần dễ sử dụng và đặc biệt thích hợp để bịt kín, trét keo, v.v.
7. Cao su silicon lỏng
Theo vị trí của các nhóm chức năng (tức là các điểm liên kết chéo) có trong cấu trúc phân tử, cao su lỏng có nhóm chức năng thường được chia thành hai loại: một là cao su lỏng telechelic có các nhóm chức năng ở cả hai đầu của phân tử. cấu trúc; loại còn lại là Các nhóm chức năng hoạt động được phân bố ngẫu nhiên trong chuỗi chính, nghĩa là những loại có nhóm chức năng trong cấu trúc phân tử được gọi là cao su lỏng không telechelic. Tất nhiên, cũng có những loại có cả nhóm chức năng trung gian và nhóm chức năng cuối cùng. Trọng tâm hiện tại là nghiên cứu cao su lỏng telechelic.
Đối với cao su lỏng, cần lựa chọn chất kéo dài chuỗi hoặc chất liên kết ngang có nhóm chức năng thích hợp theo nhóm chức năng hoạt động có trong nó. Cao su silicon lỏng có thể được sử dụng để phủ, tẩm và tiêm. Ví dụ, polydimethylsiloxane kết thúc bằng hydroxyl có độ nhớt 0,07~50 Pa·s/25℃ sử dụng methyl vinyl bispyrrolidone silane làm chất kéo dài chuỗi và một peroxide hữu cơ như dibenzoyl peroxide. 2,5-Dimethyl-5-di-tert- butyl peroxyhexan được sử dụng làm chất lưu hóa. Loại cao su này có độ lưu động tốt và độ nhớt thấp. Phản ứng tăng trưởng chuỗi xảy ra trong quá trình lưu hóa của nó, do đó có thể thu được chất đàn hồi có trọng lượng phân tử cao. , có tính chất vật lý và cơ học tốt.
Chất kéo dài chuỗi methyl vinyl bispyrrolidone silane có thể thu được bằng cách phản ứng pyrrolidone với methyl vinyl dichlorosilane khi có mặt triethylamine. Sản phẩm dễ bị thủy phân nên cần bảo quản trong hộp khô và kín. Nhóm này có thể phản ứng chậm với nhóm hydroxyl đầu cuối nhóm trong polydimethylsiloxane ở nhiệt độ phòng và tốc độ phản ứng tăng khi nhiệt độ tăng. Về mặt lý thuyết, phản ứng này có thể tiếp tục cho đến khi đạt được khối lượng phân tử vô hạn. Nhóm vinyl trong methyl vinyl pyrrolidone silane cũng có thể đóng vai trò là điểm hoạt hóa cho phản ứng lưu hóa, có thể thúc đẩy quá trình liên kết ngang của polydimethylsiloxane để tạo ra chất đàn hồi có trọng lượng phân tử cao.
Vì nhóm pyrrolidone và nhóm hydroxyl phản ứng rất chậm ở nhiệt độ phòng, nên hợp chất cao su sau khi thêm các thành phần và trộn có thời gian sử dụng dài. Độ nhớt của hợp chất cao su về cơ bản vẫn không thay đổi trong vòng 1 giờ, nhưng vẫn duy trì được độ lưu động tốt. Có thể tiêm vào các lỗ chân lông nhỏ. Cao su hỗn hợp có thể được lưu hóa thành chất đàn hồi bằng cách nung ở nhiệt độ 150°C trong 10 phút.
Cần phải nói rằng vật liệu polyme đóng vai trò rất quan trọng trong kỹ thuật y sinh, và cao su silicon là một loại vật liệu polyme y tế đặc biệt quan trọng. Nó có tính trơ sinh lý tuyệt vời, không độc hại, không mùi và không độc hại. Nó có tác dụng chống - Có tính ăn mòn, chống đông máu, tương thích tốt với cơ thể, chịu được điều kiện khử trùng khắc nghiệt. Có thể chế biến thành ống, tấm, màng và các thành phần có hình dạng đặc biệt tùy theo nhu cầu, có thể sử dụng làm thiết bị y tế, nội tạng nhân tạo, v.v. Ngày nay, đã có cao su silicon y tế chuyên dụng trong và ngoài nước.
