液态硅橡胶

液态硅橡胶高分子学院橡胶092张兴超0903040213简介：液体硅胶是相对固体高温硫化硅橡胶来说的，其为液体胶，具有流动性好，硫化快，更安全环保，可完全达到食品级要求。

根据分子结构中所含官能团（即交联点）位置，常把带有官能团的液体橡胶分成两大类：一类是官能团处于分子结构两端的称之为遥爪型液体橡胶；另一类是活性官能团在主链中呈无规分布，即所谓在分子结构内带官能团者，称为非遥爪型液体橡胶。

当然，也有既带中间官能团又带有端基官团的，目前重点是对遥爪型液体橡胶进行研究。

对于液体橡胶，应根据其所含的活性官能基来选择带有适当官能团的链增长剂或交联剂。

LSR综述：LSR是英文Liquid Silicone Rubber的缩写，意思是液体硅橡胶(灌封胶)，实际上，所有的固化前为液体，固化后为弹性体的有机硅产品都可以叫做LSR（液体硅橡胶），但是习惯上说起LSR通常指狭义上的液体硅橡胶，GE公司是这么定义的：LSR是指按照1：1重量或体积配比用注射成型方法生产弹性体的双组分加成型硅橡胶，也就是SHIN ETSU产品分类上所指的LIM(Liquid Injection Molding，液体注射成型)，指专门用于注射成型的硅橡胶，常用来做大批量标准制件。

而DOW CORNING公司产品分类的LSR不但包括注射成型的产品也包括敷形涂料等1：1混合的无色透明的双组分加成型硅橡胶，在国内，晨光院把所有加成型无色透明的产品统称为硅凝胶，而我们一般只称无色透明，没有硬度很软，几乎没有强度的加成型灌封产品为硅凝胶，国外大公司的分类也是单独列出，即Silicone Gels产品。

DOW CORNING 的说法，LSR是指无色透明或者半透明，粘度较大（一般大于10Pa•S），按照1：1重量或体积配比的双组分加成型硅橡胶，可以做透明半透明的硅橡胶制品，也可以配合颜料、底涂剂等使用。

据报道：目前全国加成型液体硅橡胶生产量在500-800吨/年，进口量在5千吨/年，高温硫化硅橡胶生产量5万吨/年以上，随着加成液体硅橡胶发展和成本下降以及加工设备国产化，高温硫化橡胶至少有60%-70%的用量将被液体硅橡胶所取代，预计到2010年市场需求量在40000吨以上，该产品发展空间很大。

二、加成型灌封胶的反应机理双组分加成型灌封胶有弹性硅凝胶和硅橡胶之分，前者强度较低，后者强度较高。

它们的硫化机理是基于有机硅生胶端基上的乙烯基（或丙烯基）和交链剂分子上的硅氢基发生加成反应（氢硅化反应）来完成的。

在该反应中，含氢化物官能的聚硅氧烷用作交链剂，氯铂酸或其它的可溶性的铂化合物用作催化剂。

硫化反应是在室温或加热条件下进行的。

不放出副产物。

由于在交链过程中不放出低分子物，因此加成型硅橡胶在硫化过程中不产生收缩。

这一类硫化胶无毒、机械强度高、具有卓越的抗水解稳定性（即使在高压蒸汽下）、良好的低压缩形变、低燃烧性、可深度硫化、以及硫化速度可以用温度来控制等优点，因此是目前国内外大力发展的一类硅橡胶。

加成型灌封胶的包装方式一般是分A、B两种组分进行包装：将催化剂和含乙烯基有能团的有机硅聚合物作为一种组分；含氢的聚硅氧烷交链剂作另一种组分。

混合比例一般是按A：B=1：1进行，环境温度对混合后的操作适用期有一定影响。

环境温度较高时，反应速度较快，操作适用期有所缩短。

用途液体硅橡胶可用于涂敷、浸渍及灌注。

制程工艺例如粘度为0.07~50帕·秒/25℃的羟基封端聚二甲基硅氧烷，用甲基乙烯基双吡咯烷酮硅烷为链增长剂，用有机过氧化物，如过氧化二苯甲酰、25—二甲基地5—二叔丁基过氧己烷为硫化剂，此种胶料流动性好、粘度低，在其硫化过程中同时发生链子增长反应，故可获得高分子量的弹性体，具有良好的物理机械性能。

