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硅樹(shù)脂
熱固性聚硅氧烷聚合物
硅樹(shù)脂，是一種具有高度交聯(lián)結構的熱固性聚硅氧烷聚合物，兼具有機樹(shù)脂及無(wú)機材料的雙重特性，具有獨特的物理、化學(xué)性能，有很好的電絕緣性質(zhì)，耐溫及防水的效果。
硅樹(shù)脂耐候性比一般的有機樹(shù)脂好。因此，在耐溫、耐熱及防濕處理保護表層的涂布上，皆為理想的材料。
基本信息
| 中文名 | 硅樹(shù)脂 |
| 外文名 | Silicone resin |
| 別名 | 聚硅氧烷樹(shù)脂 |
| 類(lèi)別 | 有機物 |
| 功能 | 用作電絕緣漆、涂料及黏合劑 |
| 運用領(lǐng)域 | 建筑 外墻涂料 |
| 材質(zhì) | 熱固性塑料 |
| 用途 | 電絕緣漆、涂料、黏接劑、塑料等 |
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簡(jiǎn)介
用途
有機硅樹(shù)脂主要作為絕緣漆（包括清漆、瓷漆、色漆、浸漬漆等）浸漬H級電機及變壓器線(xiàn)圈,以及用來(lái)浸漬玻璃布、玻布絲及石棉布后制成電機套管、電器絕緣繞組等。用有機硅絕緣漆粘結云母可制得大面積云母片絕緣材料，用作高壓電機的主絕緣。此外，硅樹(shù)脂還可用作耐熱、耐候的防腐涂料，金屬保護涂料，建筑工程防水防潮涂料，脫模劑，粘合劑以及二次加工成有機硅塑料，用于電子、電氣和國防工業(yè)上，作為半導體封裝材料和電子、電硅樹(shù)脂按其主要用途和交聯(lián)方式大致可分為有機硅絕緣漆、有機硅涂料、有機硅塑料和有機硅粘合劑等幾大類(lèi)。
硅樹(shù)脂加工添加劑具有獨特的靈活性及兼容性，已成為紙漿、生活用紙生產(chǎn)的關(guān)鍵成分。具體如下：
（1）電絕緣漆：電機電器的體積、質(zhì)量及使用年限，與電絕緣材料的性能有很大的關(guān)系。因此工業(yè)上要求使用多種的電絕緣漆，包括線(xiàn)圈浸漬漆、玻璃布浸漬漆、云母黏接絕緣漆及電子電器保護用硅漆等。
（2）涂料：硅樹(shù)脂具有優(yōu)良的耐熱、耐寒、耐候、憎水等特性，加之可獲得無(wú)色透明且有良好黏接性及耐磨性的涂層防黏脫膜涂料及防潮憎水涂料。
（3）黏接劑：作為黏接劑使用的聚硅氧烷有硅膠型及硅樹(shù)脂型兩種，兩者在結構及交聯(lián)密度上有差別。其中樹(shù)脂型貼接劑還有純硅樹(shù)脂型及改質(zhì)型樹(shù)脂之分別。
（4）塑料：主要用在耐熱、絕緣、組然、抗電弧的有機硅塑料、半導體組件外殼封包塑料、泡沫塑料。
特點(diǎn)
硅樹(shù)脂的分類(lèi)硅樹(shù)脂是以硅—氧—硅為主鏈，硅原子上聯(lián)接有有機基的交聯(lián)型的半無(wú)機高聚物。它是隨著(zhù)直接法生產(chǎn)有機硅單體硅樹(shù)脂具有突出的耐候性，是任何一種有機樹(shù)脂所望塵莫及的，即使在紫外線(xiàn)強烈照射下，硅樹(shù)脂也耐泛黃。硅樹(shù)脂膠粘劑有機硅膠粘劑按原材料來(lái)源可分為以硅樹(shù)脂為基料的膠粘劑和以硅橡膠為基料的膠粘劑，前者主要用于膠接金屬和耐熱硅樹(shù)脂對鐵、鋁和錫之類(lèi)的金屬膠接性能好，對玻璃和陶瓷也容易膠接，但對銅的粘附力較差。以純硅樹(shù)脂為基料的有機硅膠粘劑。
硅樹(shù)脂涂料有不少缺點(diǎn)：成膜性能較差，包括固化溫度高、時(shí)間長(cháng)，大面積施工不方便，且涂膜對底層附著(zhù)力差。用氟化改性主要是增加有機硅樹(shù)脂的耐溶劑性，斥油性（抗黏性）和降低表面能。有機硅樹(shù)脂的臨界表面張力低于其他樹(shù)脂，但高于氟樹(shù)脂。
