主讲:瓦克化学(中国)有限公司 高级技术经理 范胜华
整理:苏州禾川化学技术服务有限公司 工程师 吴金华
所有的有机硅都从无机硅来的,就是石英矿,和沙子一样的化学组成。从石英矿电解得到硅金属。硅金属是有机硅和单晶硅,多晶硅的原材料。金属硅通过Rochow工艺得到有机硅单体。
如图所示,这四个基本单元组成所有我们能见到的有机硅产品,其中包括我们用的离型剂。离型剂从反应机理来说可以分为三种:加成,缩合和辐射固化,即我们通常说的白金催化,有机锡催化,UV和EB固化。从产品形态来分,又有溶剂型,无溶剂型和乳液型。当然白金催化体系是主流。
其他的反应机理的产品我们今天不谈,主要交流一下白金催化体系的,即加成型。
所有的加成型离型剂都包含3个基本组成,即主剂,交联剂和白金催化剂。更严格来说应该必须有4个组分,还有一个抑制剂,幕后英雄,通常添加在主剂中。抑制剂的种类也挺多的,国内最常见的就是ECH。一般抑制剂的闪点很低,70多度就挥发了。由于抑制剂通常极少在客户端添加的,除非很特殊的应用,所以不会有污染的问题。除了这3(或4)基本组成,有时还会用到各种添加剂,如重剥离控制剂,附着促进剂等。添加剂根据具体应用的配方而定,并不是必须的。
接下来简单介绍一下各个组分的化学结构以及在配方中的作用。先说说主剂,说白了就是乙烯基硅油。示意图中的是线性结构的,乙烯基在线的两头。中间链的长度不同,粘度就不一样,反应速度也会有很大区别,得到的离型力也会有区别。可以说主剂是给一个配方定基调的。
主剂除了决定离型力,反应速度等性能外,对涂布的表面性能,硅油的覆盖性能也有决定性。表面性能的一个典型例子就是无溶剂的涂布面发涩,溶剂型的滑。由于无溶剂的发涩,但有些应用需要滑一些,因此我们公司开发了摩擦系数调节剂,来调节无溶剂体系的表面摩擦系数。
接下来轮到交联剂了。通俗点说,交联剂就是含氢硅油。化学结构式如上图。当然,看起来很简单,但其实也是有很多变化的。比如分子式中的X,y。
交联剂对配方的性能影响也很大,比如离型力,反应速度,还有附着等。特别是反应速度和附着,交联剂一般都是在平衡这两个指标性能。瓦克国内常卖的3个交联剂,就是反应速度和附着性能的区别。V90速度最快,V24在其中最慢,但附着相反,V88就比较折中。
国内大多数有机硅生产厂家都有生产含氢硅油,但在离型行业不一定适用,因为纯度和质量稳定性的缘故。
另外,除了普通含氢硅油,还有些交联剂是带改性官能团的。比如我们瓦克的V60和V99,专门正对PET离型的应用,可以大大增强附着,这个瓦克是有专利的。
现在咱们聊聊白金。大家肯对对他即爱又恨。没有白金,配方不会反应;但白金又是成本占比最大的一块。我个人觉得(如有不同看法请指正):白金是最没有技术含量的一个组分。白金催化剂就是白金络合物,基本的化学结构都差不多。最大的区别就是白金的含量,即ppm。比如瓦克常卖的催化剂有C05和OL,区别就是OL是高含量的催化剂,C05含量较低。
催化剂对配方固话后的性能几乎没有影响,它只是影响配方的浴槽寿命和配方的反应速度。另外,也有一些特殊的催化剂,添加了一些功能型的助剂。比如我们的HSPC,是添加了抗雾化剂催化剂。高速(>300m/min),一般建议使用带AMA的主剂。雾化在300+以上就会出现,而且雾化值已到危害的程度。照片(上图)中的雾蒙蒙并不是拍照的缘故。就像车轮驶过有水的路面,轮子后面会有水扬起。高速的硅油涂布也是会有。
把加成型的离型剂的4个基本组分都简单介绍了一下,剩下的就是各种添加剂了,包括刚才提到的AMA,抗雾化剂等。
备注:本文所涉及内容的知识产权归范胜华经理所有。未经同意,请勿转载!
|