有机硅橡胶在纺织品上的应用

2014年6月·第42卷·第6期

V ol．42No．6，2014

SHANGHAI TEXTILE SCIENCE ＆TECHNOLOGY 上海纺织科技

综合述评

1

有机硅橡胶在纺织品上的应用

11，21，2，3

杜以军，蒋金华，陈南梁

（1．东华大学纺织学院，上海201620；2．产业用纺织品教育部工程研究中心，上海201620）

（3．东华大学研究院，上海201620）

摘综述了有机硅橡胶在纺织品领域的应用并提出展望。总结得要：介绍了有机硅橡胶的基本性能，结合纺织产品的发展，

出：有机硅橡胶可用于织物的涂层、印花、装饰，结合玻纤布可生产耐高温材料，利用其电绝缘性可制作绝缘产品等。

关键词：有机硅橡胶；纺织产品；应用；性能中图分类号：TS101．8

文献标识码：A

2044（2014）06-0001-03文章编号：1001-

The application of organic silicone rubber in textile production

22，3

DU Yijun 1，JIANG Jinhua 1，，CHEN Nanliang 1，

（1．College of Textiles ，Donghua University ，Shanghai 201620，China ）

（2．Engineering ＲesearchCenter of Technical Textiles ，Ministry of Education ，Shanghai 201620，China ）

（3．Institute of Donghua University ，Shanghai 201620，China ）

Abstract ：This paper mainly introduced the basic properties of organic silicone rubber and summarized the organic silicone rubber ’s applications in textiles and also forecasted its further application prospect based on the textiles development．The conclusion is that organic silicone rubber can be applied to fabric coating ，printing and decoration and is also a material to make heat resisting products such as an excellent electrical insulation product when combined with glass fabric．

Key words ：organic silicone rubber ；textiles ；application ；property

侧基有机硅橡胶是指分子主链以Si －O 键为主，为有机基团（主要是甲基）的一类线形聚合物

［1］

非结晶性硅橡胶制得了在－60ħ 、－90ħ 、－100ħ 和－120ħ 的低温下，在空气、惰性气体和真空环境下能够长期工作的橡胶制品，我国有机硅胶材料的最低使用温度大多集中在－80ħ 以上，距国外水平还有很大差距。有人通过共聚改性在聚二甲基硅氧烷分子链上引入其他大体积基团来改善硅橡胶的低温性能，其原理是利用大体积的结构单元破坏分子链的规整性，这种改性能够使硅橡胶的玻璃化温度小幅上升，但却能降低硅橡胶的结晶速率，抑制其结晶，从而改善硅橡胶的低温性能。随着对硅橡胶性能的研究，出现了最低

［4］

使用温度为－120ħ 至－90ħ 的乙基硅橡胶。各种

。其

，，结构中既含有“有机基团”又含有“无机结构”这种特殊的结构使其成为兼具无机和有机的高分子弹性体。近年来，硅橡胶工业迅速发展，对其耐温性能的研究不断加快。随着产业用纺织品的持续发展，纺织产品已经延伸到很多特殊领域，这些领域对纺织产品的性能提出很高的要求。本文在充分了解有机硅橡胶性能的基础上，结合目前国内外有机硅橡胶的发展趋势，介绍了有机硅橡胶在纺织品上的应用，阐述了其性能及特点，并对未来有机硅橡胶在纺织品上的发展提出了一些构想。

硅橡胶的最低工作温度为二甲基硅橡胶（MQ ）－60ħ ，甲基乙烯基硅橡胶（MVQ ）－70ħ －60ħ ，苯基硅橡胶－70ħ ，甲基苯基乙烯基硅橡胶－100ħ －70ħ ，甲基乙基硅橡胶－100ħ ，乙基硅橡胶－120ħ －90ħ ，氟硅橡胶（FMVQ ）－60ħ 。1．2

高温性能

硅橡胶的热氧老化过程主要有两种：一是主链的侧基氧化分解，造成过度的交联，使硅橡胶发脆、发硬；二是主链断裂，生成低分子环状聚硅氧烷和直链低聚物，使硅橡胶发软、发黏，这主要与其主链、侧链基团、端基结构及添加剂种类等密切相关。因此各国学者对此作了大量的研究，提出通过改变聚硅氧烷的主链和侧链结构、使用新型的硫化体系、添加添加剂、添加硅

