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矽油種類及用途-最新一代三元共聚嵌段矽油
作者: 發布於:2020/4/21 9:50:33 點擊量:

1 矽油概況

 

矽油是一種不同聚合度鏈狀結構的聚有機矽氧烷。 它是由二甲基二氯矽烷加水水解製得初縮聚環體,環體經裂解、精餾製得低環體,然後把環體、封頭劑、催化劑放在一起調聚就可得到各種不同聚合度的混合物, 經減壓蒸餾除去低沸物就可製得矽油。

 

最常用的矽油, 有機基團全部為甲基, 稱甲基矽油。 有機基團也可以采用其它有機基團代替部分甲基基團,以改進矽油的某種性能和適用各種不同的用途。常見的其它基團有氫、乙基、苯基、氯苯基、三氟丙基等。近年來,有機改性矽油得到迅速發展,出現了許多具有特種性能的有機改性矽油。

 

矽油一般是無色(或淡黃色) ,無味、無毒、不易揮發的液體。矽油不溶於水、甲醇、二醇和 - 乙氧基乙醇,可與苯、二甲醚、甲基乙基酮、四氯化碳或煤油互溶,稍溶於丙酮、二惡烷、乙醇和了醇。它具有很小的蒸汽壓、較高的閃點和燃點、較低的凝固點。隨著鏈段數 n 的不同,分子量增大,粘度也增高,固此矽油可有各種不同的粘度,從 0.65 厘沲直到上百萬厘沲。如果要製得低粘度的矽油,可用酸性白土作為催化劑, 並在 180℃溫度下進行調聚,或用硫酸作為催化劑,在低溫度下進行調聚,生產高粘度矽油或粘稠物可用堿性催化劑。

 

矽油按化學結構來分有甲基矽油、乙基矽油、苯基矽油、甲基含氫矽油、甲基苯基矽油、甲基氯苯基矽油、甲基乙氧基矽油、甲基三氟丙基矽油、甲基乙烯基矽油、甲基羥基矽油、乙基含氫矽油、羥基含氫矽油、含氰矽油等;從用途來分,則有阻尼矽油、擴散泵矽油、液壓油、絕緣油、熱傳遞油、刹車油等。

 

矽油具有卓越的耐熱性、電絕緣性、耐候性、疏水性、生理惰性和較小的表麵張力,此外還具有低的粘溫係數、 較高的抗壓縮性) 有的品種還具有耐輻射的性能。

 

 

2 矽油種類

 

2.1 二甲基矽油,甲基矽油,聚二甲基矽氧烷

 

1)結構式

 

2)性質

 

又稱甲基矽油。 分子主鏈由矽氧原子組成, 與矽相連的側基為甲基。  25℃下

 

的黏度範圍為  10~200 000mm2/s。相對密度 d4200.93~0.975。折射率 nD201.390~

 

1.410。無色透明、無毒無嗅的油狀物。具有優異的電絕緣性能和耐熱性,閃點

 

高、凝固點低,可在 -50~+200℃溫度範圍內長期使用。黏溫係數小,壓縮率大,表麵張力小, 憎水防潮性好, 比熱容和導熱係數小。 可由二甲基環矽氧烷在催化劑存在下與六甲基二矽氧烷進行調聚反應來製取。 其粘度隨分子中矽氧鏈節數 n 值的增大而增高, 從極易流動的液體, 直至稠厚的半固體。 具有優異的電絕緣性和耐熱性。

 

3)應用領域

 

塑料和橡膠的成型加工以及食品生產中用作長效脫模劑。 還可用作多種材料間的高低溫潤滑劑。 製造內潤滑塑料的添加劑。 用二甲基矽油處理過的玻璃、 陶瓷、金屬、水泥等製品不僅憎水,而且抗蝕、防黴、表麵光滑。化學、製藥、食

 

品等部門廣泛用作熱載體和高效消泡劑。 精密機械和儀器儀表中用作防震阻尼材料。電器和電子工業用作耐高溫介電液體。還廣泛用作汽車、家具、地板從皮革的拋光劑,泵、製動器、汽缸等的液壓油。

 

 

2.2二乙基矽油,聚二乙基矽氧烷

 

1)結構式

2)性質

 

