矽樹脂，是一種具有高度交聯結構的熱固性聚矽氧烷聚合物，兼具有機樹脂及無機材料的雙重特性，具有獨特的物理、化學性能，有很好的電絕緣性質，耐溫及防水的效果。
矽樹脂耐候性比一般的有機樹脂好。因此，在耐溫、耐熱及防濕處理保護表層的塗布上，皆為理想的材料。
基本介紹
- 中文名：矽樹脂
- 外文名：Silicone resin
- 學名：聚矽氧烷樹脂
- 用途：電絕緣漆、塗料、黏接劑、塑膠等
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介紹
矽樹脂是具有高度交聯結構的熱固性聚有機矽氧烷，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、電絕緣的模塑膠等。
矽樹脂一般以有機氯矽烷混合物或有機乙氧基矽烷為原料，在混合溶劑中經過水解、縮聚反應製得。矽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。目前國內外有關矽樹脂的研究較多。矽樹脂一般需在高溫下固化成型，這限制了其使用範圍。
分類
矽樹脂類型主要包括甲基苯基矽樹脂、甲基矽樹脂、低苯基甲基矽樹脂、有機矽樹脂乳液、自乾型有機矽樹脂、高溫型有機矽樹脂、環氧改性有機矽樹脂、有機矽聚酯改性樹脂、自乾型環保有機矽樹脂、環保型有機矽樹脂、不粘塗料有機矽樹脂、高光有機矽樹脂、苯甲基透明矽樹脂、甲基透明有機矽樹脂、雲母粘接矽樹脂、聚甲基矽樹脂、氨基矽樹脂、氟矽樹脂、矽樹脂溶液、有機矽-環氧樹脂、有機矽聚酯樹脂、耐溶劑型有機矽樹脂、有機矽樹脂膠粘劑、氟矽樹脂矽樹脂密封劑、耐高溫甲基矽樹脂、自乾型有機矽絕緣漆、甲基MQ矽樹脂、乙烯基MQ矽樹脂、矽丙樹脂塗料。
合成
通常是用甲基三氯矽烷、二甲基二氯矽烷、苯基三氯矽烷、二苯基二氯矽烷或甲基苯基二氯矽烷的各種混合物，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。
特點與性能
特點
矽樹脂的分類矽樹脂是以矽—氧—矽為主鏈，矽原子上聯接有有機基的交聯型的半無機高聚物。它是隨著直接法生產有機矽單體矽樹脂具有突出的耐候性，是任何一種有機樹脂所望塵莫及的，即使在紫外線強烈照射下，矽樹脂也耐泛黃。矽樹脂膠粘劑有機矽膠粘劑按原材料來源可分為以矽樹脂為基料的膠粘劑和以矽橡膠為基料的膠粘劑，前者主要用於膠接金屬和耐熱矽樹脂對鐵、鋁和錫之類的金屬膠接性能好，對玻璃和陶瓷也容易膠接，但對銅的粘附力較差。以純矽樹脂為基料的有機矽膠粘劑。
矽樹脂塗料有不少缺點：成膜性能較差，包括固化溫度高、時間長，大面積施工不方便，且塗膜對底層附著力差。用氟化改性主要是增加有機矽樹脂的耐溶劑性，斥油性（抗黏性）和降低表面能。有機矽樹脂的臨界表面張力低於其他樹脂，但高於氟樹脂。
矽樹脂是一種熱固性的塑膠，它最突出的性能之一是優異的熱氧化穩定性。250℃加熱24小時後,矽樹脂失重僅為2～8%。矽樹脂另一突出的性能是優異的電絕緣性能，它在寬的溫度和頻率範圍內均能保持其良好的絕緣性能。
矽樹脂含有機基團的數量即R/Si值是控制矽樹脂質量的主要指標之一，有機矽樹脂的固化性、漆膜柔韌性、硬度、耐熱性及耐熱開裂性等均與R/Si有關。一般線性矽油的R/Si略大於2，矽橡膠的R/Si接近於2，而矽樹脂的R/Si在1.0左右。R/Si值越小，矽樹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，耐衝擊強度降低；R/Si值越大，矽樹脂就需要在高溫（200-250℃）下長時間烘烤或是藉助於催乾劑作用進行固化，使柔韌性較好，漆膜硬度差，具有較好的抗衝擊強度。
此外，矽樹脂的性能還與有機基團R的種類密切相關，當有機基為-CH3時，可賦予矽樹脂熱穩定性、憎水性、脫模性、耐電弧性；當有機基為-C6H5時，賦予矽樹脂氧化穩定性，可提高樹脂的熱穩定性；當有機基為-CH=CH2時，可改善矽樹脂的固化性能並賦予偶聯性；當有機基為苯基、乙基時，可改善矽樹脂與有機物的共混性；當有機基為-NH2(CH2)時，可改進聚合物的水溶性，同時賦予偶聯性；當有機基為長鏈烷基時，可提高矽樹脂的憎水性。因此，可根據具體的性能要求選擇帶有不同基團的矽氧烷單體來製備矽樹脂。
特點
（1）矽樹脂對鐵、鋁和錫之類的金屬膠接性能好，對玻璃和陶瓷也容易膠接，但對銅的粘附力較差；
