硅橡胶的结构及性能？硅橡胶的应用领域

（1）硅橡胶的结构
硅橡胶分子主链由Si和O交替组成，分子呈螺旋状结构，外围为有机基团屏蔽，链中硅氧键的极性和取代基的体积很大，使聚合物链之间具有极弱的分子间作用力。由于硅氧键角很大，原子很容易绕Si—O键旋转，因此链本身活动性较强。链与硅原子上取代基很大的活动性决定了聚有机硅氧烷具有较好的耐低温性能（二甲基硅橡胶的玻璃化温度为-130 ℃，是聚合物中玻璃化温度最低的。​）硅橡胶分子主链高度饱和，Si—O键的键能（165kJ/mol）比C—C键能（84kJ/mol）大得多，这决定了硅氧烷聚合物的高度耐热性。有机基团的性质在很大程度上影响硅橡胶的性能，包括影响其耐热性。聚合物在有氧存在下的耐热性随烷基增大相应降低（从甲基开始）​。带有苯基取代的聚硅氧烷具有高耐热性。硅橡胶是一种直链状高分子量的聚硅氧烷，分子量一般在15万以上，它的结构形式与硅油类似。

（2）硅橡胶的性能
①高温性能：硅橡胶显著的特征是高温稳定性，虽然常温下硅橡胶的强度仅是天然橡胶或某些合成橡胶的一半，但在200 ℃以上的高温环境下，硅橡胶仍能保持一定的柔韧性、回弹性和表面硬度，且力学性能无明显变化。
②低温性能：硅橡胶的玻璃化温度一般为-70～-50 ℃，特殊配方可达-100 ℃，表明其低温性能优异。这对航空、宇航工业的意义重大。
③耐候性：硅橡胶中Si—O—Si键对氧、臭氧及紫外线等十分稳定，在不加任何添加剂的情况下，就具有优良的耐候性。硅橡胶硫化胶在自由状态下室外暴晒数千年后性能无显著变化。
④电气性能：硅橡胶具有优异的绝缘性能，耐电晕性和耐电弧性也非常好。硅橡胶在受潮、遇水和温度升高时的电绝缘性能变化很小。
⑤物理机械性能：硅橡胶常温下的物理机械性能比通用橡胶差，但在150 ℃的高温和-50 ℃的低温下，其物理机械性能优于通用橡胶。一般硅橡胶除弹性较好以外，拉伸强度、伸长率、撕裂强度都很差。
⑥耐油及化学试剂性：硅橡胶具有优良的耐油、耐溶剂性能，它对脂肪族、芳香族和氯化烃类溶剂在常温和高温下的稳定性非常好。一般硅橡胶对低浓度的酸、碱有一定的抗耐性，对于乙醇、丙酮等介质也有较好的抗耐性，硅橡胶的耐辐射性能一般。
⑦气体透过性：室温下硅橡胶对空气、氮、氧、二氧化碳等气体的透气性比天然橡胶高出30～50倍。
⑧生理惰性：硅橡胶无毒，无味，无臭，与人体组织不黏连，具有抗凝血作用，对肌体组织的反应性非常少。特别适合作为医用材料。
⑨疏水和防雾性：硅橡胶是疏水的，对许多材料不黏可起隔离作用。硅橡胶制品长期存放，其吸水性小于0.015%，对各种藻类和霉菌无滋生作用，故不会发霉。
硅橡胶的主要缺点是常温下其硫化胶的拉伸强度、撕裂强度和耐磨性等比天然橡胶和其他合成橡胶低得多，耐酸、耐碱性差，且价格较高。