分子主鏈由矽、 氧原子組成, 與矽相連的側基為乙基。  20℃下的黏度範圍為8~160 000mm2/s,相對密度 0.95~1.06。無色透明,無毒無嗅的油狀物。與二甲基矽油性能相似, 但耐高溫性和抗氧化性稍差, 耐低溫性和潤滑性比二甲基矽油好,長期使用溫度為 -70~ +150℃。具有防水性能好、耐化學腐蝕、黏溫係數小、蒸氣壓低、可壓縮性大、表麵張力小等特性,能與礦物潤滑油互溶。由二乙基二乙氧基矽烷和三乙基乙氧基矽烷共水解縮合、催化平衡來製取。

 

3)應用

 

具有比二甲基矽油更好的潤滑性能,廣泛用於各種精密儀器儀表、 精密機械設備、速度測量機、同步電動機、通用儀器、鍾表、軸求和各種摩擦組件的潤滑沿。在食品工業、塑料加工、橡膠製品和金屬鑄造等方頂用作脫模劑。還可用於氣流表、電流麥、速度表的軸承防震,消除指針的顫動。用其灌注或浸漬的電容器,具有極穩定的工作特性,是理想的液體絕緣材料。此外,還可用作消泡劑、防水劑和拋光劑等。

 

 

2.3 苯甲基矽油,聚甲基苯基矽氧烷

 

 

1)結構式

2)性質

 

學名聚甲基苯基矽氧烷液體。無色或淡黃色透明液體。密度 1.0l-1.08g/cm3。折射率 1.425-1.533,表麵張力約在  2.1 ×10-4 ~2.85 ×10-4N/cm。物理性質隨分子量變化而異。苯基含量提高,密度和折射率增大。低苯基含量的凝固點低於-70℃。中苯基和高苯基含量的熱穩定性提高,並具有優良的耐輻射性。無毒。 250℃熱空氣中的凝膠化時間為 1750h,還具有良好的耐輻照性能及高的氧化穩定性、耐熱性、耐燃性、抗紫外性和耐化學性。可由八甲基環四矽氧烷、二甲基四苯基二矽氧烷、甲基苯基二乙氧基矽烷的水解物在催化劑存在下進行調聚反應來製取。

 

3)應用

 

廣泛用作發用及膏霜類化妝品的基質原料。 成膜能力強,對皮膚和眼睛的刺激性小,對人體安全,可用作麵膜成膜劑、 頭發調理劑。 因具有優良的耐輻射性,也被大量用於防曬霜等護膚防曬類化妝品。用作潤滑油、熱交換液、絕緣油、氣液相色譜的載體等。用於絕緣、潤滑、阻尼、防震、防塵及高溫熱載體等,是電子儀表的理想液態阻尼介電液。

 

 

2.4 甲基含氫矽油

 

1) 結構式

2) 性質

 

無色透明油狀物,黏度一般為 (1~5) ×10-2Pa•s,相對密度 0.98~1.10,折射率 1.390~1.410,氫含量 0.8%~ 1.4%。在醇堿作用下, Si-H 鍵斷裂,放出氫氣。在鉑催化劑作用下,  Si-H 鍵可與鏈烯烴進行加成反應。當溫度大於 50℃時,可與含環氧基的化合物反應, 具有良好的成膜性能。 可由甲基二氯矽烷和三甲基氯矽烷共水解縮合來製取。

 

3) 應用

 

用作防水處理劑, 也可用作橡膠和塑料工業的脫模劑、 紙張和包裝材料的防粘劑。

 

 

2.5 苯基矽油

 

1)結構式

2)性質及應用

 

苯基矽油的粘度低,凍點低,耐熱性好,閃點高,膨脹係數小,以及優異的電氣性能。用於大型電力電容器的絕緣浸漬劑及血漿袋、 輸液袋的隔離防粘添加劑,外科用藥的基礎油料,化妝品及護膚、防凍瘡等油料添加劑等。還可以用於絕緣、潤滑、阻尼、防震、防塵以及高溫熱載體。

 

2.6 乙基含氫矽油

 

無色透明油狀物,黏度一般為 1~5×10-2pa•s。相對密度 0.98~1.10。折射率1.390~ 1.420,氫含量 0.8%~ 1.2%。在醇堿作用下,  Si—H 鍵斷裂,放出氫氣。在鉑催化劑作用下, Si—H 鍵可與鏈烯烴進行加成反應。在有機金屬化合物存在下,可交聯成膜, 具有優良的憎水防潮性能。 可由乙基二氯矽烷和三乙基氯矽烷共水解縮合來製取。廣泛用於紡織、皮革、陶瓷璃和建材的防水處理,也可用作橡膠製品的脫模劑和織機潤滑油添加劑。

 

 

2.7 甲基乙烯基矽油

 

 

外觀:無色透明液體

 

粘度: 50cs-150000cs

 

