1 概 述
液體硅橡膠(LSR,Liquid Silicone Rubber) 是在室溫硫化硅橡膠(RTV)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型橡膠。它的基料是液態(tài)聚硅氧烷,具有分子量小、黏度低、加工成型方便的特點(diǎn),可省去混煉、預(yù)成型、后處理等工序,容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,節(jié)省能源和勞動(dòng)力,生產(chǎn)周期短且效率高。由液體硅橡膠制備的產(chǎn)品具有純度高、透明性好、揮發(fā)物質(zhì)含量低的特點(diǎn),并具有良好的耐油性、耐化學(xué)藥品性、耐老化性、耐光照性、絕緣性和絕熱性,顏色的選擇范圍較寬。
2 分類及其硫化機(jī)理
2.1 加成型LSR
加成型LSR的發(fā)展始于20世紀(jì)70年代末,目前,大多數(shù)液體硅橡膠都是通過加成方法制備而成的, 即加成型液體硅橡膠。它是以含乙烯基的聚二甲基硅氧烷作為基礎(chǔ)聚合物,低分子量的含氫硅油作為交聯(lián)劑,在鉑金催化劑存在的條件下加熱交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。加成型LSR具有以下優(yōu)點(diǎn):①硫化過程中不產(chǎn)生副產(chǎn)物;②收縮率極?。虎勰苌顚恿蚧?/span>。
2.2 室溫硫化硅橡膠(RTV)
RTV是20世紀(jì)60年代問世的一種有機(jī)硅彈性體,其最顯著特點(diǎn)在于:在室溫下進(jìn)行加壓等操作即可就地固化,使用極其方便。其物理形態(tài)通常為可流動(dòng)的流體或黏稠的膏狀物。
室溫硫化硅橡膠按照其包裝方式可分為單組分和雙組分室溫硫化硅橡膠;按照硫化機(jī)理可分為縮合型和加成型。因此,按照成分、硫化機(jī)理和使用工藝不同可分為三大類,即單組分室溫硫化硅橡膠、雙組分縮合型室溫硫化硅橡膠和雙組分加成型室溫硫化硅橡膠(包括彈性硅凝膠和硅橡膠)。
3 注射成型液體硅橡膠
用加成型液體硅橡膠加工成產(chǎn)品,可采用兩種成型工藝——模壓工藝和注射成型工藝;其中,前者為傳統(tǒng)工藝,適用于各種硅橡膠成型;而后者始于20世紀(jì)70年代,隨著人們對LSR研究的深入,自20世紀(jì)90年代才慢慢發(fā)展起來,主要用于加成型液體硅橡膠的硫化加工,用于注射成型工藝生產(chǎn)制品的液體硅橡膠亦稱注射成型液體硅橡膠。
4 液體硅橡膠在醫(yī)療衛(wèi)生及食品領(lǐng)域的應(yīng)用
硅橡膠作為典型的醫(yī)用高分子材料中的一員,其化學(xué)性能、物理機(jī)械性能及生物安全性已在約50年的醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域應(yīng)用中得到了驗(yàn)證。尤其是加成型液體硅橡膠作為硅橡膠中的一個(gè)部分,同樣在醫(yī)療衛(wèi)生、人體美容、保健及食品領(lǐng)域發(fā)揮著作用。
4.1 醫(yī)療及器械領(lǐng)域
利用液體硅橡膠的線收縮率低(0.3%)、彈性好、固化快、塑性變形小的特點(diǎn),可將其用作牙科印模材料。利用液體硅橡膠對不同氣體具有不同滲透率的特點(diǎn),可用其制成人工腮和人工肺。液體硅橡膠可用作B超探頭聲透鏡的修補(bǔ)材料、 聲透鏡層與匹配層之間的粘合材料。
4.2 食品有關(guān)的領(lǐng)域
加成型LSR安全無毒、性能優(yōu)良、化學(xué)惰性優(yōu)異,具有高衛(wèi)生等級(jí),不含亞硝胺等有害物質(zhì),從而使其成為嬰兒用品的首選。此外,利用其透氣性好的特點(diǎn),也可制成水果蔬菜保鮮氣調(diào)膜。Dow Corning 公司于2007年推出的SilasticLC-45-2004 是一種硬度為ShA45的液體硅橡膠,它具有透明度高、力學(xué)性能強(qiáng)、生產(chǎn)周期短等優(yōu)點(diǎn),適合于制造嬰兒用奶瓶奶嘴。
