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有機硅材料在塑料加工中的應用研究

文檔作者：鐘連發(fā) 吳丹文檔來源：浙江新安化工集團股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年06月09日
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Chenmical Intermediate
134 當代化工研究 科研開發(fā) 2017·05
有機硅材料在塑料加工中的應用研究
＊鐘連發(fā) 吳丹
（浙江新安化工集團股份有限公司 浙江 310000）
摘要：由于有機硅材料在塑料加工中有著重要的應用，本文就分別從目前我國關于有機硅的研究成果、有機硅材料的特點以及有機硅材
料在塑料加工中的應用這三方面來展開對有機硅材料的應用研究。
關鍵詞：有機硅；塑料加工；研究成果；特點；應用
中圖分類號：T 文獻標識碼：A
Application of Organic Silicon Materials in Plastic Processing
Zhong Lianfa, Wu Dan
（Zhejiang Xin’an Chemical Engineering Group Limited Liability Company, Zhejiang, 310000）
Abstract：Due to the important application of organic silicon materials in plastic processing, this paper has developed application study of the organic silicon
from the three aspects of China’s research result of organic silicon, features of organic silicon and application of organic silicon materials in plastic processing.
Key words：organic silicon；plastic processing；research result；features；application
有機硅材料是一種特殊的高分子材料，關于有機硅材料
的研究早就在二十世紀六十年代就開始了，當時就有部分發(fā)
達國家對有機硅材料在塑料加工中的應用進行了研究。而且
由于有機硅材料所具有的優(yōu)點幾乎都適用于塑料加工中，比
如有機硅聚合物的高分子鏈非常柔順，熱穩(wěn)定性高，特別適
適合作為塑料加工中的脫模劑。所以為了更好地提高塑料的
加工質(zhì)量，提高塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，相關研究人員應該加
強對有機硅材料在塑料加工中的應用研究。
1.目前我國關于有機硅的研究成果
隨著有機硅材料的發(fā)展，目前我國關于有機硅材料的生
產(chǎn)已經(jīng)形成了規(guī)?；a(chǎn)，而且隨著對有機硅材料的研究和
開發(fā)，有機硅材料的應用范圍越來越廣泛、關于有機硅材料
的生產(chǎn)制作經(jīng)濟回報也越來越高，當下，我國針對于有機硅
材料的研究獲得了較多的研究成果。比如：
(1)硅橡膠。隨著對于硅橡膠研究技術的提升，硅橡膠在
我國各行各業(yè)中的應用也越來越廣泛，如飛機用的空氣導管、
