矽膠與矽樹脂的區別

2022-09-10 10:48:02 字數 3134 閱讀 3982

矽膠(silica gel; silica)別名:矽橡膠是一種高活性吸附材料,屬非晶態物質,其化學分子式為msio2nh2o。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。

矽膠按其性質及組分可分為有機矽膠和無機矽膠兩大類。

有機矽膠是一種有機矽化合物,是指含有si-c鍵、且至少有乙個有機基是直接與矽原子相連的化合物,習慣上也常把那些通過氧、硫、氮等使有機基與矽原子相連線的化合物也當作有機矽化合物。其中,以矽氧鍵(-si-o-si-)為骨架組成的聚矽氧烷,是有機矽化合物中為數最多,研究最深、應用最廣的一類,約佔總用量的90%以上。用於封裝的一類。

有機矽膠產品的基本結構單元是由矽-氧鏈節構成的,側鏈則通過矽原子與其他各種有機基團相連。因此,在有機矽產品的結構中既含有"有機基團",又含有"無機結構",這種特殊的組成和分子結構使它集有機物的特性與無機物的功能於一身。

有機矽主要分為矽橡膠、矽樹脂、矽油三大類。

矽橡膠主要分為室溫硫化矽橡膠,高溫硫化矽橡膠,

矽橡膠由矽、氧原子形成主鏈,側鏈為含碳基團,用量最大是側鏈為乙烯的矽橡膠。既耐熱,又耐寒,使用溫度在100--300℃之間,它具有優異的耐氣候性和耐臭氧性以用良好的絕緣性。缺點是強度低,抗撕裂效能差,耐磨效能也差。

矽樹脂是以矽—氧—矽為主鏈,矽原子上聯接有有機基的交聯型的半無機高聚物。具有高度交聯網狀結構的聚有機矽氧烷,是高度支化的聚合物(與線型矽油相比較)能固化成固態物。兼具有機樹脂及無機材料的雙重特性,具有獨特的物理化學效能。

矽樹脂最終加工製品的效能取決於所含有機基團的數量(即r與si的比值)。一般有實用價值的矽樹脂,其分子組成中r與si的比值在1.2~1.6之間。一般規律是,r:

si的值愈小,所得到的矽樹脂就愈能在較低溫度下固化;r:si的值愈大,所得到的矽樹脂要使它固化就需要在200材250℃的高溫下長時間烘烤,所得的漆膜硬度差,但熱彈性要比前者好得多。矽樹脂還具有卓越的耐潮、防水、防鏽、耐寒、耐臭氧和耐候性能,對絕大多數含水的化學試劑如稀礦物酸的耐腐蝕性能良好,但耐溶劑的效能較差。

製備矽樹脂的單體是氯矽烷,這些氯矽烷都可通過醇解而得到相應的烷氧基矽烷。由於它們沒有腐蝕性,又比相應的氯矽烷具有更大的水解穩定性、易儲存、易分離,是廣泛應用的單體組分。改變單體中官能基的數目和選擇不同的取代基,就可製得不同聚合度、支化度和交聯度的高聚物,得到不同效能的產物,以適應不同的用途。

單體中官能團的數目可用單體混合物的r與si的比值r/si來表示(r為取代基數目、si為矽原子數目)。以甲基氯矽烷的水解縮合為例:

當r/si>2時,即用(ch3)2sicl2和(ch3)3sicl混合共水解,生成分子量較低的油狀聚合物,即矽油。當r/si=2時,即用純(ch3)2sicl2水解縮合,生成高分子量的線型聚合物即後面說的矽橡膠膠粘劑的基料,又稱矽生膠。

當r/si<2時,即用(ch3)2sicl2,ch3sicl3共水解。或ch3sicl3,(ch3)2sicl2和sicl4共水解縮聚,生成網狀結構的聚合物,即矽樹脂,適當改變r/si的值,可以得到不同性質的含矽聚合物。r/si小,即三官能或四官能矽-氧單元比例高時,固化後,交聯度高,矽樹脂就硬而脆;而r/si大,即雙官能矽-氧烷單元比例高,固化後矽樹脂的柔性就好,通常採用的r/si在1.

