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认识有机硅材料 德国化学家沃勒 (Wohler) 在 1857 年首先创造了「有机硅」 (Silicone) 这个词。他的命名策略基于有机化学命名体系。有机硅」这个词已广泛用于描述所有的有机硅聚合物,甚至包括有机硅单体。 什么是硅橡胶 硅橡胶是一种由氧和硅交联成的聚合物制成的独特的合成弹性体。它完美地平衡了机械性质和化学性质,因而能满足今天许多苛刻的应用场合要求。
硅橡胶可透过以下形式提供:
有机硅和有机物的比较 有机硅具有许多大多数有机弹性体无法与之媲美的独特性能。其中之一便是有机硅可在极低的 –100°C 至极高的 316°C 宽广温度范围内使用。这使有机硅可作为汽车和工业应用中一种极佳的材料。 许多有机物往往只能制成黑色或浅色调的部件,而有机硅就不同,它可以透明,也可以制成非常明快的色彩,以完美地满足用户的需要。有机硅无味无臭,不含亚硝胺,许多级别的有机硅适用于食品接触场合。这也和许多有机物不同。硅橡胶既具备有机物的优点 (宽广的温度使用范围、易于加工),又弥补了有机物的许多不足。 参照下面图表比较有机硅和其它有机材料。 为什么使用有机硅橡胶?
在高低温下都有优异的压缩变形性能
性能在很大温度范围内保持一致性
橡胶的物理和化学特性 对于化学溶剂、燃料和耐油性
化学变质 化学变质是指物理性质的丧失,这是由暴露于高温、低温,或者化学品下造成的。硅橡胶由于内在的化学结构,在抗化学变质方面比有机橡胶优胜。大多数的有机橡胶会在许多化学物质 (例如:油、溶剂、液压机液体、酸) 的存在下发生降解。而 Silastic 氟硅酮橡胶在这些情况下表现出优异的耐化学性,同时,道康宁将 Silastic 硅橡胶与氟硅酮橡胶混合,以提高其耐化学性,满足客户应用所需。
防水性 Silastic 硅橡胶的所有型号都以防水性而着称。即使长期处于浸润状态,它们对于潮气的吸收性也极低,其机械性能亦几乎不发生变化。高热的水将导致橡胶裂解,但这仅仅在长期并且不间断地处于这样的状态下才发生。
耐蒸汽性 通常,在不加压的情况下 Silastic 硅橡胶几乎不受游离蒸汽湿气的影响。当蒸汽处于较低或中等压力情况下也是如此。然而随着蒸汽压力的上升,对橡胶的机械性能的影响就逐渐变大。因此,Silastic 硅橡胶不推荐长期使用在蒸汽超过 50 psi 的场合中。
可燃性 典型的不含阻燃添加剂的硅橡胶基料的极限氧指数 (LOI) 在 24% O2。如果设计成专门的复合物,其 LOI 可达 30-37% O2。 温度指数是指当空气混合物中氧气的浓度为 20.9% 的时候,材料能够保持燃烧的温度。对于电学的阻燃硅橡胶复合物而言,这个温度在 300-400°C,而典型的硅橡胶基料,这个温度大约为 250°C。
阻燃性 特定的 Silastic 硅橡胶产品本身具有一定的防火特性,因此适用于需要良好阻燃的场合。大多数 Silastic 硅橡胶产品可通过 MIL-STD-417A 水平阻燃规范,但是要通过更严格的垂直阻燃规范,必须要加入阻燃剂。Silastic 硅橡胶可以通过复合设计成符合多种技术规范的产品,包括:UL-94、V-1 或 V-0;UL Code 62;BMS 159-C。
耐真菌性 当在温暖潮湿的环境中使用橡胶时,它必须耐霉菌或真菌。虽然 Silastic 硅橡胶并不抗真菌,但它也不是真菌的滋生物,也不会受到真菌或霉菌的不利影响。 当 Silastic 硅橡胶受到毛壳菌、球霉菌 (globum)、黑曲霉、土曲霉、 青霉菌 (penicillium lutem) 和镰刀菌念珠菌等的作用时,这些微生物都没有恶化样品的性能。
食品接触规定和 FDA 规定 很多 Silastic 硅橡胶产品配方符合 FDA 21CFR177.2600 规定。道康宁销售的很多未固化硅橡胶产品可能会用于制造基本部件,而这些部件在使用中会和食品表面频繁接触,这些道康宁产品符合美国食品药品管理局的 FDA 21CFR177.2600「反复使用的橡胶产品」规定。
机械性质
挠度计测试证实 Silastic 硅橡胶对于裂痕扩大具有显着的抵抗力。当进行挠度计损毁测试时 (每小时 18,000 圈直到损坏),高性能硅弹性体持续 500,000 圈。
耐臭氧和耐氧化性质
测试按照 ASTM D518 和 ASTM D1149 的步骤进行,但考虑到 Silastic 有机硅弹性体的卓越性能,对测试做了部分更改。如在 ASTM D518 中指明,样品应拉伸 20%,但除了静态测试,在动态测试中,样品拉伸了 25%,每分钟拉伸 30 次。如果橡胶受到了臭氧作用,这种测试会导致任何微小裂型的迅速发展。但正如上文所述,未见裂纹或裂痕。 其它测试条件的修正涉及测试方法 ASTM D1149。在这个过程中,指定的臭氧浓度是每一亿份空气中含 50 份臭氧,但是在测试 Silastic 硅橡胶的时候,这个浓度增加了 30,000 份臭氧,上述测试的温度条件为 40 或 50°C,而 Silastic 硅橡胶成功抵受 74°C 测试条件的考验。
耐辐射性 辐射像热老化一样改变 Silastic 硅橡胶的性质。当总辐射剂量增加时,橡胶的硬度增加;拉伸强度是先增加,然后迅速下降;伸长率则会下降。如果辐射为轻度或中度辐射时,辐射的直接效应与辐射水平总量成比例;而在高辐射水平下,热效应会引起其它变化。
上图说明了要使两种 Silastic 硅橡胶的伸长率绝对值降低到 50% 所需的辐射剂量。图中的数据是在室温和 200°C 下暴露于 Co60 辐射源中得到的。这里采用 50% 的伸长率作为测试终点,是因为在许多应用场合,这是弹性体保持弹性的最低要求,在这个伸长率下,弹性体仍然有用。当然,静态密封和类似产品在低的伸长率的情况下保持其适用性。
耐高、低温性 由 Silastic 硅橡胶制造的部件在宽广的温度范围内保持其室温下的特性,它可以使用的温度范围从 -100°C 至 316°C,这种热学性质大多数有机弹性体难以与之匹敌。
加工方法 Silastic® 硅橡胶加工方便,有助于提高生产率,降低橡胶加工成本,亦比许多有机弹性体具备更佳的性能。Silastic 高粘度硅橡胶 (HCR) 和 Silastic 氟硅橡胶 (FSR) 是用于制造常规橡胶和塑料设备的热固性材料,可用下述方法进行加工:
典型应用
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