（2）以純矽樹脂為基料的有機矽膠粘劑，以矽樹脂為基料，加入無機填料和溶劑混合而成，固化時放出小分子，需加熱加壓；
（3）矽樹脂為基料的膠粘劑固化溫度太高，套用受到限制；
（4）加入少量的原矽酸乙酯、乙酸鉀及矽酸鹽玻璃等，固化溫度降到220～200℃，高溫強度仍有392-4 90MPa；
（5）純矽樹脂機械強度低，與聚酯、環氧或酚醛等有機樹脂共聚改性時，可獲得耐高溫性能和優良的機械性能，用於耐高溫結構膠。
機械性能
對矽樹脂機械性能的要求，主要取決於用途。用作電絕緣漆、塗料及黏合劑的矽樹脂，人們比較關心其硬度、彈性、熱塑性及粘接性等。矽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，這正是甲基苯基矽樹脂的柔性及熱塑性優於甲基矽樹脂的原因。因而矽樹脂無需使用特殊增塑劑，而是靠軟、硬矽樹脂的適當搭配即可滿足對塑性的要求。
用作某些塗料時，純矽樹脂塗膜的硬度不足，而熱塑性有餘；若使用有機改性矽樹脂，則很容易解決這個矛盾。
顏料和催化劑也可影響矽樹脂的硬度及彈性。顏料有加速矽樹脂漆膜氧化的作用，並使其轉化成更硬的矽玻璃。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。
矽樹脂對鐵、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後，可能使銅別面的氧化薄膜有加速矽樹脂熱裂解反應之故。矽脂對有機材料如塑膠、矽橡膠等的粘接性，主要取決於後者的表面能及與矽樹脂的相容性。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），特別是在矽樹脂中引入增黏成分，可在一定程度上提高矽樹脂對難粘基材的粘接性。
套用
有機矽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、玻布絲及石棉布後製成電機套管、電器絕緣繞組等。用有機矽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，矽樹脂還可用作耐熱、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矽塑膠，用於電子、電氣和國防工業上，作為半導體封裝材料和電子、電矽樹脂按其主要用途和交聯方式大致可分為有機矽絕緣漆、有機矽塗料、有機矽塑膠和有機矽粘合劑等幾大類。矽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：
矽樹脂玻璃纖維套
矽樹脂玻璃纖維套（2）塗料：矽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矽氧烷有矽膠型及矽樹脂型兩種，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矽樹脂型及改質型樹脂之分別。
（4）塑膠：主要用在耐熱、絕緣、組然、抗電弧的有機矽塑膠、半導體組件外殼封包塑膠、泡沫塑膠。
（5）微粉及梯形聚合物：矽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。梯形矽樹脂較通用網狀立體結構的矽樹脂有較高的耐熱性、電器絕緣性及耐火焰性。
市場表現
與矽橡膠和矽油相比，矽樹脂是有機矽產品中用量較少的產品，約占有機矽產品的10%。全球矽樹脂的生產總量在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，全球矽樹脂的消費有望達到10萬噸。
目前，國內現有有機矽樹脂生產廠近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。其中大型矽樹脂裝置的生產規模為千噸級，小型矽樹脂裝置的生產規模在百噸級。
與其它有機矽材料相比，矽樹脂在國內市場上長期以來較為穩定，目前國內每年矽樹脂的消費量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，有機矽改性丙烯酸塗料（矽丙塗料）是重要品種。隨著我國高檔建築外牆塗料的迅速發展，矽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，成為矽樹脂的主要套用領域。預計2015年國內矽樹脂的消費量將達到15000噸。
矽樹脂