基礎材料│深度分析二 - 矽油的九大神奇之處(超全面)

 

康達科技集團(Qanta Group), 是全球領先的有機矽解決方案供應商之一,致力於提供個性化的有機矽解決方案。其擁有從金屬矽到特種有機矽材料的全方位產品供應鏈。主要業務為特用化學品技術及特殊SILICONE與複合材料相關應用制程技術材料開發、設計、銷售。目前已有20年以上歷史,與全球500強企業有合作銷售經驗,是一家集科研,開發,生產及銷售為一體的國家級高新技術企業,擁有國際化品質,技術和管理及提供一條龍Silicone 材料應用整合。公司擁有廣泛的銷售和研發網路,可提供有利於未來可持續發展的創新技術和基於市場需求的解決方案。 

上次提到這個結構,有機和無機結合,但這次我們說一說這個Si-O-Si的結構是個螺旋形狀的,類似上圖中下面的這個樣子,有人說,這玩意有意思,怎麼那麼像家裡的彈簧啊, 我只能說,“真聰明”。矽油也叫“液體彈簧”,借用的就是這個結構。同時,所有的甲基就像甩出來的分子一樣,均勻的站在外部站崗,下圖再來一個。

就像第一篇基礎油,你看到所有的外在都是其內在結構的差異,所以在說矽油的性能之前,我必須先把這個結構交待清楚,後面再說就很容易了。 

 

無機的主鏈決定了矽油的粘度很穩定,隨著粘度的增大,不會出現固化的情況(這個和礦物油完全不一樣,C50以後我覺得基本就固化了),當然如果矽油分子量過大,那,那,那也會發生固態化,但那東西就變成別的東西了,不叫矽油了,如有問題,看上一張最後那兩個圖。我們這裡只討論矽油。

 

矽油最突出的特性是:粘溫性能,最好的基礎油,沒有之一,矽油是很特殊的基礎油,常規咱們看粘度都看的是KV100KV40,但人家矽油看的是25度,不僅僅粘度,連密度、折光係數、導熱係數、表面張力、導電係數等各種參數的底子都是25度,你也可以理解為常溫,也可以理解為行業習慣,但確實對於很多粘度極低的揮發性矽油(3左右)如果測40度,那可能根本無法測試。但,我個人的理解是,矽油很清高,不喜歡和平常人一樣,選擇25度可作為一個不高和不低的溫度線。

 

回正題,矽油啥都愛搞特殊化,對粘溫特性又創造出一個新的參數,叫做VTCViscosity-Temperature Coefficient),這個參數的定義是:1-Viscosity99度)/Viscosity38度),也有使用100度和40度的,差別不大。和咱們常見的VI(粘度指數)是不太一樣的,一般來說,矽油的VTC0.6左右,而其他有機基礎油都在0.8甚至更高,礦物油那不用比了。但,似乎不比較下VI看不出實力的碾壓,我們換算一個甲基矽油KV40=64的油(大概60號液壓油),這個矽油的VI430,一般常規牛叉的液壓油算它110好了,接近4倍。即便改性後,如甲苯基矽油(苯基含量5%),VI350。再舉一例,甲基十四烷基,這個算烷甲基矽油,VI也都輕鬆的上200。而這個VI常規合成油拼了老命也夠不到了,那些礦物油就更甭提了,屁股的尾燈都看不見,所以可以把矽油和很多合成油混兌混兌,但這不容易,後面細說。

 

低溫特性也是矽油非常值得一吹的特性,大家現在看到的最低傾點(PP)估計也就是雙酯了,-40~-60頂了天了,但一般矽油可以都可以輕鬆-50--80,個別低溫矽油可以-90甚至-100。所以,對人家來說這就不叫事,所以各位常看到矽油類DOT5.1就是考慮低溫性能而選用的超低溫刹車液,還有很多超低溫的矽油基潤滑脂,也是用的這個特性。這麼低的使用溫度還可以做導冷油,就是和導熱油對立的油。

 

抗熱特性,這個咱們說過了,結構特殊性讓其可以承受比普通礦物油和合成油更高的溫度,因此它可以用於導熱油,這個特性也取決於主鏈的Si-O無機結構。再結合優秀的低溫特性,矽油對環境的適應能力是首屈一指,因此有人也叫它全天候油,可上天、入地。

 

剪切穩定性,就像那個螺旋形的結構以及非常強的SI-O鍵鍵能,對矽油來說,根本就不知道啥是剪切損失,粘度1000Cst(25)以下的油根本不受啥剪切的影響。當然了,過大粘度的矽油在大剪切力的作用下,也還是會有粘度損失,但可以回復,不會完全剪斷。相反的,利用其彈簧的特性,可作減震油啊倒是充分利用了它的特性。

