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      硅油种类及用途-最新一代三元共聚嵌段硅油
      作者: 发布于:2020/4/21 9:50:33 点击量:

      1 硅油概况

       

      硅油是一种不同聚合度链状结构的聚有机硅氧烷。 它是由二甲基二氯硅烷加水水解制得初缩聚环体,环体经裂解、精馏制得低环体,然后把环体、封头剂、催化剂放在一起调聚就可得到各种不同聚合度的混合物, 经减压蒸馏除去低沸物就可制得硅油。

       

      最常用的硅油, 有机基团全部为甲基, 称甲基硅油。 有机基团也可以采用其它有机基团代替部分甲基基团,以改进硅油的某种性能和适用各种不同的用途。常见的其它基团有氢、乙基、苯基、氯苯基、三氟丙基等。近年来,有机改性硅油得到迅速发展,出现了许多具有特种性能的有机改性硅油。

       

      硅油一般是无色(或淡黄色) ,无味、无毒、不易挥发的液体。硅油不溶于水、甲醇、二醇和 - 乙氧基乙醇,可与苯、二甲醚、甲基乙基酮、四氯化碳或煤油互溶,稍溶于丙酮、二恶烷、乙醇和了醇。它具有很小的蒸汽压、较高的闪点和燃点、较低的凝固点。随着链段数 n 的不同,分子量增大,粘度也增高,固此硅油可有各种不同的粘度,从 0.65 厘沲直到上百万厘沲。如果要制得低粘度的硅油,可用酸性白土作为催化剂, 并在 180℃温度下进行调聚,或用硫酸作为催化剂,在低温度下进行调聚,生产高粘度硅油或粘稠物可用碱性催化剂。

       

      硅油按化学结构来分有甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油、乙基含氢硅油、羟基含氢硅油、含氰硅油等;从用途来分,则有阻尼硅油、扩散泵硅油、液压油、绝缘油、热传递油、刹车油等。

       

      硅油具有卓越的耐热性、电绝缘性、耐候性、疏水性、生理惰性和较小的表面张力,此外还具有低的粘温系数、 较高的抗压缩性) 有的品种还具有耐辐射的性能。

       

       

      2 硅油种类

       

      2.1 二甲基硅油,甲基硅油,聚二甲基硅氧烷

       

      1)结构式

       

      2)性质

       

      又称甲基硅油。 分子主链由硅氧原子组成, 与硅相连的侧基为甲基。  25℃下

       

      的黏度范围为  10~200 000mm2/s。相对密度 d4200.93~0.975。折射率 nD201.390~

       

      1.410。无色透明、无毒无嗅的油状物。具有优异的电绝缘性能和耐热性,闪点

       

      高、凝固点低,可在 -50~+200℃温度范围内长期使用。黏温系数小,压缩率大,表面张力小, 憎水防潮性好, 比热容和导热系数小。 可由二甲基环硅氧烷在催化剂存在下与六甲基二硅氧烷进行调聚反应来制取。 其粘度随分子中硅氧链节数 n 值的增大而增高, 从极易流动的液体, 直至稠厚的半固体。 具有优异的电绝缘性和耐热性。

       

      3)应用领域

       

      塑料和橡胶的成型加工以及食品生产中用作长效脱模剂。 还可用作多种材料间的高低温润滑剂。 制造内润滑塑料的添加剂。 用二甲基硅油处理过的玻璃、 陶瓷、金属、水泥等制品不仅憎水,而且抗蚀、防霉、表面光滑。化学、制药、食

       

      品等部门广泛用作热载体和高效消泡剂。 精密机械和仪器仪表中用作防震阻尼材料。电器和电子工业用作耐高温介电液体。还广泛用作汽车、家具、地板从皮革的抛光剂,泵、制动器、汽缸等的液压油。

       

       

      2.2二乙基硅油,聚二乙基硅氧烷

       

      1)结构式

      2)性质

       

      分子主链由硅、 氧原子组成, 与硅相连的侧基为乙基。  20℃下的黏度范围为8~160 000mm2/s,相对密度 0.95~1.06。无色透明,无毒无嗅的油状物。与二甲基硅油性能相似, 但耐高温性和抗氧化性稍差, 耐低温性和润滑性比二甲基硅油好,长期使用温度为 -70~ +150℃。具有防水性能好、耐化学腐蚀、黏温系数小、蒸气压低、可压缩性大、表面张力小等特性,能与矿物润滑油互溶。由二乙基二乙氧基硅烷和三乙基乙氧基硅烷共水解缩合、催化平衡来制取。

