有機硅材料

出自 MBA智库百科(https://wiki.mbalib.com/)

　　有機硅材料是指含有Si-0鍵、且至少有一個有機基是直接與硅原子相連的化合物，習慣上也常把那些通過氧、硫、氮等使有機基與硅原子相連接的化合物也當作有機硅化合物^[1]。有機硅材料是一種節省能源、資源、無公害、安全可靠、多功能、多形態、高性能的高分子材料。自20世紀40年代問世以來，因其優異性能而發展迅速，應用領域不斷擴大，應用它能解決各種技術難題或提高生產技術水平等，因而被人們稱為現代科學文明的“工業味精”。目前已被廣泛應用於紡織、輕工、電子、電氣、交通車輛、建築材料、能源開發、航天、航空、航海、石油、化工、冶金、辦公機械、生活用品、化妝品、醫療、醫葯、食品加工和文物保護等領域^[2]。

　　(一)硅油

　　1.線性硅油

　　(1)非官能性硅油：甲基硅油、乙基硅油、甲苯基硅油：

　　(2)硅官能性硅油：甲基含氫硅油、乙基含氫硅油、含羧基硅油、含烷氧基硅油、含酰氧基硅油

　　2.改性硅油

　　(1)共聚硅油：聚有機硅氧烷一二元醇共聚硅油、高級醇改性硅油、脂肪酸改性硅油、甲基烷基硅油：

　　(2)碳官能性硅油：含氯甲基硅油、含氯苯基硅油、含氰烷基硅油、含羧烷基硅油、含氮烷基硅油、含氟烷基硅油；

　　(3)主鏈改性硅油：硅氮烷硅油、硅甲撐硅油、硅苯撐硅油、硅苯醚撐硅油

　　(二)硅橡膠

　　硅橡膠其相對分子質量一般比硅油大得多，硫化後形成彈性體。硅橡膠種類繁多：最早出現的是二甲基硅橡膠，後為了改進它的某些性能，用其它有機基團取代部分甲基基團或引入硅氧鏈節中，從而出現了甲基乙烯基硅橡膠、甲基苯基硅橡膠(低苯基硅橡膠、中苯基硅橡膠和高苯基硅橡膠)、氟硅橡膠、腈硅橡膠、甲基乙基硅橡膠、苯撐硅橡膠、苯醚撐硅橡膠等。按應用要求又開發出：導電硅檬膠、高抗撕硅橡膠、阻燃硅檬膠、建築密封膠、泡沫硅橡膠、熱收縮性硅橡膠、醫用硅橡膠、電纜密封膠等。

　　硅橡膠安其硫化方式可分為高溫硫化硅橡膠(HTV)，指相對分子質量在5O～8O萬甚至更高的直鏈聚硅氧烷；室溫硫化硅橡膠(RTV)，通常為相對分子質量在1～8萬的羥基封端直鏈硅氧烷。高溫硫化硅橡膠分為有機過氧化物硫化及加成型硫化；室溫硫化硅橡膠分為單組分及雙組分2種。

　　(三)硅樹脂

　　可分為甲基、苯基、甲苯基硅樹脂和改性硅樹脂。

　　(四)硅烷偶聯劑

　　常用品種有30種左右，一般在硅原子上聯有水解的官能團，後又開發了聯有2個官能團的，以及離子型和聚合型的硅烷偶聯劑。

　　1.有機硅材料在建築中的應用

　　有機硅防水材料是以有機硅乳液和其他乳液複合物為主要基料，添加助劑配製而成的乳液型防水材料，對水泥砂漿、混凝土基體、木材、陶瓷、金屬建築材料都具有塗膜防水和滲透防水雙重功能，施工方法簡便，可廣泛適用於新舊屋面、樓頂、地下室、游泳池、衛生問和貯水池、輸水管道等防水、防滲漏工程，具有耐高低溫、抗老化、無腐蝕、無污染等特點，並且水性有機硅塗料具有優良的耐候性和抗污性，能為建築物提供長期的裝飾和保護，具有傳統防水材料(三油四氈)無法比擬的優越性。如山東省青州市利達建築防水材料廠生產的有機硅新型建築防水材料，通過技術鑒定目前，該產品已投入大批量生產；此外杭州市建築材料研究所為瞭解決建築滲漏，尤其是牆體滲漏，研製成功有機硅防水透氣塗料，此塗料生產過程中無“三廢”污染，施工時無刺激性，分散介質為水。目前被建設部列為“九五”期間重點推廣應用的建築防水材料之一。

　　八十年代初，隨著我國經濟的發展，建築業日新月異，傳統的建築結構變為框架結構、鋁合金門窗、輕質牆體預製件、各種幕牆。以幕牆為外牆的建築形式對接縫提出了很高的要求，各種高檔建築密封膠應運而生。經過近二十年的發展，國內有機硅建築密封膠從進口、自行研究開發、試生產到規模生產一步步發展起來，目前已能生產多種用途的產品，並逐步擴大了在國內市場的份額。如廣州新展粘膠廠生產的“新展”牌有機硅結構膠產品經北京國家化學建材測試中心和蘇州國家建築防水材料產品質量監督檢測中心檢測，性能完全符合國家《建築用硅酮結構膠標準》。