火箭發(fā)動機用的絕熱層用氣囊材料等等。目前我國主要的硅橡
膠有室溫硫化硅橡膠、熱硫化硅橡膠和加成型硅橡膠。
首先，在針對室溫硫化硅橡膠作為塑料加工中的填料和
助劑的研究過程中，研究人員對影響室溫硫化硅橡膠性能因素
進行了探討，并且通過各種評價方式來確定各種因素對于室溫
硫化硅橡膠的影響。例如，研究人員已經(jīng)加強對環(huán)境氣候、基
膠和填料、硫化體系等因素對室溫硫化硅橡膠的影響。目前針
對于室溫硫化硅橡膠的研究成品也比較多，比如有脫氫型硅橡
膠、汽車發(fā)動機用密封膠、耐油硅橡膠、車燈用密封膠等。
其次，針對于熱硫化硅橡膠的研究也取得一定的成果，
針對熱硫化硅橡膠的研究也主要是集中在硅橡膠在填料和助
劑中的應用，并且加強對影響熱硫化硅橡膠因素的研究。如
二氧化硅、氧化鋁、耐高溫油添加劑、壓敏陶瓷等都會對熱
硫化硅橡膠的功能產(chǎn)生影響。目前關于熱硫化硅橡膠的研究
成果主要有陶瓷化硅橡膠、導熱硅橡膠、抗菌硅橡膠等。
最后，加成型硅橡膠也是目前研究人員主要的研究方
向，關于加成型硅橡膠的新研究成果主要有電子灌封膠、阻
燃硅橡膠、納米碳纖維硅氧烷復合材料、光波導材料等。在
研究過程中，關于加成型硅橡膠的交聯(lián)劑以及橡膠的制作工
藝都會對硅橡膠的功能造成影響。
(2)硅油。目前，我國在硅油上的研究也取得了比較大
的成果，涉及領域不斷拓寬。比如硅油在醫(yī)療中的應用，硅
油在治療急性胰腺炎、腸鏡胃鏡的檢查中都有著重要的應
用。在研究過程中，研究人員也比較注重對于改性硅油的研
究，特別是注重對改性硅油在環(huán)氧基硅油、聚醚改性硅油、
三羥甲基硅油等研究。
(3)硅樹脂。在進行硅樹脂研究的時候，研究人員主要
是集中研究MQ、MTQ、MDQ硅樹脂的合成，在研究過程
中，研究人員也研究出了針對于LED封裝用的硅樹脂、耐高
溫涂料、導熱材料等材料。
(4)硅烷。目前，針對于硅烷的研究，主要是將研究方
向集中在硅烷在金屬材料、木材、玻璃纖維、混凝土等的應
用，比如硅烷偶聯(lián)劑在不銹鋼、銅、鋁、鋁合金、碳鋼等金
屬材料中的應用。在研究過程中，研究人員也加強對各種硅
烷材料的制作工藝的研究，如對借助二氯二氫硅反歧化反應
來制備三氯氫硅的制作工藝進行了探討。
(5)其他有機硅材料。在研究過程中，研究人員除了對
硅橡膠、硅樹脂、硅油、硅烷的研究外，也對其他的有機硅
材料進行研究，關于各種倍半硅氧烷一直都是研究人員當作
研究重點和熱點。比如針對乙烯基苯基倍半硅氧烷、苯基聚
倍半硅氧烷的應用研究。除了對倍半硅氧烷的研究，研究人
員也對六甲基二硅氧烷、辛基七甲基三硅氧烷、水溶性硅氧
烷等其他有機硅材料的研究。
(6)有機硅改性材料。針對于有機硅改性材料一直都是
我國在有機硅材料研究模塊中的重點，有機硅改性材料主要
有有機硅改性丙烯酸酯、有機硅改性聚氨酯、有機硅改性環(huán)
氧樹脂、有機硅改性其他材料。不同的有機硅改性材料所應
用的領域有所不同，比如有機硅改性丙烯酸酯主要是作為粘
合劑、膠黏劑、防腐涂料、流平劑、防污涂料等應用在各行
各業(yè)中。有機硅改性的材料有很多，比如熱塑性的有機硅改
性材料有聚丙烯、聚苯乙烯、聚乳酸；彈性體的有機硅改性
材料有丁基橡膠、厭氧膠等；熱固性的有機硅改性材料有酚
醛樹脂、醇酸樹脂等。
2.有機硅材料的特點分析
萬方數(shù)據(jù)
科研開發(fā) Chenmical Intermediate 135
2017·05 當代化工研究
有機硅材料是一種特殊的高分子材料，它既具有有機
材料的優(yōu)點，又具備無機材料的優(yōu)點，有機硅材料在我國工
業(yè)有著廣泛的應用，有機硅材料在我國工業(yè)中有著“工業(yè)味