       

      3)应用

       

      具有比二甲基硅油更好的润滑性能,广泛用于各种精密仪器仪表、 精密机械设备、速度测量机、同步电动机、通用仪器、钟表、轴求和各种摩擦组件的润滑沿。在食品工业、塑料加工、橡胶制品和金属铸造等方顶用作脱模剂。还可用于气流表、电流麦、速度表的轴承防震,消除指针的颤动。用其灌注或浸渍的电容器,具有极稳定的工作特性,是理想的液体绝缘材料。此外,还可用作消泡剂、防水剂和抛光剂等。

       

       

      2.3 苯甲基硅油,聚甲基苯基硅氧烷

       

       

      1)结构式

      2)性质

       

      学名聚甲基苯基硅氧烷液体。无色或淡黄色透明液体。密度 1.0l-1.08g/cm3。折射率 1.425-1.533,表面张力约在  2.1 ×10-4 ~2.85 ×10-4N/cm。物理性质随分子量变化而异。苯基含量提高,密度和折射率增大。低苯基含量的凝固点低于-70℃。中苯基和高苯基含量的热稳定性提高,并具有优良的耐辐射性。无毒。 250℃热空气中的凝胶化时间为 1750h,还具有良好的耐辐照性能及高的氧化稳定性、耐热性、耐燃性、抗紫外性和耐化学性。可由八甲基环四硅氧烷、二甲基四苯基二硅氧烷、甲基苯基二乙氧基硅烷的水解物在催化剂存在下进行调聚反应来制取。

       

      3)应用

       

      广泛用作发用及膏霜类化妆品的基质原料。 成膜能力强,对皮肤和眼睛的刺激性小,对人体安全,可用作面膜成膜剂、 头发调理剂。 因具有优良的耐辐射性,也被大量用于防晒霜等护肤防晒类化妆品。用作润滑油、热交换液、绝缘油、气液相色谱的载体等。用于绝缘、润滑、阻尼、防震、防尘及高温热载体等,是电子仪表的理想液态阻尼介电液。

       

       

      2.4 甲基含氢硅油

       

      1) 结构式

      2) 性质

       

      无色透明油状物,黏度一般为 (1~5) ×10-2Pa?s,相对密度 0.98~1.10,折射率 1.390~1.410,氢含量 0.8%~ 1.4%。在醇碱作用下, Si-H 键断裂,放出氢气。在铂催化剂作用下,  Si-H 键可与链烯烃进行加成反应。当温度大于 50℃时,可与含环氧基的化合物反应, 具有良好的成膜性能。 可由甲基二氯硅烷和三甲基氯硅烷共水解缩合来制取。

       

      3) 应用

       

      用作防水处理剂, 也可用作橡胶和塑料工业的脱模剂、 纸张和包装材料的防粘剂。

       

       

      2.5 苯基硅油

       

      1)结构式

      2)性质及应用

       

      苯基硅油的粘度低,冻点低,耐热性好,闪点高,膨胀系数小,以及优异的电气性能。用于大型电力电容器的绝缘浸渍剂及血浆袋、 输液袋的隔离防粘添加剂,外科用药的基础油料,化妆品及护肤、防冻疮等油料添加剂等。还可以用于绝缘、润滑、阻尼、防震、防尘以及高温热载体。

       

      2.6 乙基含氢硅油

       

      无色透明油状物,黏度一般为 1~5×10-2pa?s。相对密度 0.98~1.10。折射率1.390~ 1.420,氢含量 0.8%~ 1.2%。在醇碱作用下,  Si—H 键断裂,放出氢气。在铂催化剂作用下, Si—H 键可与链烯烃进行加成反应。在有机金属化合物存在下,可交联成膜, 具有优良的憎水防潮性能。 可由乙基二氯硅烷和三乙基氯硅烷共水解缩合来制取。广泛用于纺织、皮革、陶瓷璃和建材的防水处理,也可用作橡胶制品的脱模剂和织机润滑油添加剂。

       

       

      2.7 甲基乙烯基硅油

       

       

      外观:无色透明液体

       

      粘度: 50cs-150000cs

       

      乙烯基含量: 1.0%-8%

       

      用途:用于硅橡胶做增强、 增硬使用,也可以作为液体加工型硅橡胶的基胶。

       

       

