硅材料家族涵盖了种类繁多的化合物,是世界上应用最广泛的材料类别之一。液态硅胶(Liquid Silicone Rubber, LSR)广泛应用于医疗、光学、汽配、电子、母婴等领域。
然而,围绕硅材料(包括液态硅胶)存在一些误解和偏见,这些错误观念往往会阻碍从业者对这些材料的充分信任与应用。以下列举了关于硅材料最常见的误解,并针对每一条关于液态硅胶的错误认知进行澄清和解释。
1、硅是化学元素或成分
硅是一类化学物质的总称,具有液态、胶态和固态等多种状态。硅是一种属于碳族的非金属化学元素,位于元素周期表第14族。
液态硅胶使用两种组分将长链聚硅氧烷通过特殊处理的二氧化硅进行增强。第一组分可能含有可与第二组分(甲基氢硅氧烷)和醇类抑制剂交联的铂催化剂。
硅胶是由硅(Si)和氧(O)组成的高分子长链,根据分子排列的不同,可以展现出适应各种应用的不同性能。
2、硅胶是合成材料
硅胶,包括液态硅胶(LSR),从合成角度看是人工制造的,通过对天然存在的硅元素进行改性制得。然而,其原材料是完全天然的。
沙子(即“硅砂”)是由硅和氧组成的,实际上人类早在数千年前就使用天然硅材料制作箭头和器皿。硅是化学元素,二氧化硅是硅的氧化物,即沙子,是用于生产硅材料家族的原料。
3、硅胶只能在高温加工和应用
某些类型的硅胶,例如室温硫化(RTV)硅胶,可以在室温下加工和应用。如果需要使用液态硅胶(LSR),也可以通过调整配方,在低温下进行模具成型与硫化,这在电子电气行业中尤为常见。作为一种高性能弹性体,LSR具有良好的低温柔性,同时还能耐受高温。常见的硅胶类型有三种:
高温硫化型(HTV):固态硅胶,需在与传统橡胶类似的高温下硫化,具备优良的耐高温和化学性能,且绝缘性能较好。
LSR:通过专用设备注射到模具中,用于各类行业部件的制造;
室温硫化型(RTV):在室温下固化,硬度范围从软到中等,常用作汽车、电子及航空行业的密封材料。
4、硅胶有粘性
这一误解主要源自人们对硅胶触感的印象。很多人认为硅胶总是带有粘性,但实际上这取决于加工方式及其具体应用。例如在电缆绝缘或医疗器械中使用液态硅胶时,零部件表面必须光滑且无粘性。配方中可加入云母(Mica),或通过调整工艺参数来达到所需手感。
5、硅胶富有弹性
硅胶的硬度通常使用肖氏硬度计(Shore)测量,例如橡皮筋约为25 Shore,而滑轮或轮滑轮为100 Shore。硅胶的硬度(或称邵氏硬度)范围从0到100 Shore A,介于凝胶状至坚硬之间。人们普遍认为硅胶的硬度都低于40 Shore,因此机械性能较差,但事实并非如此。
通过增加交联密度或添加填料等方式可有效提升其硬度。例如,光学液态硅胶可达70 Shore,几乎无弹性。此外,硅胶的拉伸强度可达1750 psi,表现出极高的耐用性。LSR 在广泛的温度范围内保持柔韧性,是应对严苛工况的理想材料。
6、硅胶燃烧室会释放大量烟雾
一些人认为硅胶燃烧时会释放大量气体和烟雾,对特定应用不利。实际上,不同类型的硅胶表现各异:如铂催化型硅胶不会释放大量气体,而过氧化物固化的硅胶则需要良好通风。
硅胶本身具有自熄性,通过添加阻燃剂并遵守标准要求,可有效避免有害气体和烟雾的释放
7、硅胶会造成环境污染
造成环境污染的物质通常是挥发性有机化合物(VOCs),如丙酮、醇类、甲基丙烯酸酯和醋酸酯等,这些常见于塑料材料中,而硅胶中并不含这些物质。
氯氟烃(CFCs)会破坏臭氧层,而硅材料由于其无机特性,并不含此类污染物。此外,LSR 注射成型工艺效率极高,废料产生极少。
8、硅胶需要几千年才能降解
在特定环境条件下,LSR 的硅-氧主链可断裂生成水、硅酸和二氧化碳。在阳光和空气中,可能形成低分子量的硅氧烷链或环戊硅氧烷。
当被掩埋时,土壤中的矿物质会加速其链断裂,使硅胶在数日内分解。
此外,LSR 可回收利用,结合其生产过程中的低废弃物特性,整体环境友好性极高。
9、硅胶会引发过敏或刺激
大量研究表明,与天然乳胶等材料不同,硅胶不会刺激皮肤或引发过敏反应。硅过敏多数源于制造过程中混入的杂质或其他材料。
硅材料(包括 LSR)本身具有生物惰性,具备良好的生物相容性和低致敏性。对乳胶过敏者可以安全使用硅胶作为替代材料。
10、硅胶会在人体内生物累积
生物累积是指有毒物质在生物体内逐渐积聚,摄入量高于排出或代谢速率。研究发现,硅胶对体液和人体组织具有良好兼容性,其植入后的组织反应远低于其他弹性体。
即使液态硅胶被误注入体内,现行法规并不允许该材料以此方式使用。所有医疗级硅胶必须符合 FDA、ISO 及三方生物相容性标准。硅材料不助长细菌滋生,具备防污、防腐蚀、易清洁等优势。
硅胶补充误解:硅胶会致病
由于许多硅胶制品会与人体或食物接触,有人担心该材料可能致病。但事实上,其在使用过程中释放的分子过大,无法穿透组织。
美国食品药品监督管理局(FDA)对可接触人体的材料管控非常严格,已批准其用于食品和饮品接触材料。此外,食品级硅胶还广泛应用于化妆品和制药行业
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