 

矽油不僅僅剪切穩定性好,其壓粘性能一樣出色,就是壓力變大或變小後,粘度發生變化的特性,這個在礦物油裡面基本不介紹,因為一般來說,礦油的工作壓力變化都不會特別大,對粘度的影響微乎其微,但在部分合成油裡,要介紹。矽油因為有這個彈簧的結構,壓力一變大,它就會膨脹,因此這個功能也被人抓住調和一些很特別的油品,矽油本身的粘度隨著壓力的變化,也就是壓粘係數比礦油低的多,因此在很多高真空的條件下,它就又有了用武之地了,比如很多高真空泵可以把壓力爆降到超低真空的狀況下,這樣一來粘度變化和壓力變化的關係就變得異常重要了。

 

表面張力,這個是矽油最奇葩的性能了,由於其結構的特殊性(這個主要是外掛甲基的功能,這個最愛在外面亂跑,就愛鑽空子,二甲基矽油的表面張力非常低,通常的理解,就是把它潑到地上,其分散的程度),水的表面張力室溫下是72Dyn/cm,一般合成油大概是30-40dyn, 而二甲基矽油是21dyn。你可以理解為這東西擴散的速度比水還快3.5倍,因此這東西用來做消泡劑簡直太合適不過了,當然也可以用來做脫模油。

 

散熱性能優異,由於其低粘度以及低表面張力,其散熱性能對比其他合成油優異太多,加上其惰性和化學穩定性,因此你看到很多電子原件的散熱油都是矽油,如以前咱們提到的高鐵的IGBT的散熱油,或者大家熟悉的電腦CPU裡面的那個小支裝的液體,也都是矽油。

 

還有一個特性也是很好玩的,叫做自熄性,前一陣子天津有個潤滑油的倉庫著火了,至今,也沒有官方給出一個原因,矽油有個特性很好玩,就是著了以後可以自己把自己給弄滅了,這個也很簡單,就是生成的二氧化矽自己把自己給埋了,因此就滅火了。

 

最後就是其惰性,這是個很特殊的性能,矽油,就像個室外高人一樣,對外界的俗物它基本上都看不眼,當然它自己自身也確實有高人之處,很多特性確實登峰造極。因此環境的很多因素都很難影響到它,如利用其優良的電絕緣性可以做電子原件絕緣油;利用其化學惰性,不和其他物質反應,可以作儀錶油、化學閥門密封油;利用其抗輻射性可以做軍工產品油;利用其光學的透光性最好,可做眼鏡行業的光密封劑;結合其惰性和超高抗高溫、抗低溫特性,很多行業試驗設備用的標準油也都是矽油。

 

可以這樣說,矽油的應用範圍之廣,已經遠遠超過我們研究潤滑領域本身的行業,因此不能只看潤滑行業,矽油是特種潤滑產品的行業之花!。當然,即便人家去做也液壓油,那也是DOT5.1的刹車液或者航空液壓油這樣的高級貨色,矽油的手還可以伸到我們每個人身上,比如個人護理產品、洗髮水、洗面乳,甚至避孕套等等,我擦X怎麼越來越汙了,都被你們給帶壞了;

 

矽油,就像寒風中的一剪梅,桀傲不馴,而又傲雪淩霜!它的很多性能都是特殊性能,和常規合成油不一樣,它本人也不喜歡把自己整成和常規合成油一樣,人家是合成油中的合成油!

 

太強的光燈下必然黑,其優秀的特性的背面就是其反面,比如其表面張力低,就決定了其根本就做不了常規的油。比水都低,老子還不如加水,所以,這個現實的情況,嚴重阻擋了矽油作為重負荷油品的應用。在保留很多原矽油的優秀特性的基礎上,改性矽油粉末登場,盡可能的改善普通二甲基矽油所不能滿足的應用工礦。

 

矽油清高到基本上和那些主流的基礎油玩家都玩不到一起去,有Si鏈,沒碳鏈,因此在選擇合作的時候要仔細作試驗,它與很多其他類型的基礎油都是不相容的,因此這也嚴重限制了其應用。當然,為了讓其更好的相容,我們可以用長鏈烷基改性或氟改性,讓其溶解性能更好,但這樣一來,其成本就又上去了,因此矽油類的潤滑脂自然是性能和價格都是高高在上的狀態!

 

還有,常規的矽油抗高溫性能差,也得改性。沒有乳化能力,也可以改性,反正是這樣的,只要是沒有的性能,咱們就給它改性,故,改性矽油是未來的發展方向


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