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甲基|干货！关于硅胶、硅树脂的制备、性能、使用工艺

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硅胶简介
硅胶（ Silica gel; Silica ）也称硅酸凝胶 ， 是一种高活性吸附材料 ， 属非晶态物质 ， 其化学分子式为 mSiO2*nH2O 。 不溶于水和任何溶剂 ， 无毒无味 ， 化学性质稳定 ， 除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应 。
硅胶按其性质及组分可分为有机硅胶和无机硅胶两大类 。
有机硅胶是一种有机硅化合物 ， 是指含有 Si-C 键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物 ，习惯上也常把那些通过氧、 硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也当作有机硅化合物 。 其中 ， 以硅氧键（ -Si-O-Si- ）为骨架组成的聚硅氧烷 ， 是有机硅化合物中为数最多 ， 研究最深、应用最广的一类 ， 有机硅胶产品的基本结构单元是由硅－氧链节构成的 ，侧链则通过硅原子与其他各种有机基团相连 。 因此 ， 在有机硅产品的结构中既含有 " 有机基团 "， 又含有"无机结构 " ， 这种特殊的组成和分子结构使它集有机物的特性与无机物的功能于一身 。
硅树脂的制备及性能
有机硅主要分为硅橡胶、硅树脂、硅油、硅氧烷偶联剂四大类 。
硅橡胶主要分为室温硫化硅橡胶 , 高温硫化硅橡胶 ， 和液体硅橡胶 。硅橡胶由硅、 氧原子形成主链 ，侧链为含碳基团 ，用量最大是侧链为乙烯的硅橡胶 ， 既耐热 ， 又耐寒 ， 使用温度在 100 ℃~300 ℃之间 ， 它具有优异的耐气候性和耐臭氧性以用良好的绝缘性 。 缺点是强度低 ， 抗撕裂性能差 ， 耐磨性能也差 。
硅树脂是以硅—氧—硅为主链 ，硅原子上联接有机基的交联型的半无机高聚物 。 具有高度交联网状结构的聚有机硅氧烷 ， 是高度支化的聚合物 ( 与线型硅油相比较 ) 能固化成固态物 。 兼具有机树脂及无机材料的双重特性 ， 具有独特的物理化学性能 。 硅树脂最终加工制品的性能取决于所含有机基团的数量 （即 R与 Si 的比值） 。
制备硅树脂的单体是氯硅烷 ，这些氯硅烷都可通过醇解而得到相应的烷氧基硅 烷 。 由于它们没有腐蚀性 ， 又比相应的氯硅烷具有更大的水解稳定性、易保存、易分离 ， 是广泛应用的单体组分 。 改变单体中官能基的数目和选择不同的取代基 ， 就可制得不同聚合度、支化度和交联度的高聚物 ，得到不同性能的产物 ， 以适应不同的用途 。
单体中官能团的数目可用单体混合物的 R与 Si 的比值 R/Si 来表示（ R 为取代基数目、Si 为硅原子数目） 。 一般有实用价值的硅树脂 , 其分子组成中 R与 Si 的比值在 1.2～1.6 之间 。 一 般规律是 ，R：Si 的值愈小 , 所得到的硅树脂就愈能在较低温度下固化；R：Si 的值愈大 ， 所得到的硅树脂要使它固化就需要在 200℃~ 250℃的高温下长时间烘 烤 ， 所得的漆膜硬度差 ， 但热弹性要比前者好得多 。 硅树脂还具有卓越的耐潮、 防水、防锈、耐寒、耐臭氧和耐候性能 ， 对绝大多数含水的化学试剂如稀矿物酸 的耐腐蚀性能良好 ， 但耐溶剂的性能较差 。
以甲基氯硅烷的水解缩合为例：当 R/Si>2 时 ， 即用（CH3)2SiCl2和(CH3)3SiCl 混合共水解 ， 生成分子量较低的油状聚合物 ， 即硅油 。 当 R/Si=2 时 ， 即用纯（CH3)2SiCl2水解缩合 ， 生成高分子量的线型聚合物即后面说的硅橡胶胶粘剂的基料 ， 又称硅生胶 。 当 R/Si<2 时，即 用 ( CH3） 2SiCl2,CH3SiCl3共水解 ， 或CH3SiCl3 ， (CH3)2SiCl2和 SiCl4共水解缩聚 ， 生成网状结构的聚合物 ， 即硅树脂 ， 适当改变 R/Si 的值 ， 可以得到不同性质的含硅聚合物 。 R/Si 小 ， 即三官能或四官能硅 - 氧单元比例高时 ， 固化后 ， 交联度高 ， 硅树脂就硬而脆；而 R/Si大 ， 即双官能硅 - 氧烷单元比例高 ，固化后硅树脂的柔性就好 ，通常采用的 R/Si在 1.2-1.5 之间 。
有机基团对硅树脂性能的影响
硅树脂不同于硅油和硅橡胶 ， 固化后的有机硅树脂的玻璃化转变温度（Tg）>200℃ ， 而典型的硅橡胶 Tg<-60℃ 。 甲基硅树脂的碳含量最低 ， 它有很高的耐热性 ， 硅原子上连接的甲基基团空间位阻最小 ，树脂的交联度高、 硬度大、热塑性小 ，作为防水、 防潮的胶接剂是很理想的 。 但纯甲基硅树脂与颜料等的相容性差 ， 热弹性小 ， 在聚甲基硅氧烷中引入苯基可以改进产品的热弹性与颜料的混溶性 ， 以及对各种物质的胶接性 ，还可提高其热稳定性 。
【甲基|干货！关于硅胶、硅树脂的制备、性能、使用工艺】甲基苯基硅树脂的性能 ， 主要取决于两个因素：一 是上面说的 R/Si， 另外还与甲基和苯基的比例（CH3/C6H5）密切相关.