Tổng quan
Cao su silicon chủ yếu được chia thành cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng và cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ cao. Do đó, cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng có thể được chia thành ba loại theo thành phần, cơ chế lưu hóa và quy trình sử dụng, cụ thể là cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng một thành phần, cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng ngưng tụ hai thành phần và cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng bổ sung hai thành phần. cao su silicon lưu hóa. . Ba loại cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng này đều có những đặc điểm riêng: ưu điểm của cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng một thành phần là dễ sử dụng, nhưng tốc độ lưu hóa sâu lại khó; ưu điểm của cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng hai thành phần Cao su silicon lưu hóa là loại cao su không tỏa nhiệt và co lại trong quá trình lưu hóa. Tốc độ lưu hóa rất nhỏ, không giãn nở, không ứng suất bên trong, có thể lưu hóa đồng thời bên trong và trên bề mặt, có thể lưu hóa sâu ; thời gian lưu hóa của cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng loại bổ sung chủ yếu được xác định bởi nhiệt độ.
Theo đặc tính lưu hóa, cao su silicon có thể được chia thành hai loại: cao su silicon lưu hóa nhiệt và cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng. Theo hiệu suất và mục đích sử dụng khác nhau, có thể chia thành loại thông thường, loại chịu nhiệt độ cực thấp, loại chịu nhiệt độ cực cao, loại cường độ cao, loại chịu dầu, loại y tế, v.v. Theo các loại monome khác nhau được sử dụng, nó có thể được chia thành cao su silicon vinyl methyl, cao su silicon vinyl methyl phenyl, fluorosilicone, cao su silicon nitrile, v.v.
1. Cao su silicon dimethyl
(gọi tắt là cao su silicon metyl): Để chế tạo cao su polysiloxan dimethyl tuyến tính có khối lượng phân tử cao, cần có nguyên liệu thô có độ tinh khiết cao. Để đảm bảo độ tinh khiết của nguyên liệu thô, ngành công nghiệp thường tinh chế chúng trước tiên thông qua chưng cất, với hàm lượng hơn 99,5 % dimethyldichlorosilane được thủy phân và ngưng tụ trong môi trường etanol-nước dưới xúc tác axit, và tetramer siloxane hai chức, octamethylcyclotetrasiloxane, được tách ra, sau đó vòng tetracyclic phản ứng với chất xúc tác để tạo thành dimethylpolysiloxane tuyến tính phân tử cao. Cao su silicon dimethyl là một loại elastomer không màu và trong suốt, thường được lưu hóa bằng các peroxide hữu cơ có hoạt tính cao. Cao su lưu hóa có thể sử dụng trong phạm vi -60~+250℃. Cao su silicon dimethyl có hoạt tính lưu hóa thấp và biến dạng vĩnh viễn lớn dưới tác dụng nén ở nhiệt độ cao. Không thích hợp để làm các sản phẩm dày. Các sản phẩm dày khó lưu hóa và lớp bên trong cũng dễ bị phồng rộp. Do cao su silicon methyl vinyl có chứa một lượng nhỏ vinyl có hiệu suất tốt hơn nên cao su silicon dimethyl đã dần được thay thế bằng cao su silicon methyl vinyl. Các loại cao su silicon khác hiện đang được sản xuất và sử dụng có chứa nhiều hoặc ít các đơn vị cấu trúc siloxane hai chức năng khác ngoài các đơn vị cấu trúc dimethylsiloxane, nhưng phương pháp chế tạo của chúng khác với dimethylsiloxane. Không có sự khác biệt cơ bản nào trong phương pháp chế tạo cao su. Phương pháp chế tạo là nói chung là thủy phân và ngưng tụ một monome silic hai chức năng nào đó trong điều kiện thuận lợi cho việc hình thành thân vòng, sau đó thêm octamethylolpropane theo tỷ lệ cần thiết. Sản phẩm thu được được chuẩn bị bằng cách phản ứng với cyclotetrasiloxane với sự trợ giúp của chất xúc tác.