1

1．1

有机硅橡胶的基本性能

低温性能

橡胶具有高弹性，在低温环境下，由于橡胶分子的

热运动减弱，大分子链及分子链段被冻结，就会逐渐失去弹性。影响橡胶低温性能的两个重要因素是玻璃化转变温度和结晶温度

［2，3］

。在目前所有的橡胶制品

中，硅橡胶具有最低的玻璃化温度。俄罗斯科学家用

收稿日期：2013－06－06

基金项目：国家科技支撑计划（2011BAE10B00）

作者简介：杜以军（1987－），男，江苏淮安人，在读硕士研究生，主要从事产业用纺织品的研究和开发。

Email ：nlch@dhu．edu．cn 。通讯作者：陈南梁，

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综合述评

氮类化合物来提高硅橡胶的耐热氧老化性能

［5，6］

。目前ＲTV硅橡胶已能够在150ħ 的环境下连续长期工作，在200ħ 的环境下能够连续工作10000h ，甚至有些有机硅橡胶产品能够在350ħ 的条件下进行短时间的工作。虽然有机硅橡胶产品的耐热性能较其他橡胶优异许多，但是在许多场合需要有能够在更高温度下连续工作更长时间的产品，因此未来开发能在300ħ 下正常工作的硅橡胶成为研究的重点。1．3

耐气候性

硅橡胶具有非常优异的耐气候性，对臭氧的老化作用不敏感，既使长时间在风雨、紫外线等条件下暴露其物理性能也不会受到实质性的损伤

［7］

。将硅橡胶、

丁腈橡胶和丁苯橡胶一起置于自然光下，观察橡胶表面出现第一道裂纹所需时间，结果发现，丁腈橡胶仅需半年到一年的时间，而丁苯橡胶需要两年到两年半的时间，而硅橡胶则需要10年左右的时间。另一项测试是将上述3种橡胶暴露自然光下，计算其断裂伸长减少到原来的一半所需的时间，结果表明丁腈橡胶需要7年左右，丁苯橡胶需要4年左右，而硅橡胶则需要超过10年的时间。这些数据表明硅橡胶比其他橡胶具有更好的耐气候性。1．4

拒水性

有机硅橡胶的拒水性能优异，将其长时间浸泡在水中，只能吸收约1%的水分，并且不会对其机械性能及电学性能造成损伤。对硅橡胶进行水蒸气实验时发现，在正常的压力下，水蒸气不会对硅橡胶造成伤害，但是随着压力的增加，硅橡胶所受影响会越来越明显。有数据表明：在高压150ħ 的条件下，聚硅氧烷分子链发生断裂，硅橡胶的性能下降，这种情况可以通过选择合适的中介物质调整有机硅橡胶的结构来改善，目前已有许多经改性后的硅橡胶产品能够经受高温蒸汽。1．5

抗腐蚀性

有机硅橡胶有很好地抗油性，即使在高温下，也能很好的抵抗油剂的侵蚀。在一些常见的有机橡胶中，丁腈橡胶和氯丁二烯橡胶在100ħ 以下也具有优秀的抗油性，但是在更高的温度下，有机硅橡胶能够表现出比它们优异的抗油特性。此外，有机硅橡胶还具有优异的抗有机溶剂和化学试剂的能力，它基本不受极性有机溶剂的影响，在非极性有机溶剂中，硅橡胶会有膨胀的现象，但不像其他的有机橡胶会降解，当硅橡胶离开这些溶剂后仍能恢复原样。有机硅橡胶对强酸的抵

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抗力差，在使用时应该注意。1．6

其他性能

除上述的几种特性外，有机硅橡胶还有其他重要的性能。有机硅橡胶是很好的绝缘材料，其电阻率能够达到1 100T Ω·m ，并且绝缘性在很大的温度范围内能保持稳定，因此它是一些电子元器件理想的绝缘材料。有机硅橡胶的导热速率大概为0．2W /mΩ·K ，稍高于其他橡胶，有利于用其制作有摩擦界面的器材，如纺机上的橡胶罗拉等。当硅橡胶接近火焰时不易点燃，但是一旦点燃后就会持续燃烧下去，通过加入防火成分可以使其具有自灭性，有些硅橡胶产品已经通过了美国UL94燃烧性能标准的检测。在使用橡胶做垫圈时，由于温度较高，垫圈的变形恢复能力显得尤为重要，有机硅橡胶的压缩变形恢复能力能够在－60ħ 250ħ 保持稳定；在某些有振动的机械产品上，橡胶垫圈的吸振能力也很重要，实际表明有机硅橡胶垫圈吸收振动能力也很出色。此外，有机硅橡胶还具有较好的密封性，可以应用到气囊气袋上。