硅樹(shù)脂是一種熱固性的塑料，它最突出的性能之一是優(yōu)異的熱氧化穩定性。250℃加熱24小時(shí)后,硅樹(shù)脂失重僅為2～8%。硅樹(shù)脂另一突出的性能是優(yōu)異的電絕緣性能，它在寬的溫度和頻率范圍內均能保持其良好的絕緣性能。
硅樹(shù)脂含有機基團的數量即R/Si值是控制硅樹(shù)脂質(zhì)量的主要指標之一，有機硅樹(shù)脂的固化性、漆膜柔韌性、硬度、耐熱性及耐熱開(kāi)裂性等均與R/Si有關(guān)。一般線(xiàn)性硅油的R/Si略大于2，硅橡膠的R/Si接近于2，而硅樹(shù)脂的R/Si在1.0左右。R/Si值越小，硅樹(shù)脂的固化性能就越好，熱失重越小，漆膜堅硬，但柔韌性降低，漆膜變脆，耐沖擊強度降低；R/Si值越大，硅樹(shù)脂就需要在高溫（200-250℃）下長(cháng)時(shí)間烘烤或是借助于催干劑作用進(jìn)行固化，使柔韌性較好，漆膜硬度差，具有較好的抗沖擊強度。
此外，硅樹(shù)脂的性能還與有機基團R的種類(lèi)密切相關(guān)，當有機基為-CH3時(shí)，可賦予硅樹(shù)脂熱穩定性、憎水性、脫模性、耐電弧性；當有機基為-C6H5時(shí)，賦予硅樹(shù)脂氧化穩定性，可提高樹(shù)脂的熱穩定性；當有機基為-CH=CH2時(shí)，可改善硅樹(shù)脂的固化性能并賦予偶聯(lián)性；當有機基為苯基、乙基時(shí)，可改善硅樹(shù)脂與有機物的共混性；當有機基為-NH2(CH2)時(shí)，可改進(jìn)聚合物的水溶性，同時(shí)賦予偶聯(lián)性；當有機基為長(cháng)鏈烷基時(shí)，可提高硅樹(shù)脂的憎水性。因此，可根據具體的性能要求選擇帶有不同基團的硅氧烷單體來(lái)制備硅樹(shù)脂。
特點(diǎn)
（1）硅樹(shù)脂對鐵、鋁和錫之類(lèi)的金屬膠接性能好，對玻璃和陶瓷也容易膠接，但對銅的粘附力較差；
（2）以純硅樹(shù)脂為基料的有機硅膠粘劑，以硅樹(shù)脂為基料，加入無(wú)機填料和溶劑混合而成，固化時(shí)放出小分子，需加熱加壓；
（3）硅樹(shù)脂為基料的膠粘劑固化溫度太高，應用受到限制；
耐候性
耐候性是硅樹(shù)脂的主要特點(diǎn)之一，因而被廣泛用作耐候涂料的基料。漆膜耐候性試驗最簡(jiǎn)單的方法是，將涂布了硅樹(shù)脂的試片，暴露于室外，并觀(guān)察涂層光澤度或色澤的變化以及龜裂情況等。但由于試片在室外接收的日光照射量，氣溫變化，雨、雪、風(fēng)、霜的襲擊，空氣中游離塵埃以及各種化學(xué)物質(zhì)的污染等不盡相同，故很難有嚴格的標準。使評比及分析比較困難。加之取得結果的周期較長(cháng)（以年計），因而使用此法者已漸少，現在多用加速老化試驗機，求取耐候性數據。
在加速試驗條件下，涂層光澤度保持60%，醇酸樹(shù)脂涂料為250h，含30%（質(zhì)量分數）硅氧烷的醇酸樹(shù)脂涂料為750h，含50%（質(zhì)量分數）硅氧烷的醇酸樹(shù)脂涂料為2000h，而硅氧烷涂料經(jīng)過(guò)3000h后，光澤度保持率仍高于80%。在眾多可引起涂層老化的因素中，太陽(yáng)光特別是紫外線(xiàn)的照射是引起涂層光澤度降低及表面粉化的主因。已知，地球表面太陽(yáng)光光譜分布的波長(cháng)域的光十分敏感，者是有機樹(shù)脂耐候性不佳的根源。已知，甲基硅氧烷對紫外光幾乎不吸收，含PhSiO1.5或Ph2SiO鏈節的硅氧烷也僅吸收280nm以下的光線(xiàn)（包括少量紫外光），故太陽(yáng)光照射對硅樹(shù)脂的影響較小，這正是硅樹(shù)脂涂料耐候性?xún)?yōu)良的主因。
機械性能