链增长剂甲基乙烯基双吡咯烷酮硅烷，可由吡咯烷酮与甲基乙烯基二氯硅烷在三乙胺存在下反应而得，产物容易水解，故需存放在干燥密闭的容器中，这种化合物的吡咯烷酮基在室温下可与聚二甲基硅氧烷内的端羟基缓慢反应，其反应速度随温度升高而加快。

从理论上讲，此反应可连续进行，直至获得无限大的分子量。

甲基乙烯基吡咯烷酮硅烷中的乙烯基还可作为硫化反应的活化点，能促使聚二甲基硅氧烷交联，生成高分子量的弹性体。

由于吡咯烷酮基与羟基在室温下反应十分缓慢，故加入各组分经混合后的胶料具有较长的适用期，在1小时内胶料的粘度基本不变，但仍保持良好的流动性，可注入微小的孔隙中。

混合后的胶料在150℃下加热10分钟即可硫化成弹性体。

种类1、注射成型液体硅橡胶(LSR)：全名为注射成型液体硅橡胶，硫化设备为注射成型机。

注射成型机有着工艺流程非常简单（不需高温胶工艺中的配料，炼胶，切料，摆料等人工流程，只需一个工人取产品即可），产品精确度高（成型之前所有人工程序全部被机器取代），产量高（A/B胶混合在一定温度下几秒钟成型），省人，省电，省材料等多项优点，能生产所有高温胶生产的产品！是今后几年硅橡胶材料发展的一主流。

2、模具硅橡胶(RTV-2)：用于工艺品及低合金的成型模具。

3、电子硅橡胶(RTV-T)：用于电气元件的防潮、绝缘背光板及散热材料。

4、密封胶(RTV-1)：俗称玻璃胶，用于建筑密封、防水工程、铝材粘接、电子及灯饰等。

三、常用术语解释1、室温固化：固化温度范围在20～30℃2、中温固化：固化温度范围在32.2～98.9℃3、凝胶：在液体持留时间中，由聚集体的网络组成的半固体体系。

4、适用期：也称可使用时间、适用寿命。

指从A、B组分混合开始，直到体系粘度上升到不能使用的最大时间止，即为可使用时间或适用期。

一般适用期随固化剂的种类、添加量以及环境温度等而变化。

5、导热系数：导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,°C）,在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米·度（W/m·K,此处的K可用°C代替）。

6、锥入度：锥入度是衡量稠度及软硬程度的指标，它是指在规定的负荷、时间和温度条件下锥体落入试样的深度。

其单位以0.1mm表示。

锥入度值越大，表示润滑脂越软，反之就越硬。

7、透光率：表示显示设备等的透过光的效率，它直接影响到触摸屏的视觉效果。

指透过透明或半透明体的光通量与其入射光通量的百分率。

光通量是每单位时间到达、离开或通过曲面的光能数量。

流明 (lm) 是国际单位体系 (SI) 和美国单位体系 (AS) 的光通量单位。

四、产品特点及应用1、硅凝胶（K-5500、K-5501、K-5505）加成型有机硅凝胶硫化前为无色或微黄色透明的油状液体，硫化后成为柔软透明的有机硅凝胶。

加成型液体硅橡胶是有含乙烯基的聚有硅氧烷作基础聚合物，含Si-H键的聚有硅氧烷做交联剂，在铂催化剂存在下，在室温或加热下可交联硫化的一类有硅材料。

加成型液体硅橡胶与缩合型液体硅橡胶一样，根据产品包装形式也有单组份和双组份之分；根据硫化后状态，又有橡胶、凝胶、泡沫体、球形微分之分。

通过调整配方及用加成反应抑制剂控制硫化速度等方法，能制成适应多种用途的产品。

加成型液体硅橡胶(LSR)是硅橡胶中档次较高的一类品种，与缩合型液体硅橡胶比较，具有硫化过程不产生副产物、收缩率极小、能深层硫化等优点，在高温下的密封性也比缩合型的好。

