聚二甲硅氧烷
編輯聚二甲硅氧烷NamesIdentifiersProperties
IUPAC 名稱聚(二甲基硅氧烷)其他名稱PDMSdimethiconedimethylpolysiloxaneE900CAS號
化學式
CH3 PDMS 是使用最廣泛的硅基有機聚合物,因為它的多功能性和特性導致許多應用。
它以其不尋常的流變(或流動)特性而聞名。 PDMS 是光學透明的,通常是惰性、無毒且不易燃的。 它是幾種硅油(聚合硅氧烷)中的一種。 它的應用范圍從隱形眼鏡和醫療設備到彈性體; 它也存在于洗發水(因為它使頭發有光澤和光滑)、食品(消泡劑)、填縫料、潤滑劑和耐熱瓷磚中。
結構
編輯PDMS 的化學式為 CH3 工業合成可以從二甲基二氯硅烷和水開始,通過以下凈反應:
n Si(CH3)2Cl2 + (n + 1) H2O → H2O PDMS 的應力-應變曲線的加載和卸載不重合; 相反,應力的大小將根據應變程度而變化,一般規則是增加應變會導致更大的剛度。 當負載本身被移除時,應變會緩慢恢復(而不是瞬間恢復)。 這種隨時間變化的彈性變形是由聚合物的長鏈引起的。 但上述過程僅在存在交聯時才有意義; 否則,即使移除負載,聚合物 PDMS 也無法恢復到原始狀態,從而導致xxx變形。 然而,xxx變形在 PDMS 中很少見,因為它幾乎總是用交聯劑固化。
如果一些 PDMS 留在表面上過夜(流動時間長),它將流動以覆蓋表面并塑造任何表面缺陷。 但是,如果將相同的 PDMS 倒入球形模具中并使其固化(流動時間短),它會像橡皮球一樣彈跳。 PDMS 的機械性能使這種聚合物能夠適應各種表面。 由于這些特性受到多種因素的影響,因此這種獨特的聚合物相對容易調整。 這使 PDMS 成為一種良好的基質,可以輕松集成到各種微流體和微機電系統中。 具體來說,機械性能的測定可以在PDMS固化前決定; 未固化的版本允許用戶利用無數機會獲得理想的彈性體。 通常,PDMS 的交聯固化版本類似于固化形式的橡膠。 眾所周知,它很容易在各個方向上拉伸、彎曲和壓縮。 根據應用和領域,用戶可以根據需要調整屬性。
總體而言,PDMS 具有低彈性模量,使其易于變形并導致橡膠的行為。 使用動態力學分析可以更精確地測量 PDMS 的粘彈性。 該方法需要確定材料在很寬的溫度、流速和變形范圍內的流動特性。 由于 PDMS 的化學穩定性,它通常用作此類實驗的校準液。
PDMS 的剪切模量隨制備條件而變化,因此在 100 kPa 至 3 MPa 的范圍內發生顯著變化。 損耗角正切非常低(tan δ ? 0.001)。
化學相容性
編輯PDMS 是疏水性的。 等離子體氧化可用于改變表面化學,向表面添加硅醇 (SiOH) 基團。 大氣等離子體和氬等離子體適用于此應用。 這種處理使 PDMS 表面具有親水性,允許水潤濕它。 氧化表面可以通過與三氯硅烷反應進一步功能化。
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