矽橡膠也稱為矽膠,英文為Silicone Rubber或Silica Gel,在中國台灣和其它亞洲國家把矽膠稱為矽膠或矽利康。矽橡膠主要成分是二氧化矽,是一種高活性吸附材料,屬於非晶態物質,其化學分子式為mSiO₂·nH₂O,不溶於水和任何溶劑,無毒無味,化學性質穩定,除強鹼、氫氟酸外不與任何物質發生反應。
一、矽膠主要特性
矽膠材料,學名為“有機矽氧烷聚合物 ”,是具有獨特分子結構的無機或有機橡膠矽合成材料。換而言之,該材料利用了矽膠材料的矽氧鍵及其無機物的特性,具有優於普通有機橡膠的耐熱性、化學穩定性、絕緣性、耐磨性、抗風化性和耐臭氧性等特點。矽膠的化學組份和物理結構,決定了它具有許多其他同類材料難以取代得特點。
1.耐熱性
矽膠的耐熱性是其最出色的性能之一,是其製造產品的基礎。在耐熱性方面,矽膠遠遠勝過有機橡膠。在150℃的溫度情況下,在半永久性使用條件下,矽膠幾乎不會發生性能改變。此外,矽膠即使在200℃溫度下,也能連續使用10,000小時。如果使用時間更短,甚至可以在300℃溫度下使用。由於該出色的耐熱性,矽膠被廣泛用於製造在高溫環境下使用的橡膠部件和零件。
2.耐冷性
矽膠的耐冷性在有機橡膠中是最佳的。它提供生產矽膠的關鍵原因。天然的和普通的橡膠顯示其在不同溫度下會發生比較大的形變。在高溫下它們會變軟,而在低溫下則變硬,所以它們無法再使用。而其它有機橡膠則可能用於-20℃或-30℃的環境。矽膠在-55℃和-70℃期間保持其彈性。一些產品甚至可以耐受低於-100℃的極端低溫。
3.耐氣候性
矽膠具有極好的耐臭氧性。由於高壓放電式臭氧,其它有機橡膠會以較快的速度變軟,但是矽膠很少受到影響。此外,即使長時間地暴露於紫外線、風雨中,矽膠的物理性能將不會發生實質性改變。
4.電氣性能
矽膠用於高溫下的絕緣材料,它有著優越的絕緣性能。它特別出名的性能是寬範圍的溫度和1014Ω•cm與1016Ω•cm之間的體積電阻率。矽膠在潮濕環境下性能會發生最小的變化,最適於用做絕緣材料。通過添加特殊的導電填料,也可生產導電矽。與其它材料相比,矽膠尤其對電暈放電有著較強的抵抗力,因此廣泛用於高壓環境下的絕緣用途。
5.導電性
導電矽膠是一種由炭黑、銀和銅等導電材料構成的混合物。不同種類的矽膠,其電阻率由幾個Ω•cm到103Ω•cm不等。其特性之一是其電氣性能不太會因溫度的變動而受到影響。在200℃以上的溫度,尙未發現哪種橡膠材料可以與硅膠的電氣性能相比。導電矽膠也用於鍵盤接口,抗靜電的 零部件,以及高壓電纜的屏蔽材料。
6.抗輻射
與其它有機橡膠相比,普通(二甲基)矽膠沒有特殊的抗輻射性能。但聚合物分子中含有苯基的甲基苯基矽膠具有抗輻射性,可用於製成核電站和連 接器的電纜。
7.耐蒸汽
長期放置在水中後矽膠僅吸收1%的水分,而其機械強度或電氣特性不會受到影響。一般情況下,矽膠在大氣壓下與蒸汽接觸不會退化。在高於150°的高壓蒸汽中,矽氧烷聚合物會斷裂,其橡膠特性會降低。可以通過矽膠成分、固化劑和後固化方式的選擇來提高其特性。其它耐蒸汽和耐沸水性的改良產品也可生產出來。
8.阻燃性
矽膠用火燒時不易燃燒,但一旦點燃會持續地燒盡。但對其添加少量的阻燃劑後,會抗燃並成為自生式滅火器。目前使用的阻燃矽膠在燃燒中很少會產生有毒氣體,因其不含有機聚合物中的有機鹵素化合物。
9.耐油性
常溫下矽膠的耐油性劣於普通的有機橡膠。但對於有耐高溫要求的汽車或飛機來說,其性能表現得更好。即使與汽車油液接觸,矽膠也不會因膨脹而明顯地脹大。其可在像苯、甲苯和汽油這樣的非極性有機化合物中膨脹,但 其材料不會像普通的有機橡膠那樣碎裂和溶解。如果移除溶劑,其會恢復到初始的狀態。
10.無毒
矽膠對身體具有無害性,所以在醫學上可以用於嬰兒奶嘴和瓶塞。矽膠同時也是製造游泳帽和游泳眼鏡的非常理想的彈性體。
11.熱傳導性
該產品是在矽膠中填充熱傳導率優異的填充劑製造而成。主要應用於高效散熱所需的散熱器與熱源之間,順利實現從熱源向散熱器的熱傳遞。產品質地柔軟,應用時緩衝效果及貼緊效果卓越,同時自身俱有粘性,無需粘著處理。
12.電磁波吸收
最近,隨著電子設備集成化及小型化的快速發展,在各種電磁環境中,EMC正在成為主要爭論焦點。電磁波吸收體是將高性能金屬粉末充入矽膠中製造而成。電磁波吸收體是吸收入射的電磁波噪聲,將其轉換成熱並消除的電波吸收體。
這些獨特的特性使矽膠材料成功取代了石化產品並廣泛應用於航空航天業、國防軍需業、汽車製造業、建築業、電氣電子業、醫藥與食品加工業等多個行業中。隨著越來越多行業對可靠的活化聚合物的要求越來越高,矽膠材料應用正飛速擴展到更廣闊的領域中。