2-1.5之間。

矽樹脂不同於矽油和矽橡膠,固化後的有機矽樹脂的玻璃化轉變溫度(tg)>200℃,而典型的矽橡膠tg<-60℃。甲基矽樹脂的碳含量最低,它有很高的耐熱性,矽原子上連線的甲基基團空間位阻最小,樹脂的交聯度高、硬度大、熱塑性小,作為防水、防潮的膠接劑是很理想的。但純甲基矽樹脂與顏料等的相容性差,熱彈性小,在聚甲基矽氧烷中引入苯基可以改進產品的熱彈性與顏料的混溶性,以及對各種物質的膠接性,還可提高其熱穩定性。

甲基苯基矽樹脂的效能,主要取決於兩個因素:一是上面說的r/si,另外還與甲基和苯基的比例(ch3/c6h5)密切相關.

從上述三種矽樹脂可以看出:矽原子連線的有機基團種類對樹脂效能影響很大,當為甲基時,可賦予矽樹脂熱穩定性、脫模性、憎水性、耐電弧性;為苯基時,賦予樹脂氧化穩定性,它在一定範圍內可破壞高聚物的結晶性;為乙烯基時,可改善矽樹脂的固化特性,並帶來偶聯性;為四氯苯基時,可改善聚合物的潤滑性;當為苯基乙基時,可提高矽樹脂與有機物的混溶性;為氨丙基時,可改進聚合物的水溶性,同時帶來偶聯性;為戊基時,可提高矽樹脂的憎水性。因此,可在矽樹脂製備過程中引入不同的有機基團。

為改善矽樹脂的粘接性,可將矽樹脂與聚酯、環氧、酚醛等共聚,有機矽-聚酯共聚物可通過含羥基的聚酯與含烷氧基的矽烷(或矽氧烷),或與含矽羥基的矽烷(或矽氧烷)進行縮合反應而製得。

有機矽-環氧共聚物的合成有多種途徑,但是工業上採用較多的是以商品環氧樹脂為原料,根據不同的使用要求,選擇適當的品種與含烷氧基或羥基的低分子量有機矽樹脂進行共縮合反應而製得共聚體。

有機矽-酚醛共聚物也可用可溶性的有機矽樹脂與酚醛樹脂進行共縮聚反應來製備,還可用有機乙醯基矽烷與低分子量的酚醛樹脂共縮聚而製得。

區別:矽橡膠是線性結構的分子補強後硫化交聯成立體結構,含有微量端羥基時,抗老化效能不夠好,白炭黑補強的透光性差一些,矽樹脂補強的透光性好些;力學效能一般比矽樹脂好;彈性大,柔軟,耐熱耐候性好,內應力小,缺點是,分子鏈間空隙大,透氣,透氧,透濕性大。粘接強度一般耐溫-50—200 範圍。

矽樹脂是立體結構分子交聯成更大的立體結構,含有微量的端羥基時,抗老

化比矽橡膠好的多。硬度大,透光性好,透氣透濕,透氧小,,力學效能一般比矽橡膠差。

矽樹脂具有突出的耐候性,是任何一種有機樹脂所望塵莫及的,即使在紫外線強烈照射下,矽樹脂也耐泛黃。

目前led光電市場上所廣泛應用的大多數是甲基系有機矽膠,苯基系有機矽膠由於成本較高,只在高要求的領域中使用。

矽膠使用中遇到的各種問題:

一、固化後表面起皺。這是因為收縮所引起的,多數情況是因為膠中新增有溶劑型的矽樹脂造成,建議換膠。

二、出現介面層。這個問題也是因為膠所引起,任何兩種不同的材質之間都會出現介面,解決它的唯一辦法就是只有採用同類物質想近的原理,很多朋友提出過提高固化溫度,或者進行高溫下的燒結,這些都是一些忽悠的話,唯一能解決的辦法,從材料上著手,在不能改變另外個材質的時候,改變矽膠與其的親合力。

三、螢光粉發生沉澱,排除是粉的問題,那出現這種情況的膠只能是室溫固化型的,因為在矽膠中為了保持其透光性,折射率等,所以不能新增任何的懸浮劑進去,遇到這些問題的朋友門可以嘗試著換成公升溫固化的產品,可以解決這個問題。

四、固化後表面不夠光滑,這是因為膠遇到s、p等中毒引起,大家好好的清洗下模具等系列工具

解決之道無非是改善silicone與被接著體的接著性及匹配性,再配合延長烘烤時間,以改善目前接著性問題.

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