2. Cao su silicon metyl vinyl
(Cao su vinyl silicon): Loại cao su này chứa một lượng nhỏ chuỗi bên vinyl, do đó dễ lưu hóa hơn cao su silicon methyl, do đó có thể sử dụng nhiều loại peroxide hơn để lưu hóa và có thể giảm đáng kể peroxide. lượng chất được sử dụng. So với cao su silicon dimethyl, việc sử dụng cao su silicon có chứa một lượng nhỏ vinyl có thể cải thiện đáng kể khả năng chống nén. Độ nén thấp phản ánh rằng nó có khả năng hỗ trợ tốt hơn như một lớp đệm ở nhiệt độ cao. Đây là một trong những yêu cầu cần thiết đối với Vòng đệm và miếng đệm chữ O. Cao su silicon Methyl vinyl có hiệu suất xử lý tốt, dễ vận hành, có thể chế tạo thành sản phẩm dày, bề mặt của sản phẩm bán thành phẩm đùn và cán nhẵn, hiện là loại cao su silicon được sử dụng phổ biến hơn.
3. Cao su silicon metylphenyl vinyl
(Gọi tắt là cao su silicon phenyl): Loại cao su này thu được bằng cách đưa các phân đoạn chuỗi diphenylsiloxane hoặc các phân đoạn chuỗi methylphenylsiloxane vào chuỗi phân tử của cao su silicon vinyl. Theo hàm lượng phenyl (phenyl: nguyên tử silicon) khác nhau trong cao su silicon, có thể chia thành cao su silicon phenyl thấp, phenyl trung bình và phenyl cao. Khi cao su kết tinh hoặc đạt đến điểm chuyển tiếp thủy tinh, hoặc cả hai, nó sẽ trở nên cứng. Việc đưa vào một lượng nhóm cồng kềnh thích hợp có thể phá hủy tính đều đặn của chuỗi polyme, có thể làm giảm nhiệt độ kết tinh của polyme. Đồng thời, vì việc đưa vào nhóm cồng kềnh làm thay đổi tương tác giữa các phân tử polyme nên nó cũng có thể thay đổi Nhiệt độ của kính. Cao su silicon có hàm lượng phenyl thấp (C6H5/Si=6~11%) có khả năng chịu nhiệt độ thấp tuyệt vời vì những lý do trên và không phụ thuộc vào loại monome phenyl được sử dụng. Nhiệt độ giòn của cao su lưu hóa là -120℃, khiến nó trở thành loại cao su có hiệu suất nhiệt độ thấp tốt nhất hiện nay. Cao su silicon hàm lượng phenyl thấp có ưu điểm của cao su silicon vinyl và giá thành không quá cao nên có xu hướng thay thế cao su silicon vinyl. Khi hàm lượng phenyl tăng lên rất nhiều, độ cứng của chuỗi phân tử sẽ tăng lên, dẫn đến giảm khả năng chống lạnh và độ đàn hồi, nhưng khả năng chống cắt và chống bức xạ sẽ được cải thiện. Hàm lượng phenyl đạt C6H5/Si=20~34 Medium Cao su silicon phenyl (C6H5/Si=35~50%) có đặc tính chống mài mòn, trong khi cao su silicon phenyl cao (C6H5/Si=35~50%) có khả năng chống bức xạ tuyệt vời.
