總結了影響加成型液體矽膠功能性的因素。並介紹了加成固化液體矽膠的新方向。最後對加成型液體矽膠未來的研究方向進行展望。
一、加成型液體矽橡膠的概述
加成型液體矽膠是由含乙烯基的聚有機矽氧烷作基礎聚合物,含Si-H鍵的聚有機矽氧烷做交聯劑,在鉑催化劑存在下,在室溫或者加熱下可交聯硫化的一類有機矽材料。與縮合型液體矽橡膠不同,加成型液體矽膠硫化過程中不產生副產物、收縮率小、能深層硫化並且對 接觸的材料無腐蝕。具有廣泛的適用溫度範圍、優良的耐化學性以及耐候性等優點,可以很容易地粘附在各種表麵。因此相比於縮合型液體矽膠,加成型液體矽膠發展較快。目前已越來越廣泛地應用於電子電器、機械、建築、醫療、汽車等領域。

二、加成型液體矽膠的主要成分
1、基礎聚合物
用作加成型液體矽膠的基礎聚合物主要有以下兩種含有乙烯基的線形聚有機矽氧烷。它們的分子量分布較寬,一般從數千至10~20萬。加成型液體矽膠最普遍使用的基礎聚合物是 α,ω-二乙烯基聚二甲基矽氧烷。研究發現基礎聚合物的分子量和乙烯基含量可以改變液體矽膠的性能。
2、交聯劑
用作加成型液體矽膠的交聯劑是分子中含有3個以上Si-H鍵的有機聚矽氧烷,如含Si-H基 的線形甲基氫聚矽氧烷,環狀甲基氫聚矽氧烷及含Si-H基的MQ樹脂。使用最多的是下列結構的線形甲基氫聚矽氧烷。研究發現改變交聯劑的含氫量或者結構可以改變矽膠的機械性能。李誌超對比了不同結構、不同含量的交聯劑(含氫矽油)對加成型液體矽膠性能的影響,發現交聯劑的含氫量與矽膠的拉伸強度和硬度成比。顧卓江等人變換合成工藝和配方, 製得不同結構、不同分子量和不同氫含量的含氫矽油,以它作為交聯劑合成加成型液體矽膠。
3、催化劑
研究人員為了提高催化劑的催化效率,製備了鉑-乙烯基矽氧烷配合物,鉑-炔烴基配合物及含氮化合物改性鉑絡合物。除了催化劑的種類,其用量也會影響液體矽膠製品的性能。Yan, Nianping等人研究了鉑催化劑用量影響矽膠性能的機理,發現提高鉑催化劑的濃度可以促進甲基間的交聯反應,並且可以抑製主鏈的分解。
4、反應抑製劑
房佳豐等人研究發現,炔醇抑製劑與鉑催化劑的質量比會影響加成型液體矽膠體係非等溫硫化動力學行為。炔醇抑製劑與鉑催化劑質量比越高,加成型液體矽橡膠體係的硫化特征溫度越高。劉進等人製備了烷氧基矽烷化炔屬矽氫加成抑製劑,不僅可以延長加成型液體矽橡膠的焦燒時間,而且可以使硫化物的表麵更加平滑。雷衛華等人發現,二甲基己炔醇與乙烯基環矽氧烷兩種抑製劑適量複合,液體加成矽膠具有抑製時間延長、固化時間縮短、扭矩顯著增長和硫化速度更快的效果。
三、加成型液體矽橡膠功能添加劑
1、導電添加劑
廖波等人以液體矽橡膠為絕緣基體、納米導電炭黑顆粒為填充材料製作的複合材料具有優良的導電特性,通過實驗測試獲得了不同炭黑含量下複合材料的電阻率,當炭黑質量分數大於4%時,可獲得較好的導電性。鄒銳等人以乙烯基液體矽膠為基體、以鍍鎳石墨為導電填料製備導電矽膠,研究發現,當鍍鎳石墨用量為280份時,複合材料的體積電阻率可降至 0.1Ω·cm 以下。
2、導熱添加劑
加成型液體矽膠由於其良好的熱穩定性和導熱性能廣泛應用於電子電器行業。加成型液體矽橡膠作為電子器件的散熱材料,可以有效地傳輸熱量,提高散熱,延長電子器件的使用壽命。然而未加入導熱添加劑的加成型液體矽膠的導熱率很小,無法工業生產。常用的導熱添加劑有Ag、Cu、Ca、Al2O3、AlN、BN 等。導熱添加劑的種類、含量、顆粒分布以及表麵改性都可以影響液體矽膠的導熱性能。
3、特殊功能添加劑
除了上述加成型液體矽膠的添加劑之外,研究者們製備了特殊功能性的添加劑來賦予加成型液體矽膠特殊的性能。劉天等人針對矽膠材料表麵易生長藻類微生物,導致材料表麵疏水性降低的問題,將肉桂油、百裏香油和牛至油三種植物精油加入加成型液體矽橡膠中。研究發現,加入三種植物精油可以提高加成型液體矽膠的抗藻性能。Xie,Chixin等人製備了氟矽烷接枝二氧化矽(F-SiO2)作為加成型液體矽橡膠的添加劑。實驗發現 F-SiO2 延緩了加成型液體矽膠表麵強電弧放電和弱電弧放電的發生。對加成型液體矽膠的抗等離子體照射和抗跟蹤能力明顯增強。
四、加成型液體矽膠加成固化的新方向
如上文所述,傳統的加成型液體矽膠的硫化機理為含乙烯基的基礎聚合物與含矽氫鍵的聚合物發生矽氫加成反應。傳統的加成型液體矽膠通常需要剛性模具來製造最終產品,但這 種傳統的製造技術有成本高、耗時長、等缺點。產品往往不適用於電子產品。研究者發現通過 硫醇-雙鍵加成的液體矽膠可用新型固化技術製備一係列具有更優異性能的矽膠。其優異的 力學性能、熱穩定性及透光性等性能可以使其應用於更多新型領域。基於支鏈硫醇官能化聚矽氧烷與不同分子量乙烯基封端聚矽氧烷的巰基-烯鍵反應,製備了硬度和力學性能可調的有機矽彈性體。印刷彈性體顯示出高的印刷分辨率和優異的機械性能。有機矽彈性體的斷裂伸長率可達1400%,遠高於報道的紫外光固化彈性體,甚至高於最可拉伸的熱固化有機矽彈性體。然後將超可拉伸矽彈性體應用於摻雜碳納米管的水凝膠製備可拉伸電子器件。可印刷可加工矽膠在軟機器人、柔性驅動器、醫用植入物等領域具有廣闊的應用前景。