硅樹脂

硅樹脂――Silicone

由硅、氧原子構成主鏈的聚合物，一般硅原子上連接有其他烴類基團。硅樹脂具有極好的耐水性和耐溫性（-100°F到+600°F）。

硅樹脂是具有高度交聯結構的熱固性聚有機硅氧烷，因其特殊的結構，與其它有機樹脂相比，具有優異的耐熱性、耐寒性、耐候性、電絕緣性、疏水性及防粘脫模性等；因此，被廣泛用作耐高低溫絕緣漆、耐熱塗料、耐候塗料、耐燒蝕塗料及耐高低溫、電絕緣的模塑料等。

硅樹脂一般以有機氯硅烷混合物或有機乙氧基硅烷為原料，在混合溶劑中經過水解、縮聚反應製得。硅樹脂的固化是在加熱或催化劑作用下，轉變成具有三維網狀結構、不溶不熔的熱固性樹脂的過程。目前國內外有關硅樹脂的研究較多。硅樹脂一般需在高溫下固化成型，這限制了其使用範圍。

有機硅樹脂主要作為絕緣漆（包括清漆、瓷漆、色漆、浸漬漆等）浸漬H級電機及變壓器線圈, 以及用來浸漬玻璃布、玻布絲及石棉布后製成電機套管、電器絕緣繞組等。用有機硅絕緣漆粘結雲母可製得大面積雲母片絕緣材料，用作高壓電機的主絕緣。此外，硅樹脂還可用作耐熱、耐候的防腐塗料，金屬保護塗料，建築工程防水防潮塗料，脫模劑，粘合劑以及二次加工成有機硅塑料，用於電子、電氣和國防工業上，作為半導體封裝材料和電子、電硅樹脂按其主要用途和交聯方式大致可分為有機硅絕緣漆、有機硅塗料、有機硅塑料和有機硅粘合劑等幾大類。

硅樹脂加工添加劑具有獨特的靈活性及兼容性，已成為紙漿、生活用紙生產的關鍵成分。具體如下：

（1）電絕緣漆：電機電器的體積、質量及使用年限，與電絕緣材料的性能有很大的關係。因此工業上要求使用多種的電絕緣漆，包括線圈浸漬漆、玻璃布浸漬漆、雲母黏接絕緣漆及電子電器保護用硅漆等。

（2）塗料：硅樹脂具有優良的耐熱、耐寒、耐候、憎水等特性，加之可獲得無色透明且有良好黏接性及耐磨性的塗層防黏脫膜塗料及防潮憎水塗料。

（3）黏接劑：作為黏接劑使用的聚硅氧烷有硅膠型及硅樹脂型兩種，兩者在結構及交聯密度上有差別。其中樹脂型貼接劑還有純硅樹脂型及改質型樹脂之分別。

（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。

（5）微粉及梯形聚合物：硅樹脂微粉與無機填料相比，具有相對密度低，同時具又耐熱性、耐候性、潤滑性及憎水性的特點。梯形硅樹脂較通用網狀立體結構的硅樹脂有較高的耐熱性、電器絕緣性及耐火焰性。

耐候性是硅樹脂的主要特點之一，因而被廣泛用作耐候塗料的基料。漆膜耐候性試驗最簡單的方法是，將塗布了硅樹脂的試片，暴露於室外，並觀察塗層光澤度或色澤的變化以及龜裂情況等。但由於試片在室外接收的日光照射量，氣溫變化，雨、雪、風、霜的襲擊，空氣中遊離塵埃以及各種化學物質的污染等不盡相同，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（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，塗層光澤度保持60%，醇酸樹脂塗料為250h，含30%（質量分數）硅氧烷的醇酸樹脂塗料為750h，含50%（質量分數）硅氧烷的醇酸樹脂塗料為2000h，而硅氧烷塗料經過3000h后，光澤度保持率仍高於80%。在眾多可引起塗層老化的因素中，太陽光特別是紫外線的照射是引起塗層光澤度降低及表面粉化的主因。已知，地球表面太陽光光譜分佈的波長域的光十分敏感，者是有機樹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（包括少量紫外光），故太陽光照射對硅樹脂的影響較小，這正是硅樹脂塗料耐候性優良的主因。