此外，LSR还具有工艺简便、成本低廉的突出优点。

这是由于液体硅橡胶分子量小、粘度低、加工成型方便，可省去混炼、预成型、后整理等工序，容易实现自动化，并可节省能源和劳动力，生产周期短且效率高。

因此，虽然LSR的原料价格比普通硅橡胶略高，但总成本却比普通硅橡胶低，特别是制造小件产品时更显出其此方面的优越性。

1 LSR的主要成分LSR通常是由基础胶――聚甲基乙烯基硅氧烷生胶、交联剂――聚甲基氢硅氧烷、催化剂――过渡金属(如铂、镍、铑等)的络合物等组成，根据不同用途，还可添加其它填充剂，如气相法或沉淀法白炭黑、氧化铁、二氧化钛和炭黑等。

为了制取透明级的LSR，也可加入硅树脂作为填充剂。

LSR是由交联剂中的SiH基和基础胶中的Si-Cl=CH2基之间形成架桥而得到的一类硅橡胶弹性体。

1.1 基础胶聚用基乙烯基硅氧烷生胶是LSR的基础胶。

LSR的生胶分子量分布较宽，一般从数千至10-20万。

因为分子量小的组分可以降低粘度，分子量大的组分可以提高强度。

根据所需硫化胶的性能，聚甲基乙烯基硅氧烷生胶中乙烯基含量应控制在一定范围内。

乙烯基含量太低，交联密度小，硫化胶性能差；反之，则交联密度过大，硫化胶变脆，伸长率、耐老化性能不好。

聚甲基乙烯基硅氧烷生胶分子的端基为乙烯基时，有利于扩模和提高抗撕性能；聚甲基乙烯基硅氧烷生胶分子链间及两端均有一定量乙烯基时，交联时伴有分子模本身的增长，这能进一步提高硫化胶的物理机械性能。

1.2 交联剂聚甲基氢硅氧烷是LSR的交联剂，其分子中直接与硅原子相连接的活性氢原子与基础胶――聚甲基乙烯基硅氧烷生胶中的乙烯基进行加成反应使生胶硫化。

通常一个分子中至少有3个以上的≡SiH基团，方可使硫化胶网状结构的柔顺性和物理机械性能得到明显提高。

在制备LSR时，要注意交联剂中硅氢基与基础胶中硅乙烯基的摩尔比，只有使它们相匹配，才能得到性能最佳的硫化胶。

考虑到乙烯基的充分利用和硅氢键的损耗，一般以氢基稍过量为宜。

1.3 催化剂元素周期表中第Ⅷ族过渡金属的络合物，对≡SiH与≡SiCH=CH2几乎都有加成催化作用，但在LSR中通常采用各种形式的铂及其化合物和络合物。

目前主要使用均相催化剂，其中使用较普遍的是氯铂酸与链烯烃、环烷烃、醇、醛、醚等形成的络合物。

因为这种催化剂具有很高的活性和选择性，但大部分活性较高，使胶料硫化过快，安全操作时间短。

若以金属铂计，铂催化剂用量的最低限度应为基础胶与交联剂总量的1×10-7。

但考虑到因体系不纯而使铂中毒的情况，其实际用量一般为1×10-6-2×10-5，用量过高，既不经济，又增加抑制剂的用量。

1.4 抑制剂聚甲基乙烯基硅氧烷生胶与填料、交联剂和催化剂混合之后就可以在室温反应。

而胶料的混炼加工都需要一定时间，反应物若在操作中先期固化，就得不到所需的形状和性质。

对于LSR更要求如此，故要求在硫化温度前几乎不进行催化反应，达到硫化温度后再迅速进行催化反应。

抑制反应的方法通常是加入抑制剂。

抑制剂能与铂催化剂生成一定形式的络合体，影响反应平衡的移动。

有效的抑制剂可以和胶料共同放置相当长的时间，只有加热到硫化温度才分解。

抑制剂分两类，一类是作为添加剂加入胶料中，与铂作用阻滞其活性；另一类是事先制成具有抑制性配位体的络合物(复合催化剂)，从而抑制铂的催化活性。

使用较普遍的是相容性好的炔醇类化合物、含氮化合物、有机过氧化物等。

一般加入量为基础胶质量的1%-5%。