精”的美名。由于有機硅材料中的成分能夠和塑料基材碳-
碳鏈高聚物相融，所以有機硅材料在我國的塑料加工中有著
非常重要的應用，主要是作為塑料加工助劑來使用。
有機硅材料在我國塑料加工領域中有著廣泛而且重要的
應用，應用于塑料加工的有機硅材料主要有有機硅聚合物和
硅烷偶聯(lián)劑。首先，有機硅聚合物是一種特殊的高分子結(jié)構(gòu)
材料，既具有硅酸鹽結(jié)構(gòu)中的硅一氧高分子的骨架結(jié)構(gòu)，而
且又具有甲基、苯基的有機側(cè)鏈，所以有機硅聚合物的硅一
鍵的鍵能比較高。目前有機硅聚合物在塑料加工中有著許多
優(yōu)點，比如有機硅聚合物具有耐高溫、防潮、絕緣以及抗老
化等特點。硅烷偶聯(lián)劑是一種反應活性比較高的有機硅化合
物，由于硅烷偶聯(lián)劑能夠和相關種類的聚合物相親合，而且
能夠和記性基材在表面形成化學鍵合，所以硅烷偶聯(lián)劑具有
較強的粘貼交聯(lián)的作用。
3.有機硅材料在塑料加工中的應用
目前，關于有機硅材料在塑料加工領域中的應用主要有
兩類，分別是作為塑料主體材料進行應用、作為塑料助劑或者
輔料進行應用。作為塑料主體材料來進行應用，主要是以有機
硅樹脂作為基礎的聚合物，然后在塑料加工過程中再添加其他
的輔助材料，最后加工成有機硅塑料成品。有機硅材料作為塑
料主體材料進行應用所加工成的產(chǎn)品有有機硅層壓材料、有
機硅泡塑料等。其次，有機硅材料可以作為塑料助劑或者輔料
應用在塑料加工領域中，不同類型的有機硅材料的功能作用不
同，因此不同類型的有機硅材料也應用在不同的塑料加工中。
比如有機硅材料在塑料加工中既可以當作潤滑劑、交聯(lián)劑，又
可以作為增強劑、分散劑等。通過將有機硅材料應用在塑料加
工中，可以有效地改善塑料加工的工藝條件，也可以有效地提
高塑料產(chǎn)品的各種性能。而且加強有機硅材料在塑料加工中
的應用也不會增加塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)加工成本，甚至還能降低
塑料產(chǎn)品的成本，因此有機硅材料在塑料加工領域中得到了
廣泛的應用。有機硅材料在塑料加工領域中具體應用如下：
(1)作為塑料加工潤滑劑。有機硅材料在塑料加工中可
以作為潤滑劑來使用，由有機硅聚合物為主要組成成分的分
散潤滑劑，能夠有效地提高熔融狀態(tài)下樹脂的流動性，并且
能夠有效地降低塑料產(chǎn)品注射擠出的加工時間和能源消耗，
有效地提高塑料加工機器的使用壽命，所以加強有機硅材料
在塑料加工領域中的應用可以有效地降低塑料產(chǎn)品的加工成
本。而且將有機硅材料作為潤滑劑來使用，還可以提高塑料
產(chǎn)品表光潔度，提高塑料產(chǎn)品外觀的美觀性，除此之外，將
有機硅材料作為塑料加工潤滑劑，還能提高塑料產(chǎn)品的強
度，提高塑料產(chǎn)品的加工質(zhì)量。隨著對有機硅材料的研究，
目前已經(jīng)研究出了克服二甲基硅油缺點的新型有機硅材料，
這種新型的有機硅材料是一種粉末狀或者是顆粒狀的有機硅
聚合物，研究人員通過使用特殊的工藝，將超高摩爾質(zhì)量的
有機硅聚合物制成粉末狀或者顆粒狀，目前這種新型的有機
硅潤滑劑主要應用在高填充改性塑料和色母粒塑料產(chǎn)品的加
工中。相關研究發(fā)現(xiàn)，顆粒狀的有機硅聚合物能夠提高熱塑
性塑料的流動性和加工型，所以顆粒狀的有機硅聚合物更加
適合用于聚烯烴混合物的充填。
(2)作為發(fā)泡塑料控制劑。有機硅聚合物還能作為發(fā)泡