乙烯基含量: 1.0%-8%

 

用途:用於矽橡膠做增強、 增硬使用,也可以作為液體加工型矽橡膠的基膠。

 

 

2.8 甲基乙氧基矽油

 

1)性質

 

甲基乙氧基矽油是在矽氧烷主鏈中引入活性基團的甲基矽油 , 具有優良疏水性 , 潤滑性 , 表麵張力低 , 無腐蝕性 , 無毒無害 , 同時還具有矽酸鹽的某些特性 , 在一定條件下結網成膜。

 

2)應用

 

主要用於幹粉滅火劑的防水、防粘處理閉 , 建材的防水處理 , 石油化工、紡織、造紙、發酵、醫藥等行業的消泡處理。也可作為模具脫模劑使用。

 

 

2.9 羥基矽油

 

1)性質

 

端基為羥基的線形聚二甲基矽氧烷,結構式    HO[(CH 3 2n ~ 11 時 ) SiO] H, N=5

2

一般為無色或淡黃色透明油狀物,黏度( 25℃) ≤20mm/s,羥基含量 4%~8%,折射率 1.40~1.41。端羥基有反應活性,在有機錫催化作用下可與含羥基或烷氧基化合物起縮合反應。 用八甲基環四矽氧烷 (D4)在酸或堿作用下開環加水降解而成;也可用矽橡膠在高壓釜同加水、堿催化降解而成。

 

2)應用

 

低黏度羥基矽油用作矽橡膠加工中的結構控製劑,也用作紙張等防黏處理。高分子量的羥基矽油是雙組分室溫硫化矽橡膠的基膠。

3 有機矽乳液

 

有機矽乳液是矽油的一種形式。 下麵從矽油織物柔軟整理劑和矽油乳液型消泡劑兩方麵來介紹。

 

3.1 矽油織物柔軟整理劑

 

有機矽乳液主要是用作矽油織物柔軟整理劑。 第一代的有機矽織物整理劑是二甲基矽油和含氫矽油 (及其衍生物) 的機械混合物。 第二代的有機矽織物整理劑是羥基封端聚二甲基矽氧烷乳液, 它是由八甲基環四矽氧烷單體、 水、乳化劑、催化劑等原料在一定條件下進行乳液聚合而成的。由於聚合和乳化是一步完成,因而具有工時短、工效高、設備簡單、操作方便等優點,而得到的乳液又非常穩

 

定,顆粒十分均勻、製得的聚合物兩端帶有活性基團(羥基 ) 可以進一步反應成膜,有利於提高乳液的應用效果,這是機械乳化矽油所不及的。

 

羥基矽油乳液按其所采用的表麵活性劑不同又可分為陽離子、 陰離於、非離子、複合離子等幾種類型的乳液。

 

1) 陽離子型羥基矽油乳液

 

陽離於型羥乳聚合所采用的乳化劑一般是季胺鹽類 (國外文獻報道的是十八烷基三甲基氯化銨),催化劑為氫氧化銨。陽離子型羥乳可用於各種紡織品的後整理,具有改善織物手感、提高織物彈性及滑爽、挺括之性能;它的另一獨特優點是織物的理想防水劑, 與甲基含氫矽油乳液並用, 防水性能及防水耐久性皆可達到相當高的水平,可用作維綸篷蓋帆布的防水劑、滌卡布的防水劑等。

 

2) 陰離子型羥基矽油乳液

 

陰離子型羥乳的特點是在織物整理劑中配伍性好, 乳液十分穩定。 尤其紡織品印染中的助劑大部份為陰離子型,若采用陽離子型羥乳往往容易引起破乳漂油,而陰離子型羥乳可以避免此弊病,所以更受用戶單位歡迎,用途十分廣泛。

 

3) 複合離子型羥基矽油乳液

 

陽離子型羥乳雖然是一種優良的織物柔軟整理劑, 但這種乳液不耐硬水, 還不能與二羥甲基二羥基乙烯脲樹脂( 2D)樹脂、催化劑氯化鎂和陰離子型增白劑同浴使用,因此在使用上有一定的局限性。此外,由於乳液穩定性差,有機矽高聚物易從乳液中分離出來,漂在液麵上,俗稱 "漂油 "。若在乳液聚合過程中,采用陽離子型與非離子型乳化劑進行複配, 則可克服陽離子型乳化劑製備羥基矽油乳液的缺點, 製得的有機矽乳液能耐硬水、能與 2D 樹脂、氯化鎂和增白劑 VBL 等同浴使用,並具有良好的耐熱性和耐冷凍性。

