聚硅氧烷的应用

石丽丽

摘 要：聚硅氧烷伴随着电源行业、航天航空、卫生医疗突飞猛进地发展而得到广泛应用。文章介绍了聚硅氧烷的主要特点，并从聚硅氧烷所含不同的官能团分别介绍了含氢聚硅氧烷、端环氧基聚硅氧烷、端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷在不同领域中的应用；对有机硅材料今后的发展方向做出了展望。

关键词：聚硅氧烷；不同官能团；应用

聚硅氧烷是一类以重复的（-Si-O-Si-）键为主链，有机基团直接连接在硅原子上的一种典型的半无机高分子材料，其结构通式为（RmSiO4-m / 2）n。

根据材料所需要的性能，可通过改变硅氧分子结构，改变结合在硅原子上的有机基团、选择不同的固化方法，采用不同改性方法、填加不同填料、不同工艺技术等方法，制备不同分子结构的有机硅高分子材料产品。习惯将硅烷单体和聚硅氧烷统称为有机硅化合物，并称聚硅氧烷液体为硅油，聚硅氧烷橡胶为硅橡胶，聚硅氧烷树脂为硅树脂。

聚硅氧烷的主要特点有：

1）耐高低温性好，可在-60℃～255℃不同环境下使用；

2）绝缘、密封性好，体积电阻率可达1.0×1016Ω·cm以上，可用于电子器件的密封，玻璃墙的粘结；

3）透明性好，可用作功率型LED的封装；

4）消泡、匀泡性好，用于发酵罐的消泡，泡沫塑料发泡时孔隙的控制；

5）疏水性好，可用来处理纺织物表面及建筑防水涂层；

6）在其他不同产业、行业中发挥着特殊的功能，如有生理惰性，可用于美容行业、人体血液导管、药物埋植以及矫形器件；

7）润滑性好，可用于纺织等轻型机械；

8）润肤护发，用于化妆品等等。

1 含氢硅氧烷的应用

可制备以硅氧烷为主链的侧链液晶离聚物；液晶离聚物用于聚合物共混体系时，可有效改善组分间的界面性质。离聚物通过增加组分之间的相互作用，以提高组分相容性，且这种作用不是化学键，其结合没有化学键那么强烈，改变条件可以消除此作用，恢复条件，此作用又可复生。

在电子产业中，由于聚硅氧烷侧链液晶具有特殊的光学特性、电磁学及较好的机械性能，有望作为电器元件、结构材料、电子材料等器件。

甲基含氢硅油最大的优点就是其交联成膜性。它在金属盐类化合物催化作用下，在较低温度下即可交联，近而在很多材料表面形成一层稳定的防水膜。可用作玻璃、陶瓷、织物、纸张等各种材料的防水剂，该交联反应可由水引起，在碱性介质中反应较快。

2 端环氧基聚硅氧烷的应用

李宏静[ 1 ]等采用5份端环氧基硅油预反应物（端环氧基硅油与按当量比稍过量的DDM在甲苯中反应）改性环氧树脂，使其Tg、断裂伸长率、冲击强度都有所提高，改性后的环氧树脂具有明显的增韧效果。

刘彦杰[ 2 ]等使用二乙烯三胺和端环氧基聚硅氧烷为原料，通过两端环氧基与胺基的亲核开环反应，制备出了超支化氨基改性聚硅氧烷，提高了整理织物柔软性和亲水性，黄变性降低。

分子两端带有环氧基改性后的硅树脂，具有优异的粘结性，固化后机械强度高，化学稳定性好，热膨胀系数小及耐热性好，被广泛用作粘结剂、电绝缘材料及泡沫塑料等。

3 羟基聚硅氧烷的应用

吴小峰[ 3 ]等以二羟基硅油、聚酯二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯为主要原料，合成了高固含量的二羟基硅油改性水性聚氨酯乳液。有效提高水性聚氨酯的性能，也能提高水性聚氨酯的固含量（达到38%），可解决长期以来困扰水性聚氨酷固含量较低的瓶颈问题，但胶膜耐水性能差。低摩尔质量的羟基硅油也可以作为结构控制剂，由于有机硅生胶与亲水性白炭黑混炼成胶料时，由于白炭黑通过表面的Si-OH基团之间的氢键，形成三维网络结构，为了避免硅橡胶的结构化现象，需要在胶料中加入结构控制剂；其作用是通过与白炭黑表面Si-OH基团的作用，从而抑制粒子间氢键的形成。

4 端乙烯基聚硅氧烷的应用

Zhao X W[ 4 ]等在研究氧化石墨烯填充硅橡胶的导热和机械性能时，以加成型端乙烯基液体硅油为基体，含硅氢键的低聚硅氧烷为硫化交联剂制备了电子灌封胶。结果表明当添加0.3wt%的改性氧化石墨较纯硅橡胶相比，导热系数提高了2倍，拉伸强度增加了2.3倍，断裂强度增加了2.9倍。这种电子灌封胶的原料本身具有电绝缘性能、透气性能、无毒、耐热性能和化学稳定性能，是电子电器组装件灌封的首选材料，以聚硅氧烷为基体制备的电子灌封胶产品也是环保型材料。

章坚[ 5 ]等根据多乙烯基硅油的乙烯基含量来改变硅橡胶的交联密度，通过控制工艺来制备不同黏度的液体硅橡胶，近而提高硅橡胶的拉伸强度，撕裂强度和硬度。

有机硅材料在电源行业中可应用在电源元器件粘接固定胶、模块用电源灌封胶、导热硅脂和导热泥等方面。有机硅材料在未来的电源设备中将会起到举足轻重的作用，伴随着电源行业的突飞猛进地发展而得到广泛应用。医用硅橡胶在医疗器械、生命科学、药物等领域中已得到广泛而重要的应用，为扩大硅橡胶的应用，可提高硅橡胶的亲水性，减少制品植入人体后的异物感；制备可生物降解型皮下避孕埋植剂的研究。

随着技术的发展，聚硅氧烷橡胶、硅油等广泛应用于日用密封、电子电器、医疗卫生等国民经济和人们生活的各个领域，并在国防军工、高新技术产业中发挥着重要作用。

参考文献：

[1] 李宏静，刘伟区，魏振杰等.端环氧基硅油改性环氧树脂的性能研究[J].中国塑料，2010，24（7）：51-54.

[2] 刘彦杰，吴明华，候彦敏等.超支化氨基改性聚硅氧烷的合成及其应用[J].纺织学报，2014，35（12）：73-80.

[3] 吴小峰，朱传方，张丽等.二羟基硅油改性水性聚氨酯的合成及性能[J].应用化学，2007，24（9）：1023-1026.

[4] Zhao X W & Zang C G， Wen Y. Thermal and mechanical properties of liquid silicone rubber composites filled with functionalized graphene oxide.Journa of Applied Polymer science，2015，（10）1002-1012.

[5] 章坚，叶全明.乙烯基含量对加成型硅橡胶性能的影响[J].有机硅材料，2008，22（5）：286-289.