4. Cao su silicon fluorosilicon và nitrile
Cao su Fluorosilicone là một loại cao su silicon có fluoroalkyl được đưa vào chuỗi bên. Cao su fluorosilicone thường được sử dụng là cao su fluorosilicone có chứa nhóm methyl, trifluoropropyl và vinyl. Fluorosilicone có khả năng chịu nhiệt tốt và khả năng chịu dầu và dung môi tuyệt vời, chẳng hạn như hydrocarbon aliphatic, hydrocarbon thơm, hydrocarbon clo hóa, các loại dầu nhiên liệu gốc dầu mỏ, dầu bôi trơn, dầu thủy lực và một số loại dầu tổng hợp ở nhiệt độ phòng. Độ ổn định ở nhiệt độ cao là tốt , điều mà cao su silicon thông thường không làm được. Cao su fluorosilicone có hiệu suất nhiệt độ thấp tốt, đây là cải tiến vượt trội so với cao su fluoro nguyên chất. Phạm vi nhiệt độ mà cao su fluorosilicone chứa trifluoropropyl duy trì độ đàn hồi của nó thường là -50°C đến +200°C. Khả năng chịu nhiệt độ cao và thấp của nó kém hơn so với cao su vinyl silicon và nó sẽ tạo ra khí độc khi được đun nóng đến trên 300°C. Tính chất cách điện của nó kém hơn nhiều so với cao su vinyl silicon. Thêm một lượng dầu hydroxyl fluorosilicone có độ nhớt thấp thích hợp vào hợp chất cao su fluorosilicone, xử lý nhiệt hợp chất, sau đó thêm một lượng nhỏ cao su vinyl silicon có thể cải thiện đáng kể hiệu suất quy trình, hữu ích để giải quyết các vấn đề về độ dính của hợp chất. đến con lăn và cấu trúc lưu trữ nghiêm ngặt, có thể kéo dài thời gian sử dụng hiệu quả của cao su. Khi các phân đoạn chuỗi methylphenylsiloxane được đưa vào cao su fluorosilicone nói trên, nó sẽ giúp cải thiện khả năng chịu nhiệt độ thấp và có hiệu suất xử lý tốt. Cao su silicon nitrile là một loại cao su silicon có nhóm alkyl nitrile (thường là β-nitrile ethyl hoặc γ-nitrile propyl) được đưa vào chuỗi bên. Việc đưa các nhóm nitrile phân cực vào giúp cải thiện khả năng chống dầu và độ bền dung môi của cao su silicon, nhưng khả năng chịu nhiệt, cách điện và khả năng gia công của nó lại giảm. Loại và hàm lượng nhóm alkyl nitrile có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của cao su silicon nitrile. Ví dụ, cao su silicon chứa 7,5% γ-nitrile propyl có khả năng chịu lạnh tương tự như cao su silicon phenyl thấp, nhưng khả năng chịu dầu thấp hơn silicon phenyl thấp cao su. Cao su silicon cơ bản tốt hơn. Khi hàm lượng γ-nitrile propyl tăng lên 33~50% gram phân tử, khả năng chịu lạnh giảm đáng kể, khả năng chịu dầu được cải thiện và khả năng chịu nhiệt là 200℃. Nếu sử dụng β-nitrile ethyl thay cho γ-nitrile propyl, khả năng chịu nhiệt của cao su silicon nitrile có thể được cải thiện hơn nữa.
5. Cao su silicon phenylene và phenylene ether
Cao su silicon phenylene là một loại cao su silicon có nhóm phenylene được đưa vào chuỗi chính polysiloxane. Do sự ra đời của nhóm phenylene, khả năng chống bức xạ của cao su silicon được cải thiện đáng kể. Đồng thời, do sự hiện diện của các vòng thơm, độ cứng của chuỗi phân tử được tăng lên, tính linh hoạt bị giảm, nhiệt độ chuyển thủy tinh tăng, khả năng chịu lạnh giảm, độ bền kéo tăng. Tăng.
Cao su silicon phenyl có khả năng chịu nhiệt độ cao và chống bức xạ tuyệt vời, có khả năng chịu nhiệt độ cao lên tới 250~300℃, có tính chất điện môi tốt và khả năng chống ẩm, chống nấm mốc và chống hơi nước. Trong thành phần cao su thô của cao su silicon phenylene, thích hợp khi hàm lượng phenylene là 60%, hàm lượng phenyl là 30% và hàm lượng methyl là 10% (hàm lượng vinyl là 0,6%). Trong trường hợp này, lưu hóa cao su Có hiệu suất toàn diện tốt.
