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硅油的特点与作用,及其在润滑油中的应用

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硅油,这种在室温下呈现液体状态的线性聚硅氧烷产品,具有无色(或淡黄色)、无味、无毒且不易挥发的特性。它不溶于水、甲醇和乙二醇,却能与苯、二甲醚、四氯化碳以及煤油等物质互溶,同时还能微溶于丙酮、二噁烷、乙醇和丁醇。

硅油根据其化学结构可分为多种类型,包括甲基硅油、乙基硅油等。同时,它也有多种应用方式,如阻尼硅油、扩散泵硅油、液压油等。此外,根据加工状况,硅油又可分为一次产品和二次产品。前者主要是指加工前的硅油产品,后者则是以硅油为原料,经过特定工艺加工而成的脂膏状物、乳液及溶液等产品。

在市场上,硅油通常以纯硅油、溶液或乳液这三种基本形式出现。它们往往不是单独使用,而是通过特殊配方与其他成分结合,以产生特定的应用效果。

100%纯硅油
纯硅油以其出色的稳定性著称,它耐热且抗冻,贮存性能优异,同时拥有高的闪点和着火点,使得贮存和运输过程中的安全隐患大大降低。

○ 溶液

虽然硅油溶液通常需要稀释后使用,但用户自行配置溶液可能会面临一些困难。在这种情况下,加入活性辅助剂(如催化剂、交联剂等)可以改善其贮存和使用性能。选择溶剂时,通常优先考虑脂肪族、芳香族或氯化烃等溶剂,但在特殊情况下,也可能会采用其他种类的溶剂。值得注意的是,高分子聚硅氧烷溶液的浓度不宜过高,否则可能导致粘度过大。

○ 乳液

乳液是硅油或含硅油产品的一种常见形态。与溶剂硅油相比,硅油乳液具有价格低廉、不易燃烧且对健康无害等优势。所有有机硅乳液都采用“水包油”型(O/W型)非均相体系,其中硅油以极细微滴的形式分散在水相中,使得乳液易于用水稀释至所需浓度。这种乳液的稳定性可以通过减小微滴尺寸和利用乳化剂的稳定作用来实现。

此外,硅油还具备许多独特的性能,如耐热性好、耐氧化稳定性和耐候性好、电气绝缘性好、疏水性好以及粘温系数小和高抗压缩性等。这些特性使得硅油在许多应用领域中表现出色,如阻尼设备、液压油以及化妆品等。
由于硅油分子呈现螺旋状结构,且分子间距离相对较大,这使得硅油具有卓越的抗压缩性。基于这一特性,硅油被巧妙地应用为液体弹簧,相较于传统的机械弹簧,其体积可显著减小。

低表面张力
硅油具有低表面张力的特性,这使得它具有出色的消泡抗泡性能、与其他物质的隔离性能以及润滑性能。

○ 无毒、无味和生理惰性

从生理学角度看,硅氧烷聚合物是已知化合物中最无活性的之一。二甲基硅油对生物体表现出惰性,与动物机体无排异反应,因此广泛用于外科、内科、医药、食品和化妆品等领域。

○ 优良的润滑性

硅油作为润滑剂具有诸多优点,如高闪点、低凝固点、热稳定性、粘度稳定性、不腐蚀金属以及对橡胶、塑料、涂料和有机漆膜无不良影响等。此外,其低表面张力和在金属表面良好的铺展性也进一步增强了其润滑效果。

○ 化学特性

尽管硅油整体上较为惰性,但Si-C键在某些条件下(如高温下与强氧化剂反应)并不稳定。同时,硅油与氯气反应剧烈,尤其是甲基硅油,有时甚至会发生爆炸性反应。另一方面,Si-O键容易受到强碱或酸的作用而断链。在浓硫酸的作用下,硅氧烷链会断开并附着在其上。然而,带有高烷烃基团和苯基的硅油在这方面表现出相对稳定性。

硅油的再生

长期使用后,硅油可能会因氧化和杂质侵入而变质。由于硅油价格昂贵,因此需要单独回收和再生。废硅油通常通过两种方法进行再生:一种是吸附精制处理,适用于电气设备中的废硅油;另一种是在一定温度下进行真空脱气或吹氮气气提来净化再生硅油。
另一种处理方法,是采用溶剂蒸气来处理液态的废硅油。在这一过程中,溶剂在冷凝时会产生溶解作用,从而将废硅油中的杂质溶解并抽提出来,进而形成与硅油不相混溶的另一液相。这种方法特别有效,可以用于溶解和去除废硅油中的多氯多环芳烃(PCBs)等有害物质。随后,经过处理的硅油中可能残留的微量溶剂,可以通过真空干燥的方法进一步去除。在此过程中,常用的溶剂包括烃类溶剂和氯代烃溶剂。


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