      2.8 甲基乙氧基硅油

       

      1)性质

       

      甲基乙氧基硅油是在硅氧烷主链中引入活性基团的甲基硅油 , 具有优良疏水性 , 润滑性 , 表面张力低 , 无腐蚀性 , 无毒无害 , 同时还具有硅酸盐的某些特性 , 在一定条件下结网成膜。

       

      2)应用

       

      主要用于干粉灭火剂的防水、防粘处理闭 , 建材的防水处理 , 石油化工、纺织、造纸、发酵、医药等行业的消泡处理。也可作为模具脱模剂使用。

       

       

      2.9 羟基硅油

       

      1)性质

       

      端基为羟基的线形聚二甲基硅氧烷,结构式    HO[(CH 3 2n ~ 11 时 ) SiO] H, N=5

      2

      一般为无色或淡黄色透明油状物,黏度( 25℃) ≤20mm/s,羟基含量 4%~8%,折射率 1.40~1.41。端羟基有反应活性,在有机锡催化作用下可与含羟基或烷氧基化合物起缩合反应。 用八甲基环四硅氧烷 (D4)在酸或碱作用下开环加水降解而成;也可用硅橡胶在高压釜同加水、碱催化降解而成。

       

      2)应用

       

      低黏度羟基硅油用作硅橡胶加工中的结构控制剂,也用作纸张等防黏处理。高分子量的羟基硅油是双组分室温硫化硅橡胶的基胶。

      3 有机硅乳液

       

      有机硅乳液是硅油的一种形式。 下面从硅油织物柔软整理剂和硅油乳液型消泡剂两方面来介绍。

       

      3.1 硅油织物柔软整理剂

       

      有机硅乳液主要是用作硅油织物柔软整理剂。 第一代的有机硅织物整理剂是二甲基硅油和含氢硅油 (及其衍生物) 的机械混合物。 第二代的有机硅织物整理剂是羟基封端聚二甲基硅氧烷乳液, 它是由八甲基环四硅氧烷单体、 水、乳化剂、催化剂等原料在一定条件下进行乳液聚合而成的。由于聚合和乳化是一步完成,因而具有工时短、工效高、设备简单、操作方便等优点,而得到的乳液又非常稳

       

      定,颗粒十分均匀、制得的聚合物两端带有活性基团(羟基 ) 可以进一步反应成膜,有利于提高乳液的应用效果,这是机械乳化硅油所不及的。

       

      羟基硅油乳液按其所采用的表面活性剂不同又可分为阳离子、 阴离于、非离子、复合离子等几种类型的乳液。

       

      1) 阳离子型羟基硅油乳液

       

      阳离于型羟乳聚合所采用的乳化剂一般是季胺盐类 (国外文献报道的是十八烷基三甲基氯化铵),催化剂为氢氧化铵。阳离子型羟乳可用于各种纺织品的后整理,具有改善织物手感、提高织物弹性及滑爽、挺括之性能;它的另一独特优点是织物的理想防水剂, 与甲基含氢硅油乳液并用, 防水性能及防水耐久性皆可达到相当高的水平,可用作维纶篷盖帆布的防水剂、涤卡布的防水剂等。

       

      2) 阴离子型羟基硅油乳液

       

      阴离子型羟乳的特点是在织物整理剂中配伍性好, 乳液十分稳定。 尤其纺织品印染中的助剂大部份为阴离子型,若采用阳离子型羟乳往往容易引起破乳漂油,而阴离子型羟乳可以避免此弊病,所以更受用户单位欢迎,用途十分广泛。

       

      3) 复合离子型羟基硅油乳液

       

      阳离子型羟乳虽然是一种优良的织物柔软整理剂, 但这种乳液不耐硬水, 还不能与二羟甲基二羟基乙烯脲树脂( 2D)树脂、催化剂氯化镁和阴离子型增白剂同浴使用,因此在使用上有一定的局限性。此外,由于乳液稳定性差,有机硅高聚物易从乳液中分离出来,漂在液面上,俗称 "漂油 "。若在乳液聚合过程中,采用阳离子型与非离子型乳化剂进行复配, 则可克服阳离子型乳化剂制备羟基硅油乳液的缺点, 制得的有机硅乳液能耐硬水、能与 2D 树脂、氯化镁和增白剂 VBL 等同浴使用,并具有良好的耐热性和耐冷冻性。

       

      4) 非离子型羟基硅油乳液

       