對硅樹(shù)脂機械性能的要求，主要取決于用途。用作電絕緣漆、涂料及黏合劑的硅樹(shù)脂，人們比較關(guān)心其硬度、彈性、熱塑性及粘接性等。硅樹(shù)脂漆膜的硬度和彈性，可通過(guò)調整樹(shù)脂分子結構而在很大范圍內變化。當三官能或四官能鏈節含量愈高，即交聯(lián)密度愈大時(shí)，可以得到高硬度和低彈性的漆膜；引入大空間位阻的取代基，可以提高柔韌性及熱彈性，這正是甲基苯基硅樹(shù)脂的柔性及熱塑性?xún)?yōu)于甲基硅樹(shù)脂的原因。因而硅樹(shù)脂無(wú)需使用特殊增塑劑，而是靠軟、硬硅樹(shù)脂的適當搭配即可滿(mǎn)足對塑性的要求。
用作某些涂料時(shí)，純硅樹(shù)脂涂膜的硬度不足，而熱塑性有余；若使用有機改性硅樹(shù)脂，則很容易解決這個(gè)矛盾。
分類(lèi)
硅樹(shù)脂類(lèi)型主要包括甲基苯基硅樹(shù)脂、甲基硅樹(shù)脂、低苯基甲基硅樹(shù)脂、有機硅樹(shù)脂乳液、自干型有機硅樹(shù)脂、高溫型有機硅樹(shù)脂、環(huán)氧改性有機硅樹(shù)脂、有機硅聚酯改性樹(shù)脂、自干型環(huán)保有機硅樹(shù)脂、環(huán)保型有機硅樹(shù)脂、不粘涂料有機硅樹(shù)脂、高光有機硅樹(shù)脂、苯甲基透明硅樹(shù)脂、甲基透明有機硅樹(shù)脂、云母粘接硅樹(shù)脂、聚甲基硅樹(shù)脂、氨基硅樹(shù)脂、氟硅樹(shù)脂、硅樹(shù)脂溶液、有機硅-環(huán)氧樹(shù)脂、有機硅聚酯樹(shù)脂、耐溶劑型有機硅樹(shù)脂、有機硅樹(shù)脂膠粘劑、氟硅樹(shù)脂硅樹(shù)脂密封劑、耐高溫甲基硅樹(shù)脂、自干型有機硅絕緣漆、甲基MQ硅樹(shù)脂、乙烯基MQ硅樹(shù)脂、硅丙樹(shù)脂涂料。
合成
市場(chǎng)表現
與硅橡膠和硅油相比，硅樹(shù)脂是有機硅產(chǎn)品中用量較少的產(chǎn)品，約占有機硅產(chǎn)品的10%。全球硅樹(shù)脂的生產(chǎn)總量在9萬(wàn)噸左右，美國是最大的生產(chǎn)國，約為4萬(wàn)噸，除國內每年消費7000噸左右外，其余全部出口。日本和西歐地區的產(chǎn)量基本相同，均為2萬(wàn)噸年左右，而且大部分自用。預計2005年，全球硅樹(shù)脂的消費有望達到10萬(wàn)噸。
目前，國內現有有機硅樹(shù)脂生產(chǎn)廠(chǎng)近20家，其中有近10家是專(zhuān)業(yè)油漆或絕緣材料廠(chǎng)。主要產(chǎn)品是以甲基、苯基樹(shù)脂為基料的絕緣浸漬漆、耐熱涂料、防水涂料、云母粘接劑等。其中大型硅樹(shù)脂裝置的生產(chǎn)規模為千噸級，小型硅樹(shù)脂裝置的生產(chǎn)規模在百?lài)嵓墶?/span>
與其它有機硅材料相比，硅樹(shù)脂在國內市場(chǎng)上長(cháng)期以來(lái)較為穩定，目前國內每年硅樹(shù)脂的消費量8000噸左右，主要用于電子/電氣領(lǐng)域。近年來(lái)，我國高檔建筑外墻涂料市場(chǎng)開(kāi)始啟動(dòng)，其中，有機硅改性丙烯酸涂料（硅丙涂料）是重要品種。隨著(zhù)我國高檔建筑外墻涂料的迅速發(fā)展，硅樹(shù)脂在建筑領(lǐng)域的消費量會(huì )迅速增長(cháng)，并將逐步取代電子/是電器，成為硅樹(shù)脂的主要應用領(lǐng)域。預計2015年國內硅樹(shù)脂的消費量將達到15000噸。
參考資料
[1]
硅樹(shù)脂發(fā)展前景 · 中國產(chǎn)業(yè)研究報告網(wǎng)[引用日期2013-12-18]
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