Nhược điểm của cao su silicon phenylene là hiệu suất nhiệt độ thấp kém và nhiệt độ giòn -25℃, ảnh hưởng đến ứng dụng của nó ở một số khía cạnh. Hiệu suất nhiệt độ thấp của cao su silicon phenylene ether tốt hơn nhiều so với cao su silicon phenylene và độ giòn của nó nhiệt độ là -64~70℃. Cao su silicon phenylene ether là polysiloxane có nhóm phenylene ether và phenylene được đưa vào chuỗi chính của phân tử. Cao su silicon phenyl ether có tính chất cơ học tốt, độ bền kéo chung của nó có thể đạt tới 150~180 kg/cm2 (tức là 14,7~17,7Mpa), cao hơn nhiều so với độ bền của cao su silicon vinyl. Nó cũng có khả năng chống bức xạ tuyệt vời và là tốt hơn cao su silicon phenylene. Nó có thể chịu được lão hóa không khí nóng 250 ° C trong thời gian dài và vẫn có độ bền cao sau khi lão hóa. Mặc dù hiệu suất nhiệt độ thấp của cao su silicon phenylene ether kém hơn cao su silicon vinyl, nhưng nó tốt hơn nhiều hơn cao su silicon phenylene. Tính chất điện môi của nó gần giống với cao su silicon vinyl, nhưng cao su silicon phenylene ether có khả năng chống dầu kém, không chống được dầu gốc dầu mỏ không phân cực cũng như dầu tổng hợp phân cực (như chất bôi trơn tổng hợp diester 4109, Tính chất của chất lỏng thủy lực este phosphate.
Tóm lại, so với cao su silicon vinyl, cao su silicon phenylene ether có độ bền và khả năng chống bức xạ cao hơn, khả năng chịu nhiệt độ cao và tính chất điện môi tương tự, nhưng hiệu suất ở nhiệt độ thấp, khả năng chống dầu và độ đàn hồi kém hơn. Cao su silicon phenyl ether có tính chất gia công tốt và có thể được sử dụng để sản xuất các sản phẩm đúc và sản phẩm đùn có yêu cầu đặc biệt.
6. Cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng
Cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng (gọi tắt là RTV) là loại cao su silicon có thể lưu hóa ở nhiệt độ phòng mà không cần gia nhiệt. Cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng là cao su silicon có nhóm đầu hydroxyl (hoặc acetoxy), trọng lượng phân tử thấp và thường là chất lỏng nhớt. Loại cao su này có thể được lưu hóa thành chất đàn hồi ở nhiệt độ phòng bằng cách thêm một lượng chất độn gia cố, chất lưu hóa và chất xúc tác thích hợp (hoặc bằng tác động của độ ẩm trong không khí). Sau khi lưu hóa hoàn toàn, nó có khả năng chịu nhiệt, chịu lạnh, tính chất điện môi tốt, v.v., nhưng độ bền cơ học tương đối thấp. Nó có thể được sử dụng để đúc và phủ cao su.
Cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng có thể được chia thành hai loại: loại một thành phần và loại hai thành phần. Cao su silicon lưu hóa ở nhiệt độ phòng hai thành phần được làm từ cao su silicon có chứa nhóm hydroxyl đầu cuối, chất độn gia cố, chất lưu hóa, v.v. và chất xúc tác được thêm vào trong quá trình sử dụng. Các tác nhân lưu hóa thường được sử dụng là muối thiếc hữu cơ, chẳng hạn như dibutyltin dilaurate, thường được sử dụng với lượng từ 0,5 đến 5 phần hoặc stannous octoate, có khả năng xúc tác mạnh hơn dibutyltin dilaurate. Trong quá trình lưu hóa, dưới tác dụng của chất xúc tác, phản ứng ngưng tụ khử cồn xảy ra giữa cao su silicon chứa nhóm hydroxyl đầu cuối và tác nhân lưu hóa để tạo thành cấu trúc liên kết ngang.