      非离子型羟乳比离于型羟乳的适应性强, 稳定性更好,因此许多国家都大力研究非离子型羟乳。如瑞士汽巴嘉基公司生产的新产品 UltrateX FSA ,是一种分子量在 20 万以上的羟基封头聚二甲基硅氧烷的非离子型乳液,比美国陶康宁公司的 Dc-1111 阴离子型羟乳前进了一步。

       

      5) 其它活性基团的有机硅整理剂

       

      为了适应各类织物高级整理的需要, 改善有机硅整理织物的抗油污、 抗静电和亲水性能,并使化纤织物具有天然织物的许多优点, 有机硅工作者研究了在有机硅分子上引入其它活性基团如氨基、酰胺基、酯基、氰基、羧基、环氧基等。

       

      这些基团的引入使有机硅织物整理剂具有特殊的效果, 例如,有机硅分子引入氨基适于毛织品的防缩和柔软整理; 引入酰胺基适于防污整理, 柔软性也大有提高:引入氰基耐油性好, 聚氧化乙烯醚和有机硅的共聚物防静电效果良好; 有机氟改性的有机硅具有拒油、防污、防静电、拒水等许多优点。

       

       

      3.2 硅油乳液型消泡剂

       

       

      硅油乳液型消泡剂一般为水包油型( O/W)乳液,即水是连续相,硅油是非连续相。它是将硅油、乳化剂及增稠剂等进行预混,然后逐步加水搅匀,最后在胶体磨中反复研磨直至得到合乎要求的乳液。

       

      硅油乳液型消泡剂是有机硅消泡剂中使用面最广、用量最大的一种消泡剂。

       

      它的特点是易分散在水体系中, 可广泛用作水相体系的消泡剂。 使用时,将乳液直接加入起泡体系中, 即可获得良好的消泡效果。 为提高乳液的消泡效果及计量的准确性,一般不直接使用 10%以上的浓硅油乳液:而是先将其用凉水或直接用起泡液稀释至 10%以下使用。禁忌使用过热或过冷的液体稀释,否则将引起乳液破乳。乳液稀释后稳定性会变差,存放过程也可能发生分层(漂油)现象,也即破乳。故稀释后的乳液宜尽快用完。 如果需要,可加入增稠剂以提高乳液的稳定性。对于间歇操作过程, 硅油乳液可以在体系运转前一次加入, 也可采用分批补加的方式; 对于连续操作过程, 硅油乳液应在系统的适当部位连续地或间断地加入。

       

      使用乳液型消泡剂时, 特别要考虑起泡体系的温度及酸、 碱性等条件, 因为硅油乳液比较娇气, 超过它的使用范围, 乳液就会过早破乳, 变成低效或无效(硅油乳液的用量,一般为起泡液重量的 10~ 10Oppm(按硅油计)。当然、特殊情况下也有少于 10ppm 和多于 100ppm 的。其最宜用量主要是通过试验来确定。

       

      一般的硅油乳液型消泡剂大多为水包油型。 根据硅油种类的不同, 硅油乳液型消泡剂有如下几种类型:

       

      1)以二甲基硅油为主体的硅油乳液

       

      这类消泡剂是由二甲基硅油加上乳化剂和水等配制而成,可广泛应用于发酵、食品、造纸、纤维、制药、合成树脂等方面。

       

      2) 以甲基乙氧基硅油为主体的硅油乳液

       

      这类消泡剂是由甲基乙氧基硅油及配合剂制成。

       

      3) 以乙基硅油为主体的硅油乳液

       

      近年来,有机硅消泡剂正朝着有机硅一聚醚嵌段共聚 (或接枝共聚) 方向发展。这类消泡剂由于兼具有机硅和聚醚的特性, 因而使消泡力大大提高; 有机硅一聚醚共聚型消泡剂又可称为自乳化型的有机硅消泡剂, 它是在有机硅分子链中嵌段(或接枝)亲水性的氧化乙烯链或氧化乙烯氧化丙烯链, 使疏水的硅氧烷部分与亲水的聚醚结合在一起, 这样的分子具有较大的极性, 作为消泡剂来说铺展系数大,能在发泡介质中分散均匀,消泡效力高,是一类新型的高效消泡剂。这

       

      类无须使用乳化剂的自乳化硅油, 消泡效果对某些体系来说是相当满意的, 它特别适用于那些不宜使用一般硅油乳液和一般硅油乳液难于胜任的场合。




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