 

4) 非離子型羥基矽油乳液

 

非離子型羥乳比離於型羥乳的適應性強, 穩定性更好,因此許多國家都大力研究非離子型羥乳。如瑞士汽巴嘉基公司生產的新產品 UltrateX FSA ,是一種分子量在 20 萬以上的羥基封頭聚二甲基矽氧烷的非離子型乳液,比美國陶康寧公司的 Dc-1111 陰離子型羥乳前進了一步。

 

5) 其它活性基團的有機矽整理劑

 

為了適應各類織物高級整理的需要, 改善有機矽整理織物的抗油汙、 抗靜電和親水性能,並使化纖織物具有天然織物的許多優點, 有機矽工作者研究了在有機矽分子上引入其它活性基團如氨基、酰胺基、酯基、氰基、羧基、環氧基等。

 

這些基團的引入使有機矽織物整理劑具有特殊的效果, 例如,有機矽分子引入氨基適於毛織品的防縮和柔軟整理; 引入酰胺基適於防汙整理, 柔軟性也大有提高:引入氰基耐油性好, 聚氧化乙烯醚和有機矽的共聚物防靜電效果良好; 有機氟改性的有機矽具有拒油、防汙、防靜電、拒水等許多優點。

 

 

3.2 矽油乳液型消泡劑

 

 

矽油乳液型消泡劑一般為水包油型( O/W)乳液,即水是連續相,矽油是非連續相。它是將矽油、乳化劑及增稠劑等進行預混,然後逐步加水攪勻,最後在膠體磨中反複研磨直至得到合乎要求的乳液。

 

矽油乳液型消泡劑是有機矽消泡劑中使用麵最廣、用量最大的一種消泡劑。

 

它的特點是易分散在水體係中, 可廣泛用作水相體係的消泡劑。 使用時,將乳液直接加入起泡體係中, 即可獲得良好的消泡效果。 為提高乳液的消泡效果及計量的準確性,一般不直接使用 10%以上的濃矽油乳液:而是先將其用涼水或直接用起泡液稀釋至 10%以下使用。禁忌使用過熱或過冷的液體稀釋,否則將引起乳液破乳。乳液稀釋後穩定性會變差,存放過程也可能發生分層(漂油)現象,也即破乳。故稀釋後的乳液宜盡快用完。 如果需要,可加入增稠劑以提高乳液的穩定性。對於間歇操作過程, 矽油乳液可以在體係運轉前一次加入, 也可采用分批補加的方式; 對於連續操作過程, 矽油乳液應在係統的適當部位連續地或間斷地加入。

 

使用乳液型消泡劑時, 特別要考慮起泡體係的溫度及酸、 堿性等條件, 因為矽油乳液比較嬌氣, 超過它的使用範圍, 乳液就會過早破乳, 變成低效或無效(矽油乳液的用量,一般為起泡液重量的 10~ 10Oppm(按矽油計)。當然、特殊情況下也有少於 10ppm 和多於 100ppm 的。其最宜用量主要是通過試驗來確定。

 

一般的矽油乳液型消泡劑大多為水包油型。 根據矽油種類的不同, 矽油乳液型消泡劑有如下幾種類型:

 

1)以二甲基矽油為主體的矽油乳液

 

這類消泡劑是由二甲基矽油加上乳化劑和水等配製而成,可廣泛應用於發酵、食品、造紙、纖維、製藥、合成樹脂等方麵。

 

2) 以甲基乙氧基矽油為主體的矽油乳液

 

這類消泡劑是由甲基乙氧基矽油及配合劑製成。

 

3) 以乙基矽油為主體的矽油乳液

 

近年來,有機矽消泡劑正朝著有機矽一聚醚嵌段共聚 (或接枝共聚) 方向發展。這類消泡劑由於兼具有機矽和聚醚的特性, 因而使消泡力大大提高; 有機矽一聚醚共聚型消泡劑又可稱為自乳化型的有機矽消泡劑, 它是在有機矽分子鏈中嵌段(或接枝)親水性的氧化乙烯鏈或氧化乙烯氧化丙烯鏈, 使疏水的矽氧烷部分與親水的聚醚結合在一起, 這樣的分子具有較大的極性, 作為消泡劑來說鋪展係數大,能在發泡介質中分散均勻,消泡效力高,是一類新型的高效消泡劑。這

 

類無須使用乳化劑的自乳化矽油, 消泡效果對某些體係來說是相當滿意的, 它特別適用於那些不宜使用一般矽油乳液和一般矽油乳液難於勝任的場合。