塑料控制劑應用于塑料加工領域中，特別是在聚氨酯泡沫塑
料的發(fā)泡成型中。有機硅泡沫控制劑是制作聚氨酯泡沫塑料
中必不可少的材料，因為有機硅泡沫控制劑能夠保證塑料發(fā)
泡過程中各種反應的順利進行，保證泡沫體的生產(chǎn)，避免
塑料在發(fā)泡過程中出現(xiàn)氣泡塌陷、氣孔變粗等情況。聚氨酯
泡沫塑料的反應時間是極短的，一般是要求在一分鐘內(nèi)完成
所有的反應，包括塑料的發(fā)泡和凝固過程，為了更好地保證
聚氨酯泡沫塑料的形成質(zhì)量，則需要使用勻泡劑，勻泡劑能
夠保證塑料在發(fā)泡過程中泡沫體氣孔大小均一，通常，研究
人員會將聚二甲基硅氧烷作為勻泡劑來使用，因為聚二甲基
硅氧烷的表面張力比較低，而且親水親油功能比較強，特別
適用于制作高度均勻疏松的泡沫體。隨著針對于有機硅材料
研究的進步，許多研究人員都不斷地研究出新的有機硅聚合
物，并且應用在塑料加工領域中。比如有研究人員研究出了
一種具有有機官能團改性的聚硅氧烷材料，并且應用在聚氨
酯泡沫的生產(chǎn)當中，能夠有效地改善聚氨酯泡沫的密度和沉
降度等。也有研究人員研究出了冷固化柔性泡沫活化溶液，
主要是用于高彈性冷固化柔性聚氨酯泡沫，使用冷固化柔性
泡沫活化溶液，不僅可以降低發(fā)泡塑料控制劑的生產(chǎn)成本，
還能更好地提高聚氨酯泡沫的穩(wěn)定性。
(3)作為塑料加工脫模劑。有機硅材料在塑料加工中還
能作為脫模劑來使用，由于熱塑性塑料在注射或者擠出的過
程中，當塑料溶體和模具相接觸的時候容易在兩者之間形成
負壓，這個時候兩者就容易粘貼在一起，而熱固性的塑料在
成型的過程中也會造成樹脂和模具之間的粘貼，所以為了讓
塑料更加容易脫模，就可以將有機硅聚合物作為脫模劑來使
用，降低塑料和模具之間的粘接性。通過使用有機硅材料作
為脫模劑，可以在塑料和模具之間形成有效的隔離膜，從而
讓塑料制品更加容易脫模。目前作為塑料加工脫模劑的有機
硅聚合物主要有硅油、硅樹脂。首先，硅油具有無毒、耐高
溫性能強、抗氧化性能高、良好的噴出性等優(yōu)點，能夠保證
塑料在脫模過程中的表面光滑性，因此被廣泛應用在塑料制
品以及橡膠制品當中。而硅樹脂則具有使用次數(shù)多、材料成
本低、能夠有效地降低塑料產(chǎn)品的次品率，而且硅樹脂是一
種可固化型的脫模劑，目前廣泛地應用在脫模難度大的聚氨
酯鞋底的成型當中。
隨著對有機硅材料的研究，有機硅材料還可以作為塑料
加工的阻燃劑、防霧材料、塑料表面抗磨擦劑來使用。
綜上所述，有機硅材料在塑料加工領域中有著廣泛的
應用，并且具廣闊的應用前景，隨著有機硅材料的研究和開
發(fā)，研究人員應該加強有機硅材料在塑料加工領域中的應
用，科學地將有機硅材料作為潤滑劑、控制劑、脫模劑、阻
燃劑等應用在塑料加工中，提高塑料加工的生產(chǎn)質(zhì)量。
【參考文獻】
[1]彭強,鄭樹展,張彬. 耐高溫有機硅塑料的性能檢測研究[J]. 橡
塑技術與裝備,2016,(08):66-67.
【作者簡介】
鐘連發(fā)（1965~），男，浙江新安化工集團股份有限公司；研
究方向：化工及精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)和開發(fā)，有機硅產(chǎn)品的生產(chǎn)及
下游產(chǎn)品的開發(fā)和應用。
吳丹（1979~），女，浙江新安化工集團股份有限公司；研究
方向：農(nóng)藥化工及有機硅材料的分析研究
((責任編輯劉林林)

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