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硅油的物理性質(zhì)與性能
硅油的物理性質(zhì)與性能
以Si-O-Si為主鏈，硅原子上連接甲基的線性二甲基硅油，由于分子間作用力小，分子呈螺旋狀結(jié)構(gòu)，甲基朝外排列并可自由旋轉(zhuǎn)，因而具有區(qū)別于其他聚合物的一系列特性，如無(wú)色透明，黏度范圍寬，黏溫系數(shù)小、膨脹系數(shù)大，低蒸氣壓、高閃點(diǎn)，耐高低溫、耐候、耐輻照性等，低表面張力，高壓縮率，抗氧等離子體，高絕緣性，抗剪切，成膜性好，憎水，消泡，高光澤，對(duì)材料有惰性，如化學(xué)惰性、無(wú)腐蝕及生理惰性等。正是這些特性決定了其廣泛的用途。
作為織物后整理助劑應(yīng)用的硅油，都是在二甲基硅油的分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，以活性官能團(tuán)取代一定量的側(cè)鏈甲基得到成本相對(duì)低的功能性有機(jī)硅油。產(chǎn)物結(jié)合了二甲基硅油的優(yōu)點(diǎn)，取代后又可提供反應(yīng)性或其他功能。如早期以氫基部分取代甲基制得的氫基硅油應(yīng)用于織物防水整理時(shí)可提供耐久性。
對(duì)于其他品種的線型硅油，包括羥基硅油、烷氧基硅油、乙酰氧基硅油、乙烯基硅油及氨基固有等，其主要特診也是具有化學(xué)活性，在應(yīng)用于織物整理過(guò)程中可以與纖維大分子側(cè)鏈上的活性官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由此可提供耐久性功能。然而，功能性硅油的分子結(jié)構(gòu)中大部分取代基仍然是甲基，所有這些硅油都保留了二甲基硅油的某些物理性能。
黏度特征
二甲基硅油在廣泛的摩爾質(zhì)量范圍內(nèi)（162 ~ 500000g/mol）保持液體狀態(tài)，其黏度可由0.65mm2/s直至1X1000000mm2/s，這是其他聚合物體系所無(wú)法比擬的。
黏溫性能。在所有聚合物中，二甲基硅油的黏度隨溫度變化（黏溫系數(shù)）最小。對(duì)此，人們提出了兩種理論加以節(jié)數(shù)。第一種為，二甲基硅油由于偶極吸引和甲基的低空間位阻，存在分子內(nèi)的作用力，使得分子鏈在低溫時(shí)，自身緊緊纏繞在一起。因此，黏度在低溫時(shí)比預(yù)期低。當(dāng)溫度升高時(shí)，分子鏈伸展開(kāi)，反而導(dǎo)致與鄰近分子間相互纏繞增加，而抵消了一部分由于溫度升高使黏度降低的作用。
所以，如果分子間作用力保持不變，升高溫度不會(huì)使黏度大幅下降。對(duì)于黏度——溫度變化的第二種理論解釋是，二甲基硅油的分子間作用力一般很低，使得溫度變化對(duì)這些相互作用影響很小。這是因?yàn)榉肿娱g沒(méi)有強(qiáng)的極性相互作用，而且分子主鏈鍵容易旋轉(zhuǎn)，允許每個(gè)聚合物分子都占有相對(duì)較大的體積，從而阻礙了分子鏈的廣泛纏繞。
黏度的調(diào)配。一定黏度的二甲基硅油，可在合成時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)止鏈劑用量來(lái)得到，但也可由兩種不同黏度的二甲基硅油混合而得。原則上，任意兩種黏度的硅油均可混合，但黏度相差過(guò)大時(shí)，將影響終產(chǎn)物的抗剪切性能。
抗剪切性。二甲基硅油的剪切速率與黏度之間的關(guān)系關(guān)系到應(yīng)用過(guò)程中的工藝參數(shù)控制。剪切力作用可使聚合物分子斷鍵而導(dǎo)致其黏度降低。硅油在同樣情況下，黏度降低很小，說(shuō)明它有優(yōu)良的抗剪切性。黏度為1000mm2/s（25℃）的二甲基硅油在5000s^(-1)的剪切速率下，黏度無(wú)明顯變化，較高黏度的二甲基硅油在高剪切力作用下黏度稍有降低，而且是暫時(shí)的變化，當(dāng)剪切消除后又能恢復(fù)，說(shuō)明黏度降低非分子被切斷所致，而是由于Si-O-Si鍵角的改變。
界面特性
表面張力。二甲基硅油具有很低的表面張力和較高的表面活性，極易在材料表面鋪展成膜，故可用作高效憎水劑、消泡劑及勻泡劑。硅油的表面張力與黏度有關(guān)。在Me3SiO（MeSiO）nSiMe中，n=0時(shí)，Me3SiOSiMe3的表面張力最低（15.9mN/m）。隨著黏度的提高，表面張力穩(wěn)定在20 ~ 21mN/m。
（來(lái)源：全球有機(jī)硅網(wǎng)作者：知然）