對硅樹脂機械性能的要求，主要取決於用途。用作電絕緣漆、塗料及黏合劑的硅樹脂，人們比較關心其硬度、彈性、熱塑性及粘接性等。硅樹脂漆膜的硬度和彈性，可通過調整樹脂分子結構而在很大範圍內變化。當三官能或四官能鏈節含量愈高，即交聯密度愈大時，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脂的柔性及熱塑性優於甲基硅樹脂的原因。因而硅樹脂無需使用特殊增塑劑，而是靠軟、硬硅樹脂的適當搭配即可滿足對塑性的要求。用作某些塗料時，純硅樹脂塗膜的硬度不足，而熱塑性有餘；若使用有機改性硅樹脂，則很容易解決這個矛盾。顏料和催化劑也可影響硅樹脂的硬度及彈性。顏料有加速硅樹脂漆膜氧化的作用，並使其轉化成更硬的硅玻璃。使用低活性催化劑，由於縮合反應不完全，只能得到軟塗層；反之，使用高活性催化劑（如Pb、Al等的化合物），則可獲得硬脆的塗層，但是有的催化劑（如鈦酸酯）卻能再不嚴重降低彈性的前提下，有效的提高塗層的硬度。硅樹脂對鐵、鋁、銀、錫、玻璃及陶瓷等粘接性良好，但對銅的粘接性欠佳，特別是在高溫及長時間熱老化后，者可能使銅別面的氧化薄膜有加速硅樹脂熱裂解反應之故。硅脂對對有機材料如塑料、硅橡膠等的粘接性，主要取決於後者的表面能及與硅樹脂的相容性。表面能愈低及相容性愈差的材料越難粘接。通過對基材表面的處理（包括磨砂及打底），特別是在硅樹脂中引入增黏成分，可在一定程度上提高硅樹脂對難粘基材的粘接性。

硅樹脂類型主要包括甲基苯基硅樹脂、甲基硅樹脂、低苯基甲基硅樹脂、有機硅樹脂乳液、自干型有機硅樹脂、高溫型有機硅樹脂、環氧改性有機硅樹脂、有機硅聚酯改性樹脂、自干型環保有機硅樹脂、環保型有機硅樹脂、不粘塗料有機硅樹脂、高光有機硅樹脂、苯甲基透明硅樹脂、甲基透明有機硅樹脂、雲母粘接硅樹脂、聚甲基硅樹脂、氨基硅樹脂、氟硅樹脂、硅樹脂溶液、有機硅-環氧樹脂、有機硅聚酯樹脂、耐溶劑型有機硅樹脂、有機硅樹脂膠粘劑、氟硅樹脂硅樹脂密封劑、耐高溫甲基硅樹脂、自干型有機硅絕緣漆、甲基MQ硅樹脂、乙烯基MQ硅樹脂、硅丙樹脂塗料。

通常是用甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷的各種混合物，在有機溶劑如甲苯存在下，在較低溫度下加水分解，得到酸性水解物。水解的初始產物是環狀的、線型的和交聯聚合物的混合物，通常還含有相當多的羥基。水解物經水洗除去酸，中性的初縮聚體於空氣中熱氧化或在催化劑存在下進一步縮聚，最後形成高度交聯的立體網路結構。

與硅橡膠和硅油相比，硅樹脂是有機硅產品中用量較少的產品，約佔有機硅產品的10%。全球硅樹脂的生產總量在9萬噸左右，美國是最大的生產國，約為4萬噸，除國內每年消費7000噸左右外，其餘全部出口。日本和西歐地區的產量基本相同，均為2萬噸年左右，而且大部分自用。預計2005年，全球硅樹脂的消費有望達到10萬噸。

目前，國內現有有機硅樹脂生產廠近20家，其中有近10家是專業油漆或絕緣材料廠。主要產品是以甲基、苯基樹脂為基料的絕緣浸漬漆、耐熱塗料、防水塗料、雲母粘接劑等。其中大型硅樹脂裝置的生產規模為千噸級，小型硅樹脂裝置的生產規模在百噸級。

與其它有機硅材料相比，硅樹脂在國內市場上長期以來較為穩定，目前國內每年硅樹脂的消費量8000噸左右，主要用於電子/電氣領域。近年來，我國高檔建築外牆塗料市場開始啟動，其中，有機硅改性丙烯酸塗料（硅丙塗料）是重要品種。隨著我國高檔建築外牆塗料的迅速發展，硅樹脂在建築領域的消費量會迅速增長，並將逐步取代電子/是電器，成為硅樹脂的主要應用領域。預計2015年國內硅樹脂的消費量將達到15000噸。