2

有机硅橡胶在纺织品上的应用

2．1

缓冲气囊

美国1996年底发射的探路者火星探测器上使用

了有机硅橡胶作为缓冲气囊的涂层材料

［8］

。一方面，

火星表面的最低温度为－83ħ ，

因此要求气囊涂层材料具有很好的低温刚性；另一方面，在气囊充气装置高速喷出高温气体时，气囊材料的强度要能够承受高温环境下的瞬时强冲击载荷作用

［9］

。实践证明，有机硅

橡胶成功地抵御了严酷的空间环境，将探测器顺利送达火星表面。有机硅橡胶因具有优异的耐候性还被应用在汽车的安全气囊上

［10］

，这样能够有效防止因为气

囊表面涂层老化而降低气囊的功能，

使气囊在长时间放置后仍然能够有效进行工作。此外，缓冲气囊是精确空投、无人机降落等领域的重要部件

［11］

，目前，已有

多人对此课题进行相关的研究，该类气囊同样对其涂层材料提出严格要求，而相比其他橡胶或涂层材料，有机硅橡胶是理想的选择。2．2

柔软剂

柔软剂是指能够吸附于纤维表面、改善纤维的平滑度、使织物具有舒适感的一种纺织助剂。有机硅柔软剂起源于20世纪50年代末，发展至今，经历了4个阶段：（1）美国Dow Corning 公司首先采用乳液聚合法直接生产烃基硅油，标志了第一代有机硅柔软剂的诞

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生，但是由于其使用机械乳化法直接将硅油乳化，硅油不含活性基团，从而与纺织品结合不牢，不耐水洗；（2）在此基础上，研究人员开发出利用金属作为催化剂、用烃基封头的第二代有机硅柔软剂，但依然功能单一、容易“漂油破乳”，在开始工业化之前就被第三代有机硅柔软剂取代；（3）第三代有机硅柔软剂通过在硅氧烷主链上引入活性基团，这些活性基团能够提高柔软效果、增加织物耐水洗能力；（4）随着对衣着要求的提高，研究人员在硅氧烷主链上引入更多的活性基团，使柔软剂真正应用于各类织物上。目前，有人对有机硅柔软剂进行了改性，其在纺织业发挥的作用越来越大。2．3

耐火保温材料

纺织产品中的隔热布原理各不相同，但总的来说有两种：一种是采用功能粒子加树脂进行处理；另一种就是使用涂层材料涂覆在织物表面。有机硅橡胶作为一种耐高温材料，是重要的隔热涂层材料。我国于上世纪八十年代初就有人研制过一种硅橡胶镀铝隔热布，该隔热布以玻璃纤维为基布，在表面涂以硅橡胶，再通过真空喷镀技术增加一铝层，这种隔热布能够在－60ħ 250ħ 下长期工作，一般应用于飞机的座舱、伞舱及助力器舱等需隔热的部位。采用硅胶涂覆的玻璃纤维织物可以用作高温防腐输送带，市面上销售的一些高温防护手套、石棉保温隔热毯、保温毯、耐高温服面料、玻纤防火布等产品均使用有机硅橡胶进行表面涂覆。2．4

绝缘材料

使用有机硅橡胶涂覆的织物具有较高的电绝缘等级，可承受高电压负荷，因此可制成绝缘布、套管等产品。在电气行业，绝缘带是普遍使用的材料，目前很多绝缘带是通过橡胶涂覆织物生产的，但是普通橡胶有很多地方不能满足电气行业的苛刻要求，如耐高电压性能、黏合性能、热空气老化后的黏合性能及对金属的防腐性能等，但有机硅橡胶在这些方面均具有一定的优势。2．5

丝印硅胶

适用于纺织品的硅胶印花是近年来纺织行业的新热点，通过丝网印刷，可以牢固地将硅胶黏附于织物表面。丝印硅胶的用途很广，其图案具有强烈的立体感、手感柔软，印出的图案具有很高的剥离强度、耐磨度、

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光亮度，也具有防水、防滑及耐高低温性。由于有机硅橡胶容易调色、色泽明亮、牢固，其在服装、服装辅料、鞋帽、箱包手袋等纺织产品上广泛使用。目前，东莞良展有机硅科技有限公司成功地开发出一种应用于针织物印花硅胶，有效解决了针织物硅胶印花难的问题，使针织物也可以利用印花工艺形成各式各样的图案。商标也多采用硅胶印花技术，该技术印出的图案清晰美观，富有立体感，因而很快受到市场的欢迎。2．6

