硅树脂

硅树脂的性质

硅树脂的分类硅树脂是以硅-氧-硅为主链，硅原子上联接有有机基的交联型的半无机高聚物。它是随着直接法生产有机硅单体硅树脂具有突出的耐候性，是任何一种有机树脂所望尘莫及的，即使在紫外线强烈照射下，硅树脂也耐泛黄。硅树脂胶粘剂有机硅胶粘剂按原材料来源可分为以硅树脂为基料的胶粘剂和以硅橡胶为基料的胶粘剂，前者主要用于胶接金属和耐热硅树脂对铁、铝和锡之类的金属胶接性能好,对玻璃和陶瓷也容易胶接，但对铜的粘附力较差。以纯硅树脂为基料的有机硅胶粘剂。硅树脂涂料有不少缺点:成膜性能较差，包括固化温度高、时间长，大面积施工不方便，且涂膜对底层附着力差。用氟化改性主要是增加有机硅树脂的耐溶剂性，斥油性(抗黏性)和降低表面能。有机硅树脂的临界表面张力低于其他树脂，但高于氟树脂。

应用领域

有机硅树脂主要作为绝缘漆(包括清漆、瓷漆、色漆、浸渍漆等)浸渍H级电机及变压器线圈, 以及用来浸渍玻璃布、玻布丝及石棉布后制成电机套管、电器绝缘绕组等。用有机硅绝缘漆粘结云母可制得大面积云母片绝缘材料，用作高压电机的主绝缘。此外，硅树脂还可用作耐热、耐候的防腐涂料，金属保护涂料，建筑工程防水防潮涂料，脱模剂，粘合剂以及二次加工成有机硅塑料，用于电子、电气和国防工业上，作为半导体封装材料和电子、电硅树脂按其主要用途和交联方式大致可分为有机硅绝缘漆、有机硅涂料、有机硅塑料和有机硅粘合剂等几大类。 硅树脂加工添加剂具有独特的灵活性及兼容性，已成为纸浆、生活用纸生产的关键成分。

与硅橡胶和硅油相比，硅树脂是有机硅产品中用量较少的产品，约占有机硅产品的10%。全球硅树脂的生产总量在9万吨左右，美国是最大的生产国，约为4万吨，除国内每年消费7000吨左右外，其余全部出口。日本和西欧地区的产量基本相同，均为2万吨年左右，而且大部分自用。预计2005年，全球硅树脂的消费有望达到10万吨。

目前，国内现有有机硅树脂生产厂近20家，其中有近10家是专业油漆或绝缘材料厂。主要产品是以甲基、苯基树脂为基料的绝缘浸渍漆、耐热涂料、防水涂料、云母粘接剂等。其中大型硅树脂装置的生产规模为千吨级，小型硅树脂装置的生产规模在百吨级。

与其它有机硅材料相比，硅树脂在国内市场上长期以来较为稳定，目前国内每年硅树脂的消费量8000吨左右，主要用于电子/电气领域。近年来，我国高档建筑外墙涂料市场开始启动，其中，有机硅改性丙烯酸涂料(硅丙涂料)是重要品种。随着我国高档建筑外墙涂料的迅速发展，硅树脂在建筑领域的消费量会迅速增长，并将逐步取代电子/是电器，成为硅树脂的主要应用领域。预计2015年国内硅树脂的消费量将达到15000吨。

对硅树脂机械性能的要求，主要取决于用途。用作电绝缘漆、涂料及黏合剂的硅树脂，人们比较关心其硬度、弹性、热塑性及粘接性等。硅树脂漆膜的硬度和弹性，可通过调整树脂分子结构而在很大范围内变化。当三官能或四官能链节含量愈高，即交联密度愈大时，可以得到高硬度和低弹性的漆膜;引入大空间位阻的取代基，可以提高柔韧性及热弹性，这正是甲基苯基硅树脂的柔性及热塑性优于甲基硅树脂的原因。因而硅树脂无需使用特殊增塑剂，而是靠软、硬硅树脂的适当搭配即可满足对塑性的要求。

用作某些涂料时，纯硅树脂涂膜的硬度不足，而热塑性有余;若使用有机改性硅树脂，则很容易解决这个矛盾。

颜料和催化剂也可影响硅树脂的硬度及弹性。颜料有加速硅树脂漆膜氧化的作用，并使其转化成更硬的硅玻璃。使用低活性催化剂，由于缩合反应不完全，只能得到软涂层;反之，使用高活性催化剂(如Pb、Al等的化合物)，则可获得硬脆的涂层，但是有的催化剂(如钛酸酯)却能再不严重降低弹性的前提下，有效的提高涂层的硬度。

硅树脂对铁、铝、银、锡、玻璃及陶瓷等粘接性良好，但对铜的粘接性欠佳，特别是在高温及长时间热老化后，可能使铜别面的氧化薄膜有加速硅树脂热裂解反应之故。硅脂对有机材料如塑料、硅橡胶等的粘接性，主要取决于后者的表面能及与硅树脂的相容性。表面能愈低及相容性愈差的材料越难粘接。通过对基材表面的处理(包括磨砂及打底)，特别是在硅树脂中引入增黏成分，可在一定程度上提高硅树脂对难粘基材的粘接性。