Tốc độ lưu hóa có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi liều lượng chất lưu hóa và chất xúc tác. Nói chung, khi liều lượng lớn, tốc độ lưu hóa nhanh và ngược lại. Trong quá trình lưu hóa, các chất cồn được tạo ra sẽ dần dần khuếch tán ra khỏi cao su lưu hóa. Cao su silicon lưu hóa nhiệt độ phòng một thành phần được làm bằng cao su silicon có nhóm axetoxy ở cuối, chất độn gia cố và các chất phụ gia khác. Không cần chất xúc tác khi sử dụng. Sau khi lấy ra khỏi bao bì kín, sẽ tiếp xúc với không khí. Nó có thể được lưu hóa thành chất đàn hồi nhờ tác dụng của nước. Loại cao su silicon này có độ bám dính tốt với kim loại, thủy tinh và nhựa. Nhược điểm của nó là axit axetic được tạo ra trong quá trình lưu hóa. Mặc dù nó có thể khuếch tán và thoát ra khỏi cao su lưu hóa, nhưng nó không hiệu quả lắm khi tiếp xúc với các vật thể, đặc biệt là kim loại . Nó có tính ăn mòn. Loại một thành phần dễ sử dụng và đặc biệt thích hợp để bịt kín, trét keo, v.v.
7. Cao su silicon lỏng
Theo vị trí của các nhóm chức năng (tức là các điểm liên kết chéo) có trong cấu trúc phân tử, cao su lỏng có nhóm chức năng thường được chia thành hai loại: một là cao su lỏng telechelic có các nhóm chức năng ở cả hai đầu của phân tử. cấu trúc; loại còn lại là Các nhóm chức năng hoạt động được phân bố ngẫu nhiên trong chuỗi chính, nghĩa là những loại có nhóm chức năng trong cấu trúc phân tử được gọi là cao su lỏng không telechelic. Tất nhiên, cũng có những loại có cả nhóm chức năng trung gian và nhóm chức năng cuối cùng. Trọng tâm hiện tại là nghiên cứu cao su lỏng telechelic.
Đối với cao su lỏng, cần lựa chọn chất kéo dài chuỗi hoặc chất liên kết ngang có nhóm chức năng thích hợp theo nhóm chức năng hoạt động có trong nó. Cao su silicon lỏng có thể được sử dụng để phủ, tẩm và tiêm. Ví dụ, polydimethylsiloxane kết thúc bằng hydroxyl có độ nhớt 0,07~50 Pa·s/25℃ sử dụng methyl vinyl bispyrrolidone silane làm chất kéo dài chuỗi và một peroxide hữu cơ như dibenzoyl peroxide. 2,5-Dimethyl-5-di-tert- butyl peroxyhexan được sử dụng làm chất lưu hóa. Loại cao su này có độ lưu động tốt và độ nhớt thấp. Phản ứng tăng trưởng chuỗi xảy ra trong quá trình lưu hóa của nó, do đó có thể thu được chất đàn hồi có trọng lượng phân tử cao. , có tính chất vật lý và cơ học tốt.
Chất kéo dài chuỗi methyl vinyl bispyrrolidone silane có thể thu được bằng cách phản ứng pyrrolidone với methyl vinyl dichlorosilane khi có mặt triethylamine. Sản phẩm dễ bị thủy phân nên cần bảo quản trong hộp khô và kín. Nhóm này có thể phản ứng chậm với nhóm hydroxyl đầu cuối nhóm trong polydimethylsiloxane ở nhiệt độ phòng và tốc độ phản ứng tăng khi nhiệt độ tăng. Về mặt lý thuyết, phản ứng này có thể tiếp tục cho đến khi đạt được khối lượng phân tử vô hạn. Nhóm vinyl trong methyl vinyl pyrrolidone silane cũng có thể đóng vai trò là điểm hoạt hóa cho phản ứng lưu hóa, có thể thúc đẩy quá trình liên kết ngang của polydimethylsiloxane để tạo ra chất đàn hồi có trọng lượng phân tử cao.
Vì nhóm pyrrolidone và nhóm hydroxyl phản ứng rất chậm ở nhiệt độ phòng, nên hợp chất cao su sau khi thêm các thành phần và trộn có thời gian sử dụng dài. Độ nhớt của hợp chất cao su về cơ bản vẫn không thay đổi trong vòng 1 giờ, nhưng vẫn duy trì được độ lưu động tốt. Có thể tiêm vào các lỗ chân lông nhỏ. Cao su hỗn hợp có thể được lưu hóa thành chất đàn hồi bằng cách nung ở nhiệt độ 150°C trong 10 phút.