（3）硅橡胶的应用
硅橡胶具有独特的综合性能，尤其是硅橡胶的生物相容性更是一种关键的特性，它已成功地用于其他橡胶用之无效的场合，解决了许多技术问题，满足了现代工业和日常生活的各种需要。
①汽车工业：橡胶在汽车工业中的应用增长速度很快，硅橡胶（特别是具有各种特性的硅橡胶）可耐燃油、润滑油的侵蚀，提高汽车各部件的使用性能，降低维修费用。可用于汽车点火线、火花塞保护罩、加热及散热器用软管、消声器衬里、蓄电池接头以及用氟硅橡胶制的加油泵等。随着车辆电子电气化的发展，室温硫化硅橡胶广泛用于电子零件、电气装配件的灌封料、风挡玻璃、车体四周密封及反射镜等处的黏结密封剂。
②电子、电气工业：该工业是硅橡胶作为绝缘材料使用最早、需求量较大的一个领域。硅橡胶主要用于电视机阳极罩、高压保护罩、高压引出线、冰箱除霜器电线、功率或信号传递用电线和电缆等。用硅橡胶制造的绝缘子将替代陶瓷制品广泛用于输电线路，特别是超高压线路。导电硅橡胶用于电子计算机、电话等仪器的电接点件及液晶显示触点件。阻燃和耐辐射硅橡胶制造的电线、电缆广泛用于原子能发电站。硅橡胶加热片、加热带用于控制多种精密仪表和输油管道的工作温度，在医疗上做理疗热敷器用的加热毯。室温硫化型硅橡胶可作为防水、防潮和防震用灌封材料。硅橡胶因具有耐热洗涤液性能，目前已广泛用于洗碗机和洗衣机的泵用密封上。硅橡胶非常适于用作咖啡锅、电气油炸锅和蒸汽熨斗等用具上的垫圈。立体声耳机耳部和头部的衬垫改用硅橡胶，能排除外界杂音，且柔软舒适。
③宇航工业：硅橡胶是宇航工业中不可缺少的高性能材料，它能承受太空的超冷和返回大气层的灼热，延长飞机零件寿命，降低检修保养费用，减少意外事故。主要用于飞机机体孔穴密封件、电接头、密封开关、防尘和防水罩、垫圈垫片、喷气式引擎和液压装置的“O”形密封环、氧气面罩、调控膜片、热空气导管和雷达无线减震器等。耐烧灼硅橡胶适用于做火箭燃油阀门、动力源电缆和火箭发射井盖涂层，以免受火箭喷射流的烧灼。室温硫化硅橡胶可作为机体气密性密封、窗框密封和防震、防潮灌封材料。
④建筑工业：硅橡胶具有良好的耐候性和施工性，作为粘接密封剂在建筑工业中得到了广泛应用，超过了其他类型的密封剂。近年来，又开发了低模量高伸长型双组分密封剂，它用于接缝移动大的混凝土预制件和幕墙等大型构件。室温硫化硅橡胶还用于石棉水泥板连接处的密封、浴室砖缝和盥洗用具的密封。随着今后橡胶价格的下降，硅橡胶将进一步扩大应用范围，如在公路接缝的应用中替代沥青和氯丁橡胶。高温硫化型硅橡胶海绵条用作建筑物的门窗密封嵌条。
⑤医疗器材领域：硅橡胶具有良好的生物相容性，对机体反应小，性能稳定，血凝性低，能承受高温高压多次蒸煮，而且能加工成各种形状的制品，这些制品主要用途大致可分为：脑外科用人工颅骨、脑积水引流管、人工脑膜；耳鼻喉科用人工鼻梁、鼻孔支架、鼻腔止血带气囊分道导管、人工耳郭、人工下颌、​“T”形中耳炎通气管、人工鼓膜、人工喉、喉罩、​“T”形气管插管、泪道栓、吸氧机波纹管；胸外科用体外循环机泵管、胸腔引流管、人工肺薄膜、胸腔隔离膜、人工心瓣；内科用胃管、十二指肠管、胃造瘘管；腹外科用腹膜透析管、腹腔引流管、​“T”形或“Y”形管，毛细引流管、人工腹膜；泌尿科和生殖系统用单腔导尿管、梅花型导尿管、双腔或三腔带气囊分道导管、膀胱造瘘管、肾盂造瘘管、阴茎假体、子宫造影导管、人工节育器、皮下植入型避孕药物缓释胶棒、胎儿吸引器；骨科用人工指关节、人工月骨、人工肌腱、人工膝盖膜、减震足垫；皮肤科用人工皮肤、软组织扩张器、疮疤贴；整形用人工乳房、修补材料等几大类。
⑥食品领域：加成型液态硅橡胶安全无毒、性能优良、化学惰性优异，具有高卫生等级，不含亚硝胺等有害物质，从而成为婴儿用品的首选。此外，利用其透气性好的特点，也可制成水果蔬菜保鲜气调膜。由加成型液体硅橡胶制造的密封圈不会发生由加热而引起的密封性下降的现象，使食品安全得到保障，同时耐久性也非常优异，因此，它可用于制造食用型产品密封圈，用于瓶子及食品罐头（如装有草莓果酱的瓶子、灌装泡菜的瓶子）​。