硅原子连接的有机基团种类对树脂性能影响很大 ， 当为甲基时 ， 可赋予硅树脂热稳定性、脱模性、憎水性、耐电弧性；为苯基时 ， 赋予 树脂氧化稳定性 ， 它在一定范围内可破坏高聚物的结晶性；为乙烯基时 ， 可改善硅树脂的固化特性 ， 并带来偶联性；为四氯苯基时 ， 可改善聚合物的润滑性；当为苯基乙基时 ， 可提高硅树脂与有机物的混溶性；为氨丙基时 ， 可改进聚合物的水溶性 ，同时带来偶联性；为戊基时 ， 可提高硅树脂的憎水性 。 因此 ， 可在硅树脂制备过程中引入不同的有机基团 。
为改善硅树脂的粘接性 ，可将硅树脂与聚酯、环氧、酚醛等共聚 ， 有机硅 - 聚酯共聚物可通过含羟基的聚酯与含烷氧基的硅烷（或硅氧烷）， 或与含硅羟基的硅烷（或硅氧烷）进行缩合反应而制得 。
有机硅 - 环氧共聚物的合成有多种途径 ，但是工业上采用较多的是以商品环氧树脂为原料 ，根据不同的使用要求 ，选择适当的品种与含烷氧基或羟基的低分子量有机硅树脂进行共缩合反应而制得共聚体 。 有机硅 - 酚醛共聚物也可用可溶性的有机硅树脂与酚醛树脂进行共缩聚反应来制备 ， 还可用有机乙酰基硅烷与低分子量的酚醛树脂共缩聚而制得 。 区别：硅橡胶是线性结构的分子补强后硫化交联成立体结构 ， 含有微量端羟基时 ， 抗老化性能不够好 ，白炭黑补强的透光性差一些 ，硅树脂补强的透光性好些；力学性能一般比硅树脂好；弹性大 ， 柔软 ， 耐热耐候性好 ， 内应力小 ， 缺点是 ， 分子链间空隙大 ， 透气 ， 透氧 ， 透湿性大 。 粘接强度一般耐温 -50—200 范围 。 硅树脂是立体结构分子交联成更大的立体结构 ，含有微量的端羟基时 ，抗老化比硅橡胶好的多 。 硬度大 ， 透光性好 ， 透气透湿 ， 透氧小 ，， 力学性能一般比硅橡胶差 。
硅胶使用过程中的各种问题
硅树脂具有突出的耐候性 ， 是任何一种有机树脂所望尘莫及的 ， 即使在紫外线强烈照射下 ， 硅树脂也耐泛黄 。 目前 LED光电市场上所广泛应用的大多数是甲基系有机硅胶 ，苯基系有机硅胶由于成本较高 ， 只在高要求的领域中使用 。
硅胶使用中遇到的各种问题：
一、固化后表面起皱 。 这是因为收缩所引起的 ，多数情况是因为胶中添加有溶剂型的硅树脂造成 ， 建议换胶 。
二、出现界面层 。 这个问题也是因为胶所引起 ，任何两种不同的材质之间都会出现界面 ，解决它的唯一办法就是只有采用同类物质想近的原理 ，很多朋友提出过提高固化温度 ，或者进行高温下的烧结 ，这些都是一些忽悠的话 ，唯一能解决的办法 ，从材料上着手 ，在不能改变另外个材质的时候 ，改变硅胶与其的亲合力 。
三、荧光粉发生沉淀 ，排除是粉的问题 ，那出现这种情况的胶只能是室温固化型的 ， 因为在硅胶中为了保持其透光性 ，折射率等 ，所以不能添加任何的悬浮剂进去 ， 遇到这些问题的朋友门可以尝试着换成升温固化的产品 ，可以解决这个问题 。
四、固化后表面不够光滑 ， 这是因为胶遇到 S、P等中毒引起 ， 大家好好的清洗下模具等系列工具解决之道无非是改善 silicone 与被接着体的接着性及匹配性 ， 再配合延长烘烤时间 ， 以改善目前接着性问题 。
END
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