由加成型液體硅橡膠制造的密封圈不會(huì)發(fā)生由于加熱而引起的密封性下降的現(xiàn)象,使食品安全得到保障,同時(shí)耐久性也非常優(yōu)異,因此,它可用于制造食用型產(chǎn)品密封圈,用于瓶子及食品罐頭(如裝有草莓果醬的瓶子、灌裝泡菜的瓶子),餐具等。
還有食品級(jí)專用模具硅膠、巧克力模具專用食品模具硅膠等,它們是一種室溫硫化硅橡膠(RTV),主要用于食品的復(fù)模、糖果模具、蛋糕模具和尺寸要求很穩(wěn)定的器材。此產(chǎn)品原料均通過SGS環(huán)保材料認(rèn)證。該產(chǎn)品顏色半透明,常溫固化,色澤順正,無毒,無味,有一定硬度,彈性好,抗拉抗撕性好,翻模次數(shù)多,廣泛適用于制作各種食品模具等。
4.3 醫(yī)療用電子產(chǎn)品領(lǐng)域
電子耳蝸( C I )的發(fā)展已經(jīng)歷5 0 多年,其基本原理是利用聲電換能裝置代替人耳蝸內(nèi)喪失功能的感覺細(xì)胞,用電信號(hào)直接刺激殘存的聽神經(jīng)纖維,使聾人產(chǎn)生聽覺。它通常由麥克風(fēng)、語音處理器、傳輸電路、植入刺激電路、電極序列等組成。植入的電極作為電子耳蝸的一個(gè)重要組成部分,其效果好壞起著舉足輕重的作用。
Dow Corning 公司推出的 Silastic MDX2-4210 LSR具有在室溫下可固化且無收縮變形、絕緣性良好、顏色選擇范圍廣等優(yōu)點(diǎn),可以制成電子耳蝸。用其制成的電子耳蝸電極刺激效果好,尺寸精確,外形美觀。該LSR具有如下優(yōu)點(diǎn):①通過ISO 10993-1,符合下列驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn):細(xì)胞毒性、致敏性、刺激性、皮下反應(yīng)、系統(tǒng)毒性(急性)和亞急性毒性(通過植入測試);②符合美國藥典(USP)等級(jí)VI及歐洲藥典(Ph. Eur./EP)。
4.4 整容和修復(fù)方面
液體硅橡膠在整容及修復(fù)方面的應(yīng)用包括隆鼻、豐胸等領(lǐng)域,其中用于豐胸的植入式人工假體內(nèi)填充了硅凝膠。1992年,包括硅膠囊假體在內(nèi)的所有硅膠材料被美國FDA禁止使用于隆胸。到2006年,由于硅膠假體的改進(jìn),美國FDA對硅膠材料解禁,但使用上一直存在一些爭議。雖然有各種不同意見,但各種類型的硅膠醫(yī)美產(chǎn)品所占市場份額仍舊在急速擴(kuò)大和發(fā)展。
4.5 液體硅橡膠在藥物緩釋體系中的應(yīng)用
硅橡膠在藥物緩釋體系中作為載體的應(yīng)用產(chǎn)品主要有液體硅橡膠可制成微球,通過這種釋藥載體能將藥物( 如各種甾族化合物、前列腺素、抗生素、鎮(zhèn)靜劑、安眠藥、抗癌藥、麻醉劑等) 緩慢地?cái)U(kuò)散到體內(nèi)。
4.6 液體硅橡膠在其他方面的應(yīng)用
某些特種醫(yī)用液體注射成型硅橡膠具有適宜的柔軟度,給人的感覺像皮膚一樣,觸摸干燥,不帶油性,可用于生產(chǎn)假肢。當(dāng)然,得益于良好的生物相容性和安全性,液體硅橡膠還可用于隱形眼鏡、起搏器導(dǎo)線的外包膜涂層材料。
5 展望
液體硅橡膠無毒無味,是近年來發(fā)展較快的一種高檔次有機(jī)硅產(chǎn)品之一。這類硅橡膠自身黏度低(在硫化前具有一定的流動(dòng)性、不定型性),可采用計(jì)量混合設(shè)備進(jìn)料,采用專用注射成型設(shè)備將兩組分混合、注模,然后快速硫化,成型制品。和傳統(tǒng)材料相比,注射成型液體硅橡膠的優(yōu)越性在于:成型周期短,自動(dòng)化成型程度高,硫化溫度低,硫化過程無副產(chǎn)物,制品精度高,不必修邊,制品使用壽命長等。因此,高品質(zhì)的液體硅橡膠,將在食品產(chǎn)業(yè)、母嬰用品、醫(yī)療及器械等領(lǐng)域等得到越來越多的重視和應(yīng)用。