花边/织带滴印

在一些服装上特别是女性的内衣、丝袜等，需要做一些防滑处理，以防止衣物的滑脱。蕾丝花边已成为女性服饰的重要装饰，高档的女性内衣、丝袜根部都会使用蕾丝花边进行修饰，但是该部位经常会发生滑脱，因此使用有机硅橡胶做滴胶处理的方法便应运而生。有机硅橡胶处理可实现圆角、直角效果，立体感强，抗撕拉力优秀，并且与人体接触舒适性好，既保证了服饰的美观性，又保证了其功能作用。2．7

硅胶布

硅胶布是以耐高温高强型玻璃纤维织物为基材，由硅橡胶经特殊工艺复合而成的一种高性能、多用途的纺织复合材料，被广泛地应用于航天、化工、石油、大型发电设备、机械、冶金、电气绝缘、建筑等领域。硅胶布也可作为前面所述的耐火保温材料和绝缘材料使用，其主要性能特点除耐高温绝缘外，还具有强度高、柔软有韧性、可裁剪加工、耐化学腐蚀性能好、抗油防水等。国内有人对硅胶布作为导热垫片的性能进行了研究，发现硅胶布不仅能够保证绝缘，还能够提高绝缘垫片的导热能力，再加上硅橡胶自身的强度，使其成为各方面性能良好的导热垫片。使用硅胶玻璃布包覆镍铬可制作成在航空仪器、仪表上经常使用的加热元件，在一些较为大型的产品上称其为电加热毯，它的作用就是靠电能生热，通过温控系统来控制仪表的工作温度。2．8

其他方面

有机硅橡胶表面摩擦力大，可将其涂覆在一些防滑垫表面，使防滑效果更佳，如洗浴用的脚垫、汽车内脚垫等。另外，在一些特殊服装上，在人体需要重点保护的部位涂上一定厚度、一定形状的有机硅橡胶能够很好地提高人们穿着的安全性，如赛车服的膝、肘、肩等部位。

（下转第13页）

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研究报告

参考文献：

13

的分布等，另一方面是因为流体的温度、化学组成、过滤速度等，这些都会影响非织造材料的过滤效果。总之，应根据实际需要来选择非织造过滤材料，以达到过滤目的。

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（3）：43－44．

阻力小、过滤非织造过滤材料具有质软、强度高、速度快、截污量大等优点，在过滤材料占有很大比重。目前，与国外纤维过滤技术相比，我国纤维过滤材料技术差距十分明显，尤其在技术上缺乏创新

［10］

。未来对

非织造过滤材料的研究主要有以下几个方面：

（1）将两种过滤机理或多种过滤材料、过滤技术相结合。如将机织物、膜过滤及非织造等过滤材料以复合的方式结合，既满足材料的尺寸稳定性、强力及过滤精度等使用要求，又能提高过滤材料的综合过滤性能。

（2）研发新产品，提高非织造产品的技术含量及我国在国际过滤市场的竞争力。如将活性炭加入非织造材料内部，提高材料的吸附性能及过滤效率，以实现材料的特殊用途过滤。

（3）研究纤维超细化、微旦化及功能化的非织造过滤材料，提高其科技附加值。

檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨（上接第3页）

3结语

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（1）有机硅橡胶除具有优异的耐温性能、耐气候性、良好的拒水性能和耐腐蚀性能外，还具有非常好的电绝缘性、压缩弹性及振动吸收能力，这些优良的性能使有机硅橡胶在许多领域中被广泛应用。在纺织领域，有机硅橡胶在三大类纺织产品中均可被应用，有机硅橡胶已经成为纺织行业重要的生产原料。

（2）有机硅橡胶完全无毒、对环境不造成污染，适合用来代替纺织后整理过程中会产生污染的一些助剂

，同时还能提高产品的质量，因此有机硅橡胶在纺织品后整理工序中的使用量会越来越多。

（3）目前，已有技术使硅橡胶能够进行颜色变换，将该技术应用在硅胶涂层织物上即可实现服装颜色的变化，且硅胶表面不易污染，很适合作为冬季穿着的羽绒服面料涂层。相信通过科研人员的开发，该技术最终能够在纺织产品上得到应用。

参考文献：

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