【材料】瓦克推出的创新性硅树脂POWERSIL®，耐受高达220摄氏度的温度，适用于工业领域

时间： 2024-07-03 来源：WACKER（瓦克化学中国公众号）

技术问答

耐受高达220摄氏度的温度

瓦克推出的创新性硅树脂基料，为工业领域今后也能通过注射成型工艺生产高度耐受机械应力与热应力的塑料成型件开辟了空间，实现新突破。

瓦克应用技术电子工程师Jens Lambrecht博士不无自豪地说：“我们凭借新的材料解决方案，迈入了一个真正意义上的新领域。”工业界和手工业界诚然已在用有机硅树脂生产成型件，产品也具备极佳的高温稳定性，能够承受很高的机械应力，且具电气绝缘性。此类高标准成型件是电气绝缘技术目前尚处于开发阶段的未来创新应用所需，包括用来对电动汽车轮毂电机进行保护。

然而迄今为止，生产商先要生产半成品件，亦即用硅树脂基料层压出上游产品后进行再加工，以获得所需形状。Lambrecht博士知道：“先用硅树脂搭配玻纤或碳纤制成复合材料，然后模压成型，之后再机械加工，非常费时费工，而且会产生大量下脚料和大量废料。”

先前的工艺会产生大量下脚料和大量废料

像注射成型这样直接又省事的成型方法之所以无法实现，一方面是因为缺乏适用的基料，另一方面是因为固化后的硅树脂模塑料无法具备所需机械性能。其它具有竞争力的材料，如PTFE（聚四氟乙烯，即特富龙™）和PEEK（聚醚醚酮），尽管热稳定性与硅树脂相当，但要么加工工艺复杂，要么不具热固性材料的性能。

有了SILRES® LR 700和POWERSIL® Resin 700后，耐高温成型件的高效、低成本生产指日可待。Lambrecht博士强调：“瓦克推出的这两种硅树脂，加工的简便程度与常用于生产耐热要求较低的塑料部件的聚氨酯或环氧树脂相似。”

瓦克化学家Frank Sandmeyer博士曾负责基础硅树脂的开发工作，他成功而巧妙地将所谓苯基嵌入聚硅氧烷的主链，大大降低了硅树脂成型件固化后的脆性。Sandmeyer博士在回忆当初规范说明对研发的要求时说道：“公司要我们研制一种易于处理的液态硅树脂，它还要具备优异的热稳定性和一定的化学反应性。”

材料的机械强度可用相应的填料获得。于是，瓦克应用技术部门的Lambrecht博士与瓦克技术经理Markus Winterer博士一起，一次又一次地进行系列实验，最终成功地用气相二氧化硅、石英和玻璃纤维，开发出首款性能得到优化的填料混合物。经混炼的POWERSIL® Resin 710由液态硅树脂、填料混合物和用作交联剂的过氧化物组成，可满足客户对即用型材料解决方案的需求。

这种新型硅树脂技术同时也是优于PTFE及PEEK等耐高温聚合物的另一种选择。例如，PTFE无法采用注射成型工艺加工，需模压成型，或用360摄氏度以上高温烧结，而PEEK尽管可以注射成型，加工温度却与PTFE相近。与之相比，POWERSIL® Resin 710有机硅树脂约160℃即可固化。

据Lambrecht博士介绍：“这一创新是我们为满足工业领域对耐高温聚合物的增长需求而做出的回答。”技术系统在性能不断提高的同时，体积越来越小，单位体积释放的热量因此随之增加，汽车驱动电机便又是其中一例：此类热源内部或附近的电气绝缘聚合物部件必须数年如一日正常运作，在高温下也要保持性能不变。

我们将所谓苯基嵌入硅树脂的聚硅氧烷主链，大大降低了硅树脂成型件固化后的脆性

测试证实了有机硅树脂的耐热性能

为测量用POWERSIL® Resin 710生产的成型件的耐热水平，瓦克实验室将多个试样存放在不同的温度之下，再由瓦克技术人员测量基料胶体随时间和储存温度变化而发生的百分比变化。技术人员依据标准化计算方法，推算出材料的绝缘等级，并依此得出材料的最高连续使用温度。该加速温度老化测试得出的结果是：用这种硅树脂制成的成型件达到了R级绝缘等级要求，耐受温度最高可达220摄氏度。

此外，瓦克还反复地让POWERSIL® Resin 710试样发生形变，进行观察。试样为8厘米长、1厘米宽、4毫米厚的长方条，仅在两端支撑放置，测试仪器的顶尖以既定力度反复下压试样的中间部位。测试结果：如果形变极为剧烈，材料可耐受数百次下压；如果形变轻微，则可耐受数千次。

POWERSIL® Resin 710这种新型基料含有化学反应性双键，在催化剂的作用下会形成交联的亚乙基桥。客户如果希望借助新型液态硅树脂基料自己研制成型件生产工艺，除使用过氧化物来实现交联之外，另可考虑选择所谓的加成交联法，例如，液体硅橡胶便是典型的加成交联材料。

这一创新是我们为满足耐高温聚合物的增长需求而做出的回答

在瓦克从事产品开发工作的Lambrecht博士介绍说：“加成交联加工技术有两个优势：可在较低的温度下使用，以及树脂的交联速度可通过调整温度来控制。”

像往常开发此类产品一样，瓦克化学家和工程师先从实验室规模的批量母料做起，以获取第一批小样，用于内部测试和向潜在客户展示。由于两种硅树脂基料的整体性能都极为优异，瓦克开发人员在内部和外部都获得了非常积极的反馈。下一步的挑战，是尽快为此开发出一种不间断的生产工艺和流程。

这种从实验室到生产的步骤被称为工艺放大，在瓦克有机硅业务部门由技术管理部负责，具体到上述产品，则由Georg Lössel博士领导的烷氧基/聚合物树脂实验室承担。这一开发阶段的焦点在于：建立一个包括相分离和产品洗涤精制在内的持续流程，为实现高效生产铺路。由于每小时生产的公斤数（即，产量）远高于批量母料——增幅约为5至10倍——客户今后也可受益于如此精准放大的工艺。实验室负责人Lössel博士表示：“这样，我们便为目前从实验室到瓦克有机硅实验工厂，再到大规模生产，分3个阶段扩大生产这些有机硅树脂奠定了基础。”

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原厂动态发布时间 : 2016-10-12