　　建築領域應用較廣一般建築塗料普遍存在吸水性強、水蒸氣滲透性差等缺點，漆膜錶面經常出現起泡、脫皮現象。因此，要求性能優良的塗料具有低吸水性和高水蒸氣透過率，水性有機硅塗料恰好能滿足這些要求，並且水性有機硅塗料具有優良的耐候性和抗污性，能為建築物提供長期的裝飾和保護，建築領域已成為水性有機硅塗料應用最廣的領域，對外牆塗料來說，其抵抗水、環境、氣候等外界因素的侵蝕能力相當重要。塗料體系應具有良好的水蒸氣透過性以及低液態水吸收率，以確保外牆保持乾燥。同時也應具長期的耐候性與良好的耐沾污性。因此，具有優異憎水功能的有機硅乳液就成為製造高性能外牆塗料的較佳選擇。由於硅樹脂具有類似石英的網狀化學結構，不同於普通乳膠漆通過形成連續緻密的膜來阻止液態水的吸收，而是通過賦予多孔基材憎水性和增強基材來達到保護目的，因此塗膜具有良好的呼吸功能和更為優異的耐候性。

　　據中國塗料工業協會信息，水性塗料今年有望實現普及放量、快速增長，我國塗料行業市場格局將產生巨大變化。未來5～8年，水性塗料有望占國內塗料市場50％以上的份額，業內專家認為，新型環保水性塗料的市場推廣普及，目前亟需業內骨幹企業尤其是領軍品牌企業的積極推動。最近廣東嘉寶莉化工有限公司水性塗料萬噸基地投產，併在漆膜硬度、豐滿度、光澤度、耐水性等方面取得突破，打破了我國水性塗料技術與產能的瓶頸，為水性塗料“大市”的形成奠定了基礎。業內企業應不斷在技術革新及產業化上尋求突破，以提升水性塗料行業的整體實力，改變整體產業鏈的競爭模式。目前我國已在珠三角、長三角等地形成數傢具有相當實力與技術儲備的水性塗料企業。專家預計，隨著今後大批量推向市場，水性塗料必將受到越來越多追求健康環保消費者的青睞。據瞭解，目前環境效應好的水性塗料在歐美髮達國家普及率很高。與溶劑型塗料相比，水性塗料以水做溶劑，既能達到資源合理利用又可降低環境污染；有機溶劑含量相對較低，施工條件可改善，無論從健康環保方面還是塗裝施工方面都不遜色。同時溶劑型塗料受國際油價波動的影響，其原材料價格過高，塗料水性化是行業發展的大勢所趨。

　　但由於國內消費者的環保、健康意識有待進一步提高，水性塗料的應用推廣程度不夠，因此目前國內即使是發達地區，水性塗料的使用率也低於25％。新加坡，馬來西亞等國已有法規規定：高層建築禁止使用硬質材料。我國也有城市出台類似規定。外牆塗料必將取代瓷磚、玻璃幕牆等硬質材料成為外裝飾市場的主流。相比於傳統的丙烯酸乳膠漆，純硅樹脂塗料具有更好的可呼吸性、憎水性、耐候性。隨著市場對高質量外牆塗料需求的日益增長，純硅樹脂塗料必將獲得更大的應用。

　　2.有機硅在塑料加工中的應用

　　有機硅材料作為一種化工新型材料，以其優異的熱穩定性、低溫柔韌性、憎水防潮性、卓越的電絕緣性及潤滑性等而被廣泛地應用於塑料加工的各個領域。利用含有機官能團的活性有機硅中間體作為塑料加工的流動改性劑， 已成為當今塑料加工業的新趨勢。如聚醚改性硅油、氨基改性硅油、環氧改性硅油以及有機硅一丙烯酸酯共聚物等均為可用作塑料加工助劑的活性有機硅產品。這類助劑加入到塑料助劑中，不但大大改善塑料的加工性能，而且提高了製品的物理性能。

　　3.有機硅材料在汽車電子中的應用

　　汽車行駛於道路時必須承受風、砂、雨、雪、高低溫、振動等各種地型天候與污染物的侵蝕。因此各種精密的電子式控制模塊必須藉由適當的保護材料來保護以確保它的穩定性和可靠性。在汽車電子應用領域中對保護材料的選擇除了基本要求絕緣、防潮、防污、防蝕、導熱等特性外，特別要求具有低應力和耐熱、耐寒等性能。有機硅材料因為同時具備這些性能， 因此在汽車電子領域中的應用特別受到重視，在汽車電子中的應用領域也越來越廣。