硅树脂主要用于配制有机硅绝缘漆、有机硅涂料、有机硅粘接剂和有机硅塑料等。高档建筑外墙涂料等高性能涂料是硅树脂的主要市场，主要品种有改性聚酯和改性丙烯酸树脂。此外，电子/电气工业对硅树脂的消费增长比较快，也是今后全球硅树脂发展的重要推动力，市场前景十分宽阔。

1.电绝缘漆:电机电器的体积、质量及使用年限，与电绝缘材料的性能有很大的关系。因此工业上要求使用多种的电绝缘漆，包括线圈浸渍漆、玻璃布浸渍漆、云母黏接绝缘漆及电子电器保护用硅漆等。

2.涂料:硅树脂具有优良的耐热、耐寒、耐候、憎水等特性，加之可获得无色透明且有良好黏接性及耐磨性的涂层防黏脱膜涂料及防潮憎水涂料。

3.黏接剂:作为黏接剂使用的聚硅氧烷有硅胶型及硅树脂型两种，两者在结构及交联密度上有差别。其中树脂型贴接剂还有纯硅树脂型及改质型树脂之分别。

4.塑料:主要用在耐热、绝缘、组然、抗电弧的有机硅塑料、半导体组件外壳封包塑料、泡沫塑料。

5.微粉及梯形聚合物:硅树脂微粉与无机填料相比，具有相对密度低，同时具又耐热性、耐候性、润滑性及憎水性的特点。梯形硅树脂较通用网状立体结构的硅树脂有较高的耐热性、电器绝缘性及耐火焰性。

硅树脂胶黏剂

硅树脂胶黏剂也叫有机硅胶黏剂。

用途

在现有的耐热胶粘剂中，有机硅胶粘剂是优良品种之一。作为黏接剂使用的聚硅氧烷按原材料来源可分为以硅树脂为基料的胶粘剂和以硅橡胶为基料的胶粘剂。前者主要用于胶接金属和耐热的非金属材料，所得胶接件可在-60℃~200℃温度范围内使用;后者主要用于胶接耐热橡胶、橡胶与金属以及其它非金属材料。

特点

硅树脂对铁、铝和锡之类的金属胶接性能好，对玻璃和陶瓷也容易胶接，但对铜的粘附力较差;

以纯硅树脂为基料的有机硅胶粘剂，以硅树脂为基料，加入无机填料和溶剂混合而成，固化时放出小分子，需加热加压;

硅树脂为基料的胶粘剂固化温度太高，应用受到限制;

加入少量的原硅酸乙酯、乙酸钾及硅酸盐玻璃等，固化温度降到220~200℃，高温强度仍有3 92-4 90MPa;

纯硅树脂机械强度低，与聚酯、环氧或酚醛等有机树脂共聚改性时，可获得耐高温性能和优良的机械性能，用于耐高温结构胶。

甲基硅树脂可直接由甲基三氯硅烷水解制备，也可由甲基三乙氧基硅烷制备。

1 由甲基三氯硅烷水解制备甲基硅树脂

甲基三氯硅烷直接与水反应即可生成甲基硅树脂。但由于甲基三氯硅烷中含有三个活泼的Cl原子，水解缩聚反应速度极快，尤其是在反应温度较高、盐酸浓度大的条件下进行水解反应，得到的甲基硅树脂往往是高度交联、不溶不熔的白色固体。为制得可溶可熔的产品，通常需在较缓和的条件，如过量的冰-水或有机溶剂中进行水解反应。

1.1 在冰-水中制备甲基硅树脂

在搅拌器转速为200~240 r/min的耐酸反应釜中，加入 13份冰-水混合物，开动搅拌，使釜温降到0 ℃，然后将1份甲基三氯硅烷以较快的速度均匀地加入;加料过程必须严格控制反应温度不超过0 ℃。加料完毕搅拌1 min，然后沉降4~5 h，沉降过程温度保持在0 ℃左右。沉降后，除去表面的絮状物，倾出上层盐酸溶液;在搅拌下缓缓加入70 ℃热水，随着水量的增加，树脂凝集成白色粉状物。将凝聚物用70 ℃热水洗涤至中性，然后风干或真空干燥，所得甲基硅树脂具有以下性能:

外观:易粉碎白色固体

溶解性:乙醇中全溶

软化点:40~47 ℃

凝胶时间(150 ℃):9 min

储存期(室温下):2~7 d

将其与石棉、石英粉等填料在双辊机上加热、混炼，可制成耐热性、耐电弧优异的模塑料，用于加工耐电弧绝缘电器元件。

1.2 在有机溶剂中制备甲基硅树脂

工业生产中，甲基三氯硅烷的水解缩聚反应是在有机溶剂中进行的。常用溶剂有:甲苯、二甲苯、异丙醇、正丁醇等。

具体操作方法是:将600份甲基三氯硅烷加到540份甲苯、118份水、27份气相法白炭黑组成的糊状物中进行水解反应;反应完后过滤、除酸，得到135 份甲基硅树脂。该产品25 ℃下的粘度为600 mPa。s，室温放置3 h即固化成不溶不熔物;若低温放置(0 ℃以下)或配成溶液，储存期可延长至 6~12个月。

此产品可用作非透明材料如多孔石材、木材制品的防潮、耐磨、防风化表面涂料。